Часть 1 здесь
Для передачи данных по оптическим каналам используются лазеры с частотой вблизи инфракрасного диапазона. При увеличении длины волны уменьшается рассеивание, но возрастает поглощение электромагнитной волны. Вместе с эффектами влияния всяких примесей и гидроскильных ионов в составе кварцевого стекла, эти физические эффекты дают забавную “горку с трамплинами” характеризующую зависимость величины затухания сигнала от длины волны.
Из графика видно, что на кривой затухания есть три ложбинки при 0,85, 1,3 и 1,55мкм. Их называют окнами прозрачности оптоволокна. При таких длинах волн затухание минимально, поэтому именно они используются для передачи сигнала на сравнительно большие расстояния.
Производство передатчиков и приемников, работающих с длиной волны 850nm наименее трудозатратно и достаточно дешево. Именно это окно используется для передачи данных, так называемыми, коротковолновыми (Short-Wavelength, SWL) модулями SFP.
Общие потери окна 1310nm. намного ниже, чем у 850nm. Вследствие этого оно позволяет работать на более длинных дистанциях и используется в длинноволновых (Long-Wavelength, LWL) модулях SFP. Однако производство оборудования, работающего на данной длине волны заметно дороже.
Третье окно обеспечивает минимально возможные потери. Именно оно сейчас активно используется при передаче данных с применением технологии спектрального уплотнения WDM (Wavelength-Division Multiplexing).
Кстати, в настоящее время оптоволокно с приведенными выше на рисунке характеристиками уже считается устаревшим. Различные технологии позволяют убирать некоторые пики. Например, избавиться от пика между 2 и 3 окнами, получив ложбину во всем диапазоне от 1300 до 1600нм.
Теперь поговорим о модах.
Лазер генерирует не идеально тонкий луч, а световой пучок. Этот пучок можно умозрительно разделить на большое количество лучей, входящих в оптоволокно в разных местах плоскости его среза и под разнообразными углами. В зависимости от характеристик источника света и волокна, через оптический линк могут проходить как тысячи, так и лишь один луч. Эти лучи света принято называть модами.
Итак, лазер одновременно вводит в оптоволокно большое количество мод, распространяющихся под разными углами и, соответственно, проходящих разное расстояние. Поэтому время прохождения волокна от начала до конца для разных мод будет различным. Это приводит к тому, что короткий острый световой импульс на выходе будет достаточно размазан. Данный эффект называется модовой дисперсией.
Если входные импульсы следуют друг за другом достаточно часто, то выходные сигналы за счет модовой дисперсии станут перекрываться друг с другом и различить их друг от друга приемнику будет нелегко. Возникнет множество ошибок. Модовая дисперсия является основным фактором, ограничивающим Transfer Rate. Она также заметно влияет на максимальное расстояние устойчивой передачи данных.
К счастью, законы физики в нашей Вселенной таковы, что при уменьшении диаметра волокна количество распространяющихся в нем мод начинает снижаться. А по мере приближения диаметра к длине волны передаваемого света остается все лишь одна мода. Такое волокно называют (какой сюрприз ;) ) одномодовым (Single Mode, SM). По таким оптическим линкам возможна передача данных на большие расстояния. Стандартный диаметр одномодового волокна очень мал - всего 9мкм,. поэтому изготавливать его достаточно сложно и дорого.
Многомодовые волокна обычно имеют диаметр 50мкм или 62,5мкм. Она намного дешевле, чем одномодовые. К тому же больший диаметр заметно упрощает их оконцовку и сращивание.
Operating distances
Short Wavelength 850nm transceiver
Long Wavelength 1310nm transceiver
Для передачи данных по оптическим каналам используются лазеры с частотой вблизи инфракрасного диапазона. При увеличении длины волны уменьшается рассеивание, но возрастает поглощение электромагнитной волны. Вместе с эффектами влияния всяких примесей и гидроскильных ионов в составе кварцевого стекла, эти физические эффекты дают забавную “горку с трамплинами” характеризующую зависимость величины затухания сигнала от длины волны.
Из графика видно, что на кривой затухания есть три ложбинки при 0,85, 1,3 и 1,55мкм. Их называют окнами прозрачности оптоволокна. При таких длинах волн затухание минимально, поэтому именно они используются для передачи сигнала на сравнительно большие расстояния.
Производство передатчиков и приемников, работающих с длиной волны 850nm наименее трудозатратно и достаточно дешево. Именно это окно используется для передачи данных, так называемыми, коротковолновыми (Short-Wavelength, SWL) модулями SFP.
Общие потери окна 1310nm. намного ниже, чем у 850nm. Вследствие этого оно позволяет работать на более длинных дистанциях и используется в длинноволновых (Long-Wavelength, LWL) модулях SFP. Однако производство оборудования, работающего на данной длине волны заметно дороже.
