Optische Singlemode-Quarzfaser. Optisches Multimode-Kabel – Hauptmerkmale

Glasfaserkabel(auch bekannt als Glasfaserkabel) ist ein grundlegend anderer Kabeltyp als die beiden Arten von Elektro- oder Kupferkabeln. Die daraus gewonnenen Informationen werden nicht durch ein elektrisches, sondern durch ein Lichtsignal übertragen. Sein Hauptelement ist transparentes Fiberglas, durch das Licht mit unbedeutender Dämpfung über große Entfernungen (bis zu mehreren zehn Kilometern) gelangt.

Reis. 1. Glasfaser. Struktur

Der Aufbau eines Glasfaserkabels ist sehr einfach und ähnelt dem Aufbau eines koaxialen Elektrokabels (Abb. 1). Nur wird hier anstelle eines zentralen Kupferleiters eine dünne (ca. 1 - 10 Halbdunkeldurchmesser) Glasfaser (3) verwendet, und anstelle einer Innenisolierung wird eine Glas- oder Kunststoffhülle (2) verwendet, was dies nicht zulässt Licht kann über die Glasfaser hinaus entweichen. In diesem Fall handelt es sich um das Regime der sogenannten Totalreflexion von Licht an der Grenze zweier Stoffe mit unterschiedlichen Bruchkoeffizienten (bei der Glasschale ist der Bruchkoeffizient deutlich niedriger als bei der Zentralfaser). Normalerweise gibt es kein Metallgeflecht am Kabel, da eine Abschirmung gegen äußere elektromagnetische Störungen nicht erforderlich ist. Manchmal wird es jedoch immer noch zum mechanischen Schutz vor der Umgebung verwendet (ein solches Kabel wird manchmal als gepanzertes Kabel bezeichnet; es kann mehrere Glasfaserkabel unter einem Mantel vereinen).

Glasfaserkabel verfügt über außergewöhnliche Eigenschaften für die Sicherheit und Geheimhaltung der übermittelten Informationen. Grundsätzlich sind keine äußeren elektromagnetischen Hindernisse in der Lage, das Lichtsignal zu verfälschen, und das Signal selbst erzeugt keine äußere elektromagnetische Strahlung. Es ist nahezu unmöglich, eine Verbindung zu diesem Kabeltyp zum unbefugten Abhören des Netzwerks herzustellen, da dies die Integrität des Kabels gefährden würde. Theoretisch erreicht die Bandbreite eines solchen Kabels 10-12 Hz, also 1000 GHz, was unvergleichlich höher ist als die von Elektrokabeln. Die Kosten für Glasfaserkabel sinken stetig und entsprechen derzeit in etwa den Kosten für dünne Koaxialkabel.

Die typische Signaldämpfung in Glasfaserkabeln bei Frequenzen, die in lokalen Netzwerken verwendet werden, liegt zwischen 5 und 20 dB/km, was ungefähr dem Wert von Elektrokabeln bei niedrigen Frequenzen entspricht. Aber im Fall eines Glasfaserkabels nimmt die Dämpfung mit zunehmender Frequenz des übertragenen Signals nur geringfügig zu, und bei hohen Frequenzen (insbesondere über 200 MHz) ist sein Vorteil gegenüber einem Elektrokabel unbestreitbar; es hat einfach keine Konkurrenten.

Nachteile von Glasfaserkabeln

Der wichtigste davon ist die hohe Komplexität der Installation (mit Installation von Glasfaserkabeln Bei der Trennung ist eine Präzision im Mikrometerbereich erforderlich; die Dämpfung bei der Trennung hängt stark von der Genauigkeit der Glasfaser und dem Grad ihrer Politur ab. Zum Anbringen von Trennungen wird Schweißen oder Kleben mit einem speziellen Gel verwendet, das den gleichen Lichtbrechungskoeffizienten wie Glasfaser aufweist. Dafür sind in jedem Fall hochqualifiziertes Personal und Spezialwerkzeuge erforderlich. Daher werden Glasfaserkabel meist in Form von vorgeschnittenen Stücken unterschiedlicher Länge verkauft, an deren beiden Enden bereits die erforderlichen Trennschalter installiert sind. Es ist zu beachten, dass eine minderwertige Trenninstallation aufgrund der Dämpfung die zulässige Kabellänge stark reduziert.

