Jako obvykle vláken je velké množství. Podíváme se převážně na nejvíce používané druhy vláken.
Jak dělíme vlákna?
Jak dělíme vlákna?
Nejprve je rozdělím dle materiálu:
- Skleněné (respektive z dotovaného křemenného skla SiO2, existují i jiné materiály pro speciální aplikace, ale majorita je oxid křemičitý)
- Plastové (v závěru článku je zmíním, úplně ignorovat nejdou, ale stěžejní je sklo)
Proč vůbec optika?
Především je to enormní šířka pásma. Optické nosné se pohybují v řádu stovek THz, vlnový rozsah 0,8-1,7µm = 375 -176 THz, teoreticky použitelná šířka pásma je tedy cca 200THz. A to už je hezký rozsah. Z toho plyne, že dnes nejsou využity zcela možnosti optických vláken V rychlostech se bavíme běžně o stovkách gigabitů za sekundu případně o terabitových rychlostech. Ve vzdálenostech bez zesilovačů překleneme mnoho desítek kilometrů se zesilovači několik set.
Historie ovšem nesahá nijak hluboko do minulosti, v roce 1970 firma Corning Glass (stojí kromě jiného třeba za populárním Gorilla Glass - odolným sklem převážně pro mobilní aplikace), představila první "použitelné" optické vlákno s rozumným útlumem pod 20dB/km při vlnové délce λ=633nm. A v roce 1994 jsme se poprvé dočkali ethernet over fiber.
Z nedávné historie zpět do současnosti. Skleněná vlákna dále dělíme podle počtu módů (vidů) na:
- Singlemodové (jednovidové)
- Multimodové (mnohovidové)
Multimodová vlákna (MM)
Průměr jádra je 62,5µm nebo 50µm (existovaly i další průměry, ale bavíme se o současnosti a majoritě)
Průběh indexu lomu je gradientní změna tj. GI vlákno (existovalo i vlákno se skokovou změnou indexu lomu - Step Index (SI) vlákno, s průměrem 85µm, ale to už se nepoužívá).
Tj. baví-li se dnes někdo o multimodovém vláknu, má na mysli GI.
Na horním obrázku je MM vlákno s s gradientním průběhem indexu lomu (MM-GI) na spodním je MM-SI.
MM vlákna byla (a stále jsou) velmi populární v LAN sítích při aplikacích na malé vzdálenosti. Jejich výhoda je v jednodušší výrobě (jak si povíme dále na celkovou cenu kabelu to zase až tak velký vliv nemá), ale hlavně kvůli většímu průměru (50µm) jádra, se jako aktivní prvky používají LEDky a ty jsou výrobně levnější. Tj. aktivní prvky pro MM jsou levnější než pro SM (psal jsem v předminulém díle, že to kvůli vyráběnému objemu není zase tak hrozné, ale dražší jednoduše jsou).
Takže jsou opravdu jen na krátké vzdálenosti a nízké rychlosti (10GbE už je trochu problém).
Historicky máme několik kategorií MM vláken, označované OM-x. Parametry, kterými se liší jednotlivé stupně jsou průměr a minimální šířka pásma počítaná na kilometr (minimum modal bandwidth MHz×km) a ta se navíc ještě liší podle vlnové délky zdroje a zda zdrojem je LEDka nebo laser.
Praktičtější tabulka ukazuje mezní vzdálenosti pro 1-100Gb:
Jak je vidět "staré" 62,5µm vlákno OM1 je už i pro gigabit skoro problém a o vyšších rychlostech ani nemluvě. OM-2 (až OM-4) také žádný zázrak pro levné LEDkové zdroje, s lasery je to lepší, ale zase cena OM-3 a OM-4 vlákna je zase vyšší a to tak, že o dost.
