MÔJ KOŠÍK
Môj košík je prázdny

Optické vlákno

Trochu teórie

Optické štandardy
S veľkou popularitu optických spojov v posledných niekoľkých rokoch je hlavná časť z nich v súčasnosti založená na moderných single-mode vláknach. Avšak, aj single-mode a aj multimode vlákna sa delia do mnohých kategórií, ktoré sa zhodujú s normami a továrenskými špecifikáciami. Základné problémy spojené s dvoma druhmi optických vlákien boli uvedené v článku Multimode and single mode fiber-optic cables.
Špecifikácie jednotlivých typov a kategórií vlákien sú obsiahnuté v normách stanovených medzinárodnými organizáciami. Navyše existujú početné výrobné normy / špecifikácie používané na lokálnych trhoch.
Terminológia a klasifikácia
Organizácia zodpovedná za medzinárodnú normalizáciu v oblasti optických komunikácií je International Electrotechnical Commission Technical Committee 86 (IEC TC86), ktorá definovala nasledujúci rad typov:
  • Multimode vlákna, napr. A1a, A1b, A1d..., ďalej deliace sa do skupín (napr. A1a.1...),
  • Single-mode vlákna, napr. B1, B4, B6...
Avšak, populárnejšie značenia sú založené na skratkách druhov vlákien:
  • OM - Optical Multimode
  • OS - Optical Singlemode
    Príkladom sú: OM1, OM2, OM3, OM4, OS1, OS2. Špecifikácie definujúce špecifické prenosové parametre vlákien budú predstavené neskôr v texte.
    OM značenie bolo prijaté širokou verejnosťou, na rozdiel od OS. V prípade single-mode optických vlákien sú najpoužívanejšie názvy tie, používané druhou medzinárodnou organizáciou, ITU (International Telecommunication Union), konkrétne v oddelení venovanom normalizačným telekomunikačným riešeniam (ITU-T).
    ITU-T odporúčania sú všeobecne známe a používané.
    "Prenosové médiá a charakteristiky optických systémov" sú kryté sériou G.600-G.699, optické vlákna sú popísané v rozsahu G.650-G659. Každé odporúčanie je pre určitý typ vlákna.
    Vybrané štandardy a odporúčania
    Nižšie je uvedený prehľad vybraných štandardov pre vláknovú optiku.
    ISO/IEC štandardy:
    • IEC 60793 parametre optických vlákien a káblov:
      • IEC 60793-2-10 -použiteľné pre multimode optické typy vlákien A1a, A1b, and A1d
      • IEC 60793-2-50 - použiteľné pre single-mode 9/125 optické vlákna typu B1.1, B1.2, B1.3, B2, B4, B5
    • IEC 60794-2 - požiadavky pre vnútorné káble
    • IEC 60794-3 - požiadavky pre vonkajšie káble
    • ISO/IEC 11801 - špecifikuje všeobecné účely telekomunikačných káblových systémov (štruktúrovaná kabeláž), vrátane niekoľkých tried prepojení optických vlákien (OM1 - OM4, s minimálnou modálnou šírkou pásma špecifikovanou v 850 nm, a OS1, s maximálnym útlmom 1 dB/km)

