Çok modlu, gradyan ve tek modlu optik fiber. Çok modlu optik kablo - ana özellikler

Tarihlerini ilk lazerin icat edildiği 1960 yılına kadar sürüyorlar. Aynı zamanda, optik fiberin kendisi de yalnızca 10 yıl sonra ortaya çıktı ve bugün modern İnternetin fiziksel temelidir.

Veri iletimi için kullanılan optik fiberler temelde benzer bir yapıya sahiptir. Fiberin ışık ileten kısmı (çekirdek, çekirdek veya çekirdek) merkezdedir ve çevresinde bir sönümleyici (bazen kaplama olarak adlandırılır) bulunur. Damperin işlevi ortamlar arasında bir arayüz oluşturmak ve radyasyonun çekirdekten ayrılmasını önlemektir.

Hem çekirdek hem de damper kuvars camdan yapılmıştır ve çekirdeğin kırılma indisi, toplam iç yansıma olgusunu gerçekleştirmek için damperin kırılma indeksinden biraz daha yüksektir. Bunun için yüzde birlik bir fark yeterlidir - örneğin, çekirdeğin kırılma indeksi n 1 = 1,468 olabilir ve sönümleyicinin değeri n 2 = 1,453 olabilir.

Tek modlu fiberlerin çekirdek çapı 9 mikron, çok modlu - 50 veya 62,5 mikron, tüm fiberler için damperin çapı aynı ve 125 mikrondur. Işık kılavuzlarının ölçeğe göre yapısı şekilde gösterilmiştir:

Kademeli kırılma indisi profili (adım- indeks lif) - ışık kılavuzlarının üretimi için en basit olanı. Geleneksel olarak yalnızca bir "mod" (çekirdekteki ışık yayılma yolu) olduğunun varsayıldığı tek modlu fiberler için kabul edilebilir. Bununla birlikte, adım indeksli çok modlu fiberler, çok sayıda modun varlığından kaynaklanan yüksek dağılımla karakterize edilir; bu, sinyal saçılımına yol açar ve sonuçta uygulamaların çalışabileceği aralığı sınırlar. Gradyan kırılma indisi, mod dağılımının en aza indirilmesine olanak tanır. Çok modlu sistemler için kademeli indeksli fiberler şiddetle tavsiye edilir. (kademeli- indeks lif) çekirdekten dampere geçişin bir "adım" olmadığı, ancak kademeli olarak gerçekleştiği.

Dağılımı ve buna bağlı olarak bir fiberin belirli mesafelerdeki uygulamaları destekleme yeteneğini karakterize eden ana parametre, geniş bant katsayısıdır. Şu anda, çok modlu fiberler bu göstergeye göre OM1'den (yeni sistemlerde kullanılması tavsiye edilmeyen) en verimli sınıf OM4'e kadar dört sınıfa ayrılmaktadır.

Tek modlu fiberler, OS1 (1310 nm veya 1550 nm dalga boylarında iletim için kullanılan geleneksel fiberler) ve iletim kanallarına bölünmüş 1310 nm ila 1550 nm arasındaki tüm aralıkta geniş bant iletimi için kullanılabilen OS2 sınıflarına ayrılır. veya hatta daha geniş bir spektrum, örneğin 1280'den 1625 nm'ye kadar. Üretimin ilk aşamasında OS2 fiberleri LWP olarak etiketlendi (Düşük su Doruğa ulaşmak) şeffaflık pencereleri arasındaki emilim zirvelerini en aza indirdiklerini vurgulamak için. En yüksek performanslı tek modlu fiberlerdeki geniş bant iletimi, 10 Gbps'yi aşan iletim hızları sağlar.

Tek modlu ve çok modlu fiber optik kablo: seçim kuralları

Çok modlu ve tek modlu fiberlerin açıklanan özellikleri göz önüne alındığında, uygulamanın performansına ve çalışması gereken mesafeye bağlı olarak fiber tipini seçmek için bazı kurallar aşağıda verilmiştir:

10 Gbps'nin üzerindeki hızlar için mesafeye bakılmaksızın tek modlu fiberi seçin

10 Gigabit uygulamalar ve 550 m'nin üzerindeki mesafeler için tek modlu fiber de tercihtir

10 Gb uygulamalar ve 550 metreye kadar mesafeler için OM4 çok modlu fiber de mümkündür

10 Gigabit uygulamalar ve 300 m'ye kadar mesafeler için OM3 çok modlu fiber de mümkündür

1-Gigabit uygulamalar ve 600-1100 m'ye kadar mesafeler için OM4 multimode fiber kullanılabilir

1-Gigabit uygulamalar ve 600-900 m'ye kadar mesafeler için OM3 multimode fiber kullanılabilir

1 Gigabit uygulamalar ve 550 m'ye kadar mesafeler için OM2 multimode fiber mümkündür

Bir optik fiberin maliyeti büyük ölçüde çekirdek çapına göre belirlenir, bu nedenle çok modlu bir kablo, diğer her şey eşit olduğunda, tek modlu bir kablodan daha pahalıdır. Aynı zamanda, yüksek güçlü lazer kaynaklarının (örneğin Fabry-Perot lazeri) kullanılması nedeniyle tek modlu sistemler için aktif ekipman, nispeten ucuz olan çok modlu sistemler için aktif ekipmandan önemli ölçüde daha pahalıdır. VCSEL yüzey yayan lazerler ve hatta daha ucuz LED kaynakları. Bir sistemin maliyetini tahmin ederken hem kablolama altyapısının hem de aktif ekipmanın maliyetlerini hesaba katmak gerekir ve ikincisi önemli ölçüde daha yüksek olabilir.

