Optická vlákna

Optická vlákna Vysokorychlostní přenos dat

Přenos dat pomocí optických vláken nabízí řadu výhod. Umožňuje vysoké přenosové rychlosti až 40 GBit/s na mnohakilometrové trasy, neovlivňuje souběžně uložená vedení a je zároveň odolný vůči elektromagnetickým vlivům. Různé druhy vláken (POF, PCF, GOF) a kategorie vláken (OM1 až OM5 a OS2) umožňují koncepty kabeláže vytvořené na míru specifickým požadavkům.

Výhody

  • Až o 90 % tenčí optická vlákna a vedení ve srovnání s měděnými kabely
  • Díky přenosu, který neprobíhá přes kovový materiál, nejsou nutné žádné koncepty stínění
  • Nízká spotřeba materiálu pro pasivní kabeláž
  • Přenos více signálů v různých vlnových délkách po stejném optickém vlákně díky velké šířce přenosového pásma
Tablet s dokumentem whitepaper, jehož tématem jsou optická vlákna

Dokument whitepaper pojednávající o technologii optických vláken

Bezpečný a spolehlivý vysokorychlostní přenos dat prostřednictvím optických vláken: Tato technologie přenáší data ve formě světla na velké vzdálenosti. V našem dokumentu whitepaper zjistíte, jaké výhody s tím souvisejí. Informujte se o různých typech kabelů a vláken a o tom, pro které aplikace je tato technologie vhodná.

Princip optického přenosu dat

Princip optického přenosu dat

Princip přenosu přes optická vlákna

Optická vlákna (angl. Fiber Optics (FO)) přenáší data ve formě světla na dlouhé vzdálenosti. Elektrické signály se u vysílače mění na optické signály a pomocí umělých nebo optických vláken jsou zaslány k příjemci. Tam se přenesené světelné signály opět mění na elektrické signály, jsou vyhodnoceny a dále zpracovány.

Kabely a vedení jsou až o 90 % lehčí a tenčí než měděné kabely, a přesto umožňují větší přenosové vzdálenosti a rychlosti 40 Gbit/s nebo i více. Současně nejsou zapotřebí žádné nákladné koncepty stínění, protože díky přenosu bez kovu přetrvá absolutní necitlivost vůči rušivým vlivům elektromagnetické kompatibility a elektrostatického výboje.

Použití materiálu a s tím spojené náklady na pasivní kabeláž jsou většinou nižší než náklady na měděnou kabeláž. Kromě toho poskytují velké šířky přenosového pásma s vysokou hustotou signálu možnost pomocí stejného optického vlákna přenášet několik signálů v různých vlnových délkách (tzv. multiplexing).

Přenos dat v počítačovém centru

Kabeláž z optických vláken optimalizuje přenos dat v počítačovém centru

Použití optických vláken

Ať už se jedná o krátké, střední, nebo dlouhé vzdálenosti, rychlosti menší než 100 Mbit/s, nebo do 40 Gbit/s, nebo ve sběrnicových nebo ethernetových strukturách: pro prakticky každý požadavek v průmyslové a poloprůmyslové automatizaci existuje vhodný kabel pro přenos dat pomocí vláken. Dokonce i při použití za náročných podmínek, jako například ve farmách větrných elektráren, plní optická vlákna spolehlivě svoji úlohu.

Oblasti použití proto sahají od dopravní techniky a průmyslové kabeláže přes sítě LAN v datových centrech až po prostorově rozsáhlé sítě. Pro kabeláž je rozhodující výběr správného druhu a správné kategorie vlákna.

Vhodná vlákna pro každou aplikaci Každý druh vlákna je vhodný pro jinou oblast použití. Čím menší je vnější průměr vlákna, tím jemněji se vlákno chová při osazení. Menší průměry jader vláken umožňují vyšší přenosové rychlosti a vzdálenosti. Kliknutím na místa označená tyrkysovou barvou zobrazíte další informace.

