Fibră multimodală. Diferențele de cablu optic monomod și multimod

Ei își urmăresc istoria încă din 1960, când a fost inventat primul laser. În același timp, fibra optică în sine a apărut doar 10 ani mai târziu, iar astăzi este cea care este baza fizica internet modern.

Fibrele optice utilizate pentru transmiterea datelor au o structură fundamental similară. Partea de transmitere a luminii a fibrei (miez, miez sau miez) se află în centru, în jurul acesteia este un amortizor (uneori numit înveliș). Sarcina amortizorului este de a crea o interfață între medii și de a preveni părăsirea radiațiilor din miez.

Atât miezul, cât și amortizorul sunt din sticlă de cuarț, iar indicele de refracție al miezului este puțin mai mare decât cel al amortizorului, astfel încât să se realizeze fenomenul de complet reflexie internă. Pentru aceasta, este suficientă o diferență în sutimi - de exemplu, miezul poate avea un indice de refracție n 1 = 1,468 și un amortizor - valoarea n 2 = 1,453.

Diametrul miezului fibrelor monomode este de 9 µm, multimodal - 50 sau 62,5 µm, în timp ce diametrul amortizorului pentru toate fibrele este același și este de 125 µm. Structura ghidurilor de lumină este prezentată pe o scară în ilustrație:

Profilul indicelui de refracție în trepte (Etapa- index fibre) - cel mai simplu pentru fabricarea ghidajelor de lumină. Este acceptabil pentru fibrele cu un singur mod, unde se consideră condiționat că există un singur „mod” (calea de propagare a luminii în miez). Cu toate acestea, fibrele multimode cu indice de pas sunt caracterizate printr-o dispersie ridicată datorită prezenței un numar mare modul, care duce la dispersia, „împrăștierea” semnalului și, în cele din urmă, limitează distanța la care pot funcționa aplicațiile. Indicele de refracție gradient permite reducerea la minimum a dispersiei modului. Fibrele cu indice de gradient sunt foarte recomandate pentru sistemele multimodale. (gradat- index fibre) , în care trecerea de la miez la amortizor nu are „treaptă”, ci are loc treptat.

Principalul parametru care caracterizează dispersia și, în consecință, capacitatea fibrei de a suporta aplicații pe anumite distanțe este factorul de lățime de bandă. În prezent, fibrele multimode sunt împărțite în patru clase conform acestui indicator, de la OM1 (care nu este recomandat pentru utilizare în sisteme noi) până la cea mai înaltă clasă de performanță OM4.

Fibrele monomode sunt împărțite în clasele OS1 (fibre convenționale utilizate pentru transmisie fie la 1310 nm, fie la 1550 nm) și OS2, care pot fi utilizate pentru transmisia în bandă largă pe întregul interval de la 1310 nm la 1550 nm, împărțite în canale de transmisie sau într-un spectru și mai larg, de exemplu, de la 1280 la 1625 nm. Pe stadiul inițial eliberarea fibrelor OS2 au fost marcate cu denumirea LWP (Scăzut apă vârf) pentru a sublinia faptul că minimizează vârfurile de absorbție între ferestrele de transparență. Transmisia în bandă largă în fibre monomod de cea mai înaltă performanță oferă rate de transmisie de peste 10 Gbps.

Cablu de fibră optică monomod și multimod: reguli de selecție

Având în vedere caracteristicile descrise ale fibrelor multimodale și monomodale, putem da recomandări pentru alegerea tipului de fibră în funcție de performanța aplicației și de distanța la care trebuie să funcționeze:

pentru viteze de peste 10 Gb/s alegeți fibră monomod, indiferent de distanță

pentru aplicatii 10 Gigabit si distante peste 550 m, optati si pentru fibra monomod

pentru aplicații de 10 Gigabit și distanțe de până la 550 m, este disponibilă și fibra multimod OM4

pentru aplicații de 10 Gigabit și distanțe de până la 300 m, este disponibilă și fibra multimod OM3

pentru aplicații de 1 Gigabit și distanțe de până la 600-1100 m, fibra multimod OM4 este posibilă

pentru aplicații de 1 Gigabit și distanțe de până la 600-900 m, fibra multimod OM3 este posibilă

