Оптоволоконні технології — IT1305 Структуровані кабельні системи
У багатомодовому волокні найважливішим моментом, який обмежує відстань зв'язку, є оптична смуга пропускання.
Цей термін використовується трохи неправильно і фактично означає здатність передавати інформацію. Як і з безліччю інших оптичних параметрів, існують значні відмінності між загальновживаними термінами для коаксіальних кабелів та відповідними поняттями для оптичних кабелів. Теоретична ширина спектра сигналу, яка може бути передана по волокну, дуже висока – близько 50-300 ГГц на короткі відстані. Насправді ширина смуги пропускання у системі визначається довжиною хвилі, оптикою, електронікою, комутаційним устаткуванням, волокном і довжиною ділянки. На рис. 84 відображена залежність ширини смуги пропускання в системі від відстані кабелю багатомодових і одномодових волокнах.
Як ви можете побачити самі, існує значна різниця у ширині смуги пропускання в системі між багатомодовими та одномодовими волокнами. Багатомодове волокно, як свідчить його назва, дає можливість проходити кільком світловим модам, що збільшує хроматичну та модову дисперсію. Ця дисперсія світлового сигналу значно обмежує інформаційну пропускну здатність багатомодового волокна. Мінімальні стандарти продуктивності відображені у табл. 11.4.
Корисна ширина смуги пропускання на певній довжині кабелю може бути введена через поділ зазначеного твору ширини смуги пропускання та відстані на реальну довжину кілометрів. Отже, у кабелі 50/125 мкм завдовжки 100 м волокна ширина каналу становить (500 МГц*км)/(ОД км) = 5000 МГц.
Мал. 84 Смуга пропускання оптичних систем
З іншого боку, 220 м кабель з 62,5/125 мкм матиме ефективну ширину смуги пропускання 727 МГц, що буде серйозною проблемою для Gigabit Ethernet. Проектувальник системи стикається зі свого роду дилемою у питанні виду оптоволоконного кабелю, що йде від розетки до робочої станції. З одного боку, багатомодове волокно значно дешевше і зараз підтримується великою кількістю систем робочих станцій/концентраторів.
Одномодове волокно має набагато більшу інформаційну пропускну здатність і може перебувати в експлуатації досить довгий час. Більш того, тепер більша частина оптики обладнання у високошвидкісних мережах будується на лазерних діодах, що зводить нанівець вигідну вартість світлодіодних джерел, які добре поєднуються з багатомодовим волокном.
Отже, проблема полягає в тому, чи варто проводити на робочий стіл менш дорогий і найпоширеніший багатомодовий кабель оптичний або використовувати одномодовий. Одномодове волокно має свої недоліки, але має широку смугу пропускання, що корисно для майбутнього розвитку мереж. Але одномодове волокно на даний момент несумісне з більшістю обладнання.
Таблиця 11.4. Інформаційна пропускна здатність багатомодового оптичного волокна
| Багатомодове | 50/125 | 850 | 500 |
| Багатомодове | 50/125 | 1300 | 500 |
| Багатомодове | 62,5/125 | 850 | 160 |
| Багатомодове | 62,5/125 | 1300 | 500 |
Проблема використання лазерногоджерела VCSEL у багатомодових кабелях
Популярним лазерним джерелом високошвидкісних мереж є вертикальний лазер зовнішнього випромінювання (VCSEL). Цей напівпровідниковий діод поєднує високу пропускну здатність з невеликою вартістю та є ідеальним вибором для гігабітних мереж. В одномодовому оптичному кабелі лазерне джерело працює бездоганно. Його сильно сконцентрований промінь світла з легкістю прямує в центр вузької серцевини одномодового волокна і здійснює передачу на одній моді з усіма плюсами, що втікають.
Однак, як уже описувалося раніше, більшість оптичних кабелів у локальній мережі є багатомодовими. Коли ми використовували світлодіодні джерела в низькошвидкісних технологіях типу 10BaseFL і 100BaseFX, ми вимагали, щоб світлодіод націлювався на кінець багатомодового волокна, що передає, а далі вже все йшло само собою. У цьому випадку надмірне світло, яке не потрапляло в серцевину, губилося, але світло, яке потрапляло в неї, поширювалося в ньому на всіх модах (звідси назва «многомодовий»). p align="justify"> Метод використання джерела світла на волокні називається запуском, а застосування більшої кількості світла, ніж необхідно, - запуском з переповненням.
На жаль, коли багатомодовий кабель створювався, було приділено дуже мало уваги невеликим дефектам у серцевині скловолокна. Якщо в волокно запускається багато мод, то дрібні порушення не приносять великої шкоди, оскільки всі інші моди (промені) світла проходять усередині ідеально. Найчастіше дані дефекти викликають лише невелике збільшення згасання кабелю. Тут нема про що турбуватися, якщо тільки не використовується лазерне джерело.
Пам'ятайте, що лазер є дуже вузьким променем монохроматичного світла, з шириною спектру 1 мкм длябільшість VCSEL, який запускається точно з центральної осі серцевини волокна. Це означає, що будь-який навіть невеликий дефект може відобразити значну кількість променевої енергії, що спричинить велике згасання. Це може викликати обрив зв'язку, якщо система не здатна справлятися з втратами додаткових 2-10 дБ. Більш того, мінімальні пошкодження волокна, які можуть бути спричинені механічними пересуваннями та підвищенням температур, можуть призвести до того, що проблеми зі зв'язком будуть постійними.
Існує два рішення проблеми VCSEL. Перше полягає в тому, щоб використовувати найкраще волокно. Звичайно, якщо ви встановлюєте новий кабель, то це найкращий варіант. Ви повинні бути впевнені, що оптичний кабель, який ви використовуєте, підходить для роботи з лазером, а також має підвищену пропускну здатність (твір пропускної здатності на відстань). Подібне волокно зазвичай називається gigabit-ready (придатне для гігабітних швидкостей) або сумісним із лазером.
Якщо у вас є лише багатомодове волокно, ви можете використовувати короткий адаптер умовного запуску для використання одномодового лазерного джерела на багатомодових кабелях. Мінус у тому, що такий адаптер збільшить вартість системи на 50-100 доларів. Якщо ви вважаєте, що у вас можуть виникнути проблеми з старішим багатомодовим кабелем, то можете продовжувати використовувати 10BaseSX, так як багато прийомопередавачі в цій технології мають вбудоване налаштування моди. Проконсультуйтеся з виробниками обладнання на цю тему.