Lysleder

Lysleder

Optisk dataoverførsel via lysleder byder på talrige fordele. Giver mulighed for høje datahastigheder på op til 40 Gbit/s over afstande på mange kilometer, påvirker ikke kabler, der er lagt parallelt, og er samtidig upåvirket af elektromagnetiske forstyrrelser. De forskellige fibertyper (POF, PCF, GOF) og fiberkategorierne OM1 til OM5 samt OS2 muliggør kabelføringskoncepter, der er skræddersyet til specifikke krav.

Princip for den optiske dataoverførsel

Princip for den optiske dataoverførsel

Fordele ved lyslederoverførsel

Lysledere (engelsk: Fiber Optics (FO)) overfører data i form af lys over lange strækninger. For at gøre dette konverteres de elektriske signaler på senderen til optiske signaler og sendes til modtageren via kunststof- eller glasfibre. Dér konverteres de overførte lyssignaler til elektriske signaler, evalueres og behandles yderligere. Kablerne og ledningerne er op til 90 % lettere og tyndere end kobberkabler og tillader stadig længere overførselsstrækninger og datahastigheder på op til 40 Gbit/s eller mere. Samtidig er komplekse afskærmningskoncepter ikke nødvendige, da den metalfri overførsel betyder absolut upåvirkethed over for EMC- og ESD-interferens. Brug af materialer og de dermed forbundne omkostninger til passiv kabling er normalt lavere end til kobberkabler. Derudover gør store overførselsbåndbredder med høj signaltæthed det muligt at overføre flere signaler i forskellige bølgelængder over den samme lysleder (multiplexing).

Dataoverførsel i datacenteret

Glaslyslederkabling optimerer dataoverførsel i datacenteret

Lysledere i anvendelse

Uanset om det er over korte, mellemstore eller lange afstande med hastigheder på mindre end 100 Mbit/s eller op til 40 Gbit/s eller inden for bus- eller Ethernet-strukturer: Der findes et passende kabel til næsten ethvert funktionskrav inden for industriel og semi-industriel automatisering til dataoverførsel via fiber. Selv når de bruges under barske forhold som f.eks. i vindmølleparker, udfører lyslederne pålideligt deres opgave.
Indsatsområderne spænder således fra anvendelse i køretøjsteknologien og den industrielle kabelføring over Local Area Networks (LAN) i datacentre til bredbåndsnetværk. At vælge den rigtige fibertype og -kategori er afgørende for kablingen.

Fiberkerne- og kappediameter ved lysledere

Sammenligning af de forskellige fiberkerne- og kappediametre

De rigtige fibre til enhver anvendelse

Alle fibertyper har deres egne anvendelsesområder. Jo mindre fiberens udvendige diameter er, desto mere filigran opfører fiberen sig under konfektionering. Af fysiske grunde kan højere datahastigheder og afstande opnås med mindre fiberkernediametre.

  • POF (Polymer Optical Fiber): Ved POF-kabler er både kernen og kappen (cladding) lavet af kunststof. Den typiske kernediameter ligger på 980 µm og kappediameteren på 1.000 µm. Med korte overførselsstrækninger på 70 m og datahastigheder på maks.100 Mbit/s, alt efter aktiv komponent, anvendes POF-kabler til kabling inden for køretøjsteknik eller til industriel kabling. Takket være fiberens robusthed og størrelse er den nem at konfektionere i felten. På grund af den høje grad af dæmpning og dispersion er denne fibertype ikke egnet til høje datahastigheder og store afstande.

  • PCF (Polymer Clad Fiber): Med forkortelsen PCF menes kunststofbeklædte lysledere af glas. Kablerne, som er kendt under forskellige betegnelser, såsom PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-Clad Silica) og HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), er robuste og nemme at konfektionere. PCF-fibre med en typisk kernediameter på 200 µm og en kappediameter på 230 µm møder man ofte inden for industrikabling ved mellemlængder op til 300 m og datahastigheder for det meste ≤100 Mbit/s. Andre anvendelsesområder er bilindustrien, sensorteknik og medikoteknik.

  • GOF-Multimode (Glass Optical Fiber): Glaslyslederne har en kerne af kvartsglas omgivet af et beklædningslag af reflekterende glas. For Mulimode-kabler er kernediameteren 50 µm eller 62,5 µm. Den større diameter muliggør kobling af mere lysenergi i begyndelsen af ​​fiberen, men samtidig er der højere dæmpning over fiberens længde. Multimode-fibre anvendes derfor hovedsageligt i LAN-netværk (Local Area Networks) og datacentre, hvor de kan opnå overførselsstrækninger på op til 550 m med 10 Gbit/s.

