Az optikai kábelen történő adatátvitel elve
Mint tudják, a számítógépen lévő összes adat nullák és egyesek formájában jelenik meg. Minden szabványos kábel bináris adatokat továbbít elektromos impulzusok segítségével. És csak egy optikai kábel, ugyanazon az elven, fényimpulzusokkal továbbítja az adatokat. A fényforrás száloptikai „csatornán” küldi az adatokat, a fogadó oldalnak pedig a kapott adatokat kell a kívánt formátumba konvertálnia.
Az optikai átviteli csatorna adóból, fényvezető optikai szálból és vevőből áll.
Kétféle optikai kábel létezik:
- többmódusú (multimode), vagy multimódusú, kábel, olcsóbb, de gyengébb minőségű ( MM);
-egy üzemmód kábel, drágább, de rendelkezik legjobb teljesítmény (SM).
Az ilyen típusok közötti fő különbségek a fénysugarak kábelben való áthaladásának különböző módjaihoz kapcsolódnak.
Az egymódusú kábel központi szálátmérője 3-10 µm. Az adatátvitelhez 1300 és 1500 nm hullámhosszú fényt használnak. A diszperzió és a jelveszteség ezeken a frekvenciákon nagyon kicsi, ami lehetővé teszi a jelek sokkal nagyobb távolságra történő továbbítását, mint többmódusú kábel használata esetén. Egy egymódusú kábel hossza azonban akár 80 km is lehet.
A többmódusú kábelben a fénysugarak pályái észrevehetően szétterülnek, aminek következtében a kábel vevő végén a jel alakja torzul (ábra). A központi szál átmérője 62,5 mikron, a külső burkolat átmérője pedig 125 mikron (ezt néha 62,5/125-nek nevezik). A megengedett kábelhossz eléri a 2-5 km-t.
Az adatok továbbításához az optikai szál egyik végére egy adó-emittert, a másikra pedig egy fotodetektort szerelnek fel. Így egyszerre két szál vesz részt, amelyek közül az egyik adatot ad, a másik pedig fogad. A vett optikai jelet speciális eszközökkel - médiakonverterekkel (107. ábra) - elektromos jellé alakítják át, amelyek optikai szálak és csavart érpárú kábelek csatlakoztatására szolgáló portokkal rendelkeznek. A médiaátalakítókat közvetlenül a kapcsolónyílásba csatlakoztatott modulokként lehet kialakítani, amint az az ábrán látható.
BAN BEN Utóbbi időben a szálak számának (valamint a csatlakozó berendezések) mentésére, hullám multiplexelés (WDM, Hullámosztásos multiplexelés): az egyik hullámhosszon egy jelet továbbítanak egy irányba, egy másikon - az ellenkező irányba. Ehhez beépített WDM-mel és egy szálas csatlakozóval rendelkező adó-vevőket használnak. Különböző típusú adó-vevőket szerelnek fel a vonal két végére: az egyik adó hullámhossza 1300 nm, a vevőé 1550 nm; a másik az ellenkezője.
A többmódusú szál viszont kétféle: lépcsős és gradiens profilok törésmutatója a keresztmetszete felett.
1. ábra Egymódusú és többmódusú optikai szál
Az optikai kábelek hatalmas választéka ellenére a szálak szinte azonosak. Ráadásul sokkal kevesebb szálgyártó létezik (a Corning, a Lucent és a Fujikura a leghíresebb), mint a kábelgyártó.
A felépítés típusa, vagy inkább a mag mérete szerint az optikai szálakat egymódusúra (OM) és többmódusúra (MM) osztják. Szigorúan véve ezeket a kifejezéseket az adott hullámhosszra vonatkozóan kell használni.
A többmódusú szál esetében a mag átmérője (jellemzően 50 vagy 62,5 µm) csaknem két nagyságrenddel nagyobb, mint a fény hullámhossza. Ez azt jelenti, hogy a fény egy szálon keresztül több független úton (módusban) haladhat. Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy különböző divat különböző hosszúságúak, és a vevőnél a jel időben észrevehetően "elkenődik".
Emiatt a tankönyvi típusú lépcsőzetes szálak (1. lehetőség), amelyek a mag teljes keresztmetszetében állandó törésmutatóval (állandó sűrűséggel) rendelkeznek, a nagy modális diszperzió miatt régóta nem használatosak.