Fibră multimod OM2 disponibilă pentru aplicații de 1 Gigabit și distanțe de până la 550 m

Costul unei fibre optice este determinat în mare măsură de diametrul miezului, așa că un cablu multimod, alte lucruri fiind egale, este mai scump decât un cablu monomod. În același timp, echipamentele active pentru sisteme cu un singur mod, datorită utilizării de surse laser puternice în ele (de exemplu, un laser Fabry-Perot), sunt semnificativ mai scumpe decât echipamentele active pentru sistemele multimode, care utilizează fie lasere cu emisie de suprafață VCSEL relativ ieftine sau chiar surse LED mai ieftine. La evaluarea costului sistemului, este necesar să se țină cont atât de costurile infrastructurii de cablu, cât și ale echipamentelor active, acestea din urmă putând fi semnificativ mai mari.

Până în prezent, există o practică de a alege un cablu optic în funcție de domeniul de utilizare. Se utilizează fibra monomod:

în liniile de comunicații prin cablu maritime și transoceanice;

în liniile de trunchi terestre de lungă distanță;

în liniile furnizorului, liniile de comunicație între nodurile orașului, în canalele optice dedicate la distanță lungă, în liniile trunchi către echipamentele operatorului comunicatii mobile;

în sistemele de televiziune prin cablu (în primul rând OS2, transmisie în bandă largă);

în sistemele GPON cu aducerea fibrei la un modem optic situat la utilizatorul final;

în SCS pe autostrăzi mai lungi de 550 m (de regulă, între clădiri);

în SCS care deservește centrele de prelucrare a datelor, indiferent de distanță.

Fibra multimodală este utilizată în principal:

în SCS în trunchiuri din interiorul clădirii (unde, de regulă, distanțele sunt de 300 m) și în trunchiuri între clădiri, dacă distanța nu depășește 300-550 m;

în segmente SCS orizontale și în sisteme FTTD ( fibre- la- cel- birou), unde utilizatorii sunt instalate stații de lucru cu plăci de rețea optice multimodale;

în centrele de date pe lângă fibra monomod;

în toate cazurile în care distanţa permite utilizarea cablurilor multimodale. Deși cablurile în sine sunt mai scumpe, economiile la echipamente active compensează aceste costuri.

Se poate aștepta ca în următorii ani, fibra OS2 să înlocuiască treptat OS1 (se întrerupe), iar fibrele de 62,5/125 µm vor dispărea în sistemele multimode, deoarece vor fi complet înlocuite cu fibre de 50 µm, probabil de OM3- Clasele OM4.

Testarea cablurilor optice monomod și multimod

După instalare, toate segmentele optice instalate sunt supuse testării. Doar măsurătorile efectuate cu echipamente speciale pot garanta performanța linii stabiliteși canale. Pentru certificarea SCS se folosesc dispozitive cu surse de radiații calificate la un capăt al liniei și contoare la celălalt. Un astfel de echipament este fabricat de Fluke Networks, JDSU, Psiber; Toate dispozitive similare au baze prestabilite ale pierderilor optice admisibile în conformitate cu standardele de telecomunicații TIA/EIA, ISO/IEC și altele. Liniile optice mai lungi sunt verificate folosind reflectometre optice având o gamă dinamică și o rezoluție corespunzătoare.

În timpul fazei de funcționare, toate segmentele optice instalate necesită o manipulare atentă și utilizarea regulată a materialelor speciale șervețele de curățare, bețișoare și alte produse de curățare.

Nu este neobișnuit ca cablurile pozate să fie deteriorate, de exemplu, la săparea șanțurilor sau la efectuarea lucrări de reparațiiîn interiorul clădirilor. În acest caz, este necesar un OTDR sau alt instrument de diagnosticare bazat pe principiile reflectometriei și care arată distanța până la punctul de defecțiune pentru a localiza defecțiunea (modele similare sunt disponibile de la Fluke Networks, EXFO, JDSU, NOYES (FOD), Greenlee). Comunicare și altele).

