Принципът на предаване на данни чрез оптичен кабел

Както знаете, всички данни в компютъра се представят като нули и единици. Всички стандартни кабели предават двоични данни с помощта на електрически импулси. И само оптичен кабел, използващ същия принцип, предава данни с помощта на светлинни импулси. Източникът на светлина изпраща данни през оптичен "канал", а приемащата страна трябва да конвертира получените данни в необходимия формат.

Оптичният предавателен канал се състои от предавател, световодно оптично влакно и приемник.

Има два вида оптични кабели:

- многомодов (мултимодов), или многомодов, кабел, по-евтин, но с по-ниско качество ( ММ);

- единичен режимкабел, по-скъп, но има най-доброто представяне (SM).

Основните разлики между тези видове са свързани с различни режимипреминаването на светлинни лъчи през кабела.

Едномодовият кабел има централен диаметър на влакното от 3 - 10 µm. За предаване на данни се използва светлина с дължина на вълната 1300 и 1500 nm. Дисперсията и загубата на сигнал при тези честоти са много малки, което ви позволява да предавате сигнали на много по-голямо разстояние, отколкото в случай на използване на многомодов кабел. Дължината на едномодовия кабел обаче може да достигне до 80 км.

В многомодовия кабел траекториите на светлинните лъчи имат забележимо разпространение, в резултат на което формата на сигнала в приемащия край на кабела е изкривена (фиг.). Централното влакно има диаметър 62,5 микрона, а диаметърът на външната обвивка е 125 микрона (това понякога се нарича 62,5/125). Допустимата дължина на кабела достига 2-5 км.

За предаване на данни в единия край на оптичното влакно е монтиран предавател-излъчвател, а в другия - фотодетектор. Така участват едновременно две влакна, едното от които предава, а другото приема данни. Полученият оптичен сигнал се преобразува в електрически сигнал с помощта на специални устройства - медийни преобразуватели (фиг. 107), които имат портове за свързване на оптично влакно и кабел с усукана двойка. Медийните конвертори могат да бъдат проектирани като модули, включени директно в слота на превключвателя, както е показано на фиг.

Наскоро, за да спестите броя на влакната (както и свързващото оборудване), мултиплексиране на вълни (WDM, Мултиплексиране с разделяне на вълни): при една дължина на вълната сигналът се предава в една посока, при друга - в обратна посока. За целта се използват трансивъри с вграден WDM и един оптичен конектор. В противоположните краища на линията са инсталирани различни видове приемо-предаватели: единият предавател е с дължина на вълната 1300 nm, приемникът е с дължина на вълната 1550 nm; другото е обратното.

Многомодовото влакно от своя страна е от два вида: стъпаловидни и градиентни профилииндекс на пречупване върху напречното му сечение.

Фиг.1 Едномодово и многомодово оптично влакно

Въпреки огромното разнообразие от оптични кабели, влакната в тях са почти еднакви. Освен това има много по-малко производители на самите влакна (Corning, Lucent и Fujikura са най-известните), отколкото производителите на кабели.

По вид конструкция, или по-скоро по размер на сърцевината, оптичните влакна се разделят на едномодови (OM) и многомодови (MM). Строго погледнато, тези концепции трябва да се използват във връзка с конкретната използвана дължина на вълната, но след разглеждане на Фигура 8.2 става ясно, че на настоящия етап от развитието на технологиите това не може да бъде взето под внимание.

Ориз. 8.3. Едномодови и многомодови оптични влакна

В случай на многомодово влакно, диаметърът на сърцевината (обикновено 50 или 62,5 µm) е почти два порядъка по-голям от дължината на вълната на светлината. Това означава, че светлината може да преминава през влакно по няколко независими пътя (мода). В този случай е очевидно, че различните режими имат различна дължина и сигналът в приемника ще бъде забележимо "размазан" във времето.