Sie müssen auch bedenken, dass die Verwendung von Glasfaserkabeln spezielle optische Empfänger und Sender erfordert, die Lichtsignale in elektrische Signale und wieder zurück umwandeln, was die Kosten des gesamten Netzwerks mitunter erheblich erhöht.

Glasfaserkabel ermöglichen eine Signalverzweigung (zu diesem Zweck werden spezielle Passivverteiler hergestellt ( Paare) für 2-8 Kanäle), dienen aber in der Regel der Datenübertragung nur in eine Richtung zwischen einem Sender und einem Empfänger. Denn jede Verzweigung schwächt zwangsläufig das Lichtsignal stark ab, und wenn es viele Verzweigungen gibt, kann es sein, dass das Licht das Ende des Netzwerks einfach nicht erreicht. Darüber hinaus weisen die Verteiler auch interne Verluste auf, sodass die gesamte Ausgangssignalleistung geringer ist als die Eingangsleistung.

Glasfaserkabel sind weniger stark und flexibel als Elektrokabel. Der typische zulässige Biegeradius beträgt ca. 10 - 20 cm, bei kleineren Biegeradien kann es zu einem Bruch der Mittelfaser kommen. Verträgt keine Kabel- und mechanische Dehnung sowie Quetscheinflüsse.

Das Glasfaserkabel reagiert empfindlich auf ionisierende Strahlung, wodurch die Transparenz der Glasfaser abnimmt, also die Signaldämpfung zunimmt . Auch plötzliche Temperaturschwankungen wirken sich negativ darauf aus und die Glasfaser kann reißen.

Glasfaserkabel werden nur in Netzwerken mit Stern- und Ringtopologie verwendet. In diesem Fall gibt es keine Anpassungs- oder Erdungsprobleme. Das Kabel sorgt für eine ideale galvanische Trennung von Netzwerkcomputern. In Zukunft wird dieser Kabeltyp vermutlich Elektrokabel verdrängen oder zumindest stark verdrängen. Die Kupferreserven auf dem Planeten gehen zur Neige, aber es gibt genügend Rohstoffe für die Glasproduktion.

Arten von Glasfaserkabeln

1. Multimode oder Multimode Kabel, billiger, aber von geringerer Qualität;
2. Einspielermodus Kabel, teurer, hat aber bessere Eigenschaften im Vergleich zum ersten.

Der Grund für die Diskrepanz zwischen den beiden Typen liegt im unterschiedlichen Durchgang der Lichtstrahlen im Kabel.

Reis. 2. Lichtausbreitung in einem Singlemode-Kabel

Bei einem Singlemode-Kabel durchlaufen fast alle Strahlen den gleichen Weg, erreichen also gleichzeitig den Empfänger und die Signalform wird nahezu nicht verzerrt (Abb. 2). Ein Singlemode-Kabel hat einen zentralen Faserdurchmesser von etwa 1,3 Mikrometern und überträgt Licht nur bei derselben Wellenlänge (1,3 Mikrometer). Streuung und Signalverlust sind sehr gering, wodurch Signale über eine viel größere Distanz als mit einem Multimode-Kabel übertragen werden können. Bei Singlemode-Kabeln kommen Laser-Transceiver zum Einsatz, die ausschließlich Licht mit der benötigten Wellenlänge nutzen. Solche Transceiver sind immer noch relativ teuer und nicht langlebig. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften dürfte sich jedoch in Zukunft das Singlemode-Kabel zum Haupttyp durchsetzen. Zudem sind Laser schneller als herkömmliche LEDs. Die Signaldämpfung in einem Singlemode-Kabel beträgt etwa 5 dB/km und kann sogar auf 1 dB/km reduziert werden.

Reis. 3. Lichtausbreitung in einem Multimode-Kabel

In einem Multimode-Kabel weisen die Flugbahnen der Lichtstrahlen eine merkliche Streuung auf, wodurch die Signalform am Empfangsende des Kabels verzerrt wird (Abb. 3). Die zentrale Faser hat einen Durchmesser von 62,5 µm und der äußere Manteldurchmesser beträgt 125 µm (dies wird manchmal als 62,5/125 angegeben). Die Übertragung erfolgt über eine normale (keine Laser-)LED, was die Kosten senkt und die Lebensdauer von Transceivern im Vergleich zu Singlemode-Kabeln erhöht. Die Wellenlänge des Lichts in einem Multimode-Kabel beträgt 0,85 Mikrometer, mit einer Wellenlängenspreizung von etwa 30–50 nm. Die zulässige Kabellänge beträgt 2 - 5 km.