Modelele bugetare găsite pe piață sunt concepute în principal pentru a localiza deteriorarea (suduri proaste, rupturi, macrocoduri etc.). Adesea, aceștia nu sunt capabili să efectueze diagnostice detaliate ale liniei optice, să identifice toate neomogenitățile acesteia și să creeze un raport profesional. În plus, sunt mai puțin fiabile și durabile.

Echipament de înaltă calitate - dimpotrivă, este fiabil, capabil de diagnosticare FOCL V cele mai mici detalii, creați un tabel corect de evenimente, generați un raport editabil. Acesta din urmă este extrem de important pentru certificarea liniilor optice, deoarece uneori există îmbinări sudate cu pierderi atât de mici încât reflectometrul nu este capabil să determine o astfel de conexiune. Dar sudarea este încă acolo și trebuie afișată în raport. În acest caz software vă permite să setați forțat un eveniment pe urmă și să măsurați manual pierderile pe acesta.

Multe dispozitive profesionale au, de asemenea, capacitatea de a extinde funcționalitatea prin adăugarea de opțiuni: un microscop video pentru inspectarea capetelor de fibre, o sursă laser și un contor de putere, un telefon optic etc.

Aceasta este una dintre varietățile de fibră optică, care are diametru mare miez și conduce razele de lumină prin efectul reflexiei interne.

Caracteristici ale utilizării cablurilor optice multimodale.

Toate echipamentele care sunt utilizate pentru rețelele bazate pe fibră optică multimodă sunt mai ieftine decât astfel de echipamente pentru fibră monomodală. De obicei, rata de date pe cablurile multimode este de 100 m/bit pentru o distanță de doi kilometri. La rândul său, distanța de la 220 la 500 de metri poate fi parcursă cu o viteză de 1 gigabit. Dacă vorbim despre o distanță de până la 300 de metri, atunci viteza de depășire a acesteia este de aproximativ 10 gigabiți.

Cablul de fibră optică multimod este diferit nivel inalt performanta cat si fiabilitate. De obicei cablul de acest tip utilizate în construcţia de autostrăzi din reţea. Au o arhitectură standard convenabilă care vă permite să măriți pe deplin lungimea rețelei de date.

Tipuri de cabluri cu fibră optică multimodală.

Primul reprezentant al familiei este cablul MOB-G (Fig. 1). Acest tip de cablu este format dintr-un miez și o manta. Partea exterioară a fibrei are protecție sub formă de învelișuri speciale. Cablurile au anumite caracteristici de design de fibră. Deci, astăzi, fibrele sunt produse în conformitate cu EN 188200 și VDE 0888. În conformitate cu aceste standarde, anumite cerințe sunt atribuite cablurilor de acest tip.

Cerințe de fibră pentru cablul de fibră optică multimod:

• Diametrul miezului trebuie să fie de 50 µm. Este permisă o eroare de 3 µm.
• Grosimea exterioară a fibrei trebuie să fie de 125 µm. Este permisă o eroare de 2 µm.
• Diametrul învelișului primar exterior ar trebui să fie de 250 µm. Este permisă o eroare de 10 µm.
• Diametrul carcasei secundare exterioare trebuie să fie de 900 µm. Este permisă o eroare de 10 µm.

Fibrele de acest tip sunt descrise folosind un sistem de clasificare care a fost definit de Organizația Internațională pentru Standardizare. Deci, în conformitate cu documentele, sunt definite patru standarde de cabluri cu fibră optică multimod - OM1-OM4. Trebuie remarcat faptul că aceste standarde se bazează pe lățimea de bandă. În același timp, standardul OM4 este proiectat să funcționeze la viteze de până la 100 gigabiți pe secundă. Este cel mai recent standard introdus și funcționează cu succes din august 2009.

Caracteristicile cablurilor.

Pentru a distinge fibrele multimodale de fibrele monomodale, producătorii folosesc anumite caracteristici distinctive. Deci, astăzi se obișnuiește să se utilizeze diferite culori ale mantalei cablului. Cu toate acestea, trebuie menționat că această condiție nu este obligatorie pentru companiile producătoare de cabluri. De aceea, nu se recomandă să se bazeze exclusiv pe culoarea mantalei cablului.

