| В каких
случаях необходимо использовать волоконно- оптические линии связи? |
Волоконно-оптические линии связи используются
в тех случаях, когда:
- проектная длина линии
превышает допустимую по стандарту для данного протокола с заданной скоростью
передачи;
- линия связи функционирует
в условиях сильных электромагнитных помех;
- предъявляются повышенные
требования к конфиденциальности передааемых данных;
- предполагается быстрый
рост трафика и скорости передачи в линии связи в обозримом будущем.
|
| Чем отличаются
по применению многомодовые и одномодовые волоконно-оптические кабели? В
каких случаях применяются те или другие кабели? |
Прежде всего достижимыми дальностью
и скоростью передачи. Для многомодовых линий связи дальность и скорость
передачи обычно не превышают соответственно 2 км и 100 MB/с. Для одномодовых
линий связи реально достижимы дальность передачи 100-110 км и скорости
передачи 10 GB/с и более. Также нужно учитывать доступность и стоимость
активного оборудования. В оборудовании для сетей общего пользования поддерживается
исключительно одномодовый волоконно-оптический интерфейс (за исключением
оборудования "последней мили").
В компьютерных сетях используется
и многомодовые, и одномодовые волоконно-оптические кабели, хотя первые
- значительно чаще ввиду того, что длина магистральных линий связи в этой
отрасли, как правило, невелика. В тех случаях, когда возможно применение
обоих типов кабелей, следует принимать решение исходя из общей стоимости
активного оборудования и кабельной системы.
Более перспективным следует считать
применение одномодовых волоконно-оптических |
| Какие существуют
типы многомодового оптического волокна и чем они отличаются? |
В настоящее время наиболее широко
распространены кварцевые волокна размерности (сердцевина/оболочка) 50/125
мкм и 62,5/125 мкм. (Иногда встречаются кварцевые волокна размерности 100/140
мкм и совсем редко - полимерные и кварц-полимерные волокна различной размерности,
но на них мы останавливаться не будем в силу специфичности области их применения).
В подавляющем большинстве случаев
многомодовое волоконно-оптическое активное оборудование совместимо с обоими
типами волокна. Волокно 62,5/125 мкм за счет большей апертуры обеспечивает
несколько лучший ввод оптического излучения (выигрыш ~ 2дБ). Волокно 50/125
мкм за счет меньшего числа основных мод имеет лучшую широкополосность (50/125
мкм - 400-1200 МГц/км, 62,5/125 мкм - 250-800 МГц/км).
Применение волокна 50/125 мкм сдерживается
тем, что в стандарте ISO11801 рекомендовано к применению только волокно
62,5/125 мкм. В силу того, что в последнее время в компьютерных сетях все
чаще используются высокоскоростные приложения и соответствующее им активное
оборудование (прежде всего, имеется в виду Gigabit Ethernet), более перспективным
следует считать применение волокна 50/125 мкм, либо одномодового волокна. |
| На какой
длине волны может работать активное волоконно-оптическое оборудование?
Какие параметры линии связи зависят от длины волны? |
Длина волны, на которой может работать
активное оборудование, прежде всего определяется окнами прозрачности кварцевых
волокон.
В настоящее время в стандартном активном
оборудовании используются следующие рабочие длины волны:
- 850 нм (многомодовое
оборудование);
- 1310 нм (многомодовое
и одномодовое оборудование);
- 1550 нм (одномодовое
оборудование).
Длина волны 850 нм некоторое время
назад была весьма популярна, это объясняется тем, что изготавливаемые для
работы на этой длине волны фотоприемники и излучатели (светодиодные) наиболее
дешевы. Однако, быстродействие таких излучателей весьма посредственное,
поэтому наиболее массовое применение они нашли в трансиверах и конверторах
10 MB Ethernet. Светодиодные излучатели на 850 нм также встречаются в многомодовых
ковертерах (модемах) E1.
В последнее время длина волны 850
нм, опять-таки из-за низкой стоимости приемопередатчиков, используется
в устройствах Gigabit Ethernet стандарта 1000Base-SX (только в качестве
излучателей в них уже не светодиоды, а лазеры или суперлюминисцентные диоды).
На длине волы 850 нм параметры линии связи оказываются наихудшими: затухание
не менее 3-3,5 дБ/км, широкополосность -400-800 МГц/км для волокна 50/125
мкм и 250-500 МГц/км для волокна 62,5/125 мкм.
Длина волны 1310 нм используется в
таких многомодовых устройствах, как конвертеры 100 MB Etheret, ATM, E1,
Gigabit Ethernet стандарта 1000Base-LX. Одномодовый нтерфейс с длиной волны
1310 нм имеет практически все активное оборудование с дальностью действия
не более 40-50 км.