Günümüzde kullanım kapsamına göre optik kablo seçimi uygulaması bulunmaktadır. Tek modlu fiber kullanılır:

deniz ve okyanus ötesi kablolu iletişim hatlarında;

kara tabanlı uzun mesafe ana hatlarda;

sağlayıcı hatlarında, şehir düğümleri arasındaki iletişim hatlarında, özel uzun mesafeli optik kanallarda, otoyollarda mobil operatörlerin ekipmanlarına;

kablolu televizyon sistemlerinde (öncelikle OS2, geniş bant iletimi);

son kullanıcıda bulunan bir optik modeme fiber dağıtımlı GPON sistemlerinde;

550 m'den uzun otoyollarda (genellikle binalar arasında) SCS'de;

mesafeye bakılmaksızın veri merkezlerine hizmet veren SCS'de.

Çok modlu fiber esas olarak kullanılır:

SCS'de bir binanın içindeki otoyollarda (kural olarak mesafelerin 300 m olduğu yerlerde) ve mesafe 300-550 m'yi geçmiyorsa binalar arasındaki otoyollarda;

SCS'nin yatay segmentlerinde ve FTTD sistemlerinde ( lif- ile- the- çalışma masası), kullanıcıların çok modlu optik ağ kartlarına sahip iş istasyonları kurduğu yer;

veri merkezlerinde tek modlu fibere ek olarak;

Mesafenin çok modlu kabloların kullanımına izin verdiği her durumda. Kabloların kendisi daha pahalı olsa da aktif ekipmandan sağlanan tasarruf bu maliyetleri dengeliyor.

Önümüzdeki yıllarda OS2 fiberin kademeli olarak OS1'in yerini alacağını (üretilmiyor) ve çok modlu sistemlerde 62,5/125 µm fiberlerin tamamen ortadan kaybolacağını, bunların yerini tamamen 50 µm fiberlerin, muhtemelen OM3-'ün alacağını bekleyebiliriz. OM4 sınıfları.

Tek modlu ve çok modlu optik kabloların testi

Kurulumdan sonra kurulu tüm optik segmentler teste tabi tutulur. Yalnızca özel ekipmanlarla yapılan ölçümler, kurulu hatların ve kanalların özelliklerini garanti edebilir. SCS sertifikasyonu için hattın bir ucunda nitelikli radyasyon kaynağına sahip cihazlar, diğer ucunda ise sayaçlar kullanılır. Bu tür ekipmanlar Fluke Networks, JDSU, Psiber tarafından üretilmektedir; bu tür cihazların tümü, telekomünikasyon standartları TIA/EIA, ISO/IEC ve diğerlerine uygun olarak önceden belirlenmiş izin verilen optik kayıp tabanlarına sahiptir. Daha uzun optik hatlar kullanılarak kontrol edilir optik reflektometreler, uygun dinamik aralığa ve çözünürlüğe sahip.

İşletme aşamasında, kurulu tüm optik segmentlerin dikkatli bir şekilde işlenmesi ve düzenli olarak özel temizlik mendilleri, çubukları ve diğer temizlik ürünleri.

Örneğin hendek kazarken veya binaların içinde onarım çalışmaları yaparken döşenen kabloların hasar gördüğü durumlar sıklıkla vardır. Bu durumda, arızanın yerini bulmak için, reflektometri prensiplerine dayanan ve arıza noktasına olan mesafeyi gösteren bir reflektometreye veya başka bir teşhis cihazına ihtiyacınız vardır (Fluke Networks, EXFO, JDSU, NOYES (FOD) gibi üreticiler) , Greenlee Communication ve diğerlerinin benzer modelleri vardır).

Piyasada bulunan bütçe modelleri esas olarak hasarların (kötü kaynaklar, kırılmalar, makro bükülmeler vb.) yerelleştirilmesi için tasarlanmıştır. Çoğu zaman optik hattın ayrıntılı teşhisini yapamaz, tüm homojensizliklerini belirleyemez ve profesyonel bir rapor oluşturamazlar. Ayrıca daha az güvenilir ve dayanıklıdırlar.

Yüksek kaliteli ekipman tam tersine güvenilirdir ve teşhis koyma yeteneğine sahiptir. ODAK En küçük ayrıntıya kadar doğru bir olay tablosu oluşturun, düzenlenebilir bir rapor oluşturun. İkincisi, optik hatların sertifikasyonu için son derece önemlidir, çünkü bazen reflektometrenin böyle bir bağlantıyı belirleyemeyeceği kadar düşük kayıplara sahip kaynaklı bağlantılar olabilir. Ama hala kaynak var ve bunun raporda gösterilmesi gerekiyor. Bu durumda yazılım, reflektogram üzerinde zorla bir olay ayarlamanıza ve üzerindeki kayıpları manuel olarak ölçmenize olanak tanır.

