Surfování na gigabitové vlně

Optické kabely v praxi Potřeba stále větší šířky pásma vytváří předpoklady pro uplatnění kabelů s optickým ...


Optické kabely v praxi
Potřeba stále větší šířky pásma vytváří předpoklady pro uplatnění kabelů s
optickým vláknem jako alternativy k měděným kabelům. Ovšem i optické kabely
mají své slabé stránky. Lze je ovšem překonat, například pomocí konvertorů
média.
Optické kabely v praxi
Nárůst objemu přenášených dat v lokálních i dálkových sítích vedl k tomu, že je
dnes kabelová infrastruktura v mnoha případech na hranici své výkonnosti.
Měděná kabeláž již často nezvládá požadavky Fast Ethernetu a již vůbec ne
požadavky, které na sítě kladou ATM, Fibre Channel nebo Gigabitový Ethernet.
Alternativou měděného drátu je optické vlákno. Na rozdíl od kovového konkurenta
optická vlákna nijak neomezují rychlost. Navíc je touto technikou možno
překonat podstatně větší vzdálenosti.
Rozdělení vláken
Existují dva typy optických kabelů: s jednovidovými a mnohovidovými optickými
vlákny. Liší se počtem geometrických optických cest (módů) v optických
vláknech. Struktura kabelů je naproti tomu v podstatě totožná: jádro (core),
ochranná vrstva (cladding), obal (coating), ochrana proti ohybu a plášť kabelu.
Nejvíce se používají mnohovidová vlákna. Mají obvykle průměr 62,5 mikronů a
bývají obalena ochrannou vrstvou (cladding) o síle 125 mikronů. Mnohovidové
kabely jsou levnější než jednovidové, pracují s více paprsky neboli optickými
vidy. Každý z těchto vidů používá jiný úhel dopadu a najde si vlastní cestu
kabelem. Na druhém konci spojení proto vycházejí různé doby průletu. Tento jev
je nazýván "modální disperze" a oslabuje signál. Mnohavidovými vlákny lze proto
překlenout "jen" vzdálenosti dva až pět kilometrů.
Jednovidová vlákna mají menší jádro o průměru 8 mikronů a opláštění síly 125
mikronů. Tento typ optických kabelů vyžaduje dražší přenosové jednotky do jeho
nitra se zavádí jen jediný optický paprsek. Protože se používá jen jeden vid,
dorazí paprsek na druhý konec ve stejném čase, a tím je modální disperze
eliminována. Tato vlákna přenášejí signál na delší vzdálenosti, 20 až 80
kilometrů.
V Ethernetu
Optická vlákna mají četné výhody, které se dají využít v ethernetových a
rychlých ethernetových sítích. Měděné kabely, jako koaxiální nebo kroucené
dvoulinky, dokáží překonat jen malé vzdálenosti. Ethernet na bázi koaxiální
kabeláže (10Base2) zvládne vzdálenost nejvýše 185 metrů, zatímco Ethernet na
bázi kroucené dvoulinky (10BaseT a 100BaseTX) je omezen jen na vzdálenost do
100 metrů. Mnohovidové optické vlákno zvětší tuto vzdálenost až na 2 000 metrů;
jednovidová vlákna překryjí v režimu polovičního duplexu až 5 kilometrů, v plně
duplexním prostředí ještě více.
Konkrétní vzdálenosti závisí na aktivních komponentách. Ethernet provozovaný s
přenosovou rychlostí 10 Mb/s může pojmout nejvýše čtyři zesilovače signálu
(Repeater). Fast Ethernet dovoluje jen dva zesilovače a mezi nimi jen pět metrů
kabelu. Jakožto jediné přenosové médium, které překonává větší vzdálenosti,
těží optické kabely ze stále rostoucího podílu technologie určené pro rychlost
100 Mb/s.
Další plusy skla
Další nevýhodou koaxiálních nebo kroucených dvoulinek (stíněných i nestíněných)
je elektrické vyzařování, zejména v konektorech. V některých oborech, např. v
nemocnicích, je potenciální riziko plynoucí ze šíření rušivých
elektromagnetických vln nepřijatelné; na druhé straně je účinné odstínění
měděných vedení nákladné. Zde mohou pomoci optická vlákna: nejenže nevyvolávají
rušivé záření, navíc je přenos bezpečný, protože nedochází k vyzařování, které
by mohly zachytit nepovolané osoby. Proto se optické kabely hodí pro sítě v
úřadech nebo ve výzkumných odděleních firem. Také se uplatní v prostředích, v
nichž vzniká silné elektromagnetické záření, například ve výrobních provozech.
Snadnější je rovněž pokládání optických kabelů: optická vlákna snesou menší
poloměry ohybu. Navíc má optický kabel menší rozměry a zabere méně místa v
kabelovém kanálu.
Světla a stíny:
nevýhody optických vláken
Optická kabeláž má však také své stinné stránky. Jsou to zejména vysoké náklady
na zhotovení konců kabelů. Spoje musí být velmi pečlivě seříznuty a vyleštěny.
Stejně vysoké jsou nároky na jakost konektorů. Dalším problémem jsou klasické
aktivní prvky sítě, které nepodporují spoje z optických vláken. Jen málokteré
počítače a síťové komponenty jsou standardně upraveny pro připojení do optické
sítě.
V ethernetové síti může dále znesnadnit použití optických vláken velikost
kolizní domény. V poloduplexním prostředí (sdílené prostředky) nesmějí být dva
přístroje od sebe vzdáleny více než 512 bitových taktů (Bit Times). Optickým
vláknem sice signály probíhají asi o 11 % rychleji než měděným kabelem, to však
nestačí na rozšíření kolizní domény. Ve svém důsledku to znamená, že struktura
sítě a vzdálenosti limitují použití optických kabelů, i když by jakost signálu
teoreticky dovolovala větší rozsah sítě.
Řešení nabízí použití můstků s přípoji pro optické i měděné kabely. Tak lze
dále segmentovat kolizní doménu.
Připojení k FDDI a ATM
Optická vlákna jsou důležitá nejen v lokálních ethernetových sítích, ale
pochopitelně i v sítích na bázi FDDI nebo ATM. Obě tyto techniky mají podobné
výhody a problémy jako Ethernet. Měděná varianta FDDI (CDDI) je omezena na
vzdálenost 100 metrů. Protože se tyto topologie aplikují zejména v páteřních
sítích vysokých škol, limituje mnohavidové optické vlákno vzdálenost, kterou
lze maximálně překlenout, na dva kilometry. S jednovidovými optickými vlákny by
byly možné vzdálenosti až 60 kilometrů. Protože takové vzdálenosti potřebují
obvykle jen jeden nebo dva segmenty v síti,
je možno tyto segmenty propojit instalováním konvertoru jednovidového a
mnohavidového média.
K překlenutí velkých vzdáleností v rozlehlých sítích se nasazují jednovidová
optická vlákna. Chtějí-li provozovatelé sítí vybavit budovy koncových uživatelů
rychlými službami, musejí propojit jednovidová vlákna, obvyklá v rozlehlých
úsecích, s mnohavidovými vlákny v konkrétních budovách. Příkladem služeb, kde
se tohoto postupu využívá, jsou ATM a Sonet.
Závěrem lze konstatovat, že si optické kabely vydobyly své pevné místo v
datových sítích. Až budou náklady na kabely, konektory, instalaci a vybavení
srovnatelné s náklady na sítě s měděnými kabely, bude pro návrháře sítí
snadnější zvažovat optické kabely jako vážnou alternativu měděných vedení.
Perspektiva bezpečnosti a skutečnost, že přenosové výkony dále porostou, mluví
každopádně pro tuto technologii.
0 1406 / pen

