16. Optická vlákna v datových sítích

Otázka 16. Optická vlákna v datových sítích

• Výhody:

  • Není náchylné na rušení

  • Rychlost až 100Gb/s

• Nevýhody:

  • Vyšší cena

  • Většinou jedno vlákno -> pouze simplexní přenos

• Signál je přenášen pomocí světla (ne elektrického signálu)

  • Elektrický signál se pro vyslání zprávy mění v optický signál -> Na straně vysílače je třeba elektricko optický měnič

  • Na straně příjemce pak fotodetektor, který příjme optický signál a opticko elektrický měnič, který přemění optický signál na elektronický, který je zpracovatelný příjemcovým zařízením

Zdroje záření:

• Zdrojem světla může být led dioda (více vidové) nebo laser dioda (Jedno vidové)

  • LED (Light Emitting Diode):

    • Širokospektrální => koherentní

    • Úhel paprsku ±100°

    • Vlnová délka = 850nm nebo 1300nm

    • Využití: LAN sítě

    • Přenosové rychlosti do 10 Gbit/s – LED neutáhne tak velký výkon / rychlost, proto ji využíváme jen u více vidových, která nejsou tak rychlá, jako jedno vidová

  • LD (Laser Diode):

• Nekoherentní (nenajdeme v přírodě – Vytvořené uměle)

• Úhel paprsku přesně nastaven na 10°

• Vlnová délka 1310nm nebo 1550nm

• Přenosové rychlosti nad 40 Gb/s

Přijímače optického signálu:

• Detektorem bývá:

  1. klasická fotodioda (PN přechod pomalý a velký proud za tmy)

  2. fotodioda PIN (citlivé, minimální světlo pro protékání proudu)

  3. fotodioda APD (lavinová) (z 1 fotonu vznikne 10 000 částic, vyšší citlivost, vyšší cena)

Složení optického vlákna:

• jádro - Sklo

• Plášť - Sklo s jiným indexem lomu (s příměsí)

• PVC obal

Typy optických vláken:

• Jedno vidové vlákno (Single-Mode):

  • Velikost jádra: 9 - 11µm

  • Delší vzdálenost (až 100 km)

  • využívá laser diodu (1310nm a 1550nm)

  • Paprsek je přenášen skokovou změnou indexu lomu paprsku (STEP INDEX)

  • Výhody:

    • menší útlum (0,2dB/km),

    • Využívaný na velké vzdálenosti

  • Nevýhody:

    • Potřeba většího výkonu

    • Chromatická disperze:

      • Rozdílná rychlost šíření různých vlnových délek světla

• Více vidové vlákno (Multi-Mode):

  • Velikost jádra: 50 – 62,5 µm (62,5 dříve)N

  • Na kratší vzdálenost (do 400 m)

  • využívá LED (850nm a 1300nm)

  • Paprsek je přenášen dvěma způsoby:

    • Step Index - Skoková změna indexu lomu paprsku

    • Graded Index - Postupná změna indexu lomu paprsku

  • Výhody:

    • Levné

  • Nevýhody:

    • Malý dosah – Pouze kratší vzdálenosti (do 400 m)

    • Vidová disperze:

      • Zkreslení signálu

      • Vlny signálu se šíří jinou rychlostí a na přijímač přijdou v jiný čas

      • Vidy se tak na konci vlákna může slít v jeden signál a zpráva je tím ztracena

Důvody ztráty signálu:

• Vnější útlum:

  • Macrobending = Vzniká špatným ohybem – Příliš velký ohyb => Jádro se může lámat

  • Microbending = Vzniká poškozením obalu – Poškozený obal (propadlý) => V tomto místě se může signál odrážet

• Vnitřní útlum:

  • Nevlastní absorpce - Scatering - Vzniká nečistotou uvnitř jádra => Paprsek se odrazí jinam (95% případů); Nečistotou můžou být - Iontů kovů Fe, Cu, Cr nebo vody v jádře