FB
MÓJ KOSZYK
Mój koszyk jest pusty

Światłowody

Trochę teorii

Normy i standardy światłowodów
Wraz z ogromną popularyzacją łączy światłowodowych w ostatnich kilku latach, coraz powszechniejsze stały się nowoczesne włókna jednomodowe. Jednak zarówno wśród włókien jednomodowych jak i wielomodowych istnieje gama standardów, która odróżnia je od siebie. Podstawy zagadnień związanych z modowością włókien przedstawiono w bibliotece: "Światłowód jednomodowy i wielomodowy – wprowadzenie".
Różnice pomiędzy włóknami opisują normy ustanowione przez międzynarodowe organizacje. Dodatkowo istnieją traktujące o tym temacie normy zakładowe producentów. Często są one uważane na rynkach lokalnych jako wiążące.
Nazewnictwo
Organizacją zajmującą się standaryzacją zagadnień związanych między innymi z techniką światłowodową jest IEC (International Electrotechnical Commision). Normy IEC, konkretnie wydane przez TC 86 (Technical Committee #86), odnoszą się o światłowodów używając nazw typów:
  • Światłowody wielomodowe: np. A1a, A1b, A1d... z podziałem na dodatkowe grupy (np. A1a.1...),
  • Światłowody jednomodowe: np.B1, B4, B6...
Popularniejszymi jednak stały się oznaczenia światłowodów określające ich kategorie wydajności transmisyjnej:
  • kategoria OM – Optical Multimode – dotycząca światłowodów wielomodowych
  • kategoria OS – Optical Singlemode – dotycząca światłowodów jednomodowych
    Przykładowe nazwy specyfikacji definiujące wymagania transmisyjne światłowodów jednomodowych i wielomodowych to: OM1, OM2, OM3, OM4, OS1, OS2. Relacje pomiędzy nimi zostaną przedstawione w dalszej części tekstu.
    O ile nazewnictwo włókien wielomodowych według IEC (OM...) zostało powszechnie przyjęte, o tyle nazwy OS są rzadko spotykane. Dla światłowodów jednomodowych bardziej powszechnymi są nazwy stosowane przez kolejną międzynarodową organizację: ITU (International Telecommunication Union), których autorem jest dział zajmujący się standaryzacją rozwiązań w telekomunikacji (ITU-T).
    ITU-T jest organizacją, których rekomendacje są powszechnie znane i stosowane.
    W przypadku światłowodów, odpowiednią do opisywania standardów dotyczących charakterystyki mediów transmisyjnych i sieci fotonicznych jest grupa G. Dla rekomendacji dotyczących kabli światłowodowych i związanych z nimi tematów przewidziano zakres G.650-G659. Każda z rekomendacji odnosi się do innego typu włókna, stąd nazwy rodzajów włókien bezpośrednio wynikają z numeru rekomendacji.
    Wybrane normy i rekomendacje
    Poniżej znaleźć można zestawienie wybranych norm dotyczących techniki światłowodowej.
    Normy ISO/IEC:
    • IEC 60793 – standard omawiający parametry włóknie światłowodowych, w szczególności wyróżnić można tu normy:
      • IEC 60793-2-10 (dotyczy włókien wielomodowych 50/125 A1a, oraz 62,5/125 A1b)
      • IEC 60793-2-50 (dotyczy włókien jednomodowych 9/125 typu B1.1, B1.2, B1.3, B2, B4, B5)
    • IEC 60794-2 – wymagania dla sprzętu do zastosowań wewnętrznych
    • IEC 60794-3 – wymagania dla sprzętu do zastosowań zewnętrznych
    • ISO/IEC 11801 – okablowanie strukturalne dla budynków użyteczności publicznej. Norma definiuje, między innymi, kanały transmisyjne oraz określa tłumienie dla danego kanału wyrażone w dB dla kategorii włókien jednomodowych i wielomodowych. Norma ISO/IEC definiuje też własności włókien światłowodowych: maksymalną tłumienność oraz minimalną szerokość pasma określające przepustowość kabla.
    Warto nadmienić, że normy IEC są tłumaczone na język polski, np:
    PN-EN 60793-2:2012 : Światłowody -- Część 2: Specyfikacja wyrobu -- Postanowienia ogólne
    Poniższa tabela prezentuje uproszczone zestawienie określanych przez normę IEC kategorii światłowodów wielomodowych.