    Nižšie uvedená tabuľka obsahuje zjednodušený prehľad typov multimode vlákien definovaný normami IEC
    Kategóriapriemer jadra
    Šírka pásma [MHz • km]
    OFLEMB
    850nm1300nm850nm
    OM150 lub 62.5200500-
    OM250500500-
    OM35015005002000
    OM45035005004700
    OFL* – OverFilled Launch - štandardizovaná metóda merania šírky pásma vlákien, kedy zdroj rozmiestni svetlo rovnomerne do všetkých režimov multimode vlákna (LED zdroj).
    EMB** - Effective Modal Bandwidth - efektívne modálne pásmo centra/offset (laserový zdroj osvetľuje malú časť jadra vlákna).
    Vývoj multimode vlákien sa jasne pohybuje v smere vlákien, ktoré dokážu prenášať stále viac a viac dát. OM1 Umožňuje 10 Gb rýchlosť prenosu dát na veľmi krátke vzdialenosti (do 33 m), zatiaľ čo OM4 Umožňuje prenos 100 Gb dátového toku na vzdialenosť až 150 metrov. Keď sa avšak pozrieme na dočasné rozšírenie single-mode vlákien, tak dokonca aj OM3 a OM4 typy budú použité len zriedka.
    ITU-T odporúčania:
    • ITU-T G.650.1 a G.650.2 - definície a skúšobné metódy pre lineárne, deterministické atribúty single-mode vlákien a káblov,
    • ITU-T G.651.1 - charakteristiky 50/125 µm multimode optického kábla...,
    • ITU-T G.652 - charakteristiky single-mode optického vlákna a kábla (9/125 μm, štyri verzie: A, B, C, D),
    • ITU-T G.653 - charakteristiky single-mode optického vlákna a kábla (DS-SMF),
    • ITU-T G.654 - charakteristiky cut-off shifted single-mode optického vlákna a kábla (CS-SMF),
    • ITU-T G.655 - charakteristiky non-zero dispersion-shifted single-mode optického vlákna a kábla (NZDS-SMF),
    • ITU-T G.656 - charakteristiky vlákien a káblov s Non-Zero Dispersion pre Wideband Optical Transport,
    • ITU-T G.657 - charakteristiky ohybových strát necitlivých single mode optických vlákien a káblov pre prístup k sieti.
    Takýto veľký počet dokumentov je výsledkom rýchleho rozvoja optickej komunikácie vzhľadom k vysokému dopytu po rýchlych, diaľkových spojoch. Dnes sú single-mode vlákna zvyčajne lacnejšie ako multimode. Budúcnosť patrí tomuto druhu vlákien a niektoré výnimky môžu existovať iba v lokálnych systémoch, pretože zariadenia pracujúce so single-mode optickými vláknami sú trochu drahšie.
    ITU-T odporúčania sú oveľa prísnejšie (alebo presnejšie) ako prenosové kategórie výkonnosti definované IEC (OS1 a OS2). Napríklad špecifikácie požadované OS2 sú splnené vláknom G.652.C, čo znamená, že vlákno G.652D má ešte lepšie vlastnosti.
    Najužitočnejšie Single-mode vlákna pre typické aplikácie sú kompatibilné s nasledujúcimi normami:
    G.652 - definuje 4 verzie (A, B, C, D). Varianty G.652.C a G652.D charakterizuje zredukovaný water peak (ZWP - Zero Water Peak), ktorý umožňuje, aby boli použité v rozsahu vlnových oblasti medzi 1310 nm a 1550 nm podporujúcich Coarse Wavelength Division Multiplexed (CWDM) prenos. G.652.D je štandardné Single Mode vlákno (SSMF) určené pre 10 Gb a 40 Gb systémy (vďaka zníženiu disperzie polarizačného režimu - PMD). V súčasnej dobe je to najobľúbenejší typ optických vlákien.
    G.655 - definuje optické vlákno s výkonom uvedeným od 1550 nm a 1625 nm s nenulovú chromatickým
    disperzným svahom v tejto oblastí vlnovej dĺžky. Tento druh optického vlákna môže podporovať diaľkové systémov pomocou Dense Wavelength Division Multiplexed (DWDM) prenosu v okne vlnovej dĺžky 1530 nm až 1625 nm.
    G.656 - optické vlákno určené pre použitie v širokopásmových systémoch využívajúcich ako DWDM a CWDM, určené pre prevádzku vo vlnových dĺžkach 1460 nm až 1625.
    G.657 - definuje optické vlákna, ktoré produkujú nižšie úrovne útlmu spôsobené ohnutím. Minimálny polomer ohybu bol znížený na 15-5 mm (v závislosti od verzie). Vlákno G.657A je kompatibilné s vláknom G.652 , verzie G.657.B neposkytujú 100% kompatibilitu s ostatnými vláknami, aj keď majú jedinečné mechanické vlastnosti vhodné pre najnáročnejšie zariadenia.
    Ako porovnať všetky existujúce štandardy a odporúčania?
    ITU-T odporúčania sú založené na normách IEC, môžu však existovať malé rozdiely v niektorých verziách.
    Za zmienku stojí aj iná organizácia, ktorá združuje značnú časť telekomunikačného priemyslu - Telecommunications Industry Association (TIA). Činnosť a dokumenty organizácie sú najlepšie známe v USA, niektoré normy sú uverejnené skôr než v Európe.
    Niektoré porovnania:
    Multimode vlákna:
    OM1 – 62,5/125 – IEC60793-2-10 A1b – TIA 492-AAAA
    OM2 – 50/125 – IEC60793-2-10 A1a.1 – G.651.1 – TIA 492-AAAB
    OM3 – 50/125 – IEC60793-2-10 A1a.2 – G.651.1 – TIA 492-AAAC
    OM4 – 50/125 – IEC60793-2-10 A1a.3 – TIA 492-AAAD
    Single-mode vlákna:
    G.652A, B – 9/125 – IEC60793-2-50 B1.1
    G.652C, D – 9/125 – IEC60793-2-50 B1.3
    G.655 – 9/125 – IEC60793-2-50 B4
    G.657A – 9/125 – IEC60793-2-50 B6_a1
    G.657B – 9/125 – IEC60793-2-50 B6_a2