MM vlákna byla (a stále jsou) velmi populární v LAN sítích při aplikacích na malé vzdálenosti. Jejich výhoda je v jednodušší výrobě (jak si povíme dále na celkovou cenu kabelu to zase až tak velký vliv nemá), ale hlavně kvůli většímu průměru (50µm) jádra, se jako aktivní prvky používají LEDky a ty jsou výrobně levnější. Tj. aktivní prvky pro MM jsou levnější než pro SM (psal jsem v předminulém díle, že to kvůli vyráběnému objemu není zase tak hrozné, ale dražší jednoduše jsou).
Takže jsou opravdu jen na krátké vzdálenosti a nízké rychlosti (10GbE už je trochu problém).
Historicky máme několik kategorií MM vláken, označované OM-x. Parametry, kterými se liší jednotlivé stupně jsou průměr a minimální šířka pásma počítaná na kilometr (minimum modal bandwidth MHz×km) a ta se navíc ještě liší podle vlnové délky zdroje a zda zdrojem je LEDka nebo laser.
Praktičtější tabulka ukazuje mezní vzdálenosti pro 1-100Gb:
Jak je vidět "staré" 62,5µm vlákno OM1 je už i pro gigabit skoro problém a o vyšších rychlostech ani nemluvě. OM-2 (až OM-4) také žádný zázrak pro levné LEDkové zdroje, s lasery je to lepší, ale zase cena OM-3 a OM-4 vlákna je zase vyšší a to tak, že o dost.
Singlemodová vlákna (SM)
Jak zaznělo v předchozí kapitole o MM vláknech, mají omezení. S trochou nadsázky lze o SM vláknech říci, že limity nemají. Rychlosti, vzdálenosti i počet přenášených vlnových délek λ (WDM - povíme si v některém z příštích dílů) u nich stále rostou, konec zatím v nedohlednu?
Vlákna mají na parametry pouze dvě kategorie OS1 a OS2. Zato mají mnohem více "materiálových" norem ITU.T (G.652-G657)
Na obrázku vidíte typický průběh útlumu vlákna. Modrá křivka je průběh útlumu daný absorpcí na molekulách vodních iontů OH-
G.652a nebo b
Vlákna mají na parametry pouze dvě kategorie OS1 a OS2. Zato mají mnohem více "materiálových" norem ITU.T (G.652-G657)
Na obrázku vidíte typický průběh útlumu vlákna. Modrá křivka je průběh útlumu daný absorpcí na molekulách vodních iontů OH-
G.652a nebo b
základní typ SM vlákna (průběh útlumu odpovídá modré křivce v obrázku výše)
G.652c nebo d
tzv. low water peak vlákno
útlumové špičky jsou sníženy.
vlákna G.652 jsou bez posunutí disperze (non-DSF). Jsou dělány hlavně pro 1310nm.
G.653
DSF (Dispersion Shifted Fiber) - chromatická disperze je u tohoto vlákna posunuta na 1550nm. Vlákna vypadala nadějně, ale ukázal se být velký problém při DWDM.
G.654
CSF (Cut off Shifted Fiber) - vlákna mají nízký útlum na 1550nm, podmořské kabely.
G.655
G.656
tyto normy jsou pro vlákna NZ-DSF (Non Zero-Dispersion Shifted Fiber) a to buď +D nebo -D (kladná nebo záporná disperze). Nejmodernější vlákna pro CWDM a DWDM systémy.
G.656
tyto normy jsou pro vlákna NZ-DSF (Non Zero-Dispersion Shifted Fiber) a to buď +D nebo -D (kladná nebo záporná disperze). Nejmodernější vlákna pro CWDM a DWDM systémy.
Shrnutí na obrázku
G.657
je vlákno necitlivé na makroohyby (to jsou ohyby které uděláme na kabelu my při montáži apod., mikroohyby vznikají při výrobě). V tomto případě neznamená, že větší číslo normy je lepší, vlákno G.657a odpovídá G.652d.
Takže jaké si vybrat?