Ezt egy gradiens szál váltotta fel (2. lehetőség), amelynek a maganyag sűrűsége egyenetlen. Az ábrán jól látható, hogy a sugarak úthosszai nagymértékben lecsökkennek a simítás miatt. A fényvezető tengelyétől távolabb haladó sugarak ugyan nagy távolságokat leküzdenek, de terjedési sebességük is nagy. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az anyag sűrűsége a középponttól a külső sugárig egy parabolatörvény szerint csökken. A fényhullám minél gyorsabban terjed, annál kisebb a közeg sűrűsége.
Ennek eredményeként a hosszabb pályákat nagyobb sebesség kompenzálja. A paraméterek jó megválasztásával minimálisra csökkenthető a terjedési idő különbsége. Ennek megfelelően egy osztályozott szál intermodus diszperziója sokkal kisebb lesz, mint egy állandó magsűrűségű szálé.
Mindazonáltal a gradiens multimódusú szálak kiegyensúlyozásától függetlenül ez a probléma csak kellően kis magátmérőjű szálak használatával küszöbölhető ki teljesen. Amelyben a megfelelő hullámhosszon egyetlen sugár fog terjedni.
Valójában elterjedt a 8 vagy 9,5 mikron magátmérőjű szál, amely elég közel áll az általánosan használt 1,3 mikronos hullámhosszhoz. A nem ideális sugárforrással a frekvenciaközi diszperzió megmarad, de a jelátvitelre gyakorolt hatása több százszor kisebb, mint az intermode vagy az anyag. Ennek megfelelően az egymódusú kábel sávszélessége sokkal nagyobb, mint egy többmódusú kábelé.
Ahogy az lenni szokott, a nagyobb teljesítményű száltípusnak vannak árnyoldalai is. Először is természetesen ez magasabb költség, az alkatrészek költsége és a beszerelés minőségi követelményei miatt.
Az egymódusú és többmódusú technológiák összehasonlítása.
| Lehetőségek | Singlemode | Multimód |
| Használt hullámhosszok | 1,3 és 1,5 µm | 0,85 µm, ritkán 1,3 µm |
| Csillapítás, dB / km. | 0,4 - 0,5 | 1,0 - 3,0 |
| Adó típusa | lézer, ritkán LED | Fénykibocsátó dióda |
| Magvastagság. | 8 vagy 9,5 µm | 50 vagy 62,5 µm |
| Átviteli tartomány Fast Ethernet. | kb 20 km | 2 km-ig |
| Speciálisan tervezett Fast Ethernet eszközök átviteli tartománya. | 100 km felett. | 5 km-ig |
| Lehetséges átviteli sebesség. | 10 GB vagy több. | 1 GB-ig. korlátozott hosszúságú |
| Alkalmazási terület. | távközlés | helyi hálózatok |
Anyag biztosított
Az optikai szál a de facto szabvány a gerinchálózati kommunikációs hálózatok felépítésében. A nagy távközlési szolgáltatókkal működő oroszországi üvegszálas kommunikációs vonalak hossza eléri az 50 ezer km-t. A szálnak köszönhetően a kommunikációban minden olyan előnnyel rendelkezünk, ami korábban nem volt. Tehát próbáljuk meg figyelembe venni az alkalom hősét - az optikai szálat. A cikkben megpróbálok egyszerűen az optikai szálakról írni, matematikai számítások nélkül és egyszerű emberi magyarázatokkal. A cikk pusztán bevezető jellegű, i.e. nem tartalmaz egyedi tudást, minden, ami le lesz írva, megtalálható egy csomó könyvben, ez azonban nem copy-paste, hanem egy információ „kupacból” való kisajtolása, csak a lényeg.
Osztályozás
Leggyakrabban a szálakat 2 részre osztják általános típus szálak 1. Multimódusú szálak 2. Egymódusú szálak Adjunk magyarázatot "háztartási" szinten, hogy létezik egymódusú és többmódusú. Képzeljünk el egy hipotetikus átviteli rendszert, amelybe egy szál van bedugva. Bináris információt kell továbbítanunk. Az elektromos impulzusok nem terjednek a szálban, mert az egy dielektrikum, így a fény energiáját fogjuk továbbítani. Ehhez szükségünk van egy fényenergia-forrásra. Lehetnek LED-ek és lézerek. Most már tudjuk, hogy mit használunk jeladóként, az a fény. Gondoljuk végig, hogyan jut be a fény a szálba: 1) A fénysugárzásnak megvan a maga spektruma, tehát ha a szál magja széles (ez egy többmódusú szálban van), akkor a fény több spektrális komponense kerül a magba.Például 1300nm hullámhosszon adjuk át a fényt (például), a multimódusú mag széles, akkor a hullámoknak több terjedési útjuk van. Minden ilyen útvonal egy mod
2) Ha a mag kicsi (egymódusú szál), akkor a hullámok terjedési útja ennek megfelelően csökken. És mivel sokkal kevesebb további mód van, nem lesz modális diszperzió (erről bővebben lentebb). Ez a fő különbség a többmódusú és az egymódusú szálak között.