În concluzie, trebuie spus că astăzi, una dintre cele mai comune culori ale cablurilor de fibră optică multimodală este portocaliul (Fig. 2) și griul. Da, cablu culoare portocalie proiectat pentru 50/125 µm. La rândul său, cablu culoarea gri, folosit pentru 62,5/125 µm. De asemenea, pe piata gasesti cabluri multimodale culoare turcoaz, care au fibre multimodale ale standardelor OM3 și OM4. Acest tip de cablu este potrivit pentru 50/125 µm. Merită spus că pe piață găsești și cabluri multimode. Culoarea galbena, totuși, de regulă, cablurile galbene corespund fibrelor cu un singur mod.

Traducere de Anna Motush

Definiție: fibre care suportă mai multe moduri pentru o anumită direcție de polarizare

Fibrele multimodale sunt fibre optice care acceptă mai multe moduri transversale pentru o anumită frecvență optică și polarizare. Numărul de moduri este determinat de lungimea de undă și indicele de refracție al materialului. Fibrele multimodale sunt împărțite în fibre cu indice de treaptă și fibre de gradient.

Pentru fibre, se determină valorile razei miezului și ale deschiderii numerice, care fac posibilă determinarea parametrului V. Pentru valori mari ale parametrului V, numărul de moduri este proporțional cu V 2 . În special, pentru fibrele cu diametru mare de bază (partea dreaptă a Fig. 1), numărul de moduri poate fi foarte mare. Astfel de fibre pot furniza lumină cu o calitate slabă a fasciculului (de exemplu, generată de diode de mare putere), dar pentru a menține calitatea fasciculului de la o sursă de lumină cu luminozitate ridicată, va fi mai bine să utilizați o fibră cu un miez mai mic și o deschidere numerică moderată, deşi introducerea eficientă a radiaţiilor în fibră poate fi mai dificilă.

În comparație cu fibra monomod standard, fibra multimod are de obicei un miez mai mare, precum și o deschidere numerică mare, cum ar fi 0,2-0,3. Acesta din urmă face posibilă funcționarea atunci când fibra este îndoită, dar duce și la o împrăștiere mai intensă, care este determinată de încălcare formă geometrică fibra optica. Consecința acestor încălcări este că unele dintre raze părăsesc fibra optică. Intensitatea împrăștierii depinde nu numai de calitatea materialului din care este realizat miezul, ci și de calitatea placajului, deoarece o parte a semnalului optic se propagă și în acesta. Profilul indicelui de refracție este în mare parte dreptunghiular, dar uneori parabolic. (Vezi mai jos).

Fibra multimodală constă dintr-un miez și o placare. În tipurile obișnuite de linii de comunicație cu fibră optică (vezi mai jos) bazate pe fibre multimod 50/125 și 62,5/125, diametrul miezului este de 50, respectiv 62,5 microni, iar diametrul de placare este de 125 microni. Astfel de fibre suportă sute de moduri.

Introducerea luminii într-o fibră multimodală este destul de simplă, deoarece cerințele pentru respectarea acurateței stabilirii unghiului și poziției fasciculului nu sunt foarte stricte. Pe de altă parte, coerența spațială la ieșirea fibrelor multimode este mică, iar distribuția intensității radiației de ieșire este dificil de controlat din motivele descrise mai jos.

Figura 2 prezintă profilurile câmpului electric în modurile de pas al fibrei calculate pentru o anumită lungime de undă. Acesta este modul fundamental (LP 01) cu o distribuție a intensității apropiată de Gaussian și mai multe moduri ordin înalt cu profile spațiale mai complexe. Fiecare mod are o constantă de propagare diferită. Orice distribuție de câmp poate fi considerată ca o suprapunere de moduri.

Total câmp electric comună în fibra multimodală este o suprapunere a mai multor moduri. Intensitatea depinde nu numai de puterea optică în toate modurile, ci și de faza relativă, aici poate apărea un maxim sau un minim din cauza interferenței diferitelor moduri.

