1. ATM
2. Вибір оптичного кабелю
3. нові стандарти
4. Методи збільшення пропускної здатності волокна
5. Прокладка кабелю

Інститутом інженерів електротехніки та електроніки (IEEE) 25 червня 1998 був прийнятий стандарт 802.3z на кабельні системи для технології передачі даних GigaEthernet. Він включає в себе стандарти 1000BaseLX і 1000BaseSX (передача по оптичному кабелю з використанням довгих і коротких хвиль відповідно), а також 1000 BaseCX для з'єднання обладнання мідним кабелем на короткі відстані. Якщо новий стандарт на мідні кабелі - справа звична, то стандарт на ВОЛЗ для локальних мереж практично не змінюється.

Прийняття стандарту GigaEthernet для оптичних кабелів викликало збільшення числа гігабітних з'єднань, що було обумовлено зростанням кількості робочих місць, що використовують технологію FastEthernet. Однак для об'єднання робочих груп необхідна ще більша швидкість. В іншому випадку, не дивлячись на хороше і дороге устаткування, реальна швидкість на робочому місці навряд чи перевищить 10 Мбіт / с.

ATM

Сьогодні технологія АТМ більше знайома світу телекомунікацій, ніж світу передачі даних, оскільки основні її переваги проявляються саме при спільній передачі відео, голосу і даних в реальному масштабі часу, де існують особливо жорсткі вимоги до затримок. Міжнародна організація ATM-Forum затвердила оптичні інтерфейси 51,84; 155,52 і 622,08 Мбіт / с. Незалежно від цих рекомендацій було також розроблено обладнання для мереж АТМ зі швидкостями передачі 1,2 і 2,4 Гбіт / с і навіть більше.

Таблиця 1

Вибір оптичного кабелю

Серцевина оптичного волокна з високим коефіцієнтом заломлення оточена оболонкою з більш низьким коефіцієнтом заломлення. За рахунок цієї різниці основний світловий потік залишається всередині серцевини (явище повного внутрішнього відображення). Існує два типи оптичних волокон: одномодове і багатомодове.

• Одномодове волокно. Зазвичай діаметр серцевини становить 8 мікрон, і по волокну поширюється тільки одна мода. Це усуває межмодовую дисперсію, але смуга пропускання обмежується явищами другого порядку, такими як внутрімодовая дисперсія. Комбінація величезної пропускної спроможності і низького загасання робить одномодове волокно найкращим для використання в більшості телекомунікаційних систем. Однак необхідність застосування лазерів, що випромінюють промені світла з малими чисельними апертурами (діаметрами) для ефективного введення в волокно, до сих пір обмежує використання цього волокна в локальних мережах через високу вартість цих приладів.

• Багатомодове волокно має більший діаметр серцевини (зазвичай 50 або 62,5 мікрон) і дозволяє передавати одночасно багато мод. У сучасного градиентного многомодового волокна складна оптична серцевина сконструйована так, що коефіцієнт заломлення змінюється заданим чином - від високого у центральній осі до низького на зовнішній стороні серцевини. Воно частіше використовується в локальних мережах і всередині будівель, так як більший діаметр серцевини спрощує процес оконцовкі волокна. Крім того в багатомодового волокна в якості джерел світла можна використовувати світлодіоди, які мають великі чисельні апертури.

Слід зазначити, що смуга пропускання багатомодового волокна обмежена дисперсією, яка виникає через декількох факторів. При цьому ширина імпульсу цифрового сигналу в міру проходження по волокну зростає.

• Межмодовая дисперсія. Оскільки моди світла мають різні шляхи, деякі з них досягнуть приймача раніше інших. Цей ефект частково нівелюється за рахунок використання градієнтного волокна, в якому коефіцієнт заломлення в центрі серцевини більше. Чим вище коефіцієнт заломлення, тим повільніше поширюється світловий промінь. В результаті все промені приходять до приймача одночасно.

• Хроматична дисперсія. Швидкість світла в склі залежить від коефіцієнта заломлення, а той в свою чергу - від довжини хвилі світла. Хоча світловипромінювальних діод, і особливо лазер, налаштовані на певну довжину хвилі, вони випромінюють досить широкий спектр. Короткий імпульс, переданий джерелом, при проходженні по волокну збільшується по ширині, оскільки різні колірні складові початкового імпульсу передаються на різних швидкостях.

Використання лазерів для передачі по многомодовому волокну викликає інші форми дисперсії.