Köszi enjoint, tegger, hazanko a hozzászólásokat.
A többmódusú szálakat pedig lépcsős törésmutatóval (multimódusú szál) és gradienssel (m / módusú szál fokozatos indexű) szálakra osztják.
Az egymódusúak lépcsőzetes, szabványos (standard szál), eltolt diszperziós (diszperziós eltolású) és nem nulla eltolt diszperziós (nem nulla diszperziós eltolású) típusokra oszthatók.
Optikai szálas kialakítás
Mindegyik szál egy magból és egy különböző törésmutatójú burkolatból áll. A mag (amely a fényjel energiájának átvitelének fő közege) optikailag sűrűbb anyagból, a héj kevésbé sűrűből készül. Így például az 50/125 bejegyzés azt jelzi, hogy a mag átmérője 50 mikron, a héj pedig 125 mikron. Az 50 μm és 62,5 μm magátmérők a többmódusú optikai szálak, a 8-10 μm pedig egymódusú optikai szálak jelei. A héj általában mindig 125 μm átmérőjű.Mint látható, az egymódusú szálak magjának átmérője sokkal kisebb, mint a többmódusú szál átmérője. A kisebb magátmérő lehetővé teszi a modális diszperzió csökkentését (amiről külön cikkben, valamint a fényszálban történő fényterjedés kérdéseiről lehet szó), és ennek megfelelően növelni az átviteli tartományt. Azonban az egymódusú szálak a többmódusú szálak helyére lépnének jobb „transzport” jellemzőik miatt, ha nem lenne szükség drága, szűk spektrumú lézerekre. A többmódusú szálak szélesebb spektrumú LED-eket használnak.
Ezért az alacsony költségű optikai megoldások, például az ISP LAN-ok esetében többmódú alkalmazások fordulnak elő.
Törésmutató profil
Az egész tánc egy tamburával a szálnál az átviteli sebesség növelése érdekében a törésmutató-profil körül zajlott. Mivel a sebesség növelésének fő korlátozó tényezője a modális diszperzió. A lényeg röviden a következő: amikor a lézersugárzás belép a szál magjába, a jel külön módusok (nagyjából: fénysugarak. De valójában a bemeneti jel különböző spektrális komponensei) formájában továbbítódik rajta. Ráadásul a „sugarak” különböző szögekben lépnek be, így az egyes módusok energiájának terjedési ideje is eltérő. Ezt az alábbi ábra szemlélteti.3 törésprofil jelenik meg itt: lépcsőzetes és gradiens a többmódusú szálnál és lépcsős az egymódusú szálnál. Látható, hogy a többmódusú szálakban a fénymódok különböző utakon terjednek, de a mag állandó törésmutatója miatt UGYANAZ a sebességgel. Azok a módok, amelyek kénytelenek szaggatott vonalat követni, később jönnek, mint azok, amelyek egyenes vonalat követnek. Ezért az eredeti jel időben megnyúlik. Egy másik dolog a gradiens profillal, hogy azok a módok, amelyek korábban középen mentek, lelassulnak, a törött úton haladó módok pedig éppen ellenkezőleg, felgyorsulnak. Ennek az az oka, hogy a mag törésmutatója most inkonzisztens. A szélektől a középpont felé parabolikusan növekszik. Ez lehetővé teszi, hogy növelje az átviteli sebességet, és felismerhető jelet kapjon a vételnél.
Optikai szálak alkalmazásai
Ezenkívül ma már szinte mindegyik gerinckábel nem nulla eltolt diszperzióval érkezik, ami lehetővé teszi spektrális hullámosztásos multiplexelés (WDM) használatát ezeken a kábeleken anélkül, hogy ki kellene cserélni a kábelt.
A passzív optikai hálózatok építésénél pedig gyakran többmódusú szálat használnak.