Oblasti použití optických kabelů
Při kabeláži v budově jsou optická vlákna první volbou pro úsek "stoupaček",
zejména mají-li se překonat vzdálenosti přes 100 metrů. Optické kabely mohou
spojovat např. farmy serverů nebo datová centra s kabelovými rozvaděči na
jiných patrech. Poradenská firma Communications Industry Researchers očekává,
že rozšiřující se sítě Gigabitového Ethernetu a sítě Fibre Channel posílí trend
k zavádění "optického vlákna až na pracoviště". Klasickou doménou optických
kabelů jsou univerzitní sítě jakož i napojení celopodnikových sítí na
metropolitní sítě. Dále se bude jednat o rozlehlé sítě, například sítě, které
používají optické kabely současně s multiplexy typu WDM nebo DWDM.
Otázka nákladů
Ceny portů optických kabelů u přepínačů Gigabitového Ethernetu klesají, ale
stále jsou podstatně vyšší než u přepínačů 1000Base-T. Přípojka 1000Base-SX
stojí dnes asi 1 000 dolarů. Cena portu 1000Base-LX klesla mezitím z 5 000 na 3
000 dolarů. Pro srovnání: přípojka 1000Base-T pro kabel kategorie 5 vyjde jen
asi na 650 až 700 dolarů.

Převodníky média
Převodníky média jsou přístroje velikosti dlaně, které mění signály jednoho
kabelového média na jiný. Lze jimi spojovat měděné kabely s optickými vlákny
nebo s odpovídajícími systémy v síti. Pokud kolizní oblast limituje aplikaci
optických kabelů, může se použít dvouportový můstkový přístroj, např. můstkový
převodník média s 10/100Base-T(X) na jedné a s optickým vláknem na druhé
straně. Můstky přerušují kolizní oblast a mohou pracovat v režimu plného
duplexu, jsou-li připojeny na server, pracovní stanice nebo na jiné můstky. V
tomto případě neexistuje žádné omezení kolizními oblastmi. Maximální
vzdálenost, kterou lze překlenout, závisí jen na použitém optickém vláknu a na
aktivních komponentách.









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