Поради това учебникарският тип стъпаловидни влакна (вариант 1), с постоянен индекс на пречупване (постоянна плътност) по цялото сечение на сърцевината, не се използва дълго време поради голямата модална дисперсия.

Той беше заменен с градиентно влакно (вариант 2), което има неравномерна плътност на основния материал. Фигурата ясно показва, че дължините на пътя на лъчите са силно намалени поради изглаждането. Въпреки че лъчите, пътуващи по-далеч от оста на световода, преодоляват големи разстояния, те също имат висока скорост на разпространение. Това се дължи на факта, че плътността на материала от центъра към външния радиус намалява по параболичен закон. Светлинната вълна се разпространява по-бързо от по-малка плътностзаобикаляща среда.

В резултат на това по-дългите траектории се компенсират от по-висока скорост. С добър подбор на параметри е възможно да се сведе до минимум разликата във времето на разпространение. Съответно, междумодовата дисперсия на градуирано влакно ще бъде много по-малка от тази на влакно с постоянна плътност на сърцевината.

Въпреки това, без значение как са балансирани градиентните многомодови влакна, този проблем може да бъде напълно елиминиран само чрез използване на влакна с достатъчно малък диаметър на сърцевината. В който при подходяща дължина на вълната ще се разпространи един единствен лъч.

Влакно с диаметър на сърцевината от 8 микрона всъщност е обичайно, което е достатъчно близо до често използваната дължина на вълната от 1,3 микрона. Междучестотната дисперсия с неидеален източник на излъчване остава, но нейният ефект върху предаването на сигнала е стотици пъти по-малък от интермода или материал. Съответно честотната лента на едномодовия кабел е много по-голяма от тази на многомодовия.

Както често се случва, по-ефективният тип влакна има своите недостатъци. На първо място, разбира се, това е по-висока цена, поради цената на компонентите и изискванията за качество на монтажа.

Раздел. 8.1. Сравнение на едномодови и многомодови технологии.

Настроики	Едномодов	Многомодов
Използвани дължини на вълните	1,3 и 1,5 µm	0,85 µm, рядко 1,3 µm
Затихване, dB / km.	0,4 - 0,5	1,0 - 3,0
Тип предавател	лазер, рядко LED	Светодиод
Дебелина на сърцевината.	8 µm	50 или 62,5 µm
Цената на влакна и кабели.	Около 70% от мултимода	-
Средната цена на конвертор към Fast Ethernet с усукана двойка.	$300	$100
Обхват на предаване Fast Ethernet.	около 20 км	до 2 км
Обхват на предаване на специално проектирани Fast Ethernet устройства.	над 100 км.	до 5 км
Възможна скорост на трансфер.	10 GB или повече.	до 1 GB. ограничена дължина
Област на приложение.	телекомуникации	локални мрежи

От една отдалечена точка до друга, все по-често, вместо традиционната медна жица, изпълнителите предлагат на клиента уплътнение.За тази интересна технология ще говорим днес.

Те работят на принципа на предаване на светлинна вълна през специален канал, изработен от изключително чисто кварцово стъкло. Подават се електрически импулси на електронно оборудване, което генерира поток от светлинни проблясъци и ги предава на кабела. В другия край приемникът получава светлинния поток и го прекодира обратно в Тъй като целият процес се контролира от електрониката и е цифрово преобразуване, изкривяването е минимално.

За изграждането на такъв FOCL се използва специален материал - едномодово влакно и многомодово.

Оптичните линии станаха толкова широко разпространени не само поради липсата на смущения в предаването на сигнала. Сред безспорните предимства на тази технология са широка честотна лента, много ниско затихване на сигнала, ненадмината устойчивост на всякакви електромагнитни смущения и огромен обхват на предаване от много десетки километри. Значителен плюс е дългият експлоатационен живот на комуникациите, положени с помощта на FOCL, който е най-малко 25 години.

Видове фибри

При инсталиране на комуникационни линии, използващи FOCL, се избира или многомодово, или едномодово влакно.