Köszönöm az építő kritikát.
PS Ha érdekel, lehetnek cikkek a - diszperziós - optikai kábelek típusairól (nem szálakról) - a wdm/dwdm tömörítéshez használt átviteli rendszerekről. - eljárás az optikai szálak illesztésére. és a chipek típusai. Címkék:
- optikai szál
- optikai szál
- rost
- diszperzió
www.habr.com
Az egymódusú és a többmódusú optikai kábelek közötti különbség
Kezdőlap / Cikkek / Az egymódusú és a többmódusú optikai kábelek közötti különbség
Az optikai kommunikációs vonalakban kétféle kábel létezik. Nevezetesen: az optikai kábel többmódusú, és ennek megfelelően egymódusú.
Ahogy a név is sugallja, egy egymódusú kábel architektúrája nem engedi meg, hogy egynél több sugár – egy mód – áthaladjon magán. Így az egymódusú és a többmódusú optikai kábelek közötti különbség abban rejlik, ahogy az optikai sugárzás átterjed rajtuk. Az üvegszálas mag mérete a legjelentősebb jellemző, amely befolyásolhatja, hogy egymódusú optikai kábelt vásárol-e vagy bármilyen mást.
A mag kisebb átmérője alacsonyabb modális diszperziót biztosít, és ennek eredményeként lehetővé teszi az információ nagy távolságra történő továbbítását routerek, átjátszók és átjátszók használata nélkül. Hátránya, hogy az egymódusú optikai szál és az adatokat továbbító, fogadó és átalakító elektronikus alkatrészek, valamint az optikai kábelek teljesítményének fenntartása nagyon drágák.
A konkrét méreteket tekintve az egymódusú szál nagyon vékony maggal rendelkezik, amelynek átmérője legfeljebb 10 µm. A kábel sávszélessége 10 Gbps-tól és afelettitől változik.
Multimódusú optikai kábel
Az egymódusú kábelekkel ellentétben a többmódusú kábel lehetővé teszi, hogy n-edik számú módot átengedjen magán. Egy ilyen vezető egynél több független fényutat tartalmazhat. A mag átmérőjének mérete azonban nagyobb valószínűséggel verődik vissza a mag külső burkolatának felületéről, és ez növeli a modális diszperziót. A sugárszóródás a kábelben a jelátviteli távolság csökkenéséhez és az átjátszók számának növeléséhez vezet.
Bármely mérnök, aki befejezte az üvegszál tervezését, mint végeredményt a hálózatban, 2,5 Gbps adatátviteli sebességet kap. Ismét felmerül a kérdés: „Ha veszek egy optikai kábelt, melyiket válasszam?” Minden a technikai mutatóktól és a kommunikáció szükséges minőségétől függ. Például vásárolhat egy 8 szálas optikai kábelt. Egy ilyen vezetőben, amint jeleztük, 8 szál van, amelyek a központi modulban találhatók.
www.volioptika.ru
Számítógépes blog
Az optikai kábel egy vékony, rugalmas szál, amely az effektusnak köszönhetően nagy távolságra is lehetővé teszi a fény továbbítását belső reflexió sugarak a kagyló falairól. Az optikai kábelt ma két technológia szerint gyártják - egymódusú és többmódusú. Arról, hogy miben különbözik az egymódusú optikai kábel a többmódusútól, és a továbbiakban még szó lesz róla.
Működési elve
Az egymódusú optikai kábelt kifejezetten egy "mód" vagy egy fénysugár hordozására tervezték. Ugyanakkor a többmódusú optikai kábel lehetővé teszi több "mód" vagy nyaláb egyidejű továbbítását, amelyek mindegyike a kábel belsejében a saját törésszögében tükröződik.
Geometriai különbségek
A többmódusú és az egymódusú optikai kábel jelentős különbségekkel rendelkezik, amelyek szabad szemmel is láthatóak. A többmódusú kábelnek legalább 62,5 mikron átmérőjű jelhordozó magja van. Az egymódusú kábel vékonyabb, magja pedig 8-10 mikron átmérőjű. A modern hálózati kártyák optikai porttal vannak felszerelve, és egyszerre több hálózati kártyát telepítenek a szerverekre, amelyek támogatják az egymódusú vagy többmódusú kábel közvetlen csatlakoztatását egy speciális csatlakozón keresztül.
