Nepomýšlíte na optická vlákna?

Sled záběrů ze sci-fi filmu: pohled na centrum jednoho z opuštěných měst jisté velmi rozvinuté mimozemské civilizace...


Sled záběrů ze sci-fi filmu: pohled na centrum jednoho z opuštěných měst jisté
velmi rozvinuté mimozemské civilizace; střih na blíže nespecifikovanou budovu;
detail na spousty měděných (asi) drátů trčících ze zdí jsme nepochybně v
nějakém komunikačním centru. Má to jediný háček budoucnost zřejmě nepatří
měděným drátům, a to dokonce ani u vyspělých mimozemských civilizací.
S tím, jak roste poptávka po přenosovém pásmu, roste také pozornost věnovaná
optickým vláknům. A to jak ze strany zákazníků, tak samozřejmě i výrobců. S tím
jde ruku v ruce pokles cen této technologie a také zjednodušení práce s ní
takže např. zakončení optického kabelu konektorem už není komplikovanou prací
pro zkušeného síťaře, ale zvládne ho za pár minut i méně zkušený správce sítě.
Optická vlákna jsou zřejmě ve většině myslí spojena s takovými vlastnostmi,
jakými jsou vysoká rychlost, odolnost proti oxidaci, odolnost proti
elektromagnetickému rušení, ale třeba také velká křehkost. Spousta z nás má
pocit, že optické vlákno už někdy viděla minimálně jako dekoraci v
nejrůznějších svítidlech. A samotný princip přenosu, ten se zdá být jednoduchý
informaci tam prostě přenášejí světelné signály.
Ve skutečnosti je ale situace o poznání složitější. Např. tím, že existují
vlákna jednomodová a vícemodová. Také materiál není předem daný pro výrobu
optických vláken se používá jak sklo, tak plast. A někoho možná překvapí i
skutečnost, že se uváděná šířka pásma optických kabelů okolo 25 000 GHz využívá
k přenosu pouze několika Gb/s. Což není příliš ekonomické. Mimochodem, tento
nedostatek se snaží napravit technologie WDM (Wavelenght Division
Multiplexing), která proto na sebe v poslední době přitahuje stále větší
pozornost a my se o ní zmíníme ve druhé půli následujícího textu.
Optická vlákna
Z faktu, že je optické vlákno médiem pro přenos informace prostřednictvím
světla místo elektřiny, vyplývá již zmíněná odolnost proti elektromagnetickému
rušení. Tato technologie má však i další výhody: v optických vláknech dochází k
podstatně menšímu útlumu než v kabeláži metalické, takže je možno je použít pro
přenosy informací na podstatně delší vzdálenosti bez nutnosti zesílení a
dalších úprav signálu.
Kabely jsou také podstatně lehčí. A pokud jde o jejich mechanickou odolnost,
optická vlákna lze namáhat v tahu více než měděný vodič o stejném průřezu a ani
běžné ohyby jim nevadí více. Nepříjemná je však stále ještě jejich cena, která
se ovšem pohybuje v poměrně značném rozmezí. Obecně se dá říci, že nejlacinější
optické kabely se svou cenou blíží nejdražší metalické strukturované kabeláži.
Technologie výroby optických vláken se v posledních několika letech výrazně
zdokonalila. Původně se v praxi pou-žívaly svazkové světlovody, posléze vlákna
se skokovou změnou indexu lomu, potom se na scéně objevila i vlákna s jeho
gradientní změnou. V současnosti nabízená optická vlákna poskytují díky vysoké
čistotě použitého materiálu vysokou spolehlivost a dlouhou životnost.
Připomeňme ještě používané materiály kromě skla se používají i již zmíněné
plasty, ale jejich nasazení je omezeno na velmi krátké vzdálenosti (a také na
již zmíněné dekorace), nebo na aplikace typu spínání fototyristorů v řídicích
systémech.
Optická vlákna se značí dvojicí čísel X/Y, přičemž číslo na první pozici udává
průměr vlastního jádra a druhé potom průměr jeho primární ochrany. Oba rozměry
jsou uváděny v mikrometrech (mikronech). V praxi se používají např. vlákna
50/125, kde má vlastní jádro průměr 50, primární ochrana pak 125 mikrometrů.
Mnohovidová vlákna
Jak už bylo zmíněno výše, lze optická vlákna rozdělit podle způsobu šíření
paprsků na jednovidová (jednomodová), kde vláknem prochází pouze jediný
paprsek, a multividová (multimodová), kde se paprsků přenáší několik současně
(viz obr.). Jádro multimodového vlákna je totiž podstatně tlustší, než u vlákna
jednomodového, takže se tu paprsek může pohybovat více cestami. Tím ovšem
vznikají různá zpoždění, takže pokud se vyšle z jednoho konce vlákna impulz, dá
se na druhém konci očekávat jeho výrazné zkreslení (viz obr.). To má za
následek podstatné omezení přenosové kapacity tohoto druhu vláken.
Jedním z parametrů zkreslení je tzv. modální disperze, která se udává v ns/km a
znamená rozdíl mezi nejrychlejším a nejpomalejším alternativním průběhem
signálu. Trvání signálu pak musí být delší než hodnota tohoto zpoždění na celé
délce optického kabelu.
Mnohovidová vlákna se používají především v lokálních sítích. Lze je rozdělit
na ta, která mají skokovou změnu v indexu lomu a na ta, která ji mají postupnou
(gradientní). Kabel se skokovou změnou je levnější, jádro je poměrně široké a
proto má signál dost prostoru pro odrazy, což způsobuje velký útlum. Gradientní
kabel má také široké jádro, ale ke snižování indexu lomu v něm dochází
postupně, prostřednictvím několika malých skoků. Výsledný útlum tohoto typu
kabelu je nižší a nižší je také modální disperze, takže je k dispozici širší
přenosové pásmo.
V nabídce jsou vlákna s různými průměry, např. již zmíněné 50/125 nebo
62,5/125. Lepší přenosové parametry má vlákno 50/125, ale vlákno 62,5/125
je mezinárodně doporučeno pro strukturované kabeláže typu 5.
Jednovidová vlákna
V jednovidových vláknech může paprsek díky jejich malému průměru postupovat
pouze jed-nou cestou, takže nedochází k nežádoucímu zpoždění odražených
paprsků, zmíněnému u vláken multividových. Výrazně nižší zkreslení signálu pak
s sebou pochopitelně přináší podstatně vyšší přenosovou kapacitu těchto vláken.
Jejich optický útlum pak umožňuje stavbu až 70km tras bez opakovačů.
Zmíněné vlastnosti jsou důvodem nasazení jednovidových vláken pro páteřní
telekomunikační sítě. Vlastní jádro je velmi zmenšeno, až na 10 mikronů, průměr
primární ochrany však zpravidla zůstává opět 125 mikrometrů, takže je
jednomodové vlákno na první pohled nerozpoznatelné od multimodového. Přenosová
kapacita těchto vláken je tak velká, že ji současná elektronika nedokáže ani
zdaleka vyčerpat.
Aktivní prvky pro jednovidová vlákna jsou kvůli větším nárokům na jejich
přesnost podstatně dražší než v případě aktivních prvků pro vlákna jednomodová.
Také technologie pro svařování a manipulaci jsou díky menšímu průměru těchto
vláken dražší.
Dokončení příště
8 1757 / pen









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.