Interaktivní obrazová mapa: průměr jádra vlákna a pláště u optických vláken
POF pro malé přenosové vzdálenosti do 70 m a rychlosti do 100 MBit/s
Kabely POF (polymerová optická vlákna) mají jádro i plášť (Cladding) z plastu. Obvyklý průměr jádra činí 980 µm a průměr pláště 1 000 µm. S krátkými přenosovými vzdálenostmi do 70 m a rychlostmi do 100 Mbit/s, v závislosti na aktivní komponentě, se POF kabely používají pro kabeláž v dopravní technice nebo pro průmyslovou kabeláž. Díky robustnosti a velikosti vláken ji lze v poli snadno osadit. Pro svůj vysoký útlum a disperzi není tento typ vlákna vhodný pro velké přenosové rychlosti a vzdálenosti.
POF pro malé přenosové vzdálenosti do 70 m a rychlosti do 100 MBit/s
PCF pro střední přenosové vzdálenosti do 500 m a rychlosti do 1 GBit/s
V případě PCF (Polymer Clad Fiber) se jedná o optická vlákna ze skla s plastovým povlakem. Kabely, známé pod různými označeními jako PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard Clad Silica) a HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), jsou robustní a lze je snadno osadit. S PCF vlákny s typickým průměrem jádra 200 µm a průměrem pláště 230 µm se můžeme často setkat v průmyslové kabeláži u středních délek do 300 m a přenosových rychlostí zpravidla ≤ 100 Mbit/s. Dalšími oblastmi použití jsou automobilový průmysl, senzorika a zdravotnická technika.
PCF pro střední přenosové vzdálenosti do 500 m a rychlosti do 1 GBit/s
GOF multimode pro velké přenosové vzdálenosti do 550 m a rychlosti do 10 GBit/s
GOF Multimode (Glass Optical Fiber) je optické vlákno s jádrem z taveného křemene obklopeného obkladovou vrstvou z antireflexního skla. Průměr jádra kabelů Multimode činí 50 µm, resp. 62,5 µm. Větší průměr umožňuje vazbu většího množství světelné energie na začátku vlákna. Současně však vzniká vyšší útlum po celé délce vlákna. Vlákna Multimode se proto používají především v Local Area Networks (LANs) a počítačových centrech, kde je možné dosáhnout až 550 m s přenosovou rychlostí 10 Gbit/s.
GOF multimode pro velké přenosové vzdálenosti do 550 m a rychlosti do 10 GBit/s
GOF-Singlemode pro velké přenosové vzdálenosti do 50 km a rychlosti do 40 GBit/s
Vlákna GOF Singlemode (Glass Optical Fiber) mají výrazně menší průměr jádra – cca 8 µm. U vláken Singlemode se rozlišují pojmy průměr jádra a průměr pole vidu. Průměr pole vidu je závislý na vlnové délce. Čím větší je vlnová délka, tím větší je průměr pole vidu. Protože vlákno přenáší pouze světelný režim, může být do vlákna napájen a přenášen velmi vysoký výkon. Koeficient útlumu vlákna je v rozsahu přenosu velmi nízký. Malý útlum a malá disperze tvoří ideální předpoklady k použití vláken Singlemode na vzdálenosti do 50 km a pro přenosové rychlosti do 40 Gbit/s.
GOF-Singlemode pro velké přenosové vzdálenosti do 50 km a rychlosti do 40 GBit/s

Kategorie vláken OM1, OM2, OM3, OM4 pro vlákna Multimode a OS1 a OS2 pro vlákna Singlemode stanovuje mezinárodní norma ISO/IEC 11801. Tyto kategorie uvádí, které přenosové frekvence a hodnoty útlumu vlákno vykazuje. Díky stále se zvyšujícím přenosovým frekvencím roste i počet budoucích kategorií, jako např. OM5 pro přenosové rychlosti do 400 Gbit/s.

Ztráty u optických vláken

Útlum znamená ztrátu světelného výkonu, ke které dochází při přenosu světla od vysílače k příjemci. Cílem je, aby byla světelná energie k příjemci přenesena s co nejmenším útlumem. Rozlišujeme mezi útlumem, který se vyskytuje na konkrétním místě, a útlumem vztahujícím se na délku, tj. koeficientem útlumu. Koeficient útlumu se pro optická vlákna vztahuje na délku 1 km.

Disperze u optických vláken

Deformace signálu během cesty od vysílače k přijímači

Vliv disperze

Přenosové rychlosti a přenosové frekvence optických vláken jsou navíc omezeny disperzí. Disperze je deformace signálu. Signál ztrácí během cesty od vysílače k přijímači svoji výšku. Hrany stále odpadávají. Pokud se dva signály seběhnou za sebou, nemůže přijímač již rozpoznat, zda se jedná o jeden, nebo dva signály.

Tak dochází k chybám v přenosu. Čím vyšší je přenosová frekvence a čím delší je propojení, tím důležitější je zaměření na malou disperzi. Právě u dlouhých tras Singlemode jde o faktor, který rozhoduje o spolehlivé a bezchybné kvalitě přenosu.

Portfolio optických vláken od společnosti Phoenix Contact

Rozsáhlý produktový program pro optickou kabeláž

Produkty pro optickou datovou kabeláž

Společnost Phoenix Contact nabízí široké produktové portfolio pro optickou kabeláž a konektory pro datová vedení z optických vláken. Kromě velkého výběru kabelů a odpovídající technologie připojení doplňují program připojení přístroje, propojovací panely, spojky a rozvaděče pro nosné lišty.

• Přenosové rychlosti až 40 Gbit/s
• Řešení se stupněm krytí IP20, IP65/67 a IP68
• Pro všechny běžné druhy vláken
• Pro běžná rozhraní
• Nejvyšší bezpečnost vůči vlivům EMV a ESD

Hodí se především pro tato odvětví

Optická vlákna umožňují četné aplikace v následujících oblastech použití:

Moderní technologie připojení je základem pro automatizaci chytrých budov

Inteligentní připojení přístrojů v automatizaci budov

Chytré budovy mění také podobu propojení přístrojů: aplikace bývají propojeny decentralizovaně. K úspěšné automatizaci budov je potřeba standardizované a zároveň škálovatelné připojení přístrojů.

Výrobce přístrojů při výběru technologie připojení pro danou aplikaci

Výrobci přístrojů

Konstrukce připojení jsou stále menší a robustnější. Moderní technologie připojení od společnosti Phoenix Contact pro aplikace v průmyslu a infrastruktuře poskytují výrobcům přístrojů vysokou míru svobody při plánování a vývoji aplikací.

E-paper: Datové konektory
Naše portfolio optických vláken používaných mezi datovými konektory
Chtěli byste si projít naši nabídku optických vláken? – Elektronická dokumentace k datovým konektorům obsahuje také přehled dostupných konektorů optických vláken.
Otevřít elektronickou dokumentaci
Vizualizace Data Connectivity pomocí ruky a klíče