Sávszélesség különbségek
A többmódusú optikai szál sávszélessége kilométerenként akár több száz MHz is lehet. Tulajdonságaiból adódóan a multimódusú kábel akár 10 mérföldes távolságra is képes adatátvitelre, és viszonylag olcsó optikai átjátszókkal (jeladó-vevőkkel) növelheti az adatátviteli távolságot. Tőlünk új cikk többet megtudhat az optikai hálózat működéséről.
Ugyanakkor egy egymódusú kábel 10 km-nél is tovább tud adatot továbbítani, de egy drága szilárdtestlézer-diódából vagy más egymódusú emitterekből származó sugárzást kell használnia. Egy ilyen dióda általában két kibocsátó modulból áll, amelyek közös fényáramot alkotnak az egyirányú adatokkal. Az egymódusú optikai kábelre szerelt adók általában négyszer vagy többe kerülnek, mint a többmódusú jelek továbbítására szolgáló hasonló eszközök.
pcnotes.com
Egymódusú vagy többmódusú, melyik kábelt válasszam? Mi a jobb?
Arra a kérdésre válaszolva, hogy melyik optikai kábel jobb egymódusú vagy többmódusú, nem lehet két vélemény. Által Műszaki adatokés teljesítmény - az egymódusú optikai kábel jobb, mint a többmódusú. Lehetővé teszi nagy mennyiségű adat átvitelét nagy távolságokra (akár 40 km-re 10 GBASE és 40 GBASE alkalmazások esetén). Ezért az egymódusú kábel (és a rajta keresztüli adatátvitelre szolgáló berendezés) költsége magasabb, mint a többmódusú kábelé.
De mégis milyen optikai kábelt válasszunk egy adott feladathoz? Az alábbiakban néhány gyakorlati tanácsokat, mire összpontosíthat a kábel típusának kiválasztásakor:
- Mindenekelőtt megvizsgáljuk az alkalmazott aktív eszközök típusát és a megrendelő vagy az üzemeltető szervezet informatikai szolgáltatásának követelményeit (beleértve a feladatmeghatározást is). és szigorúan kövesse az aktív berendezés gyártója vagy az ügyfél ajánlásait a kábel és egyéb optikai berendezések típusának kiválasztásakor;
- ha a kábelt 500 m-nél nagyobb távolságra kell fektetni (elsősorban a távoli gerinchálózati kapcsolatokhoz nagy csomók) és nagy mennyiségű adat átviteléhez csak egymódusú optikai kábelt használunk;
- Az adatok ugyanazon épületen belüli átviteléhez a különböző emeleteken vagy különböző épületekben lévő kereszt- és szerverszobák között gyakran érdemes többmódusú kábelt használni. Olcsóbb és kevésbé igényes a kanyarok / ereszkedések száma és azok sugara tekintetében;
- nos, azokban a helyzetekben, ahol nincs elegendő információ a használt aktív berendezésekről, a fővonalak hosszáról és egyéb műszaki adatokról, használjon egymódusú kábelt. Biztosan nem tévedhetsz!
Ezenkívül nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy az optikai hálózatban minden egyes alkalmazáshoz ajánlatos két szálat lefektetni, és 100% -os optikai szál tartalékot biztosítani (például ha helyi hálózatról (1), telefonálásról (2) és videó megfigyelésről (3) kíván adatokat továbbítani optikán keresztül, akkor a kábelben lévő szálak számának 3 * 2 * 10% szálnak kell lennie.
2008. december 12. 13:40Optikai szálak. Osztályozás.
- IT infrastruktúra
Az optikai szál a de facto szabvány a gerinchálózati kommunikációs hálózatok felépítésében. A nagy távközlési szolgáltatókkal működő oroszországi üvegszálas kommunikációs vonalak hossza eléri az 50 ezer km-t.
A szálnak köszönhetően a kommunikációban minden olyan előnnyel rendelkezünk, ami korábban nem volt.
Tehát próbáljuk meg figyelembe venni az alkalom hősét - az optikai szálat.
A cikkben megpróbálok egyszerűen az optikai szálakról írni, matematikai számítások nélkül és egyszerű emberi magyarázatokkal.
A cikk pusztán bevezető jellegű, i.e. nem tartalmaz egyedi tudást, minden, ami le lesz írva, megtalálható egy csomó könyvben, ez azonban nem copy-paste, hanem egy információ „kupacból” való kisajtolása, csak a lényeg.