    KategoriaŚrednica rdzeniaSzerokość pasma [MHz • km]
    Dla OFLEMB
    850nm1300nm850nm
    OM150 lub 62,5200500-
    OM250500500-
    OM35015005002000
    OM45035005004700
    OFL – OverFilled Launch – test wykonany przy użyciu źródła światła jakim jest dioda elektroluminescencyjna w celu "wypełnienia" rdzenia maksymalną możliwą ilością modów. (przy zachowaniu odpowiednio większej średnicy promienia wtrącanego oraz apertury numerycznej).
    EMB - Effective Modal Bandwidth – efektywna szerokość pasma, mierzona przez analizę widma wyjściowego sygnału, wygenerowanego przez laserowe źródło światła.
    Rozwój światłowodów wielomodowych wyraźnie zmierza w kierunku włókien mogących przenosić coraz większą ilość danych. Dla włókna OM1 prędkość transmisji 10Gbps osiągana może być na bardzo niewielkie odległości (do 33 metrów), podczas gdy włókno OM4 dla 100Gbps umożliwia transmisję nawet na 150m. Jednak patrząc na współczesną ekspansję włókien jednomodowych, włókna OM3 i OM4 będą bardzo rzadko wykorzystywane.
    Rekomendacje ITU-T:
    • ITU-T G.650.1 oraz G.650.2 – rekomendacje dotyczą definicji oraz sposobów testowania właściwości jednomodowych włókien oraz kabli,
    • ITU-T G.651.1 – rekomendacja dotyczy charakterystyki włókien wielomodowych 50/125 μm,
    • ITU-T G.652 – rekomendacja dotyczy charakterystyki włókien jednomodowych 9/125 μm, wyróżnia 4 wersje światłowodów:A, B, C, D,
    • ITU-T G.653 – rekomendacja dotyczy charakterystyki włókien jednomodowych o przesuniętej charakterystyce dyspersyjnej (tzw. dispersion-shifted single-mode optical fibre DS-SMF),
    • ITU-T G.654 – rekomendacja dotyczy charakterystyki włókien jednomodowych o przesuniętej fali odcięcia (tzw. cut-off shifted single-mode optical fibre CS-SMF),
    • ITU-T G.655 – rekomendacja dotyczy charakterystyki włókien jednomodowych o przesuniętej, nie zerowej dyspersji (tzw. non-zero dispersion-shifted single-mode optical fibre NZDS-SMF),
    • ITU-T G.656 – rekomendacja dotyczy charakterystyki włókien jednomodowych o niezerowej dyspersji dedykowanych do transmisji danych z wykorzystaniem jak najszerszego pasma widma optycznego.
    • ITU-T G.657 – rekomendacja dotyczy charakterystyki włókien jednomodowych o zmniejszonym promieniu gięcia. Wyróżniamy włókna typu A oraz typu B.
    Tak ogromna ilość dokumentów wynika z szybkiego rozwoju komunikacji światłowodowej, która z kolei odpowiada wysokiemu popytowi na szybkie, dalekie łącza. Włókna jednomodowe są dziś generalnie tańsze, niż włókna wielomodowe. Ich dalszy rozwój jest pewny. Jedynym ograniczeniem w aplikowaniu ich do niektórych instalacji może być niekorzystny bilans kosztów systemu: urządzenia pracujące ze światłowodami jednomodowymi są nieco droższe.
    Rekomendacje ITU-T są zdecydowanie bardziej restrykcyjne, niż kategorie wydajności transmisyjnej definiowane przez IEC – OS1 czy OS2. Przykładowo, już włókno G.652.C spełnia założenia OS2 (kategorii tej nie są w stanie sprostać włókna zgodne z G.652A B).
    Wśród standardów włókien jednomodowych warto skupić się na:
    G.652 – standard definiuje 4 wersje włókien: A, B, C, D. W obecnej chwili najbardziej popularnym włóknem światłowodowym jest G.652.D. Pozostałe standardy posiadają nieco gorsze wartości tłumienności jednostkowej dla poszczególnych długości fal oraz współczynnik dyspersji polaryzacyjnej PMD. G.652.D to włókno standardowe (tzw. Standard Single Mode Fiber SSMF), o obniżonym wpływie działania jonów -OH (ZWP Zero Water Peak), dedykowane do systemów 10Gbps oraz 40Gbps (dzięki obniżonemu wpływowi dyspersji polaryzacyjnej).
    G.655 – włókno dedykowane do systemów wykorzystujących DWDM w III oknie transmisyjnym. Niezerowy współczynnik dyspersji chromatycznej w całym dedykowanym paśmie pracy niweluje nieliniowe efekty mające negatywny wpływ na przesył informacji.