V běžných LAN sítích bych si vybral kabel s G.657 vláknem. Pro tranzitního ISP, kde se nedá do budoucna očekávat opětovné pokládání kabelů bych si vybíral z vláken pro DWDM (G.656)
Plastové vlákna (POF)
Plastová vlákna jsou v sítích minoritou, ale určitě je najdeme ve spotřební elektronice (digitální audio rozhraní Toslink).V počítačových sítích je naleznete také. Jejich obrovskou výhodou je snadnost instalace. Nepotřebujete, žádnou svářečku nebo gelové konektory, konec vlákna očistíte jemným smirkovým papírem a máte "nakonektorováno". Vydrží také hrubé zacházení, jako uzel na kabelu apod. Nevýhoda je malá šířka pásma, a to že celá technologie je stále dost drahá. Malé rozšíření, malá podpora výrobců aktivních prvků. Tuto kapitolu jsem trochu odflákl, podívám se na ně někdy v budoucnu.
Závěr a doporučení
Opět si dovolím vám něco doporučit. Pokud bych měl dnes něco tahat v optice, vybral bych si kabel se singlemodovým vláknem. Díky tomu, že se singlu vyrábí násobně více než multimodu, je vlákno i přes dražší technologii výroby levnější a i když jsou aktivní prvky pro singl dražší kvůli nutnosti použít laser namísto LED jde jen o pár procent (opět dáno tím, že se jich vyrábí mnohem více). Je to prostě sázka na budoucnost. A možnosti singlu jsou prostě jinde.
Zdroje:
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber_cable
http://www.thefoa.org/tech/ref/basic/fiber.html
http://myaccount.flukenetworks.com/fnet/en-us/supportAndDownloads/KB/Fiber-Testing/DTX-xFM+Fiber+Adapters/OM1+OM2+OM3+OM4+and+OS1+OS2+Fibre
Plastová vlákna jsou v sítích minoritou, ale určitě je najdeme ve spotřební elektronice (digitální audio rozhraní Toslink).V počítačových sítích je naleznete také. Jejich obrovskou výhodou je snadnost instalace. Nepotřebujete, žádnou svářečku nebo gelové konektory, konec vlákna očistíte jemným smirkovým papírem a máte "nakonektorováno". Vydrží také hrubé zacházení, jako uzel na kabelu apod. Nevýhoda je malá šířka pásma, a to že celá technologie je stále dost drahá. Malé rozšíření, malá podpora výrobců aktivních prvků. Tuto kapitolu jsem trochu odflákl, podívám se na ně někdy v budoucnu.
Závěr a doporučení
Opět si dovolím vám něco doporučit. Pokud bych měl dnes něco tahat v optice, vybral bych si kabel se singlemodovým vláknem. Díky tomu, že se singlu vyrábí násobně více než multimodu, je vlákno i přes dražší technologii výroby levnější a i když jsou aktivní prvky pro singl dražší kvůli nutnosti použít laser namísto LED jde jen o pár procent (opět dáno tím, že se jich vyrábí mnohem více). Je to prostě sázka na budoucnost. A možnosti singlu jsou prostě jinde.
Zdroje:
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber_cable
http://www.thefoa.org/tech/ref/basic/fiber.html
http://myaccount.flukenetworks.com/fnet/en-us/supportAndDownloads/KB/Fiber-Testing/DTX-xFM+Fiber+Adapters/OM1+OM2+OM3+OM4+and+OS1+OS2+Fibre
Tak z tohoto moc moudrý nejsem, ale tak chápu, každý nemůže rozumět všemu. Já taky lidem nevysvětluji, jak funguje servis šroubových kompresorů a hlavně po nich nechci, aby tomu rozuměli. Ostatně od toho jsem tu já, abych to dělal. Kdyby si každý dokázal poradit, tak jsem bez práce raz dva.
OdpovědětVymazatOptická vlákna jsou pro mě v tomhle ohledu velká neznámá, ale důležité je, že to funguje. Když navrhujeme videokonference, tak naši technici mají vždycky v záloze právě optické vlákno se záložním připojením k síti pro případ, že by došlo k nějakým problémům s připojením. Prostě profíci každým coulem. :)
OdpovědětVymazat