Multimode-Kabel ist derzeit der Haupttyp von Glasfaserkabeln, da es billiger und leichter verfügbar ist. Die Dämpfung in einem Multimode-Kabel ist größer als in einem Singlemode-Kabel und beträgt 5 - 20 dB/km.

Die typische Latenzzeit für die gängigsten Kabel beträgt etwa 4–5 ns/m, was nahe an der Latenzzeit liegt, die bei Elektrokabeln auftritt.
Glasfaserkabel sind wie Elektrokabel erhältlich in Plenum Und Nicht-Plenum.

Gleichzeitig werden Multimode-Netze in Mittel- und Kurzstreckennetzen eingesetzt. hat eine andere Struktur als Multimode. Kürzlich hieß es, dass Multimode-Glasfaserkabel einen Vorteil gegenüber Singlemode-Kabeln hätten, und das trifft im Wesentlichen zu, denn sie sind Singlemode-Kabeln in der Leistung um mehr als das Hundertfache überlegen. Trotz alledem ist für große Entfernungen immer noch die Verwendung von Singlemode-Lichtwellenleiterkabeln vorzuziehen, da sie sich in diesem Bereich seit langem bewährt haben.

Zweck des optischen Singlemode-Kabels

Obwohl der Aufbau ähnlich ist, unterscheiden sich bestehende Glasfaserkabel in ihren Eigenschaften, abhängig von der Anzahl der Module, der Dicke, der Anzahl der Fasern, dem Material des Außenmantels usw. Ein optisches Singlemode-Kabel weist im Gegensatz zu einem Multimode-Kabel bei der Übertragung eines Signals per Definition keine Intermode-Dispersion auf, die dadurch entsteht, dass verschiedene Moden, die gleichzeitig in die Faser eingeführt werden, das gegenüberliegende Ende des Kabels zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreichen mal. Eines der wichtigen Merkmale des Kabels ist auch der SCS-Durchmesser seines Kerns; bei Singlemode beträgt dieser normalerweise 8-10 Mikrometer.

Durch praktische Untersuchungen verschiedener optischer Kabel haben Experten festgestellt, dass es sich bei Entfernungen von mehr als 500 Metern zwischen Objekten lohnt, Singlemode-Kabeln den Vorzug zu geben, die beim Aufbau großer Netzwerke hohe und zuverlässige Übertragungsgeschwindigkeiten über große Entfernungen bieten. Multimode-Kabel zeigten schlechtere Ergebnisse.

Merkmale des optischen Singlemode-Kabels

Strukturell besteht ein Glasfaserkabel aus einer oder mehreren optischen Fasern, bei denen es sich im Wesentlichen um Glasfäden handelt. Dementsprechend erfolgt die Informationsübertragung durch die Übertragung von Licht innerhalb der optischen Faser. Dabei kommt ein Prozess namens Totalreflexion zum Einsatz. Das Funktionsprinzip basiert auf der Tatsache, dass Lichtwellen an der Grenze zwischen zwei transparenten Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes reflektiert werden.

Am häufigsten werden optische Singlemode-Kabel zur Organisation von Glasfaserkommunikationssystemen verwendet, die durch Tunnel, Kollektoren und innerhalb von Gebäuden und Räumlichkeiten verlegt werden. Seine Außenhülle besteht in der Regel aus Materialien, die die Verbrennung nicht unterstützen oder ausbreiten.

Vorteile des optischen Singlemode-Kabels

• deutlich größere Bandbreite,
• erhöhte Störfestigkeit (insbesondere im Bereich der Störfestigkeit gegen elektromagnetische Störungen und Störungen),
• relativ kleines Volumen und Gewicht,
• Lichtsignal mit geringer Dämpfung,
• galvanische Trennung neu angeschlossener Geräte,
• zuverlässiger Schutz vor unbefugten Verbindungen, der übertragene Informationen usw. zusätzlich schützt.