От какво е направен този кабел? Сърцевината на оптичното влакно е кварцово, свръхчисто стъкло, което пропуска светлинния поток през себе си. И не се пръска, тъй като индексът на пречупване на черупката е по-нисък от този на сърцевината, следователно светлинният лъч се отразява напълно от стените вътре във влакното.

Многомодовото влакно е добро, защото може да управлява няколко стотици светлинни режима наведнъж, които се въвеждат под различни ъгли. Всеки такъв режим има своя собствена траектория и в резултат на това уникално време на разпространение.

Основният недостатък на този тип влакна е модалната дисперсия, която стеснява и ограничава максималната дължина на линията. Предавателите за многомодови връзки обикновено имат максимален обхват от около 5 километра.

Проблемът с намаляването на модалната дисперсия се решава чрез кабел с градиентен пречупващ профил на сърцевината. В такова оптично влакно, за разлика от стандартните опции, параметрите на пречупване намаляват от центъра на сърцевината към обвивката, което дава значително подобрение на параметрите на предавания сигнал.

Едномодовото влакно е проектирано да преминава през само един режим (основния). Този подход осигурява много предимства. Някои характеристики на кабел, произведен по едномодова технология, са с порядък по-добри от тези, направени по многомодова технология. Това е решаващият фактор, който влияе върху избора на инженерите в полза на първия при полагане на нов FOCL. В края на краищата, едномодовото влакно дава затихване на сигнала от 0,25 db на километър, степента на дисперсия в него е много малка, а широката честотна лента осигурява ясно и бързо предаване на големи количества данни без изкривяване.

Но има муха в мехлема в тази бъчва с мед. Този тип е много по-скъп от многомодовите влакна. Тъй като размерът на световодната сърцевина в едномодов кабел е много малък, инжектирането на радиация в такъв кабел не е лесна задача и изисква много внимателен контрол по време на снаждане. Крайните съединители за тези линии също са много по-скъпи от многомодовите крайни линии. Освен това, поради простотата на въвеждане на светлинен лъч в широко ядро, последните имат много прости и евтини излъчватели, които също се произвеждат от огромен брой конкурентни компании.

/ Едномодов (SM) и многомодов (MM) оптичен кабел

Едномодов (SM) и многомодов (MM) оптичен кабел

Оптичните влакна могат да бъдат два вида:

• Единичен режим (SM, единичен режим)
• Многорежимен (MM, многорежимен)

Едномодовият оптичен кабел предава един режим и има диаметър на напречното сечение ≈ 9,5 nm. От своя страна, едномодовият оптичен кабел може да бъде с безпристрастна, изместена и ненулева изместена дисперсия.

Многомодовият оптичен кабел MM предава множество режими и има диаметър от 50 или 62,5 nm.

На пръв поглед заключението изглежда е, че многомодовият оптичен кабел е по-добър и по-ефективен от SM оптичния кабел. Освен това експертите често говорят в полза на MM на основание, че тъй като многомодовият оптичен кабел осигурява многократен приоритет на производителността в сравнение с SM, той е по-добър във всяко отношение.

Междувременно бихме се въздържали от подобни недвусмислени оценки. Количествен показателдалеч не е единствената база за сравнение и в много ситуации едномодовото влакно е по-добро.

Основната разлика между кабелите SM и MM са показателите за размери. Оптичният кабел SM има влакно с по-малка дебелина (8-10 микрона). Това го кара да може да предава вълна само с една дължина в централния режим. Дебелината на основното влакно в кабела ММ е много по-голяма, 50-60 микрона. Съответно, такъв кабел може едновременно да предава няколко вълни с различна дължина в няколко режима. въпреки това голямо количествомодовете намаляват честотната лента на оптичния кабел.

Други разлики между единичните и многомодовите кабели са свързани с материалите, от които са направени, и използваните източници на светлина. Едномодовият оптичен кабел има сърцевина и обвивка, направени само от стъкло, и лазер като източник на светлина. Кабелът ММ може да има както стъклена, така и пластмасова обвивка и прът, а като източник на светлина за него служи светодиод.