Birçok profesyonel cihaz aynı zamanda seçenekler ekleyerek işlevselliği genişletme yeteneğine de sahiptir: fiber uçlarını incelemek için bir video mikroskobu, bir lazer kaynağı ve güç ölçer, bir optik telefon vb.

Hem çekirdeği hem de kuvars camdan yapılmış kaplaması olan optik fiberler, en yaygın optik fiber türüdür. Kuvars optik fiberler, bir bilgi sinyalini ışık dalgası biçiminde önemli mesafelere iletme yeteneğine sahiptir, bu nedenle telekomünikasyonda onlarca yıldır yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Bilindiği gibi, tüm kuvars lifleri, yayılan optik radyasyon modlarının sayısına bağlı olarak tek modlu (SM - tek modlu) ve çok modlu (MM - çok modlu) olarak ayrılır. Tek modlu fiberler uzun mesafelerde yüksek hızlı veri iletimi için kullanılırken, çok modlu fiberler daha kısa hatlar için çok uygundur. Bu yazıda çok modlu fiber, özellikleri, çeşitleri ve uygulamaları hakkında konuşacağız. Tek modlu fibere adanmıştır. Fiber optik iletişimin temel konuları (optik fiber kavramı, temel özellikleri, mod kavramı...) "" makalesinde tartışılmaktadır.

Sadece kuvars elyaflarının çok modlu olduğunu değil, aynı zamanda diğer malzemelerden yapılmış elyafların da örneğin ve olduğunu belirtmekte fayda var. Bu makale sadece silika çok modlu fiberlerden bahsedecek.

Kuvars çok modlu fiberin yapısı

Optik radyasyonun çeşitli uzamsal modları, bir optik dalga kılavuzunda aynı anda yayılabilir. Yayılma modlarının sayısı özellikle optik fiberin geometrik boyutlarına bağlıdır. Birden fazla optik radyasyon modunun yayıldığı fibere denir. çok modlu . Telekomünikasyonda esas olarak 50/125 ve 62,5/125 µm çekirdek ve kaplama çaplarına sahip kuvars çok modlu fiberler kullanılır (eski 100/140 µm fiber de mevcuttur).

Çok modlu silika fiberin hem bir çekirdeği hem de kuvars camdan yapılmış bir kaplaması vardır. Üretim sürecinde kaynak malzemeye belirli safsızlıklar katılarak istenilen kırılma indisi profili elde edilir. Standart bir tek modlu fiberin kademeli bir kırılma indisi profili varsa (kırılma indisi çekirdek kesitinin tüm noktalarında aynıdır), o zaman çok modlu bir fiber söz konusu olduğunda, çoğunlukla bir gradyan profili oluşturulur (kırılma indisi) indeks çekirdeğin merkez ekseninden kaplamaya doğru giderek azalır). Bu, modlar arası dağılımın etkisini azaltmak için yapılır. Bir gradyan profiliyle, fibere daha büyük bir açıyla giren ve daha uzun yörüngeler boyunca ilerleyen yüksek dereceli modlar, çekirdeğe yakın yayılanlardan daha yüksek hızlara sahiptir (Şekil 1). Farklı kırılma indisi profiline sahip çok modlu fiberler de mevcuttur.

Pirinç. 1. Gradyan çok modlu fiber

Kuvars elyafı, 850, 1300 ve 1550 nm dalga boyları civarında üç şeffaflık penceresine (en düşük zayıflama) sahip bir spektral zayıflama özelliğine sahiptir. Çok modlu fiberle çalışmak için esas olarak 850 ve 1300 (1310) nm dalga boyları kullanılır. Bu dalga boylarındaki tipik zayıflama değerleri sırasıyla 3,5 ve 1,5 dB/km'dir.

Fiberi korumak için, on iki standart renkten birine boyanmış olan optik kabuğa birincil bir polimer malzeme kaplaması (çoğunlukla akrilik) uygulanır. Kaplanmış optik fiberin çapı tipik olarak 250 µm civarındadır. Bir fiber optik kablo, birincil kaplamaya sahip bir veya daha fazla fiberin yanı sıra çeşitli takviye ve koruyucu elemanlardan oluşur. En basit haliyle, çok modlu bir optik kablo, Kevlar ipliklerle çevrelenmiş ve turuncu bir dış koruyucu kılıf içine yerleştirilmiş bir optik fiberdir (Şekil 2).

Pirinç. 2. Simpleks çok modlu kablo

Tek modlu fiber ile karşılaştırma

Modlar arası dağılımın etkisi nedeniyle (Şekil 3), çok modlu fiberin, tek modlu fiberle karşılaştırıldığında hız ve bilgi yayılım aralığı açısından sınırlamaları vardır. Kromatik ve polarizasyon modu dağılımının etkisi çok daha azdır. Çok modlu iletişim hatlarının uzunluğu da tek modlu fibere kıyasla daha fazla zayıflama nedeniyle sınırlıdır.