Glasfaser ist der De-facto-Standard beim Aufbau von Backbone-Kommunikationsnetzen. Die Länge der Glasfaser-Kommunikationsleitungen in Russland bei großen Telekommunikationsbetreibern beträgt > 50.000 km.
Dank Glasfaser haben wir alle Vorteile in der Kommunikation, die vorher nicht verfügbar waren.
Versuchen wir also, den Helden des Anlasses in Betracht zu ziehen – die Glasfaser.

In diesem Artikel werde ich versuchen, einfach über optische Fasern zu schreiben, ohne mathematische Berechnungen und mit einfachen menschlichen Erklärungen.

Der Artikel ist rein informativ, d.h. enthält kein einzigartiges Wissen, alles, was beschrieben wird, ist in einer Reihe von Büchern zu finden, dies ist jedoch kein Kopieren und Einfügen, sondern ein Herausquetschen aus dem „Haufen“ von Informationen nur auf das Wesentliche.

Einstufung

Lassen Sie uns auf der „alltäglichen“ Ebene erklären, dass es Single-Mode und Multi-Mode gibt.
Stellen wir uns ein hypothetisches Übertragungssystem vor, in dem eine Faser steckt.
Wir müssen binäre Informationen übertragen. Stromimpulse breiten sich in der Faser nicht aus, da es sich um ein Dielektrikum handelt, sodass wir Lichtenergie übertragen.
Dafür benötigen wir eine Lichtenergiequelle. Dies können LEDs und Laser sein.
Jetzt wissen wir, was wir als Sender nutzen – das ist Licht.

Denken wir darüber nach, wie Licht in die Faser eingeführt wird:
1) Lichtstrahlung hat ein eigenes Spektrum. Wenn also der Faserkern breit ist (dies ist bei einer Multimode-Faser der Fall), gelangen mehr Spektralkomponenten des Lichts in den Kern.
Wir senden beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge von 1300 nm aus, der Multimode-Kern ist breit und daher gibt es mehr Ausbreitungswege für die Wellen. Jeder dieser Pfade ist Mode

2) Ist der Kern klein (Singlemode-Faser), dann verkürzen sich die Wellenausbreitungswege entsprechend. Und da es viel weniger zusätzliche Moden gibt, wird es keine Modendispersion geben (mehr dazu weiter unten).

Dies ist der Hauptunterschied zwischen Multimode- und Singlemode-Fasern.
Danke enjoint, tegger, hazanko für deine Kommentare.

Multimode Sie werden wiederum in Fasern mit einem Stufenbrechungsindex (Stufenindex-Multimode-Faser) und mit einem Gradientenindex (Gradientenindex m/Mode-Faser) unterteilt.

Einspielermodus werden in Stufen-, Standardfaser-, Dispersionsverschobene und Nicht-Null-Dispersionsverschobene unterteilt

Glasfaserdesign

So bedeutet beispielsweise der Eintrag 50/125, dass der Kerndurchmesser 50 Mikrometer und der Schalendurchmesser 125 Mikrometer beträgt.

Kerndurchmesser von 50 µm und 62,5 µm sind Anzeichen für Multimode-Lichtwellenleiter und 8-10 µm sind Anzeichen für Singlemode-Lichtwellenleiter.
Die Schale hat in der Regel immer einen Durchmesser von 125 Mikrometern.

Wie Sie sehen, ist der Kerndurchmesser einer Singlemode-Faser viel kleiner als der Durchmesser einer Multimode-Faser. Ein kleinerer Kerndurchmesser ermöglicht es, die Modendispersion zu reduzieren (worüber möglicherweise in einem separaten Artikel geschrieben wird, sowie Probleme der Lichtausbreitung in der Faser) und dementsprechend die Übertragungsreichweite zu erhöhen. Dann würden jedoch Singlemode-Fasern Multimode-Fasern aufgrund besserer „Transporteigenschaften“ ersetzen, wenn nicht teure Laser mit einem schmalen Strahlungsspektrum verwendet werden müssten. Multimode-Fasern verwenden LEDs mit einem diffuseren Spektrum.

Daher kommt es bei kostengünstigen optischen Lösungen wie lokalen Netzwerken von Internetdienstanbietern zu Multimode-Anwendungen.