    Parametre vybraných single-mode vlákien
    Typ vlákna
    G.652.CG.652.DG.655G.657.A (1)
    ParameterVlastnosťHodnota
    Priemer vlákna
    Vlnová dĺžka
    1310 nm1310 nm1550 nm1310 nm
    Rozsah nominálnych hodnôt
    8.6-9.5 μm8.6-9.5 μm7-11 μm8.6-9.5 μm
    Toelerancia±0.6 μm±0.6 μm±0.7 μm±0.4 μm
    Priemer plášťa
    Nominálna125.0 μm125.0 μm125.0 μm125.0 μm
    Toelerancia±0.1 μm±0.1 μm±0.1 μm±0.7 μm
    Core concentricity errorMaximum0.6 μm0.6 μm0.8 μm0.5 μm
    Cladding noncircularityMaximum1.0%1.0%1.0%1.0%
    Cable cut-off wavelengthMaximum1260 nm1260 nm1450 nm1260 nm
    Macrobend lossRadius30 mm30 mm30 mm30 mm
    Počet odbočiek
    10010010010
    Maximálne pri 1550nm0.1dB0.1dB0.1dB0.1 dB
    Maximálne pri 1625nm---1.0 dB
    PreťaženieMinimalna0.69 GPa0.69 GPa0.69 GPa0.69 GPa
    Koeficient chromatickej disperzieλ0min1300 nm1300 nm-1300 nm
    λ0max1324 nm1324 nm-1324 nm
    S0max0.092ps/nm2• km0.092ps/nm2• km-0.092ps/nm2• km
    Koeficient útlmu*
    Maximálne pri 1310 - 1625nm0.4 dB/km0.4 dB/km-0.4 dB/km
    Maximálne pri 1383 ±3nm0.4 dB/km0.4 dB/km0.4 dB/km-
    Maximálne pri 1550nm0.3 dB/km0.3 dB/km0.35 dB/km0.3 dB/km
    Maximálne pri 1625nm--0.4 dB/km-
    PMD koeficient
    M20 sekcií20 sekcií20 sekcií20 sekcií
    Q0.01%0.01%0.01%0.01%
    Maximum PMDQ0.5 ps/√km0.20 ps/√km0.20 ps/√km0.20 ps/√km
    *Útlmový koeficient by mal byť meraný iba pre dlhšie úseky vlákien (nemal by byť meraný použitím napr. prepojovacích káblov).
    Najviac bežne používané vlákno v dnešných systémoch je G.652.D, vďaka svojej univerzálnosti a cene. Niektoré štandardy, ako G.653, sa rýchlo prestali používať vzhľadom na aplikačné náklady a obmedzeniam fyzikálnych vlastností týchto vlákien.