Optikai kábelek Nagysebességű adatátvitel

Az optikai kábeleken keresztül történő adatátvitel számos előnyt kínál. Ez nagy, max. 40 Gbit/s adatátviteli sebességeket tesz lehetővé sok kilométer hosszúságú szakaszokon keresztül, nem befolyásolja a párhuzamosan lefektetett vezetékeket, és egyidejűleg érzéketlen az elektromágneses befolyásokkal szemben. A különböző szálfajták (POF, PCF, GOF) és szálkategóriák (OM1 ... OM5 és OS2) lehetővé teszik a specifikus követelményekhez igazított kábelezési koncepciókat.

Honlap
Technológiák
Optikai kábelek

Előnyök

A rézkábelekhez képest akár 90 %-kal vékonyabb optikai kábelek és vezetékek
A fémmentes átvitel miatt nincs szükség árnyékoló koncepciókra
Alacsony anyagfelhasználás a passzív kábelezéshez
Több jel továbbítása különböző hullámhosszakon ugyanazon az optikai szálon keresztül a nagy átviteli sávszélességnek köszönhetően

Az optikai adatátvitel elve

Az optikai kábeles átvitel elve

Az optikai kábelek (fiber optics, FO) fény formájában viszik át az adatokat nagy távolságokra. Ehhez az elektromos jeleket az adó optikai jelekké alakítja át, és műanyag vagy üvegszálakon keresztül a vevőhöz továbbítja. A vevő ismét visszaalakítja az átvitt fényjeleket elektromos jelekké, majd kiértékeli és tovább feldolgozza azokat.

A kábelek és vezetékek akár 90 százalékkal könnyebbek és vékonyabbak a rézkábeleknél, ennek ellenére hosszabb átviteli szakaszokat és akár 40 Gbit/s, sőt még ennél is nagyobb átviteli sebességeket tesznek lehetővé. Ugyanakkor nincs szükség költséges árnyékolási koncepciókra sem, mivel a fém nélküli átvitel miatt a rendszer teljesen érzéketlen az EMC és ESD zavaró hatásokkal szemben.

A passzív kábelezés anyagfelhasználása és ezzel járó költségei a legtöbb esetben alacsonyabbak a rézkábelezéshez képest. Ezenkívül a nagy jelsűrűséget eredményező nagy átviteli sávszélesség lehetőséget ad arra, hogy ugyanaz az optikai kábel több, különböző hullámhosszú jelet is átvigyen (multiplexelés).

Az üvegszálas kábelezés optimalizálja az adatátvitelt a számítóközpontban

Optikai kábel alkalmazása

Teljesen mindegy, hogy rövid, közepes vagy hosszú távolságokat áthidaló, 100 Mbit/s-nál kisebb vagy akár max. 40 Gbit/s sebességű, busz- vagy Ethernet-struktúrákon belüli adatátvitelről van szó: az ipari vagy félipari automatizálás gyakorlatilag minden követelményéhez létezik megfelelő adatátviteli optikai kábel. Az optikai kábelek megbízhatóan ellátják feladatukat még mostoha körülmények között is, például szélerőműtelepeken.

Az alkalmazási területek ezért a járműtechnikától és az ipari kábelezéstől kezdve az adatközpontok helyi hálózatain (LAN) keresztül egészen a távolsági közlekedési hálózatokig terjednek. A kábelezés szempontjából döntő fontosságú a megfelelő szálfajta és -kategória kiválasztása.

Minden alkalmazáshoz a megfelelő szálat Minden szálfajtának saját külön alkalmazási területe van. Minél kisebb a szál külső átmérője, annál finomabban kell bánni vele a konfekcionálás során. A kisebb szálmagátmérő nagyobb adatátviteli sebességet és nagyobb távolságokat tesz lehetővé. További információkért kattintson a türkiz színű pontra.

Interaktív kép: Az optikai kábelek szálmag- és köpenyátmérői

POF rövid átviteli szakaszokhoz 70 m-ig és 100 Mbit/s sebességig

A POF kábeleknél (polymer optical fiber, polimer optikai szál) mind a mag, mind a köpeny (cladding) műanyagból készül. Tipikusan a magátmérő 980 µm, a köpeny átmérője pedig 1 000 µm. A rövid, max. 70 m hosszúságú átviteli szakaszok és a max. 100 Mbit/s adatátviteli sebességek miatt a POF kábeleket a járműtechnika vagy az ipari kábelezés terén használják. A szálak robusztussága és mérete révén ezeket a terepen könnyen lehet konfekcionálni. A nagy csillapítás és szóródás miatt ez a száltípus nem alkalmas nagy adatátviteli sebességekhez és távolságokhoz.