Brechungsindexprofil

Der ganze Tanz mit einem Tamburin an der Faser, um die Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, drehte sich um das Brechungsindexprofil. Denn der wichtigste limitierende Faktor für die Geschwindigkeitssteigerung ist die Modendispersion.
Kurz gesagt, das Wesentliche ist folgendes:
Wenn Laserstrahlung in den Faserkern eindringt, wird das Signal in Form separater Moden (ungefähr: Lichtstrahlen. Tatsächlich jedoch unterschiedliche Spektralkomponenten des Eingangssignals) durch diesen übertragen.
Darüber hinaus treten die „Strahlen“ in unterschiedlichen Winkeln ein, sodass die Ausbreitungszeit der Energie einzelner Moden unterschiedlich ist. Dies ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Hier sind drei Brechungsprofile dargestellt:
Schritt und Gradient für Multimode-Fasern und Schritt für Singlemode.
Es ist zu erkennen, dass sich Lichtmoden in Multimode-Fasern auf unterschiedlichen Wegen ausbreiten, jedoch aufgrund des konstanten Brechungsindex des Kerns mit der GLEICHEN Geschwindigkeit. Mods, die gezwungen sind, einer gestrichelten Linie zu folgen, kommen später als Mods, die einer geraden Linie folgen. Daher wird das Originalsignal zeitlich gedehnt.
Eine andere Sache ist mit einem Gradientenprofil: Die Modi, die zuvor entlang der Mitte gingen, werden langsamer, und die Modi, die einem unterbrochenen Pfad folgten, werden im Gegenteil beschleunigt. Dies geschah, weil der Brechungsindex des Kerns jetzt instabil ist. Sie nimmt von den Rändern zur Mitte hin parabolisch zu.
Dadurch können Sie die Übertragungsgeschwindigkeit erhöhen und beim Empfang ein erkennbares Signal erhalten.

Anwendungen von optischen Fasern

Hinzu kommt, dass Hauptkabel inzwischen fast alle mit einer Dispersionsverschiebung ungleich Null ausgestattet sind, was die Verwendung von Spektralwellen-Multiplexing auf diesen Kabeln ermöglicht (

Von einem entfernten Punkt zum anderen wird dem Kunden zunehmend anstelle von herkömmlichem Kupferdraht die Verlegung durch Auftragnehmer angeboten. Über diese interessante Technologie werden wir heute sprechen.

Sie funktionieren nach dem Prinzip, eine Lichtwelle durch einen speziellen Kanal aus besonders reinem Quarzglas zu übertragen. Von elektronischen Geräten kommen elektrische Impulse an, die einen Strom von Lichtblitzen erzeugen und diese an das Kabel weiterleiten. Am anderen Ende empfängt der Empfänger den Lichtstrom und transkodiert ihn zurück in Da der gesamte Prozess elektronisch gesteuert wird und eine digitale Umwandlung ist, ist die Verzerrung minimal.

Für den Bau solcher Glasfaserleitungen werden spezielle Materialien verwendet – Singlemode-Faser und Multimode.

Die Verbreitung optischer Leitungen liegt nicht nur an der störungsfreien Signalübertragung. Zu den unbestreitbaren Vorteilen dieser Technologie zählen eine große Bandbreite, eine sehr geringe Signaldämpfung, eine unübertroffene Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen und eine enorme Übertragungsreichweite von mehreren zehn Kilometern. Ein wesentlicher Vorteil ist die lange Lebensdauer der über Glasfaserleitungen verlegten Kommunikation, die mindestens 25 Jahre beträgt.

Arten von Glasfasern

Bei der Installation von Kommunikationsleitungen über Glasfaserverbindungen wird entweder Multimode- oder Singlemode-Glasfaser ausgewählt.

Woraus besteht dieses Kabel? Der Kern der optischen Faser besteht aus Quarz, einem hochreinen Glas, das den Lichtfluss durch ihn hindurchleitet. Es kommt jedoch nicht zum Sputtern, da der Brechungsindex des Mantels niedriger ist als der des Kerns und der Lichtstrahl daher vollständig von den Wänden im Inneren der Faser reflektiert wird.

Multimode-Lichtwellenleiter sind gut, weil sie mehrere hundert Lichtmoden gleichzeitig übertragen können, die in verschiedenen Winkeln eingeführt werden. Jeder dieser Moden hat seine eigene Flugbahn und damit eine einzigartige Ausbreitungszeit.

Der Hauptnachteil dieses Fasertyps ist die Modendispersion, die die maximale Leitungslänge verengt und begrenzt. Sender für Multimode-Kommunikationsleitungen haben in der Regel eine maximale Reichweite von etwa 5 Kilometern.