Osztályozás
Leggyakrabban a szálakat 2 általános száltípusba sorolják1. Multimódusú szálak
2. Egy üzemmód
Adjunk magyarázatot "mindennapi" szinten, hogy létezik egymódusú és többmódusú.
Képzeljünk el egy hipotetikus átviteli rendszert, amelybe egy szál van bedugva.
Bináris információt kell továbbítanunk. Az elektromos impulzusok nem terjednek a szálban, mert az egy dielektrikum, így a fény energiáját fogjuk továbbítani.
Ehhez szükségünk van egy fényenergia-forrásra. Lehetnek LED-ek és lézerek.
Most már tudjuk, hogy mit használunk jeladóként, az a fény.
Gondoljunk bele, hogyan fecskendezik be a fényt a szálba:
1) A fénysugárzásnak saját spektruma van, tehát ha a szál magja széles (ez egy többmódusú szálban van), akkor a fény több spektrális komponense kerül a magba.
Például 1300nm hullámhosszon adjuk át a fényt (például), a multimódus magja széles, akkor a hullámoknak több terjedési útja van. Minden ilyen út az divat
2) Ha a mag kicsi (egymódusú szál), akkor a hullámok terjedési útja ennek megfelelően csökken. És mivel sokkal kevesebb további mód van, nem lesz modális diszperzió (erről bővebben lentebb).
Ez a fő különbség a többmódusú és az egymódusú szálak között.
Köszönöm parancsol, tegger, hazanko a megjegyzésekért.
Multimód viszont lépcsős törésmutatójú szálakra (többmódusú szál) és gradiensre (graded index m / mode fiber) vannak felosztva.
Singlemode lépcsőzetes, szabványos (standard szál), eltolt diszperzióval (diszperzió-eltolásos) és nem nulla eltolt diszperzióval (nem nulla diszperziós eltolt) osztva
Optikai szálas kialakítás
Mindegyik szál egy magból és egy különböző törésmutatójú burkolatból áll.A mag (amely a fényjel energiájának átvitelének fő közege) optikailag sűrűbb anyagból, a héj kevésbé sűrűből készül.
Így például az 50/125 bejegyzés azt jelzi, hogy a mag átmérője 50 mikron, a héj pedig 125 mikron.
Az 50 μm és 62,5 μm magátmérők a többmódusú optikai szálak, a 8-10 μm pedig egymódusú optikai szálak jelei.
A héj általában mindig 125 μm átmérőjű.
Mint látható, az egymódusú szálak magjának átmérője sokkal kisebb, mint a többmódusú szál átmérője. A kisebb magátmérő lehetővé teszi a modális diszperzió csökkentését (amiről külön cikkben, valamint a fényszálban történő fényterjedés kérdéseiről lehet szó), és ennek megfelelően növelni az átviteli tartományt. Azonban az egymódusú szálak a többmódusú szálak helyére lépnének jobb „transzport” jellemzőik miatt, ha nem lenne szükség drága, szűk spektrumú lézerekre. A többmódusú szálak szélesebb spektrumú LED-eket használnak.
Ezért az alacsony költségű optikai megoldások, például az ISP LAN-ok esetében többmódú alkalmazások fordulnak elő.
Törésmutató profil
Az egész tánc egy tamburával a szálnál az átviteli sebesség növelése érdekében a törésmutató-profil körül zajlott. Mivel a sebesség növelésének fő korlátozó tényezője a modális diszperzió.
Röviden a lényeg:
amikor a lézersugárzás bejut a szál magjába, a jel külön módok (nagyjából: fénysugarak. De valójában a bemeneti jel különböző spektrális komponensei) formájában továbbítódik rajta.
Ráadásul a „sugarak” más-más szögben lépnek be, így az egyes módusok energiájának terjedési ideje is eltérő. Ezt az alábbi ábra szemlélteti.
3 fénytörési profil jelenik meg itt:
lépcsőzetes és gradiens a többmódusú optikai szálhoz és lépcsős az egymódusú szálhoz.
Látható, hogy a többmódusú szálakban a fénymódok különböző utakon terjednek, de a mag állandó törésmutatója miatt UGYANAZ a sebességgel. Azok a módok, amelyek kénytelenek szaggatott vonalat követni, később jönnek, mint azok, amelyek egyenes vonalat követnek. Ezért az eredeti jel időben megnyúlik.