PCF közepes átviteli távolságokra 500 m-ig és 1 Gbit/s sebességig

A PCF (polymer clad fiber, polimerbevonatú szál) esetében műanyaggal bevont, üvegből készült optikai kábelekről van szó. A különböző, pl. PCS (polymer clad silica), HCS (hard-clad silica) és HPCF (hard polymer clad fiber) megnevezésű kábelek robusztus felépítésűek, és egyszerűen lehet őket konfekcionálni. A PCF kábelek tipikus magátmérője 200 µm, köpenyátmérője pedig 230 µm; gyakran alkalmazzák ezeket közepes, max. 300 m hosszúságú és általában ≤100 Mbit/s adatátviteli sebességű ipari kábelezéseknél. További alkalmazási területeik az autógyártás, az érzékelők és az orvostechnika.

GOF multimódusú 550 m-ig és 10 Gbit/s átviteli sebességig

A GOF (glass optical fiber, optikai üvegszál) multimódusú esetében az üvegszál magja kvarcüvegből készül, és ezt körülveszi egy fényvisszaverő üvegből készült burkoló réteg. A multimódusú kábeleknél a magátmérő 50 µm ill. 62,5 µm. A nagyobb átmérő lehetővé teszi, hogy a szál elején több fényenergiát lehessen becsatolni. Ugyanakkor azonban a szál hossza mentén nagyobb a csillapítás. Ezért a multimódusú szálakat főként helyi hálózatokban (LAN) és számítóközpontokban alkalmazzák, ahol az átviteli szakaszok hossza max. 550 m-t érhet el, 10 Gbit/s sebesség mellett.

GOF monomódusú nagy átviteli távolságokra 50 km-ig és 40 Gbit/s sebességig

A GOF (glass optical fiber, optikai üvegszál) monomódusú szálak magátmérője lényegesen kisebb, kb. 8 µm. A monomódusú szálaknál különbséget kell tenni a magátmérő és a módusmező-átmérő fogalma között. A módusmező-átmérő függ a hullámhossztól. Minél nagyobb a hullámhossz, annál nagyobb a módusmező-átmérő. Mivel a szál csak egy fénymódust visz át, nagyon nagy teljesítményt lehet a szálba betáplálni és azon átvinni. A szál csillapítási együtthatója az átviteli tartományban nagyon kicsi. A csekély csillapítás és a kismértékű szóródás ideális előfeltételeket teremt ahhoz, hogy a monomódusú szálakat max. 50 km távolságon, max. 40 Gbit/s sebesség mellett lehessen alkalmazni.

A multimódusú szálak OM1, OM2, OM3 és OM4 szálkategóriáit, illetve a monomódusú szálak OS1 és OS2 szálkategóriáit az ISO/IEC 11801 nemzetközi szabvány rögzíti. Ezek a kategóriák megadják azt, hogy mekkora az adott szál átviteli sebessége és csillapítási értéke. Az átviteli sávszélességek folyamatos növekedése előrevetíti azt, hogy a jövőben további kategóriákat is meg fognak határozni, például OM5 a max. 400 Gbit/s átviteli sebességekhez.

Optikai kábelek veszteségei

A csillapítás a fényteljesítmény veszteségét jelenti, amely a fénynek az adótól a vevőig történő szállítása közben következik be. A cél a fényenergia lehető legkisebb csillapítással való eljuttatása a vevőhöz. Különbséget kell tenni a konkrétan egy adott helyen fellépő csillapítás és a hosszra vonatkoztatott csillapítás között; utóbbit a csillapítási együtthatóval lehet leírni. A csillapítási együttható az optikai kábel 1 km-es hosszára vonatkozik.

Bejuttatási és csatolási veszteségek

A bejuttatási és csatolási veszteségek a fénynek a szálba való becsatolásakor keletkezhetnek, mind az adónál, mind az összeköttetésben a dugaszolható és a kifejtett csatlakozásoknál, mind a vevőnél. Ennek a veszteségfajtának az okai sokfélék lehetnek. Az okozók nagyon gyakran a dugaszolható csatlakozók homlokfelületeire bejutó szennyeződések.