Едномодов оптичен кабел 9/125 µm

Оптичен кабел едномодов 8 влакна тип 9 125, има еднотръбна модулна конструкция. Световодите са разположени в централната тръба, която е пълна с хидрофобен гел. Пълнителят надеждно защитава влакната от различни видове механични влияния, освен това изключва ефектите от температурните промени. външна среда. За защита от гризачи и други подобни влияния се използва допълнителна оплетка от фибростъкло.

Всъщност разработването и производството на оптичен кабел 9 125 се свежда до намирането на оптимално решение на проблема за намаляване на оптичната дисперсия (до нула) при всички честоти, с които кабелът ще работи. Голям брой mod влияе негативно на качеството на сигнала и едномодов кабелвсъщност има не една мода, а няколко. Техният брой е много по-малък, отколкото в многомодовия, но е по-голям от един. Намаляването на ефекта на оптичната дисперсия води до намаляване на броя на режимите и съответно до подобряване на качеството на сигнала.

В повечето стандарти за оптични влакна, използвани в кабели 9125, нулева дисперсия се постига в тесен честотен диапазон. Така в буквалния смисъл един кабел е едномодов само с вълни с определена дължина. Съществуващите технологии за мултиплексиране обаче използват набор от оптични честоти за приемане и предаване на няколко широколентови оптични комуникационни канала наведнъж.

Едномодовият оптичен кабел 9 125 се използва както вътре в сгради, така и на външни магистрали. Може да се зарови в земята или да се използва като въздушен кабел.

Многомодов оптичен кабел 50/125 µm

Оптичен кабел 50/125(OM2) многомодов, използван в оптични мрежи с 10-гигабайтови скорости, изградени на многомодово влакно. В съответствие с промените в спецификацията ISO/IEC 11801 се препоръчва използването на нов тип кабел за свързване от клас OMZ с размер 50 125 в такива мрежи.

Оптичен кабел 50 125 OMZ, според 10 Gigabit Ethernet мрежови приложения, е предназначен за предаване на данни при дължини на вълните 850 nm или 1300 nm, които се различават по максимално допустимите стойности на затихване. Използва се за осигуряване на комуникация в честотния диапазон 1013-1015 Hz.

Многомодов оптичен кабел 50 125 е предназначен за пач кабели и окабеляване до работното място и се използва само на закрито.

Кабелът поддържа предаване на данни на къси разстояния и е подходящ за директно терминиране. Структурата на стандартно многомодово оптично влакно G 50/125 (G 62.5/125) µm отговаря на следните стандарти: EN 188200; VDE 0888 част 105; IEC "IEC 60793-2"; ITU-T Препоръка (ITU-T) G.651.

MM 50/125 има важно предимство, което е ниските загуби и абсолютната устойчивост на различни видове смущения. Това ви позволява да изграждате системи със стотици хиляди телефонни канали.

Видове използвани влакна

При производството на кабели SM и MM се използват едномодови и многомодови влакна от следните видове:

• едномодов, ITU-T G.652.B препоръка (тип “E” в маркировката);
• едномодов, ITU-T препоръка G.652.C, D (тип “A” в маркировката);
• едномодов, ITU-T G.655 препоръка (тип “H” в маркировката);
• едномодов, ITU-T G.656 препоръка (тип "C" в маркировката);
• многомодов, с диаметър на сърцевината 50 микрона, препоръка ITU-T G.651 (в маркировката тип "M");
• многомодов, с диаметър на сърцевината 62,5 микрона (в маркировката тип "B")

Оптичните параметри на влакната в буферното покритие трябва да отговарят на спецификациите на фирмите доставчици.