Pirinç. 3. Modlar arası dağılımın bir sonucu olarak çok modlu fiberde darbe genişlemesi

Aynı zamanda, büyük çap sayesinde, sinyal kaynağı radyasyonunun ayrılmasının yanı sıra aktif (vericiler, alıcılar...) ve pasif (konektörler, adaptörler...) bileşenlerin hizalanmasına yönelik gereksinimler de karşılanmaktadır. azaltılmış. Bu nedenle, çok modlu fiberin ekipmanı, tek modlu fiberden daha ucuzdur (çok modlu fiberin kendisi biraz daha pahalı olmasına rağmen).

Tarih ve sınıflandırma

Daha önce de belirtildiği gibi en yaygın kullanılan çok modlu fiberler 50/125 ve 62,5/125 mikrondur. 1970'lerde üretimine başlanan ilk ticari çok modlu fiberler, 50 μm çekirdek çapına ve adım indeks profiline sahipti. Optik radyasyon kaynağı olarak ışık yayan diyotlar (LED'ler) kullanıldı. İletilen trafiğin artması 62,5 µm çekirdekli fiberlerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Daha büyük çap, yüksek sapmaya sahip olan LED radyasyonunun daha verimli kullanılmasını mümkün kıldı. Ancak bu, iletim özellikleri üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğu bilinen yayılan modların sayısını artırdı. Bu nedenle LED'ler yerine dar ışın lazerleri kullanılmaya başlandığında 50/125 mikron fiber yeniden popülerlik kazanmaya başladı. Bilgi aktarımının hızı ve aralığındaki daha fazla büyüme, gradyan kırılma indisi profiline sahip fiberlerin ortaya çıkmasıyla kolaylaştırıldı.

LED'lerle kullanılan fiberlerin çekirdek ekseni yakınında, yani lazer radyasyonunun çoğunun yoğunlaştığı bölgede çeşitli kusurları ve düzensizlikleri vardı (Şekil 4). Bu nedenle üretim teknolojisinin iyileştirilmesine ihtiyaç duyuldu ve bu da "lazerle optimize edilmiş elyaf" olarak bilinen elyafların ortaya çıkmasına yol açtı.

Pirinç. 4. Radyasyonun yayılmasındaki farklılıklarFiber optikte LED ve lazer

Daha sonra çeşitli standartlarda ayrıntılı olarak açıklanan çok modlu silika fiberlerin sınıflandırması bu şekilde ortaya çıktı. ISO/IEC 11801 standardı, adları günlük kullanımda kesin olarak yerleşmiş olan 4 çok modlu fiber kategorisini tanımlar. Latin harfleri OM (Optik Çoklu Mod) ve fiber sınıfını belirten bir sayı ile belirtilirler:

• OM1 - standart çok modlu fiber 62,5/125 µm;
• OM2 - standart 50/125 µm çok modlu fiber;
• OM3 - lazer işlemi için optimize edilmiş 50/125 µm çok modlu fiber;
• OM4, geliştirilmiş performansla lazer çalışması için optimize edilmiş 50/125 µm çok modlu bir fiberdir.

Her sınıf için standart, zayıflama ve bant genişliği değerlerini (sinyal iletim hızını belirleyen bir parametre) belirtir. Veriler Tablo 1'de sunulmaktadır. OFL (aşırı doldurulmuş başlatma) ve EMB (etkili modal bant genişliği), sırasıyla LED'ler ve lazerler kullanıldığında bant genişliğini belirlemek için farklı yöntemleri belirtir.

Tablo 1. Farklı sınıflardaki çok modlu optik fiberlerin parametreleri.

Günümüzde fiber üreticileri aynı zamanda lazer işlemi için optimize edilmiş OM1 ve OM2 fiberleri de üretmektedir. Örneğin Corning'in ClearCurve OM2 ve InfiniCor 300 (OM1) fiberleri lazer kaynaklarıyla kullanıma uygundur.

Diğer endüstri standartları (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) çok modlu silika fiberler için benzer sınıflandırmalar sağlar.

Bu ana sınıflara ek olarak, belirli parametrelerde farklılık gösteren çok çeşitli başka türde çok modlu fiberler de üretilmektedir. Bunlar arasında, sınırlı alanlara kurulum için düşük bükülme kayıplarına sahip çok modlu fiberleri ve çok fiberli kablolara daha kompakt yerleştirme için azaltılmış koruyucu kaplama yarıçapına (200 mikron) sahip fiberleri vurgulamakta fayda var.

Kuvars çok modlu fiber uygulaması

Tek modlu fiber, optik özellikleri açısından şüphesiz çok modlu fiberden üstündür. Ancak tek modlu fibere dayalı iletişim sistemleri daha pahalı olduğundan çoğu durumda, özellikle kısa hatlarda çok modlu fiber kullanılması tavsiye edilir.