Egy másik dolog a gradiens profillal, hogy azok a módok, amelyek korábban középen mentek, lelassulnak, a törött úton haladó módok pedig éppen ellenkezőleg, felgyorsulnak. Ennek az az oka, hogy a mag törésmutatója most inkonzisztens. A szélektől a középpont felé parabolikusan növekszik.
Ez lehetővé teszi, hogy növelje az átviteli sebességet, és felismerhető jelet kapjon a vételnél.
Optikai szálak alkalmazásai
Ehhez hozzátehetjük, hogy a főkábelek ma már szinte mindegyik nem nulla eltolt diszperzióval érkezik, ami lehetővé teszi spektrális hullám multiplex alkalmazását ezeken a kábeleken (
Optikai kábel(más néven Optikai kábel) alapvetően eltérő típusú kábel a kétféle elektromos vagy rézkábelhez képest. A belőle származó információkat nem elektromos jel, hanem fény továbbítja. Fő eleme az átlátszó üvegszál, amelyen a fény kis csillapítással nagy távolságokra (akár több tíz kilométerre) halad át.
Rizs. 1. Optikai szál. Szerkezet
Az optikai kábel szerkezete nagyon egyszerű, és hasonló a koaxiális elektromos kábeléhez (1. ábra). Itt csak a központi rézvezető helyett vékony (körülbelül 1-10 félsötét átmérőjű) üvegszálat (3), belső szigetelés helyett üveg- vagy műanyag burkolatot (2) használnak, amely nem engedi át a fényt az üvegszálon túlra. Ebben az esetben beszélgetünk két különböző törési együtthatójú anyag határfelületéről származó, úgynevezett teljes belső fényvisszaverődés rezsimjéről (üveghéj esetében a törési együttható jóval alacsonyabb, mint a központi szálnál). A kábel fémköpenyét általában elhagyják, mert itt nincs szükség a külső elektromágneses akadályok elleni árnyékolásra. Azonban néha még mindig használják mechanikai védelemre környezet(az ilyen kábelt néha páncélozottnak is nevezik, több száloptikai kábelt is kombinálhat egy hüvely alatt).
Optikai kábel kivételes jellemzőkkel rendelkezik a továbbított információ biztonsága és titkossága tekintetében. Elvileg semmilyen külső elektromágneses akadály nem képes eltorzítani a fényjelet, és maga a jel sem generál külső elektromágneses sugárzást. Az ilyen típusú kábelhez való csatlakozás a hálózat jogosulatlan hallgatásához szinte lehetetlen, mivel a kábel sértetlensége megsérül. Elméletileg egy ilyen kábel sávszélessége eléri a 10 12 Hz-et, azaz az 1000 GHz-et, ami összehasonlíthatatlanul nagyobb, mint az elektromos kábeleké. Az optikai kábel költsége folyamatosan csökken, és jelenleg megközelítőleg megegyezik egy vékony koaxiális kábel költségével.
Az optikai kábelek jelcsillapításának jellemző mértéke a használt frekvenciákon helyi hálózatok, 5 és 20 dB / km között mozog, ami megközelítőleg megfelel az elektromos kábelek alacsony frekvenciájú teljesítményének. Ám egy optikai kábel esetében az átvitt jel frekvenciájának növekedésével a csillapítás nagyon kismértékben növekszik, és magas frekvenciákon (főleg 200 MHz felett) az előnye az elektromos kábellel szemben megdönthetetlen, egyszerűen nincs versenytársa.
Az optikai kábel hátrányai
Közülük a legfontosabb a telepítés nagy bonyolultsága (val optikai kábel telepítése az elválasztás mikronos pontosságot igényel, az elválasztás csillapítása erősen függ az üvegszál pontosságától és polírozásának mértékétől). Az elválasztás felszereléséhez hegesztést vagy ragasztást használnak speciális géllel, amelynek fénytörési együtthatója megegyezik az üvegszáléval. Ez mindenesetre megköveteli magas képzettség személyzet és speciális szerszámok. Ezért az optikai kábelt leggyakrabban különböző hosszúságú előre kivágott darabok formájában értékesítik, amelyek mindkét végén már fel vannak szerelve a szükséges típusú elválasztással. Érdemes megjegyezni, hogy a rossz minőségű elválasztási beállítás a csillapítás miatt drasztikusan csökkenti a megengedett kábelhosszt.
Emlékeztetni kell arra is, hogy az optikai kábel használatához speciális optikai vevőkre és adókra van szükség, amelyek a fényjeleket elektromos jelekké alakítják, és fordítva, ami időnként jelentősen megnöveli a hálózat egészének költségeit.