Параметри на оптичното влакно:

ОВ тип Символи на позиция 3.4 от таблица 1 TS	Многомодов		единичен режим
	М	IN	д	А	з	СЪС
Препоръка на ITU-T	G.651	-	G.652B	G.652C(D)	G.655	G.656
Геометрични характеристики
Диаметър на отразяващата обвивка, µm	125±1	125±1	125±1	125±1	125±1	125±1
Диаметър на защитното покритие, µm	250±15	250±15	250±15	250±15	250±15	250±15
Незакръгленост на отразяващата обвивка, %, не повече	1	1	1	1	1	1
Неконцентричност на сърцевината, µm, не повече	1,5	1,5	-	-	-	-
Диаметър на сърцевината, µm	50±2,5	62,5±2,5
Диаметър на полето на модата, µm, при дължина на вълната: 1310 nm 1550 nm	- -	- -	9,2±0,4 10,4±0,8	9,2±0,4 10,4±0,8	- 9,2±0,4	- 7,7±0,4
Неконцентричност на модовото поле, µm, не повече	-	-	0,8	0,5	0,8	0,6
Трансферни характеристики
Работна дължина на вълната, nm	850 и 1300	850 и 1300	1310 и 1550 г	1275 ÷ 1625	1550	1460 ÷ 1625
Коефициент на затихване OB, dB/km, не повече, при дължина на вълната: 850 nm 1300 nm 1310 nm 1383 nm 1460 nm 1550 nm 1625 nm	2,4 0,7 - - - - -	3,0 0,7 - - - - -	- - 0,36 - - 0,22 -	- - 0,36 0,31 - 0,22 -	- - - - - 0,22 0,25	- - - - 0,35 0,23 0,26
Числова апертура	0,200±0,015	0,275±0,015	-	-	-	-
Широчина на честотната лента, MHz × km, не по-малко, при дължина на вълната: 850 nm 1300 nm	400 ÷ 1000 600 ÷ 1500	160 ÷ 300 500 ÷ 1000	- -	- -	- -	- -
Коефициент на хроматична дисперсия ps/(nm×km), не повече, в диапазона на дължината на вълната: 1285÷1330 nm 1460÷1625 nm (G.656) 1530÷1565 nm (G.655) 1565÷1625 nm (G.655) 1525÷1575 nm	- - - - -	- - - - -	3,5 - - - 18	3,5 - - - 18	- - 2,6 - 6,0 4,0 - 8,9 -	- 2,0 - 8,0 4,0 - 7,0 - -
Дължина на вълната с нулева дисперсия, nm	-	-	1300 ÷ 1322	1300 ÷ 1322	-	-
Наклон на характеристиката на дисперсията в областта на дължината на вълната с нулева дисперсия, в диапазона на дължината на вълната, ps/nm²×km, не повече от	0,101	0,097	0,092	0,092	0,05	-
Дължина на вълната на прекъсване (в кабел), nm, макс	-	-	1270	1270	1470	1450
Коефициент на дисперсия на поляризационния режим при дължина на вълната 1550 nm, ps/km, не повече от	-	-	0,2	0,2	0,2	0,1
Увеличаване на затихването поради макропрегъвания (100 оборота × Ø 60 mm), dB: λ = 1550 nm/1625 nm			0,5	0,5	0,5	0,5

Къде мога да купя?

Можете да закупите многомодов и едномодов оптичен кабел (цената и условията за доставка се уточняват отделно, в зависимост от спецификата на продукта и желанията на клиента) директно на нашия уебсайт. За да направите това, моля, попълнете съответния формуляр в онлайн поръчката. Винаги има 4-влакнен многомодов оптичен кабел, едномодов самоносещ оптичен кабел, едномодов 4-влакнен и 8-влакнен оптичен кабел и други видове ОК (вижте каталога).

По споразумение между клиента и производителя се допуска доставка на кабел с параметри, различни от посочените в таблицата.