Çok modlu fiberin uygulama kapsamı büyük ölçüde kullanılan emitörün tipine ve çalışma dalga boyuna göre belirlenir. Çok modlu fiber üzerinden iletim için en sık üç tip yayıcı kullanılır:

• LED'ler(850/1300nm). Radyasyonun büyük farklılığı ve spektrumun genişliği nedeniyle LED'ler kısa mesafelerde ve düşük hızlarda iletim için kullanılabilir. Aynı zamanda, LED'lere dayalı hatlar, LED'lerin düşük fiyatı ve daha ucuz OM1 ve OM2 fiberlerini kullanma olasılığı nedeniyle düşük maliyetle karakterize edilir.
• Fabry-Perot lazerleri(1310 nm, daha az sıklıkla 1550 nm). FP (Fabry-Perot) lazerler oldukça geniş bir spektral genişliğe (2 nm) sahip olduklarından, çoğunlukla çok modlu fiber ile kullanılırlar.
• VCSEL lazerler(850nm). Dikey boşluklu yüzey yayan lazerlerin (VCSEL - dikey boşluklu yüzey yayan lazer) özel tasarımı, üretim sürecinin maliyetinin azaltılmasına yardımcı olur. VCSEL radyasyonu, düşük sapma ve simetrik bir radyasyon modeli ile karakterize edilir, ancak gücü, bir FP lazerinin radyasyon gücünden daha düşüktür. Bu nedenle VCSEL'ler kısa, yüksek hızlı hatların yanı sıra paralel veri iletim sistemleri için de çok uygundur.

Tablo 2, çeşitli ortak ağlarda dört ana çok modlu fiber sınıfı üzerinden bilgi aktarım aralığını göstermektedir (Veriler Fiber Optik Birliği web sitesinden alınmıştır). Bu yaklaşık değerler, çok modlu silika fiberin pratikte fizibilitesinin değerlendirilmesine yardımcı olur.

Tablo 2. Farklı sınıflardaki (metre cinsinden) çok modlu fiberler üzerinden sinyal iletim aralığı.

________________________________________________________________

1.4.1.4 Çok modlu fiber türleri

Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU-T) G 651 ve Elektrik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) 802.3 standartları, çok modlu fiber optik kabloların özelliklerini tanımlar. Gigabit Ethernet (GigE) ve 10 GigE dahil olmak üzere çok modlu sistemlerde artan bant genişliği gereksinimleri, dört farklı uluslararası standart kuruluşunun (ISO) kategorisinin tanımlarıyla ilgilidir.

1.4.1.5 50 mikron. 62,5 µm çok modlu fiberlere kıyasla

1970'lerde optik iletişim, LED'lerden sağlanan 50 µm çok modlu fiberlere dayanıyordu ve hem kısa hem de uzun mesafeler için kullanılıyordu. Lazerler ve tek modlu fiber 1980'lerde kullanılmaya başlandı ve uzun mesafeli iletişim için tercih edilen seçenek olarak kaldı. Aynı zamanda, çok modlu fiberler, 300 ila 2000 m mesafelerdeki kampüs iletişimleri gibi yerel alan ağları için daha verimli ve uygun maliyetliydi.

Birkaç yıl sonra yerel ağların ihtiyaçları arttı ve 10 Mbps dahil daha yüksek veri aktarım hızları gerekli hale geldi. Işık yayan diyotlardan (LED'ler) gelen ışığı daha kolay iletme yeteneğinden dolayı, 2000 m'den fazla bir mesafe boyunca 10 Mbit/s'lik bir akışı iletebilen 62,5 mikron çekirdekli çok modlu fiberin piyasaya sürülmesi için baskı yaptılar. Aynı zamanda, daha yüksek bir sayısal açıklık, kaplinlerdeki bağlantı noktalarında ve kablo kıvrımlarında sinyali daha fazla zayıflatır. 62,5 mikron çekirdeğe sahip çok modlu fiber, 10 Mbps hızında çalışan kısa bağlantılar, veri merkezleri ve üniversite kampüsleri için öncelikli tercih haline geldi.

Günümüzde Gigabit Ethernet (1 Gbps) standarttır ve yerel alan ağlarında 10 Gbps daha yaygındır. 62,5 µm çoklu mod, maksimum 26 m'de 10 Gbps'yi destekleyerek performans sınırlarına ulaştı. Bu sınırlamalar, VCSEL adı verilen yeni uygun maliyetli lazerlerin ve 850 nm dalga boyu için optimize edilmiş 50 µm çekirdek fiberlerin dağıtımını hızlandırdı.

Artan veri hızlarına ve kapasiteye olan talep, 2000 MHz/km'nin üzerinde hıza sahip, lazerle optimize edilmiş 50 µm fiberin ve uzun mesafeli veri iletiminin artan kullanımını akla getirmektedir. Şirket içi tasarımda ağlar yarının ihtiyaçlarını dikkate alacak şekilde tasarlanmalıdır.

1.4.1.6 Bant genişliği ve iletim uzunluğu

Optik kabloları tasarlarken bant genişliği ve mesafe açısından yeteneklerini anlamak önemlidir. Sistemin normal çalışmasını sağlamak için veri aktarım hacimleri gelecekteki ihtiyaçlar dikkate alınarak belirlenmelidir.

İlk adım, Ethernet ağları için ISO/IEC 11801 önerilen mesafeler tablosuna göre iletim uzunluğunu tahmin etmektir. Bu tablo, sinyal iletiminde herhangi bir cihaz, bağlantı noktası, konektör veya diğer kayıplar olmaksızın sürekli kablo uzunluklarını varsayar.