Ambii parametri - puterea și faza - sunt determinați de condițiile inițiale, iar fazele relative se modifică continuu de-a lungul fibrei datorită dependenței de constantele de propagare. Astfel, modelul complex de intensitate de-a lungul timpului se schimbă constant într-o lungime de propagare mult sub 1 mm.

Figura 3 prezintă un exemplu animat care arată distribuțiile de intensitate care apar la intervale de 2 um. Acest model de interferență depinde în mare măsură de orice modificări ale îndoirii sau întinderii fibrelor, precum și de temperatură.

Rețineți că pentru lumina cu o lățime de bandă optică largă (de exemplu, lumină albă), astfel de distribuții complexe de intensitate nu sunt observate deoarece graficul de intensitate este diferit pentru fiecare lungime de undă, astfel încât contribuțiile de la diferite lungimi de undă sunt mediate. Cu cât fibra este mai lungă, cu atât lățimea de bandă optică necesară pentru această medie este mai mică.

1.4.1.4 Tipuri de fibre multimodale

Standardele International Telecommunication Union (ITU-T) G 651 și Institute of Electrical Engineers (IEEE) 802.3 definesc caracteristicile multimodului cabluri de fibră optică. Cerințe crescute pentru lățime de bandăîn sistemele multimode, inclusiv Gigabit Ethernet (GigE) și 10 GigE, sunt legate de definițiile a patru diferite organizatii internationale pentru categoria Standardizare (ISO).

1.4.1.5 50 µm. față de fibre multimodale de 62,5 µm

În anii 1970, comunicațiile optice se bazau pe fibre multimodale de 50 µm cu surse LED și erau folosite atât pe distanțe scurte, cât și pe distanțe lungi. În anii 1980 au început să fie folosite laserele și fibra monomodală și acestea pentru o lungă perioadă de timp a rămas opțiunea de comunicare preferată pentru distanta lunga. În același timp, fibrele multimodale au fost mai eficiente și mai rentabile pentru rețelele LAN de tip campus pe distanțe de la 300 la 2000 m.

Câțiva ani mai târziu, nevoile rețelelor locale au crescut și au devenit necesare rate de date mai mari, inclusiv 10 Mbps. Ei au impulsionat introducerea fibrei multi-mode cu un miez de 62,5 microni, care ar putea transmite un flux de 10 Mbps pe o distanță de peste 2000 m, datorită capacității sale de a introduce mai ușor lumina de la diodele emițătoare de lumină (LED). În același timp, o deschidere numerică mai mare atenuează semnalul mai mult la îmbinări în îmbinări și la îndoirea cablurilor. Fibra multimodă cu un miez de 62,5 µm a devenit alegerea principală pentru legăturile scurte, centre de informare, și campusuri care funcționează la 10 Mbps.

Astăzi, Gigabit Ethernet (1 Gbps) este standardul, iar 10 Gbps este mai frecvent în rețelele LAN. Multimodul de 62,5 µm și-a atins limitele de performanță, suportând 10 Gb/s la maximum 26 m. Aceste limite au accelerat implementarea de noi lasere rentabile numite VCSEL și fibre de miez de 50 µm optimizate pentru 850 nm.

Cererea pentru rate de date și capacitate crescute necesită o utilizare sporită a fibrei de 50 µm optimizate cu laser, capabile să transmită date de peste 2000 MHz o km și la distanță lungă. În proiectarea locală, rețelele ar trebui proiectate astfel încât să țină cont de nevoile de mâine.

1.4.1.6 Debitul și lungimea transmisiei

Atunci când proiectați cabluri optice, este important să înțelegeți capacitățile acestora în ceea ce privește lățimea de bandă și distanța. Pentru a garanta funcționarea normală a sistemului, volumele de transfer de date trebuie determinate ținând cont de nevoile viitoare.

Primul pas este estimarea lungimii de transmisie conform tabelului ISO/IEC 11801 de distanțe recomandate pentru o rețea Ethernet. Acest tabel presupune lungimi continue de cablu fără dispozitive, îmbinări, conectori sau alte pierderi în transmisia semnalului.