Az optikai kábelek lehetővé teszik a jel elágazását (ehhez speciális passzív elosztókat gyártanak ( csatolók) 2-8 csatornára), de általában csak egyirányú adatátvitelre szolgálnak egy adó és egy vevő között. Végtére is, minden elágazás elkerülhetetlenül nagymértékben gyengíti a fényjelet, és ha sok ág van, akkor ez a fény egyszerűen nem éri el a hálózat végét. Ráadásul az elosztókban belső veszteségek vannak, így a kimeneten a teljes jelteljesítmény kisebb, mint a bemeneti teljesítmény.
Az optikai kábel kevésbé erős és rugalmas, mint az elektromos kábel. A tipikus megengedett hajlítási sugár 10-20 cm, kisebb hajlítási sugaraknál a központi szál eltörhet. Rosszul tolerálja a kábel- és mechanikai feszítést, valamint a zúzódást.
Érzékeny optikai kábel és ionizáló sugárzás, amelyen keresztül csökken az üvegszál átlátszósága, vagyis nő a jelcsillapítás . éles cseppek a hőmérséklet is negatívan befolyásolja, az üvegszál megrepedhet.
Csak csillag és gyűrű topológiájú hálózatokban használjon optikai kábelt. Ebben az esetben nincs probléma az illesztéssel és a földeléssel. A kábel ideális galvanikus leválasztást biztosít a hálózati számítógépek számára. A jövőben az ilyen típusú kábelek valószínűleg kiszorítják az elektromos kábeleket, vagy legalábbis jelentősen felülmúlják őket. A bolygó réztartalékai kimerültek, és van elég nyersanyag az üveggyártáshoz.
Az optikai kábelek típusai
- több módú vagy több módú kábel, olcsóbb, de gyengébb minőségű;
- egymódusú kábel, drágább, de jobb a teljesítménye az elsőhöz képest.
A fő különbség a két típus között az különböző rezsimek a fénysugarak áthaladása a kábelen.
Rizs. 2. Fény terjedése egymódusú kábelben
Az egymódusú kábelben szinte minden nyaláb ugyanazt az utat járja be, aminek következtében egyszerre éri el a vevőt, és a jel alakja szinte nem torzul (2. ábra). Az egymódusú kábel középső szálátmérője körülbelül 1,3 µm, és csak azonos hullámhosszon (1,3 µm) sugározza át a fényt. A diszperzió és a jelveszteség nagyon kicsi, ami lehetővé teszi a jelek sokkal nagyobb távolságra történő továbbítását, mint többmódusú kábel használata esetén. Egymódusú kábelekhez lézeres adó-vevőket használnak, amelyek csak a kívánt hullámhosszú fényt használják. Az ilyen adó-vevők még mindig viszonylag drágák és nem tartósak. Ennek ellenére a jövőben az egymódusú kábelnek kell a fő típusává válnia kiváló tulajdonságok. Ráadásul a lézerek gyorsabbak, mint a hagyományos LED-ek. A jelcsillapítás egymódusú kábelben körülbelül 5 dB/km, és akár 1 dB/km-re is csökkenthető.
Rizs. 3. Fény terjedése többmódusú kábelben
A többmódusú kábelben a fénysugarak pályái észrevehetően szétterülnek, aminek következtében a kábel vevő végén a jel alakja torzul (3. ábra). A központi szál átmérője 62,5 µm, a külső köpeny átmérője pedig 125 µm (ezt néha 62,5/125-nek nevezik). Az átvitel hagyományos (nem lézeres) LED-et használ, ami csökkenti a költségeket és megnöveli az adó-vevők élettartamát az egymódusú kábelhez képest. A fény hullámhossza egy multimódusú kábelben 0,85 µm, míg a szórás körülbelül 30-50 nm hullámhosszon van. A megengedett kábelhossz 2-5 km.
Multimódusú kábel- Jelenleg ez az optikai kábel fő típusa, mert olcsóbb és elérhetőbb. A többmódusú kábel csillapítása nagyobb, mint az egymódusú kábeleké, és 5-20 dB/km.
A legelterjedtebb kábelek tipikus késleltetése 4-5 ns/m körüli, ami közel áll az elektromos kábelek késleltetéséhez.
Az elektromos kábelekhez hasonlóan optikai kábelek is rendelkezésre állnak plénumÉs nem plénum.