İkinci adım, sinyallerin mesafe boyunca güvenilir şekilde iletilmesini sağlamak için kablolama altyapısının maksimum kanal zayıflamasını dikkate alması gerekir. Bu zayıflama değerinde tüm kanal kaybının dikkate alınması gerekir.

Fiber zayıflaması, 850 nm'de çok modlu fiberler için 3,5 dB/km'ye ve 1300 nm'de çok modlu fiberler için 1,5 dB/km'ye karşılık gelir (ANSI/TIA-568-B.3 ve ISO/IEC 11801 standartlarına göre).

Fiber ek yerleri (genellikle 0,1 dB kayıp), konektörler (genellikle 0,5 dB'ye kadar) ve diğer kayıplar.

Maksimum kanal zayıflaması ANSI/TIA-568-B.1 standardında aşağıdaki şekilde tanımlanmıştır.

Fiber optik kabloların çok çeşitli olmasına rağmen içlerindeki fiberler hemen hemen aynıdır. Üstelik kablo üreticilerinden çok daha az fiber üreticisi var (en iyi bilinenleri Corning, Lucent ve Fujikura).

Tasarımın türüne veya daha doğrusu çekirdeğin boyutuna bağlı olarak, optik fiberler tek modlu (SM) ve çok modlu (MM) olarak ikiye ayrılır. Açıkça söylemek gerekirse, bu kavramlar kullanılan spesifik dalga boyuna göre kullanılmalıdır, ancak Şekil 8.2 dikkate alındıktan sonra, teknoloji gelişiminin mevcut aşamasında bunun dikkate alınamayacağı açıkça ortaya çıkmaktadır.

Pirinç. 8.3. Tek modlu ve çok modlu optik fiberler

Çok modlu fiber durumunda, çekirdek çapı (tipik olarak 50 veya 62,5 µm), ışığın dalga boyundan neredeyse iki kat daha büyüktür. Bu, ışığın fiberde birkaç bağımsız yol (mod) boyunca ilerleyebileceği anlamına gelir. Farklı modların farklı uzunluklara sahip olduğu ve alıcıdaki sinyalin zaman içinde gözle görülür şekilde "yayılacağı" açıktır.

Bu nedenle, çekirdeğin tüm kesiti boyunca sabit bir kırılma indisine (sabit yoğunluk) sahip ders kitabı tipi kademeli fiberler (seçenek 1), büyük mod dağılımı nedeniyle uzun süredir kullanılmamaktadır.

Bunun yerini, çekirdek malzemenin eşit olmayan yoğunluğuna sahip olan gradyan fiber (seçenek 2) aldı. Şekil, ışınların yol uzunluklarının yumuşatma nedeniyle büyük ölçüde azaldığını açıkça göstermektedir. Işık kılavuzunun ekseninden daha uzağa giden ışınlar daha uzun mesafeler kat etse de, yayılma hızları da daha yüksektir. Bunun nedeni, malzemenin yoğunluğunun merkezden dış yarıçapa kadar parabolik yasaya göre azalmasıdır. Ve ışık dalgası ortamın yoğunluğu ne kadar düşükse o kadar hızlı yayılır.

Sonuç olarak, daha uzun yörüngeler daha yüksek hız ile telafi edilir. Parametrelerin başarılı seçimiyle yayılma süresindeki fark en aza indirilebilir. Buna göre kademeli bir fiberin moddan moda dağılımı, sabit çekirdek yoğunluğuna sahip bir fiberinkinden çok daha az olacaktır.

Ancak gradyanlı çok modlu fiberler ne kadar dengeli olursa olsun, bu sorun ancak yeterince küçük çekirdek çapına sahip fiberlerin kullanılmasıyla tamamen ortadan kaldırılabilir. Uygun dalga boyunda tek bir ışın yayılacaktır.

Gerçekte sıradan bir fiberin çekirdek çapı 8 mikrondur ve bu da yaygın olarak kullanılan 1,3 mikronluk dalga boyuna oldukça yakındır. İdeal olmayan bir radyasyon kaynağında frekanslar arası dağılım kalır, ancak sinyal iletimi üzerindeki etkisi, modlar arası veya malzeme dağılımından yüzlerce kat daha azdır. Buna göre, tek modlu bir kablonun verimi, çok modlu bir kablonun veriminden çok daha fazladır.

Çoğu zaman olduğu gibi, daha yüksek performanslı fiber tipinin dezavantajları vardır. Her şeyden önce elbette bu, bileşenlerin maliyeti ve kurulum kalitesi gereklilikleri nedeniyle daha yüksek bir maliyettir.

Sekme. 8.1. Tek modlu ve çok modlu teknolojilerin karşılaştırılması.

Tarihlerini ilk lazerin icat edildiği 1960 yılına kadar sürüyorlar. Aynı zamanda, optik fiberin kendisi de yalnızca 10 yıl sonra ortaya çıktı ve bugün modern İnternetin fiziksel temelidir.