Третье окно обеспечивает минимально возможные потери. Именно оно сейчас активно используется при передаче данных с применением технологии спектрального уплотнения WDM (Wavelength-Division Multiplexing).
Кстати, в настоящее время оптоволокно с приведенными выше на рисунке характеристиками уже считается устаревшим. Различные технологии позволяют убирать некоторые пики. Например, избавиться от пика между 2 и 3 окнами, получив ложбину во всем диапазоне от 1300 до 1600нм.
9mkm single-mode fiber
50mkm multi-mode fiber
62,5mkm multi-mode fiber
Теперь поговорим о модах.
Лазер генерирует не идеально тонкий луч, а световой пучок. Этот пучок можно умозрительно разделить на большое количество лучей, входящих в оптоволокно в разных местах плоскости его среза и под разнообразными углами. В зависимости от характеристик источника света и волокна, через оптический линк могут проходить как тысячи, так и лишь один луч. Эти лучи света принято называть модами.
Итак, лазер одновременно вводит в оптоволокно большое количество мод, распространяющихся под разными углами и, соответственно, проходящих разное расстояние. Поэтому время прохождения волокна от начала до конца для разных мод будет различным. Это приводит к тому, что короткий острый световой импульс на выходе будет достаточно размазан. Данный эффект называется модовой дисперсией.
Если входные импульсы следуют друг за другом достаточно часто, то выходные сигналы за счет модовой дисперсии станут перекрываться друг с другом и различить их друг от друга приемнику будет нелегко. Возникнет множество ошибок. Модовая дисперсия является основным фактором, ограничивающим Transfer Rate. Она также заметно влияет на максимальное расстояние устойчивой передачи данных.
К счастью, законы физики в нашей Вселенной таковы, что при уменьшении диаметра волокна количество распространяющихся в нем мод начинает снижаться. А по мере приближения диаметра к длине волны передаваемого света остается все лишь одна мода. Такое волокно называют (какой сюрприз ;) ) одномодовым (Single Mode, SM). По таким оптическим линкам возможна передача данных на большие расстояния. Стандартный диаметр одномодового волокна очень мал - всего 9мкм,. поэтому изготавливать его достаточно сложно и дорого.
Многомодовые волокна обычно имеют диаметр 50мкм или 62,5мкм. Она намного дешевле, чем одномодовые. К тому же больший диаметр заметно упрощает их оконцовку и сращивание.
Operating distances
OM1 62.5 μm (200-500 MHz*km) | Distance |
2 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 150 m |
4 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 70 m |
8 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 21 m |
OM2 50 μm (500 MHz*km) | Distance |
2 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 300 m |
4 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 150 m |
8 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 50 m |
OM3 50 μm (1500 MHz*km) | Distance |
2 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 500 m |
4 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 380 m |
8 Gbit/sec Fibre Channel | 0.5 to 150 m |
Существует международный стандарт, предусматривающий разделение многомодовых волокон на классы OM1, OM2, OM3 и OM4 на основе характеристики произведения ширины полосы пропускания на расстояние (см. в таблице выше).
Класс OM1 разрабатывался еще для сетей Ethernet 10 и 100Mbit/s. В качестве источника света тогда в основном применялись светоизлучающие диоды LED. Характеристик этих излучателей и волокна OM1 было вполне достаточно для реализации канала дляной до 2000м низкоскоростных технологий передачи данных.
В качестве излучателя оптических импульсов в оборудовании, работающим на Transfer Rate 1Gbps и более вместо диодов LED используются лазерные источники сигнала. В таких условиях волокно OM1 может устойчиво передавать сигнал лишь на небольшие расстояния. Поэтому все-таки резоннее использовать оптические линки лучшего качества – OM2 или даже OM3.
Волокна класса OM4 планируется использовать в будущем с оборудованием 40Gbps. Одномодовое оптоволокно представлено классами OS1 и OS2.
Для отличия волокон принято (но не обязательно) использовать различные цвета окраски внешней оболочки кабеля.
• желтый – одномодовое волокно 9мкм
• оранжевый - многомодовое волокно 62.5/50мкм, OM1/0M2+
• голубой - многомодовое волокно 50мкм OM3/OM4
Далее поговорим о потерях в оптическом линке
Добрый день!
ОтветитьУдалитьНасчет окраски внешней оболочки. Есть мнение, что оранжевый цвет и голубой все же чаще соответствуют многомодовому волокну, или я не прав?
Дмитрий, спасибо. Конечно вы правы, а копи-паст невнимательность - зло. Мультимод 62 микрона - это действительно... хм, вызывает сомнения ;) Исправил.
ОтветитьУдалить