Многомодовые волоконно-отические кабели
имеют на длине волны 1310 мкм погонное заатухание 0,7 дБ/км и коэффициент
широкополосности 800-1200 МГц/км для волокна 50/125 мкм и 400-800 МГц/км
для волокна 62,5/125 мкм.
Параметры одномодовой волоконно-оптической
линии связи на длине волны 1310 мкм: погонное заатухание 0,35-0,4 дБ/км,
дисперсия - 3,5 пс/нм*км (для волокна с "несмещенной" дисперсией).
Длина волны 1550 нм используется в
активных устройствах дальнего радиуса действия (>50 км).
Затухание в волокне на длине волны
1550 нм - 0,18-0,22 дБ/км, дисперсия - 18 пс/нм*км (для волокна с "несмещенной"
дисперсией). |
| От чего
зависит дальность действия волоконно-оптических приемо-передающих устройств?
Чему соответствует "паспортная" дальность действия? |
Дальность действия приемопередающих
устройств зависит от их динамического диапазона (бюджета) и от качества
линии связи.
Если предполагается использовать существующую
линию связи, затухание в ней не должно превышать бюджета активного оборудования
минус системный запас. И наоборот, бюджет активного оборудования должен
превышать затухание в существующей линии связи на величину, не меньшую,
чем системный запас. Если длина линии связи близка к максимальной для данного
активного оборудования, следует также оценивать полосу пропускания линии.
Производители обычно дают "паспортное"
значение дальности действия своих изделий, но это значение следует считать
справочным, т.к. при его расчете не учитывались параметры конкретного кабеля
или конкретной линии связи. Как правило, в рекламных целях производители
задаются наилучшими параметрами кабеля. |
| Сколько
волокон (одно или два) необходимо для передачи одного потока данных? Каким
образом можно уплотнить передаваемые потоки данных? |
Если сравнивать волоконно-оптическую
линию с линиями, использующими медные проводники (витая пара, коаксиальная
или полосковая линия и т.п.), оптическое волокно эквивалентно паре проводников.
Однако, поскольку связь в магистральных линиях обычно дуплексная, для организации
канала на стандартном оборудовании, как правило, используются два волокна.
Существует оборудование, обеспечивающее дуплексный режим по одному волокну.
Есть три основные пути увеличения
количества независимо передаваемы потоков данных при фиксированномчисле
волокон в кабеле. Это:
1) организация дуплекса
в одном волокне с помощью разветвителей (сплиттеров);
2) то же с использованием
циркуляторов;
3) передача потоков данных
на разных длинах волн с использованием для уплотнения/разделения потоков
волновых мультиплексоров/ демультиплексоров.
Самое простое решение - это использование
разветвителей. В этом случае на каждом конце оптического волокна оптической
линии устанавливается по одному разветвителю Y-типа, в результате чего
становится возможным дуплексный режим приема-передачи по одному волокну.
Недостатки такого решения - необходим запас по бюджету приемо-передающего
оборудования не менее 7 дБ, т.к. каждый разветвитель вносит в линию затухание
~3-3,5 дБ. Разветвители не могут использоваться, если активное оборудование
имеет лазерные излучатели. Стоит один разветвитель ~$80. Соответственно,
затраты на одну линию составят $160 без учета стоимости монтажа. Другое
решение - это использование т.н. циркуляторов. На одну линию (одно волокно)
нужно 2 циркулятора. Вносимое циркулятором затухание составляет ~1 дБ.
Следовательно, достаточно иметь запас по бюджету 2 дБ. Циркуляторы могут
использоваться с оборудованием, имеющим лазерные излучатели. Один циркулятор
стоит ~$2100. Ориентировочные затраты в этом случае - ок. $4200. Наконец,
третий путь - волновое уплотнение, т.е. в простейшем случае - одновременная
работа для многомодового волокна на длинах волн 0,85 мкм и 1,31 мкм или
для одномодового волокна - на длинах волн 1,31 мкм и 1,55 мкм. (Существует
еще одно решение для одномодового волокна - работа на нескольких длинах
волн, близких к 1,55 мкм, но это решение наиболее дорогостоящее и требует
использования специфического активного и пассивного оборудования). Вносимое
затухание для мультиплексоров - ~ 1 дБ. Порядок стоимости одномодовых мультиплексоров
- $95 за одно устройство, многомодовых - $390. На одну пару волокон нужно
4 мультиплексора. Волновые мультиплексоры также могут использоваться с
оборудованием, имеющим лазерные излучатели. Для оценки затрат следует учитывать
изменение стоимости активного оборудования для работы на альтернативной
длине волны. |
|