Veri iletimi için kullanılan optik fiberler temelde benzer bir yapıya sahiptir. Fiberin ışık ileten kısmı (çekirdek, çekirdek veya çekirdek) merkezdedir ve çevresinde bir sönümleyici (bazen kaplama olarak adlandırılır) bulunur. Damperin işlevi ortamlar arasında bir arayüz oluşturmak ve radyasyonun çekirdekten ayrılmasını önlemektir.

Hem çekirdek hem de damper kuvars camdan yapılmıştır ve çekirdeğin kırılma indisi, toplam iç yansıma olgusunu gerçekleştirmek için damperin kırılma indeksinden biraz daha yüksektir. Bunun için yüzde birlik bir fark yeterlidir - örneğin, çekirdeğin kırılma indeksi n 1 = 1,468 olabilir ve sönümleyicinin değeri n 2 = 1,453 olabilir.

Tek modlu fiberlerin çekirdek çapı 9 mikron, çok modlu - 50 veya 62,5 mikron, tüm fiberler için damperin çapı aynı ve 125 mikrondur. Işık kılavuzlarının ölçeğe göre yapısı şekilde gösterilmiştir:

Kademeli kırılma indisi profili (adım- indeks lif) - ışık kılavuzlarının üretimi için en basit olanı. Geleneksel olarak yalnızca bir "mod" (çekirdekteki ışık yayılma yolu) olduğunun varsayıldığı tek modlu fiberler için kabul edilebilir. Bununla birlikte, adım indeksli çok modlu fiberler, çok sayıda modun varlığından kaynaklanan yüksek dağılımla karakterize edilir; bu, sinyal saçılımına yol açar ve sonuçta uygulamaların çalışabileceği aralığı sınırlar. Gradyan kırılma indisi, mod dağılımının en aza indirilmesine olanak tanır. Çok modlu sistemler için kademeli indeksli fiberler şiddetle tavsiye edilir. (kademeli- indeks lif) çekirdekten dampere geçişin bir "adım" olmadığı, ancak kademeli olarak gerçekleştiği.

Dağılımı ve buna bağlı olarak bir fiberin belirli mesafelerdeki uygulamaları destekleme yeteneğini karakterize eden ana parametre, geniş bant katsayısıdır. Şu anda, çok modlu fiberler bu göstergeye göre OM1'den (yeni sistemlerde kullanılması tavsiye edilmeyen) en verimli sınıf OM4'e kadar dört sınıfa ayrılmaktadır.

Tek modlu fiberler, OS1 (1310 nm veya 1550 nm dalga boylarında iletim için kullanılan geleneksel fiberler) ve iletim kanallarına bölünmüş 1310 nm ila 1550 nm arasındaki tüm aralıkta geniş bant iletimi için kullanılabilen OS2 sınıflarına ayrılır. veya hatta daha geniş bir spektrum, örneğin 1280'den 1625 nm'ye kadar. Üretimin ilk aşamasında OS2 fiberleri LWP olarak etiketlendi (Düşük su Doruğa ulaşmak) şeffaflık pencereleri arasındaki emilim zirvelerini en aza indirdiklerini vurgulamak için. En yüksek performanslı tek modlu fiberlerdeki geniş bant iletimi, 10 Gbps'yi aşan iletim hızları sağlar.

Tek modlu ve çok modlu fiber optik kablo: seçim kuralları

Çok modlu ve tek modlu fiberlerin açıklanan özellikleri göz önüne alındığında, uygulamanın performansına ve çalışması gereken mesafeye bağlı olarak fiber tipini seçmek için bazı kurallar aşağıda verilmiştir:

10 Gbps'nin üzerindeki hızlar için mesafeye bakılmaksızın tek modlu fiberi seçin

10 Gigabit uygulamalar ve 550 m'nin üzerindeki mesafeler için tek modlu fiber de tercihtir

10 Gb uygulamalar ve 550 metreye kadar mesafeler için OM4 çok modlu fiber de mümkündür

10 Gigabit uygulamalar ve 300 m'ye kadar mesafeler için OM3 çok modlu fiber de mümkündür

1-Gigabit uygulamalar ve 600-1100 m'ye kadar mesafeler için OM4 multimode fiber kullanılabilir

1-Gigabit uygulamalar ve 600-900 m'ye kadar mesafeler için OM3 multimode fiber kullanılabilir

1 Gigabit uygulamalar ve 550 m'ye kadar mesafeler için OM2 multimode fiber mümkündür

Bir optik fiberin maliyeti büyük ölçüde çekirdek çapına göre belirlenir, bu nedenle çok modlu bir kablo, diğer her şey eşit olduğunda, tek modlu bir kablodan daha pahalıdır. Aynı zamanda, yüksek güçlü lazer kaynaklarının (örneğin Fabry-Perot lazeri) kullanılması nedeniyle tek modlu sistemler için aktif ekipman, nispeten ucuz olan çok modlu sistemler için aktif ekipmandan önemli ölçüde daha pahalıdır. VCSEL yüzey yayan lazerler ve hatta daha ucuz LED kaynakları. Bir sistemin maliyetini tahmin ederken hem kablolama altyapısının hem de aktif ekipmanın maliyetlerini hesaba katmak gerekir ve ikincisi önemli ölçüde daha yüksek olabilir.