Das Problem der Reduzierung der Modendispersion wird durch ein Kabel mit einem Gradientenbrechungsprofil des Kerns gelöst. Bei einer solchen optischen Faser nehmen im Gegensatz zu Standardoptionen die Brechungsparameter von der Mitte des Kerns bis zum Mantel ab, was zu einer deutlichen Verbesserung der Parameter des übertragenen Signals führt.

Singlemode-Fasern basieren auf der Aufgabe, nur einen Modus (den Hauptmodus) zu durchlaufen. Dieser Ansatz bietet viele Vorteile. Einige Eigenschaften eines Kabels, das mit Singlemode-Technologie hergestellt wurde, sind um eine Größenordnung besser als diejenigen, die mit Multimode-Technologie hergestellt wurden. Genau dies ist der entscheidende Faktor, der die Entscheidung der Ingenieure zugunsten des ersten bei der Verlegung neuer Glasfaserleitungen beeinflusst. Schließlich sorgt die Singlemode-Faser für eine Signaldämpfung von 0,25 dB pro Kilometer, der Dispersionswert ist sehr gering und die große Bandbreite gewährleistet eine klare und schnelle Übertragung großer Datenmengen ohne Verzerrung.

Aber in diesem Fass Honig steckt ein Wermutstropfen. Dieser Typ ist viel teurer als Multimode-Fasern. Da der Faserkern in einem Singlemode-Kabel sehr klein ist, ist das Einbringen von Strahlung in ein solches Kabel keine leichte Aufgabe und erfordert eine sehr sorgfältige Kontrolle beim Spleißen. Auch die Abschlussstecker für diese Leitungen kosten deutlich mehr als die Abschlüsse für Multimode-Leitungen. Darüber hinaus verfügen letztere aufgrund der einfachen Einleitung eines Lichtstrahls in einen breiten Kern über sehr einfache und kostengünstige Strahler, die auch von einer Vielzahl konkurrierender Unternehmen hergestellt werden.

Ihre Geschichte reicht bis ins Jahr 1960 zurück, als der erste Laser erfunden wurde. Gleichzeitig erschien die Glasfaser selbst erst 10 Jahre später und ist heute die physische Grundlage des modernen Internets.

Lichtwellenleiter, die zur Datenübertragung eingesetzt werden, haben einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau. Der lichtdurchlässige Teil der Faser (Kern, Kern oder Kern) befindet sich in der Mitte, umgeben von einem Dämpfer (manchmal auch Mantel genannt). Die Funktion des Dämpfers besteht darin, eine Grenzfläche zwischen den Medien zu schaffen und zu verhindern, dass Strahlung den Kern verlässt.

Sowohl der Kern als auch der Dämpfer bestehen aus Quarzglas, und der Brechungsindex des Kerns ist etwas höher als der des Dämpfers, um das Phänomen der Totalreflexion zu realisieren. Dafür reicht eine Differenz von Hundertstel – beispielsweise kann der Kern einen Brechungsindex n 1 = 1,468 und der Dämpfer einen Wert n 2 = 1,453 haben.

Der Kerndurchmesser von Singlemode-Fasern beträgt 9 Mikrometer, Multimode - 50 oder 62,5 Mikrometer, während der Durchmesser des Dämpfers für alle Fasern gleich ist und 125 Mikrometer beträgt. Der maßstabsgetreue Aufbau von Lichtleitern ist in der Abbildung dargestellt:

Abgestuftes Brechungsindexprofil (Schritt- Index Faser) - das einfachste zur Herstellung von Lichtleitern. Dies ist für Singlemode-Fasern akzeptabel, bei denen üblicherweise davon ausgegangen wird, dass es nur einen „Mode“ (Lichtausbreitungsweg im Kern) gibt. Stufenindex-Multimode-Fasern zeichnen sich jedoch durch eine hohe Dispersion aus, die durch das Vorhandensein einer großen Anzahl von Moden verursacht wird, was zu Signalstreuung führt und letztlich den Bereich einschränkt, über den Anwendungen betrieben werden können. Der Gradientenbrechungsindex ermöglicht die Minimierung der Modendispersion. Für Multimode-Systeme werden Gradientenindexfasern dringend empfohlen. (benotet- Index Faser) , bei dem der Übergang vom Kern zum Dämpfer keine „Stufe“ aufweist, sondern schrittweise erfolgt.

