Физические каналы передачи данных: оптоволокно

До настоящего времени метод измерения полосы пропускания был основан на условиях OFL (Over Fill Launch — Накачка с модовым переполнением), характерных для светодиодной накачки.

Передатчики типа VCSEL и лазерные диоды обеспечивают неполное заполнение оптоволокна: уменьшение количества мод, поступающих в оптоволокно, должно вести к увеличению полосы пропускания, но только если профиль показателя преломления оптоволокна оптимизирован в самом его центре.

Как известно, явление модовой дисперсии значительно снижает скорость передачи оптического сигнала по оптоволокну. Получается, что при передаче идеального остроконечного импульса он не только претерпевает «уширение», но и теряет часть энергетического спектра за счет эффекта «провала» вершины импульса. Такой эффект провала вызван профилем индекса искажений DIP (Distortion Index Profile) оптоволокна, по которому осуществляется передача (рис. 4,5).

 
Рис.4 Профиль DIP оптоволокна и искажение импульса на приеме

Профиль DIP, который изображен на рисунке вызывает возникновение временной задержки распространения оптического сигнала в многомодовом волокне.

 
Риc.5 Влияние профиля DIP на распространение мод в оптоволокне

В этом случае моды оптического излучения низкого порядка будут приходить быстрее мод более высокого порядка, что неизбежно отразится на качественных характеристиках канала передачи в СКС.

Оптоволокно технологии GIGAlite II позволяет избежать задержек сигнала в канале СКС. При использовании данного многомодового волокна расстояния, определяемые максимальной дальностью передачи информационного сигнала для сетевого приложения GAGAbit Ethernet могут быть увеличены более, чем вдвое (рис.6)

 
Рис.6 Максимальная дальность передачи в канале СКС по оптоволокну GIGAlite II

Могут быть предложены универсальные оптоволоконные решения для магистралей распределителей уровня кампуса, вертикальных участков и свернутых магистралей, а также для оснащения рабочего места.

В связи с этим, интерес представляют несколько кабельных решений, которым компания Сонет Текнолоджис уделяет особое внимание.

Это кабельные решения на основе оптоволокна, получившие сокращения FTTW — оптоволокно до рабочего места, соединяющие в себе решения FTTO — оптоволокно в офис и FTTD — оптоволокно до рабочего стола. Технология FTTW пришла на смену существовавшей до недавнего времени популярной технологии — кабельного решения CTTD — медный кабель до рабочего места (см. рис.7).

 
Рис.7 Сравнение кабельных решений на базе медного кабеля и оптоволокна

Кабельные решения FTTW объединяют два направления, работающие на базе оптоволоконных кабелей: FTTD и FTTO (рис.8)

 
Рис.8 Оптоволоконное кабельное решение FTTW

Преимуществами такого оптоволоконного кабельного решения перед известными, базирующимися на основе медного кабеля будут следующие факторы:

Оптоволокно подходит к розетке рабочего места минуя уровни распределения этажа здания, что позволяет сэкономить на установке коммутационных коробок зонового распределения;

Возможность доведения до офиса оптоволоконной магистрали высокоскоростных сетевых приложений, таких, как АТМ 155 Мбит/с и GIGAbit Ethernet 1000 Мбит/с;

Организация офисных концентраторов на базе оптоволокна с последующим зоновым распределением в офисе или преобразованием оптического излучения в электрический сигнал с доводкой сетевого приложения до рабочего места по медному кабелю.

И, наконец, доводка оптоволоконного кабеля до рабочего места потребует от монтажника выполнения только оконцевания волокна в разъеме.

Одним из новых направлений организации оптоволоконного доступа в офис служит технология FTTO –оптоволокно в офис.

Отличие данного кабельного решения на базе оптоволокна от уже рассмотренного заключается в комбинировании решений FTTD и FTTO. При этом пользователи получают возможность работы с сетевым приложением по стандартным медным витым парам.

 

FTTH (Fiber To Home) – оптика до дома.

 FTTB ( Fiber To Building) – оптика до здания (строения). Иногда можно видеть и слово Block – блок. Это означает, что оптика доведена до жилищного блока.

FTTC ( Fiber To Carb) – оптика до группы домов.

Оптические коннекторы

Типов оптических коннекторов столько, сколько существует производителей оборудования. Рекомендуемым типом оптического коннектора согласно спецификации ANSI/TIA/EIA–568A на телекоммуникационную проводку для коммерческих зданий является двойной защелкивающийся SC коннектор.

Однако наиболее часто используемым типом оптического коннектора в патч панелях стал коннектор ST.

 

Несмотря на использование стандартных коннекторов для оптической патч панели, вы наверняка столкнетесь с множеством оптических коннекторов в оконечном оборудовании. Если коннектор на оконечном оборудовании не соответствует тому, что установлен на патч панели, то вам придется покупать двустороннюю оптическую перемычку с требуемыми коннекторами.

Сращивание волокон

Сращивание оптоволоконных кабелей — процедура неизбежная. Наиболее распространены два метода сращивания: механическое сращивание (сплайсинг) и сварка, каждый из которых имеет своих единомышленников.

При механическом сплайсинге концы волокон соединяются друг с другом при помощи муфты–зажима. При сварке концы волокон стыкуются при помощи сварочного аппарата.

Начальные затраты на оборудование для сварки волокон могут быть весьма значительными, но в результате вы получите сварной шов, практически не имеющий затухания. Механическое сращивание будет по качеству хуже сварки.

Неудачное сращивание многомодового волокна имеет меньшие последствия, нежели одномодового, потому что пропускная способность сигнала, передаваемого по многомодовому волокну несколько ниже и волокно не так чувствительно к отражениям в результате механического сращивания. Если сетевое приложение чувствительно к отражениям, то в качестве метода сращивания необходимо применить сварку.

Тестовое оптическое оборудование

Если вы уже приобрели оптоволоконный кабель и собрались делать проводку, то тогда не забудьте приобрести и измеритель мощности оптического сигнала. Такие измерители нуждаются в калибровке для обеспечения точности замера уровня мощности сигнала на волне заданной длины. Некоторые модели измерителей позволяют при замерах мощности выбирать длину волны.

Чтобы генерировать оптический сигнал для выполнения измерений, нам потребуется источник оптической энергии с соответствующей длиной волны. Он излучает оптический сигнал с известной длиной волны и уровнем мощности. Если источник излучения не генерирует оптическую энергию заданной длины волны, что и оконечное линейное оборудование, то измеренные значения оптических потерь не будут соответствовать действительным оптическим потерям волоконно–оптической линии связи.

При прокладке оптоволоконного кабеля вам не обойтись без рефлектометра OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) или аналогичного оборудования измерений. Если вы не можете приобрести такое оборудование самостоятельно, то его можно арендовать в компании Сонет Текнолоджис на время прокладки кабеля. OTDR поможет вам определить характеристики волокна и обеспечить вывод результатов с их графическим представлением. Принцип работы OTDR–рефлектометра похож на оптический радар: он посылает оптические импульсы, а затем измеряет время и амплитуду отраженного сигнала. Помните, однако, что хотя такие рефлектометры и позволяют измерить величину затухания в дБ, эта величина, как показывает опыт, не очень точна. Для измерения затухания вы должны использовать измеритель мощности оптического сигнала и источник с эталонной длиной волны.

Список литературы

http://www.hub.ru/archives/4230 - Практическое руководство по волоконно–оптическим кабелям и технологиям

http://book.itep.ru/3/optic_32.htm - Оптоволоконные каналы и беспроводные оптические связи

http://ru.wikipedia.org/  - Волоконно-оптическая связь