Al doilea pas, infrastructura de cablare trebuie să țină cont de atenuarea maximă a canalului pentru a garanta transmisia fiabilă a semnalelor la distanță. Această valoare de atenuare ar trebui să ia în considerare toate pierderile de canal

Atenuarea fibrei, care corespunde la 3,5 dB/km pentru fibrele multimode la 850 nm și la 1,5 dB/km pentru multimod la 1300 nm (conform standardelor ANSI/TIA-568-B.3 și ISO/IEC 11801).

Îmbinări de fibre (de obicei, pierderi de 0,1 dB), conectori (de obicei, până la 0,5 dB) și alte pierderi.

Atenuarea maximă a canalului este definită în standardul ANSI/TIA-568-B.1 după cum urmează.

Cablu optic monomod și multimod

Este definită o venă subțire, transparentă, care poartă lumină în sine fibra optica. Scopul principal al unui cablu optic este baza de linii capabile să transmită un pachet de date digitale la o viteză ultra-rapidă. Optica nu este numeroase în structura lor: miezul, placarea interioară și placarea exterioară, care protejează fibra optică de exterior. factori negativi. Fiecare dintre aceste elemente joacă un rol în funcționarea fibrei optice.

Până în prezent, tipurile de fibră optică sunt cunoscute: mod unicȘi multimod.

Cablu optic monomod

ÎN cablu optic monomod dimensiunea miezului este de +/-9 mm la marimea standard piei 125 mm. Doar un nucleu își poate îndeplini scopul funcțional, care este tipic pentru acest tip de fibră optică. Când razele trec prin fibra optică, traiectoria mișcării lor este neschimbată și simultană, astfel încât structura semnalului aplicat nu poate fi distorsionată. Semnalele digitale pot fi transmise pe mai mulți kilometri fără riscul împrăștierii razelor. Pentru a lucra cu optică monofilament, se folosește un laser, care folosește lumină cu o anumită dimensiune a undei. Bun Caracteristici generale oferă motive pentru utilizarea acestui tip de fibre peste tot, dar costul ridicat și relativa fragilitate reduc criteriile de evaluare.

La randul lui, fibra monomod poate fi:

• fascicul deplasat.
  Fibra optică de acest tip se distinge printr-un diametru mai mic al miezului, ceea ce îi permite să fie utilizat în intervalul de funcționare de 1,5 μm pe linii de bandă largă folosind amplificatoare optice.
• cu lungimea de undă minimă decalată,
  la care fibra poate suporta un semnal propagat. O astfel de fibră utilizează o cantitate mare de energie pentru a transmite date pe distanțe lungi și a fost dezvoltată pentru a fi utilizată în liniile marine.
• cu raspandire a fasciculului deplasat diferit de zero.
  Când se utilizează acest tip de fibră, efectele neliniare nu vor putea afecta calitatea semnalului furnizat și structura acestuia, care este aplicație posibilă această fibră în sistemele tehnologice DWDM.

Cablu optic multimod

ÎN cablu optic multimodal(vezi secțiunea) razele de lumină sunt împrăștiate semnificativ și, în acest caz, are loc o distorsiune semnificativă a structurii semnalului transmis. Miezul are un indicator de +/- 60 microni, pielea este standard - 125 microni. Utilizarea unui LED convențional pentru funcționarea unui multicore (spre deosebire de laser, care este utilizat într-o fibră monofilament) asigură o creștere a duratei de viață a fibrei și are un efect pozitiv asupra costului acesteia. În același timp, indicele de atenuare într-un multicore este crescut în comparație cu un monocore și fluctuează în intervalul de 15 dB/km.

Fibra multimodală variază după călcatȘi gradient.

Cablul de fibră optică în trepte are o împrăștiere mare a fasciculului datorită straturilor de salt inegale ale densității miezului de cuarț, astfel încât aplicarea sa este limitată. linii scurte conexiuni. Fibra optică cu gradient se caracterizează printr-o împrăștiere redusă a fasciculului datorită distribuției netede a indicelui de refracție. Diametrul miezului fibrei multicore cu gradient este de +/- 55 µm, învelișul este o valoare standard (125 µm).

Citit 9773 o singura data Ultima modificare duminică, 21 decembrie 2014 02:00