Der Hauptparameter, der die Dispersion und damit die Fähigkeit einer Faser, Anwendungen über bestimmte Entfernungen zu unterstützen, charakterisiert, ist der Breitbandkoeffizient. Derzeit werden Multimode-Fasern nach diesem Indikator in vier Klassen eingeteilt, von OM1 (die nicht für den Einsatz in neuen Systemen empfohlen wird) bis zur produktivsten Klasse OM4.

Singlemode-Fasern werden in die Klassen OS1 (konventionelle Fasern zur Übertragung bei Wellenlängen von 1310 nm oder 1550 nm) und OS2, die für die Breitbandübertragung im gesamten Bereich von 1310 nm bis 1550 nm eingesetzt werden können, unterteilt in Übertragungskanäle, eingeteilt oder sogar ein breiteres Spektrum, zum Beispiel von 1280 bis 1625 nm. In der Anfangsphase der Produktion wurden OS2-Fasern als LWP gekennzeichnet (Niedrig Wasser Gipfel) , um zu betonen, dass sie Absorptionsspitzen zwischen Transparenzfenstern minimieren. Die Breitbandübertragung in Singlemode-Fasern höchster Leistung ermöglicht Übertragungsgeschwindigkeiten von über 10 Gbit/s.

Singlemode- und Multimode-Glasfaserkabel: Auswahlregeln

Angesichts der beschriebenen Eigenschaften von Multimode- und Singlemode-Fasern finden Sie hier einige Richtlinien für die Auswahl des Fasertyps in Abhängigkeit von der Leistung der Anwendung und der Entfernung, über die sie betrieben werden muss:

Wählen Sie für Geschwindigkeiten über 10 Gbit/s unabhängig von der Entfernung Singlemode-Glasfaser

Für 10-Gigabit-Anwendungen und Entfernungen über 550 m ist auch Singlemode-Glasfaser die Wahl

Für 10-Gigabit-Anwendungen und Distanzen bis 550 m ist auch OM4-Multimode-Glasfaser möglich

Für 10-Gigabit-Anwendungen und Entfernungen bis zu 300 m ist auch OM3-Multimode-Glasfaser möglich

Für 1-Gigabit-Anwendungen und Distanzen bis 600-1100 m kann OM4-Multimode-Faser verwendet werden

Für 1-Gigabit-Anwendungen und Entfernungen bis 600-900 m kann OM3-Multimode-Faser verwendet werden

Für 1-Gigabit-Anwendungen und Distanzen bis 550 m ist OM2-Multimode-Glasfaser möglich

Die Kosten einer Glasfaser werden weitgehend durch den Kerndurchmesser bestimmt, daher ist ein Multimode-Kabel unter sonst gleichen Bedingungen teurer als ein Singlemode-Kabel. Gleichzeitig sind aktive Geräte für Singlemode-Systeme aufgrund der Verwendung von Hochleistungslaserquellen (z. B. einem Fabry-Perot-Laser) deutlich teurer als aktive Geräte für Multimode-Systeme, die beide relativ kostengünstig nutzen VCSEL-Oberflächenemissionslaser oder noch günstigere LED-Quellen. Bei der Schätzung der Kosten eines Systems müssen sowohl die Kosten für die Verkabelungsinfrastruktur als auch für die aktive Ausrüstung berücksichtigt werden, wobei letztere deutlich höher sein können.

Heutzutage ist es üblich, ein optisches Kabel je nach Verwendungszweck auszuwählen. Singlemode-Faser wird verwendet:

in See- und Übersee-Kabelkommunikationsleitungen;

in landgestützten Fernleitungen;

in Anbieterleitungen, Kommunikationsleitungen zwischen Stadtknoten, in dedizierten optischen Fernkanälen, in Autobahnen zu den Geräten von Mobilfunkbetreibern;

in Kabelfernsehsystemen (hauptsächlich OS2, Breitbandübertragung);

in GPON-Systemen mit Glasfaserübertragung zu einem optischen Modem beim Endbenutzer;

in SCS auf Autobahnen mit einer Länge von mehr als 550 m (normalerweise zwischen Gebäuden);

in SCS, das Rechenzentren bedient, unabhängig von der Entfernung.