Günümüzde kullanım kapsamına göre optik kablo seçimi uygulaması bulunmaktadır. Tek modlu fiber kullanılır:

deniz ve okyanus ötesi kablolu iletişim hatlarında;

kara tabanlı uzun mesafe ana hatlarda;

sağlayıcı hatlarında, şehir düğümleri arasındaki iletişim hatlarında, özel uzun mesafeli optik kanallarda, otoyollarda mobil operatörlerin ekipmanlarına;

kablolu televizyon sistemlerinde (öncelikle OS2, geniş bant iletimi);

son kullanıcıda bulunan bir optik modeme fiber dağıtımlı GPON sistemlerinde;

550 m'den uzun otoyollarda (genellikle binalar arasında) SCS'de;

mesafeye bakılmaksızın veri merkezlerine hizmet veren SCS'de.

Çok modlu fiber esas olarak kullanılır:

SCS'de bir binanın içindeki otoyollarda (kural olarak mesafelerin 300 m olduğu yerlerde) ve mesafe 300-550 m'yi geçmiyorsa binalar arasındaki otoyollarda;

SCS'nin yatay segmentlerinde ve FTTD sistemlerinde ( lif- ile- the- çalışma masası), kullanıcıların çok modlu optik ağ kartlarına sahip iş istasyonları kurduğu yer;

veri merkezlerinde tek modlu fibere ek olarak;

Mesafenin çok modlu kabloların kullanımına izin verdiği her durumda. Kabloların kendisi daha pahalı olsa da aktif ekipmandan sağlanan tasarruf bu maliyetleri dengeliyor.

Önümüzdeki yıllarda OS2 fiberin kademeli olarak OS1'in yerini alacağını (üretilmiyor) ve çok modlu sistemlerde 62,5/125 µm fiberlerin tamamen ortadan kaybolacağını, bunların yerini tamamen 50 µm fiberlerin, muhtemelen OM3-'ün alacağını bekleyebiliriz. OM4 sınıfları.

Tek modlu ve çok modlu optik kabloların testi

Kurulumdan sonra kurulu tüm optik segmentler teste tabi tutulur. Yalnızca özel ekipmanlarla yapılan ölçümler, kurulu hatların ve kanalların özelliklerini garanti edebilir. SCS sertifikasyonu için hattın bir ucunda nitelikli radyasyon kaynağına sahip cihazlar, diğer ucunda ise sayaçlar kullanılır. Bu tür ekipmanlar Fluke Networks, JDSU, Psiber tarafından üretilmektedir; bu tür cihazların tümü, telekomünikasyon standartları TIA/EIA, ISO/IEC ve diğerlerine uygun olarak önceden belirlenmiş izin verilen optik kayıp tabanlarına sahiptir. Daha uzun optik hatlar kullanılarak kontrol edilir optik reflektometreler, uygun dinamik aralığa ve çözünürlüğe sahip.

İşletme aşamasında, kurulu tüm optik segmentlerin dikkatli bir şekilde işlenmesi ve düzenli olarak özel temizlik mendilleri, çubukları ve diğer temizlik ürünleri.

Örneğin hendek kazarken veya binaların içinde onarım çalışmaları yaparken döşenen kabloların hasar gördüğü durumlar sıklıkla vardır. Bu durumda, arızanın yerini bulmak için, reflektometri prensiplerine dayanan ve arıza noktasına olan mesafeyi gösteren bir reflektometreye veya başka bir teşhis cihazına ihtiyacınız vardır (Fluke Networks, EXFO, JDSU, NOYES (FOD) gibi üreticiler) , Greenlee Communication ve diğerlerinin benzer modelleri vardır).

Piyasada bulunan bütçe modelleri esas olarak hasarların (kötü kaynaklar, kırılmalar, makro bükülmeler vb.) yerelleştirilmesi için tasarlanmıştır. Çoğu zaman optik hattın ayrıntılı teşhisini yapamaz, tüm homojensizliklerini belirleyemez ve profesyonel bir rapor oluşturamazlar. Ayrıca daha az güvenilir ve dayanıklıdırlar.

Yüksek kaliteli ekipman tam tersine güvenilirdir ve teşhis koyma yeteneğine sahiptir. ODAK En küçük ayrıntıya kadar doğru bir olay tablosu oluşturun, düzenlenebilir bir rapor oluşturun. İkincisi, optik hatların sertifikasyonu için son derece önemlidir, çünkü bazen reflektometrenin böyle bir bağlantıyı belirleyemeyeceği kadar düşük kayıplara sahip kaynaklı bağlantılar olabilir. Ama hala kaynak var ve bunun raporda gösterilmesi gerekiyor. Bu durumda yazılım, reflektogram üzerinde zorla bir olay ayarlamanıza ve üzerindeki kayıpları manuel olarak ölçmenize olanak tanır.

Birçok profesyonel cihaz aynı zamanda seçenekler ekleyerek işlevselliği genişletme yeteneğine de sahiptir: fiber uçlarını incelemek için bir video mikroskobu, bir lazer kaynağı ve güç ölçer, bir optik telefon vb.