    G.656 – włókno dedykowane do pracy w systemach szerokopasmowych wykorzystujących zarówno DWDM jak i CWDM. Dedykowane jest do pracy na długości fali od 1460 do 1625 nm.
    G.657 – nazywane często ulepszonym włóknem G.652.D. G.657. występuje w kilku wersjach. Główną zaletą włókna jest jego zwiększona odporność mechaniczna: minimalny promień gięcia tego włókna to 7,5-15mm (w zależności od wersji). Wersja G.657.A jest kompatybilna i może być łączona z włóknem G.652. Wersja G.657.B nie zapewnia 100% kompatybilności z innymi włóknami, przez co nie może być z nimi łączona. Jednak charakterystyka mechaniczna pozwala stosować to włókno w bardzo wymagających instalacjach.
    Jak porównać wszystkie istniejące standardy i zalecenia?
    Rekomendacje ITU-T oparte są na standardach IEC. Nie zawsze jednak można postawić znak równości pomiędzy nazwami różnych włókien wynikającymi z dokumentów różnych organizacji.
    Warto w tym miejscu wspomnieć jeszcze o jednej organizacji, która zrzesza przedsiębiorców, tworząc kolejne dokumenty określające standardy dla sektora telekomunikacyjnego.TIA – Telecommunications Industry Association – najbardziej znana na rynku amerykańskim, głównie w dziedzinie okablowania. Niektóre standardy ogłaszane są wcześniej, niż ich europejskie odpowiedniki.
    Tak więc:
    Dla włókien wielomodowych:
    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
    Dla włókien jednomodowych (wybrane normy):
    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
    Parametry wybranych włókien jednomodowych
    Rodzaj włóknaG.652.CG.652.DG.655G.657.A (1)
    ParametrWłasnośćWartość
    Średnica pola moduDługość fali1310 nm1310 nm1550 nm1310 nm
    Zakres wartości nominalnych8,6-9,5 μm8,6-9,5 μm7-11 μm8,6-9,5 μm
    Tolerancja±0,6 μm±0,6 μm±0,7 μm±0,4 μm
    Średnica płaszczaNominalna125,0 μm125,0 μm125,0 μm125,0 μm
    Tolerancja±0,1 μm±0,1 μm±0,1 μm±0,7 μm
    Decentryczność rdzeniaMaksymalna0,6 μm0,6 μm0,8 μm0,5 μm
    Niekołowość rdzeniaMaksymalna1,0%1,0%1,0%1,0%
    Długość fali odcięciaMaksymalna1260 nm1260 nm1450 nm1260 nm
    Tłumienie makrozgięciaPromień30 mm30 mm30 mm10 mm
    Liczba zwojów1001001001
    Maksymalne dla 1550nm0,1dB0,1dB0,1dB0,75 dB
    Maksymalne dla 1625nm---1,5 dB
    Odporność mechanicznaMinimalna0,69 GPa0,69 GPa0,69 GPa0,69 GPa
    Współczynnik dyspersji chromatycznejλ0min1300 nm1300 nm-1300 nm
    λ0max1324 nm1324 nm-1324 nm
    S0max0,092ps/nm2• km0,092ps/nm2• km-0,092ps/nm2• km
    Tłumienność jednostkowa*Maksymalna dla 1310 - 1625nm0,4 dB/km0,4 dB/km-0,4 dB/km
    Maksymalna dla 1383 ±3nm0,4 dB/km0,4 dB/km0,4 dB/km-
    Maksymalna dla 1550nm0,3 dB/km0,3 dB/km0,35 dB/km0,3 dB/km
    Maksymalna dla 1625nm--0,4 dB/km-
    Współczynnik PMDM20 sekcji20 sekcji20 sekcji20 sekcji
    Q0,01%0,01%0,01%0,01%
    maksimum PMDQ0,5 ps/√km0,20 ps/√km0,20 ps/√km0,20 ps/√km
    *Tłumienność jednostkowa dotyczy jedynie większych odcinków kabli i nie może być mierzona na niewielkich odcinkach włókien, takich jak np. patchcordy.
    Najczęściej wykorzystywanym we współczesnych instalacjach włóknem jest G.652.D, ze względu na swoją uniwersalność, a także i cenę. Niektóre standardy, jak np. G.653 szybko przestały być stosowane, ze względu na koszty aplikacji oraz na ograniczenia wynikające z własności fizycznych włókna.
     
    SKOMPLETUJ
    BIBLIOTEKA DZIAŁU
    NOWOŚCI W BIBLIOTECE
    WARTO PRZECZYTAĆ