  • GOF-Singlemode: Singlemode-fibrene har en betydeligt mindre kernediameter på ca. 8 µm. Ved Singlemode-fibre skelnes der mellem termerne kernediameter og modus-feltdiameter. Modus-feltdiameteren er afhængig af bølgelængden. Jo større bølgelængden er, desto større er modus-feltdiameteren. Da der kun overføres en lystilstand i fiberen, kan der tilføres og overføres meget effekt ind i fiberen. Dæmpningskoefficienten for fiberen er meget lav i overførselsområdet. Den lave dæmpning og den lave dispersion er ideelle forudsætninger for at anvende Singlemode-fibre til afstande på op til 50 km og datahastigheder på f. eks. 40 Gbit/s.

Fiberkategorierne OM1, OM2, OM3, OM4 til Multimode-fibre samt OS1 og OS2 til Singlemode-fibre er internationalt fastlagt iht. ISO/IEC 11801. De angiver, hvilke overførselsbåndbredder og dæmpningsværdier en fiber har. Antallet af fremtidige kategorier vokser også på grund af de stadigt stigende overførselsbåndbredder, som f. eks. OM5 til overførselshastigheder på op til 400 Gbit/s.

Dæmpning ved lysledere

Mulige årsager, der kan føre til dæmpning ved lysledere

Tab ved lysledere

Dæmpning er et tab af lyseffekt, der opstår, når lyset transporteres fra senderen til modtageren. Målet er at transportere lysenergien til modtageren med så lidt dæmpning som muligt. Man skelner mellem dæmpningen, der faktisk forekommer et sted, og dæmpningen relateret til længden, dæmpningskoefficienten. Dæmpningskoefficienten refererer for lysledere til en længde på 1 km.

  • Tab ved indsættelse og kobling: Disse kan forekomme, når lyset kobles til fiberen, både fra senderen og ved tilslutning ved hjælp af stik- og splejsetilslutninger på strækningen og på modtageren. Årsagerne til denne type tab er mange. Meget ofte er det snavs på tilslutningsstikkets endeflader. Koblingen af ​​forskellige kernediametre i et led fører til tab. Splejseforbindelser, der udføres ved fusionssplejsning, har meget lidt dæmpning og er under 0,1 dB. Langsgående, tværgående og vinklede forskydninger af fiberender kan også føre til dæmpning. Ridser og urenheder på endeflader forårsager ikke kun en stigning i dæmpningen, men kan også beskadige den koblede endeflade i den modsatte side. Også monteringsfejl, som f.eks. et hak på ydersiden af ​​glasfiberen under montagen, kan føre til dæmpning eller endda på længere sigt til brud.

  • Bøjningstab: I datablade for lysledere er der angivet en minimumsbøjningsradius. Hvis den underskrides, opstår der tab, og dæmpningen stiger tilsvarende. Noget af lyset fra kernen undslipper. For nogen tid siden blev GOF-fibre udviklet til Multi- og Singlemode-området, som kan bøjes meget stramt. Med disse bøjningsupåvirkede fibre kan der opnås langvarige bøjningsradier på mindre end 10 mm. Fibrene er specificeret internationalt i de relevante standarder i IEC 60793-x- og ITU-Tx-serien. Fordelen er, at de kan lægges under dårlige installationsforhold i bygninger, boligenheder og industrielle miljøer.

  • Tab ved fremstilling: Det materiale, der anvendes til fremstilling af lyslederen og også fremstillingsprocessen, kan udsættes for dæmpning. Årsagerne kan være materialespecifikke eller f.eks. forårsaget af forurening. Glaslyslederne fremstilles sådan, at de er optimeret til bestemte bølgelængdeområder. Dæmpningen er så lav som muligt i disse bølgelængdeområder. Dæmpningskoefficienterne, der gælder for disse bølgelængder, er specificeret i databladene. Brug af lyslederne skal ske inden for disse områder.

Dispersion ved lysledere

Deformation af signalet under runtime fra sender til modtager

Virkninger af dispersion

Datahastighederne og transmissionsbåndbredderne for lysledere er også begrænset af dispersionen. Dispersion er deformation af et signal. Signalet mister højde under runtime fra senderen til modtageren, og i kanterne falder det konstant. Hvis to signaler løber sammen bag hinanden, kan modtageren ikke længere genkende, om det er et eller to signaler. Således kan der opstå fejl i overførslen. Jo højere overførselsbåndbredde, og jo længere forbindelseslængde, desto vigtigere er det at fokusere på lav dispersion. Dette er en afgørende faktor for en pålidelig og fejlfri overførselskvalitet, især ved lange Singlemode-strækninger.

Lyslederprogrammet fra Phoenix Contact

Omfattende produktprogram for lyslederkabling

Produkter til lyslederbaseret datakabling

Phoenix Contact tilbyder dig et bredt produktsortiment til lyslederkablingen. Ud over et omfattende kabeludvalg og passende tilslutningsteknik fuldendes programmet af enhedstilslutninger, patchpaneler, koblinger og fordelere til bæreskinner.

  • Overførselshastigheder på op til 40 Gbit/s
  • Løsninger for IP20, IP65/67 og IP68
  • Til alle gængse fibertyper
  • Til de gængse grænseflader
  • Maksimal sikkerhed i forhold til EMC- og ESD-påvirkninger