• Дисперсія диференціальної моди. Цей ефект найбільш відчутний при передачі лазером по волокну 62,5 / 125, коли діаметр вхідного променя менше серцевини. Це викликано невеликими відмінностями коефіцієнта заломлення серцевини, що приводять до диференціальної затримки, яка залежить від того, в якій частині серцевини передається світло. Джерела, що дають більш широкий промінь (світлодіоди) "переповнюють" серцевину світлом, що веде до зникнення диференціальної дисперсії.

При передачі хвилі 1300 нм по многомодовому волокну на великі відстані необхідно використовувати спеціальний з'єднувач зі зміщеним введенням. Це дозволяє компенсувати затримку диференціальної моди.

• Полімерне волокно дешевше і простіше в установці. Однак воно не забезпечує таку пропускну здатність, як у мідного кабелю категорії 5 і тому в даний час не використовується.

нові стандарти

В таблиці 2 наведена специфікація для GigaEthernet для кабелів з різною пропускною здатністю, В майбутньому великі проблеми може викликати необхідність застосування технології WDM (передача з поділом по довжині хвилі), яка дозволяє ефективніше використовувати наявні комунікації. Якщо в дешевих кабелях вдається використовувати два канали в одному волокні, то в сучасних високоякісних волоконних системах на даний момент - до 80 каналів одночасно.

Зі статистики найбільшого в Європі виробника кабелів компанії BICC Brand-Rex в мережах Великобританії (було досліджено 650 км кабелів від основних постачальників) видно, що 82% інстальованого многомодового оптичного кабелю мають пропускну здатність 160 МГц-км при довжині хвилі 850 нм. Межа 220 м, встановлений для передачі GigaEthernet, обмежує можливість його застосування на великих відстанях в аеропортах, університетах і на великих підприємствах.

При тестуванні в Центральному дослідному центрі волоконно-оптичного кабелю Millenium компанії BICC Brand-Rex були отримані більш високі характеристики, ніж передбачено стандартом (для волокна 62,5 / 125 межа відстані становить 220 м на швидкості 1 Гбіт / с).

Методи збільшення пропускної здатності волокна

Існує два способи збільшення пропускної здатності прокладених оптичних кабелів, що передбачають використання:

• мультиплексора з поділом по довжині хвилі - оптичного змішувача, що дозволяє пропускати по одному волокну одночасно кілька довжин хвиль. Це мультиплексування не вирішує проблему відстані на гігабітних швидкостях, оскільки не впливає на співвідношення пропускна здатність / відстань. Вартість обладнання для мультиплексування порівнянна з прокладкою нового кабелю;

• обладнання, що збільшує смугу пропускання, - спеціальний тип сполучних кабелів (пасивне), що дозволяють відкинути деякі з оптичних мод вищого порядку. Це збільшує загасання і смугу пропускання. Для визначення оптимального співвідношення загасання і смуги пропускання спочатку проводяться приблизні розрахунки, після чого кожне волокно тестується.

Прокладка кабелю

Технології передачі даних розвиваються дуже швидко, і їх заміна може зажадати будівництва нової кабельної системи. Для захисту капіталовкладень при прокладанні кабелю необхідно передбачити можливість його використання з іншими технологіями.

Одним із способів обліку постійно збільшуються потреб в смузі пропускання є застосування кабелю, що складається з уже використовуваних і вільних волокон, які можна буде задіяти в майбутньому. Наприклад, це може бути комбінація одномодового і багатомодового волокна, що дає найкращі результати при мінімальній ціні.

Для зниження вартості і найбільшої гнучкості можна використовувати заздалегідь закладені трубки з подальшою продувкою в них оптичного волокна. Цей спосіб застосовується в системі Blolite компанії BICC Brand-Rex. Blolite складається з порожніх пластикових трубок, що прокладаються всередині або між будівлями, т. Е. Там, де може знадобитися канал зв'язку. Волокно продувається по певних шляхах, а деякі з трубок або напрямків залишаються порожніми. Надалі при необхідності можна "додуть" нові волокна або замінити старе волокно і використовувати його на нових напрямках або в нових комбінаціях.

Затвердження стандарту GigaEthernet для оптичного кабелю IEEE 802.3z накладає більш серйозні вимоги на продуктивність оптичних кабелів, ніж всі попередні стандарти.

Багатомодове волокно досі є найкращою комбінацією ціни і продуктивності в тих випадках, коли розглядається загальна вартість системи. Перевага волокон 50/125 - значний виграш в смузі пропускання.