Оптичните кабели имат подобна структура, но могат да се различават по различни характеристики. По броя на модулите, влакната, дебелината, материала на външната обвивка и др. Оптичните кабели са едномодови и многомодови. Едномодовият оптичен кабел е предназначен да предава един лъч светлина, а многомодовият - няколко лъча. обикновено, едномодов оптичен кабелпредназначени за използване в телекомуникационни мрежи, за създаване на магистрали за предаване на данни на големи разстояния.

В същото време многорежимният режим се използва в мрежи със среден и малък обхват. има структура, различна от многомодовата. Напоследък се говори много за това, че многомодовите влакна са по-добри от едномодовите, което всъщност е вярно, тъй като те са повече от 100 пъти по-бързи от едномодовите в производителност. Но въпреки всичко това, за дълги разстояния все още е за предпочитане да се използват едномодови оптични кабели, тъй като те отдавна и добре са се доказали в тази област.

Предназначение на оптичния мономодов кабел

Модерният едномодов оптичен кабел е вид оптичен кабел и е предназначен да предава един лъч светлина (многомодовият предава няколко лъча едновременно), когато се използва като част от телекомуникационни мрежи и при организиране на магистрали, които предават данни на дълги разстояния .

Съществуващите оптични кабели, макар и подобни по структура, се различават по своите характеристики в зависимост от броя на модулите, дебелината, броя на влакната, материала на външната обвивка и т.н. Едномодовият оптичен кабел, за разлика от многомодовия, по време на предаване на сигнала по дефиниция е лишен от междумодова дисперсия, произтичаща от разликата във времето за достигане на противоположния край на кабела чрез едновременно въвеждане на различни режими във влакното . Един от важни характеристикикабелът също е SCS-диаметърът на сърцевината му, за едномодов обикновено е 8-10 микрона.

начин практически изследванияна различни оптични кабели, експертите са установили, че при разстояния над 500 метра между обекти си струва да се даде предпочитание на едномодовите, които осигуряват висока и надеждна скорост на предаване на дълги разстояния при изграждане на широкомащабни мрежи. Многомодов кабелпоказа по-ниски резултати.

Характеристики на едномодов оптичен кабел

Едномодовият оптичен кабел получи името си поради факта, че по време на работа в оптичното влакно се образуват малък брой режими, поради което конвенционално се приема, че светлината се разпространява по един път, следователно такова влакно се нарича единично -режим. И така, едно модерно оптично влакно може да носи повече от двеста успоредни влакна, като по правило е възможно да се комбинират комбинации от влакна, свързани с различни видове.

Структурно оптичният кабел се състои от едно или няколко оптични влакна, които всъщност са стъклени нишки. Съответно, предаването на информация се осъществява чрез прехвърляне на светлина вътре в оптичното влакно. Той използва процес, наречен пълен вътрешно отражение. Принципът на действие се основава на факта, че светлинните вълни се отразяват от границата, разделяща две прозрачни среди с различни показатели на пречупване.

Най-често едномодовият оптичен кабел се използва за организиране на оптични комуникационни системи, положени през тунели, колектори и вътре в сгради и помещения. Външната му обвивка е направена, като правило, от материали, които не поддържат и не разпространяват горенето.

Предимства на едномодовия оптичен кабел

Съвременният едномодов оптичен кабел се характеризира със значителни предимства пред използваните преди това медни проводници. Те със сигурност включват:

• значително по-висока честотна лента
• повишена степен на устойчивост на шум (по-специално в областта на устойчивостта към електромагнитни смущения и смущения),
• относително малък обем и тегло,
• светлинен сигнал с ниско затихване,
• галванична изолация на новосвързано оборудване,
• надеждна защитаот неоторизирани връзки, което допълнително защитава предаваната информация и др.

Сред основните параметри на оптичните кабели са дължина на вълната, размер на влакното, минимален обхват на честотната лента, максимално затихване и редица други. Оптичният едномодов кабел ви позволява да излъчвате данни със скорост до стотици Gb / s, като същевременно намалявате разходите за материали и технологии.