Одномодовый и многомодовый кабель

В относительно тонком волоконно-оптическом канале свет будет распространяться вдоль продольной оси канала. В учебниках физики этот эффект упоминается в следующей формулировке — «импульсы света распространяются в осевом (аксиальном) направлении». Именно это и происходит в одномодовом кабеле (см. рис. 6.9).

Однако преимущества этого типа передачи ограничены. С целью устранения подобных ограничений стали выпускать толстый кабель. Но тут возникла другая проблема — лучи света имеют свойство входить в канал под различными углами и проходить кабель, отражаясь от стенок сердечника. В результате вошедшие в канал под различными углами волны проходят различное расстояние и прибывают к получателю в разное время. Этот эффект, проиллюстрированный на рисунке 6.10, получил название модальной дисперсии (modal dispersion).

РИСУНОК 6.8. Принцип работы волоконно-оптического кабеля.

РИСУНОК 6.9. В тонком кабеле свет распространяется по одномодовому пути.

РИСУНОК 6.10. В толстом кабеле неаксиальные лучи подвержены модальной дисперсии.

Чем больше количество мод света в канале, тем уже полоса пропускания. В дополнение к тому, что различные импульсы достигают получателя практически одновременно, усиление дисперсии приводит к наложению импульсов и введению получателя в «заблуждение». В результате снижается общая пропускная способность. Одномодовый кабель передает только одну моду световых импульсов. Скорость передачи данных при этом достигает десятков гигабит в секунду. Одномодовый кабель в состоянии поддерживать несколько гигабитных каналов одновременно, используя для этого световые волны разной длины. Следовательно, пропускная способность многомодового волоконно-оптического кабеля ниже, чем у одномодового.

Простейший способ уменьшения дисперсии — нивелирование (grading) волоконно-оптического кабеля. В результате лучи света синхронизируются таким образом, что дисперсия на стороне приемника уменьшается. Дисперсия также может быть уменьшена путем ограничения количества длин световых волн. Оба метода позволяют в некоторой степени уменьшить дисперсию, но не в состоянии привести скорость передачи данных в соответствие с одномодовым волоконно-оптическим кабелем.

На сегодняшний день широко используется многомодовый волоконно-оптический кабель 62.5/125. Обозначение «62.5» соответствует диаметру сердечника, а обозначение «12.5» — диаметру плакирования (все величины приведены в микронах). Из одномодовых распространены кабели с маркировкой 5-10/125. Ширина полосы пропускания обычно приводится в МГц/км. Хорошей моделью взаимоотношений полосы пропускания и дальности передачи служит резиновый жгут — с увеличением расстояния полоса пропускания сужается (и наоборот). В случае передачи данных на расстояние 100 метров полоса частот многомодового кабеля составляет 1600 МГц при длине волны 850 нм. Аналогичная характеристика одномодового кабеля составляет приблизительно 888 ГГц.

Диод или лазер

В качестве источника света волоконно-оптического кабеля может использоваться светоизлучающий диод (light emitting diode — LED) или лазер (injection laser diode — ILD). Одномодовый волоконно-оптический использует в качестве источника света диод, в то время как многомодовый кабель — лазер.

n Светоизлучающий диод — это устройство, излучающее свет в том случае, если приложить к нему прямое напряжение. С помощью сгенерированных диодом световых импульсов на расстоянии от 0.5 км до 1 км можно добиться скорости передачи данных от соответственно 12.5 Мбит/с до 25 Мбит/с. По сравнению с лазером этот источник света считается слабым.

n Лазер — устройство, генерирующее очень интенсивный поток цвета чрезвычайно узкого диапазона. В результате увеличивается как скорость передачи данных, так и расстояние. Для расстояний до 2 км скорость передачи составляет от 25 до 100 Мбит/с.

Основные характеристики волоконно-оптического кабеля:

n Абсолютный иммунитет к электромагнитным излучениям.

n Возможна передача данных на расстояние до 10 км.

n В лабораторных условиях реально достичь скорости передачи до 4 Гбит/с.

n В качестве источника света может использоваться светоизлучающий диод или лазер.

123	Поделиться: