Valokuitukaapelit

Valokuitukaapelit Huippunopea tiedonsiirto

Optinen tiedonsiirto valokuitukaapelin kautta tuo lukuisia etuja. Se mahdollistaa suuret tiedonsiirtonopeudet, jopa 40 Gb/s, useiden kilometrien matkalla, ei haittaa rinnan asennettuja johtoja ja kestää samanaikaisesti sähkömagneettisia vaikutuksia. Eri kuitutyypit (POF, PCF, GOF) ja kuituluokat OM1–OM5 sekä OS2 mahdollistavat erityisvaatimuksiin räätälöidyt kaapelointikonseptit.

Edut

  • Jopa 90 % ohuemmat valokuitukaapelit ja -johtimet verrattuna kuparikaapeleihin
  • Metallivapaan siirron ansiosta ei tarvita suojauskonsepteja
  • Vähäinen materiaalin käyttö passiivisessa kaapeloinnissa
  • Useiden eri aallonpituuksilla toimivien signaalien siirto samassa optisessa kuidussa suurten siirtokaistanleveyksien ansiosta
Optisen tiedonsiirron periaate

Optisen tiedonsiirron periaate

Valokuidulla tapahtuvan siirron periaate

Valokuitukaapelit (fiber optics, FO) siirtävät valon muodossa olevaa tietoa pitkiä matkoja. Sitä varten sähköiset signaalit muutetaan lähettimessä optisiksi signaaleiksi ja lähetetään muovi- tai kuitukaapelin kautta vastaanottimeen. Siinä siirretyt valosignaalit muunnetaan jälleen sähköisiksi signaaleiksi, arvioidaan ja käsitellään edelleen.

Kaapelit ja johtimet ovat jopa 90 % kevyempiä ja ohuempia kuin kuparikaapelit ja mahdollistavat kuitenkin pidemmät siirtomatkat ja suuremmat tiedonsiirtonopeudet, jopa 40 Gb/s tai enemmän. Myöskään kalliita suojausratkaisuja ei tarvita, sillä metallittoman siirron ansiosta valokuitu kestää erinomaisesti EMC- ja ESD-häiriöitä.

Materiaalin käyttö ja siihen liittyvät kustannukset passiivisesta kaapeloinnista ovat useimmiten vähäisemmät kuparikaapeleihin verrattuna. Lisäksi suurten siirtokaistanleveyksien, joiden signaalitiheys on suuri, ansiosta on mahdollista siirtää saman valokuitukaapelin kautta useita signaaleja eri aallonpituuksilla (multipleksointi).

Tiedonsiirto tietokonekeskuksessa

Kuitukaapelointi optimoi tiedonsiirron tietokonekeskuksessa

Valokuitukaapelit käyttökohteessa

Lyhyet, keskipitkät tai pitkät siirtoetäisyydet, alle 100 Mb/s tai jopa 40 Gb/s nopeudet tai väylä- tai Ethernet-rakenteiden sisällä: käytännössä kaikkiin teollisen ja puoliteollisen automaation vaatimuksiin on olemassa sopiva kaapeli kuidun kautta tapahtuvaan tiedonsiirtoon. Jopa haastavissa olosuhteissa, kuten esimerkiksi tuulipuistoissa, valokuitukaapelit täyttävät tehtävänsä luotettavasti.

Käyttöalueet ulottuvat siksi ajoneuvotekniikasta ja teollisuuden kaapeloinnista ja tietokeskusten LAN-lähiverkoista (Local Area Networks) suuralueverkkoihin. Kaapeloinnin kannalta ratkaisevaa on oikean kuitutyypin ja -luokan valinta.

Jokaiseen käyttökohteeseen sopiva kuitu Jokaiselle kuitutyypille on oma käyttöalue. Mitä pienempi kuidun ulkohalkaisija on, sitä hienorakenteisemmin kuitu käyttäytyy kalustettaessa. Pienemmät kuituydinten halkaisijat mahdollistavat suuremmat tiedonsiirtonopeudet ja etäisyydet. Katso lisätietoja napauttamalla turkooseja pisteitä.

Interaktiivinen kuvakartta: Kuidun ytimen ja vaipan halkaisija valokuitukaapeleissa
Polymeerivalokuitu lyhyille siirtomatkoille 70 m ja 100 Mb/s saakka
POF-kaapeleissa (Polymer Optical Fiber) sekä ydin että vaippa (engl. cladding) ovat muovia. Tavallinen ytimen halkaisija on noin 980 µm, ja vaipan halkaisija noin 1 000 µm. Kun siirtomatkat ovat enintään 70 m ja tiedonsiirtonopeudet enintään 100 Mb/s, aktiivisesta komponentista riippuen, käytetään POF-kaapeleita ajoneuvotekniikan kaapelointiin tai teollisuuskaapelointiin. Kuitujen lujuus ja koko tekevät niistä helposti kalustettavia kentällä. Suuren vaimennuksen ja hajonnan vuoksi tämä kuitutyyppi ei sovellu suurille tiedonsiirtonopeuksille ja etäisyyksille.
Polymeerivalokuitu lyhyille siirtomatkoille 70 m ja 100 Mb/s saakka
PCF keskipitkille siirtoetäisyyksille 500 m ja 1 Gb/s nopeuteen saakka
PCF (Polymer Clad Fiber) on muovipinnoitteinen valokuitukaapeli. Eri nimillä, kuten PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-clad silica) ja HPCF (Hard Polymer Clad Fiber) tunnetut kaapelit ovat kestäviä ja helposti kalustettavia. PCF-kuituja, joiden tavallinen ytimen halkaisija on 200 µm ja vaipan halkaisija 230 µm, käytetään usein teollisuuskaapeloinnissa keskipitkillä etäisyyksillä 300 m:iin saakka ja tavallisesti ≤100 Mb/s tiedonsiirtonopeuksilla. Muita käyttökohteita ovat autoteollisuus, anturit ja lääketekniikka.
PCF keskipitkille siirtoetäisyyksille 500 m ja 1 Gb/s nopeuteen saakka
GOF-multimode pitkille, enintään 550 m:n siirtomatkoille ja 10 Gb/s tiedonsiirtonopeudelle
GOF-multimode (Glass Optical Fiber): Kuitukaapelin ydin on kvartsilasia, ja se on verhottu heijastavalla lasikerroksella. Multimode-kaapeleiden ytimen halkaisija on 50 µm tai 62,5 µm. Suurempi halkaisija mahdollistaa suuremman valoenergian kytkeytymisen kuidun alkupäähän. Samaan aikaan kuitu kuitenkin vaimentuu enemmän kuidun pituudelta. Multimode-kuituja käytetään siksi pääasiassa LAN-verkoissa (Local Area Network) ja tietokonekeskuksissa, missä kuitujen siirtomatkat voivat olla jopa 550 m ja siirtonopeudet 10 Gb/s.
GOF-multimode pitkille, enintään 550 m:n siirtomatkoille ja 10 Gb/s tiedonsiirtonopeudelle
GOF-singlemode pitkille siirtoetäisyyksille, 50 km ja 40 Gb/s saakka
GOF-singlemode-kuiduilla (Glass Optical Fiber) on huomattavasti pienempi ytimen halkaisija, n. 8 µm. Singlemode-kaapeleissa tehdään ero käsitteiden 'ytimen halkaisija' ja 'muotokentän halkaisija' välillä. Muotokentän halkaisija riippuu aallonpituudesta. Mitä suurempi aallonpituus on, sitä suurempi on muotokentän halkaisija. Koska kuidussa siirretään vain yhtä valomuotoa, kuituun voidaan syöttää ja siirtää erittäin paljon tehoa. Kuidun vaimennuskerroin on siirtoalueella hyvin pieni. Vähäinen vaimennus ja vähäinen hajonta muodostavat ihanteelliset edellytykset singlemode-kuitujen käytölle jopa 50 km etäisyyksiin ja jopa 40 Gb/s tiedonsiirtonopeuksiin.
GOF-singlemode pitkille siirtoetäisyyksille, 50 km ja 40 Gb/s saakka

Multimode-kuitujen luokat OM1, OM2, OM3, OM4 ja singlemode-kuitujen luokat OS1 ja OS2 on määritetty kansainvälisesti standardin ISO/IEC 11801 mukaan. Ne ilmoittavat, mitä siirtokaistanleveyksiä ja vaimennusarvoja kuidulla on. Yhä kasvavien siirtokaistanleveyksien myötä kasvaa myös tulevaisuuden kuituluokkien määrä, kuten esim. OM5 siirtonopeuksille 400 Gb/s saakka.

Valokuitukaapeleiden häviöt

Vaimennuksessa on kyse valotehon häviöstä, jota esiintyy valon kulkiessa lähettimestä vastaanottimeen. Tavoitteena on kuljettaa valoenergia vastaanottimeen mahdollisimman vähäisellä vaimennuksella. Tässä erotetaan vaimennus, joka esiintyy konkreettisesti yhdessä paikassa, ja vaimennus pituuden suhteen, vaimennuskerroin. Vaimennuskerroin liittyy valokuitukaapeleihin 1 km:n pituudelle.

Hajonta valokuitukaapeleilla

Signaalin muodonmuutos lähettimestä vastaanottimeen siirtymisen aikana

Hajonnan vaikutukset

Valokuitukaapeleiden tiedonsiirtonopeuksia ja siirtokaistanleveyksiä rajoittaa lisäksi hajonta. Hajonta on signaalin muodonmuutos. Signaali menettää lähettimestä vastaanottimeen siirtymisen aikana korkeutta. Reunat laskevat yhä enemmän. Mikäli kaksi signaalia kulkevat yhdessä peräkkäin, vastaanotin ei pysty enää tunnistamaan, onko kyse yhdestä vai kahdesta signaalista.

Silloin siirrossa esiintyy virheitä. Mitä suurempi siirtokaistanleveys on ja mitä pidempi yhteyspituus on, sitä tärkeämpää on keskittyä vähäiseen hajontaan. Juuri pitkillä singlemode-matkoilla tämä on ratkaiseva tekijä siirtolaadun luotettavuudessa ja virheettömyydessä.

Phoenix Contactin valokuituvalikoima

Kattava tuotevalikoima valokuitukaapelointiin

Tuotteet valokuitupohjaiseen datakaapelointiin

Phoenix Contactilla on laaja tuotevalikoima valokuitukaapelointiin sekä valokuitudataliittimiä. Kattavan kaapelivalikoiman ja sopivan liitäntätekniikan lisäksi laiteliitännät, patch-paneeli, kytkennät ja jakajat DIN-kiskoja varten täydentävät tuotevalikoiman.

• Siirtonopeudet jopa 40 Gb/s
• Ratkaisut kotelointiluokille IP20, IP65/67 ja IP68
• Kaikille yleisille kuitutyypeille
• Yleisiin liitäntöihin
• Paras turvallisuus EMC- ja ESD-vaikutuksia vastaan

Sopii erinomaisesti näille aloille

Valokuitu mahdollistaa lukuisia sovelluksia seuraavilla aloilla:

Nykyaikainen liitäntätekniikka luo perustan älykkäälle rakennusautomaatiolle

Älykkäät laiteliitännät rakennusautomaatioon

Älykkäät rakennukset muuttavat myös laiteliitäntöjä: sovellukset verkotetaan hajautetusti. Jotta rakennusautomaatio onnistuisi, tarvitaan standardoituja ja samalla skaalattavia laiteliitäntöjä.

Laitevalmistaja valitsemassa liitäntätekniikkaa sovellukseensa

Laitevalmistajat

Liitäntäratkaisuista tulee entistä pienikokoisempia ja kestävämpiä. Phoenix Contactin moderni liitäntätekniikka teollisuudelle ja infrastruktuurille antaa laitevalmistajille suuren vapauden suunnitella ja kehittää sovelluksiaan.

E-julkaisu Dataliittimet
Valokuituvalikoimamme dataliittimien joukossa
Haluatko selailla valokuitutuotteidemme valikoimaa? – Dataliittimiä koskevasta e-julkaisustamme saat myös yleiskatsauksen valokuituliitännöistä.
Avaa e-julkaisu
Käsi ja avain visualisoivat Data Connectivitya