Multimode-Faser wird hauptsächlich verwendet:

in SCS auf Autobahnen innerhalb eines Gebäudes (wo die Abstände in der Regel 300 m betragen) und auf Autobahnen zwischen Gebäuden, wenn der Abstand 300-550 m nicht überschreitet;

in horizontalen Segmenten von SCS und in FTTD-Systemen ( Faser- Zu- Die- Schreibtisch), wo Benutzer Workstations mit optischen Multimode-Netzwerkkarten installieren;

in Rechenzentren zusätzlich zu Singlemode-Glasfaser;

in allen Fällen, in denen die Entfernung den Einsatz von Multimode-Kabeln zulässt. Obwohl die Kabel selbst teurer sind, gleichen die Einsparungen bei der aktiven Ausrüstung diese Kosten aus.

Es ist zu erwarten, dass OS2-Fasern in den kommenden Jahren nach und nach OS1 ersetzen werden (es wird abgekündigt) und 62,5/125-µm-Fasern in Multimode-Systemen verschwinden, da sie vollständig durch 50-µm-Fasern, wahrscheinlich der OM3, ersetzt werden -OM4-Klassen.

Prüfung von Singlemode- und Multimode-Lichtwellenleitern

Nach der Installation werden alle installierten optischen Segmente einer Prüfung unterzogen. Nur mit speziellen Geräten durchgeführte Messungen können die Eigenschaften verlegter Leitungen und Kanäle gewährleisten. Für die SCS-Zertifizierung werden Geräte mit qualifizierten Strahlungsquellen an einem Ende der Leitung und Messgeräten am anderen Ende verwendet. Solche Geräte werden von Fluke Networks, JDSU, Psiber hergestellt; Alle diese Geräte verfügen über voreingestellte Grundlagen zulässiger optischer Verluste gemäß den Telekommunikationsstandards TIA/EIA, ISO/IEC und anderen. Längere optische Leitungen werden mit überprüft optische Reflektometer, mit dem entsprechenden Dynamikbereich und der entsprechenden Auflösung.

Während der Betriebsphase erfordern alle installierten optischen Segmente eine sorgfältige Handhabung und den regelmäßigen Einsatz spezieller Reinigungstücher, Stäbchen und andere Reinigungsmittel.

Es kommt häufig vor, dass verlegte Kabel beschädigt werden, beispielsweise beim Ausheben von Gräben oder bei Reparaturarbeiten innerhalb von Gebäuden. Um den Ort des Fehlers zu finden, benötigen Sie in diesem Fall ein Reflektometer oder ein anderes Diagnosegerät, das auf den Prinzipien der Reflektometrie basiert und die Entfernung zum Fehlerort anzeigt (Hersteller wie Fluke Networks, EXFO, JDSU, NOYES (FOD). , Greenlee Communication und andere haben ähnliche Modelle).

Die auf dem Markt erhältlichen Budgetmodelle sind hauptsächlich für die Lokalisierung von Schäden (schlechte Schweißnähte, Brüche, Makrobiegungen usw.) konzipiert. Oft sind sie nicht in der Lage, eine detaillierte Diagnose der optischen Leitung durchzuführen, alle ihre Inhomogenitäten zu erkennen und einen Bericht professionell zu erstellen. Darüber hinaus sind sie weniger zuverlässig und langlebig.

Hochwertige Geräte hingegen sind zuverlässig und diagnosefähig FOCL Erstellen Sie bis ins kleinste Detail eine korrekte Ereignistabelle und erstellen Sie einen bearbeitbaren Bericht. Letzteres ist für die Zertifizierung optischer Leitungen äußerst wichtig, da teilweise Schweißverbindungen mit so geringen Verlusten vorliegen, dass das Reflektometer eine solche Verbindung nicht erkennen kann. Aber es gibt immer noch Schweißnähte, die im Bericht angezeigt werden müssen. In diesem Fall können Sie mit der Software ein Ereignis auf dem Reflektogramm festlegen und die Verluste manuell messen.

Viele professionelle Instrumente bieten auch die Möglichkeit, die Funktionalität durch zusätzliche Optionen zu erweitern: ein Videomikroskop zur Inspektion von Faserenden, eine Laserquelle und ein Leistungsmessgerät, ein optisches Telefon usw.