Az is veszteségekhez vezethet, ha különböző magátmérőket kell az összeköttetés mentén csatolni. A fúziós sodrással megvalósított sodort csatlakozások csillapítása nagyon kicsiny, értéke kisebb, mint 0,1 dB. A szálvégek longitudinális, transzverzális és szögbeli eltolódásai szintén csillapítást okozhatnak. A homlokfelületeken keletkezett karcolások és kitörések nemcsak a csillapítást növelik, hanem ezenkívül a másik csatlakozó homlokfelület károsodását is okozhatják. A szerelési hibák is (pl. az üvegszál külső felületén a szerelés alatt keletkezett bevágás) csillapításhoz, sőt később töréshez is vezethetnek.

Hajlítási veszteségek

Az optikai kábelek adatlapjain fel van tüntetve a minimális hajlítási sugár. Ennél kisebb sugár alkalmazása esetén veszteségek keletkeznek, és ennek megfelelően növekszik a csillapítás, mivel a fény egy része kiszökik a magból. Már régen kifejlesztettek olyan GOF szálakat a multi- és monomódusú alkalmazásokhoz, amelyeket nagyon élesen meg lehet hajlítani. Ezekkel a hajlításra nem érzékeny szálakkal tartósan 10 mm-nél kisebb hajlítási sugarakat lehet megvalósítani. A szálakat a megfelelő, IEC 60793-x és ITU-Tx sorozatú nemzetközi szabványok specifikálják. Ezen kábelek fő előnye az, hogy nehéz installációs körülmények között is le lehet fektetni őket épületekben, lakóegységekben és ipari környezetekben.

A gyártásból eredő veszteségek

Az optikai kábelek gyártásához használt anyagok, valamint a gyártási folyamat is felelős lehet a csillapításokért. Ennek oka lehet az anyagra jellemző, de pl. szennyezések is okozhatják ezeket a veszteségeket. Az üvegszálakat úgy gyártják, hogy azok meghatározott hullámhossz-tartományokra vannak optimalizálva. Ezekben a hullámhossz-tartományokban a csillapítás a lehető legkisebb. Az ezekre a hullámhosszakra érvényes csillapítási együtthatók meg vannak adva az adatlapokon. Az optikai kábeleket ezekben a tartományokban kell üzemeltetni.

A jel futásidejű torzulása az adótól a vevőig vezető úton

A szóródás hatásai

Az optikai kábelek adatátviteli sebességét és átviteli sávszélességét a szóródás is korlátozza. A szóródás a jel torzulását jelenti. A jel nagysága csökken az adótól a vevőig vezető úton, és a jelek élei is egyre kevésbé meredekek. Ha két egymás utáni jel összemosódik, akkor a vevő nem tudja felismerni, hogy egy vagy két jelről van-e szó.

Ez átviteli hibát okoz. Minél nagyobb az átviteli sávszélesség és minél nagyobb az összeköttetés távolsága, annál fontosabb szerepet játszik az alacsony szóródás. Éppen a hosszú monomódusú szakaszok esetén ez a megbízható és hibamentes adatátviteli minőség döntő tényezője.

A Phoenix Contact optikai kábeles kínálata

Bőséges termékválaszték az optikai kábelezéshez

Termékek az optikai kábelekre alapozott adatkábelezéshez

A Phoenix Contact széles termékválasztékot kínál az optikai kábelezéshez és az optikai kábeles adatvonali csatlakozókból. Az átfogó kábelválaszték és a megfelelő csatlakozástechnika mellett a programot készülékcsatlakozások, patchpanelek, valamint kalapsínekhez alkalmazható toldók és elosztók teszik teljessé.

• max. 40 Gbit/s adatátviteli sebességek,
• megoldások IP20, IP65/67 és IP68 védettséggel,
• minden szokásos szálfajtához,
• valamennyi elterjedt interfészhez,
• a lehető legnagyobb biztonság az elektromágneses és elektrosztatikus kisülési hatásokkal szemben.

Ugrás az optikai kábelezés és az optikai kábeles adatcsatlakozók termékkínálatához

További termékek az optikai kábelezéshez

Kábelszétbontó dobozok optikai kábelekhez

Kompakt megoldások kalapsínre és állványba való szereléshez.

Ugrás az optikai kábelekhez való kábelszétbontó dobozok terméklistájához

Optikai patchkábelek, szerszámok és tartozékok

Szerszámok, tartozékok és optikai kábelek méteráruként a terepi kábelezéshez.

Az optikai patchkábelek, szerszámok és tartozékok terméklistájához

Optikai kábelezési rendszer, M17 MPO dugaszok

M17 MPO dugaszolható csatlakozó

Plug and play megoldás zord környezetekhez.

Ugrás az M17 MPO dugaszolható csatlakozók terméklistájához

Optikai kábeles adó-vevők

Jövőálló adatátvitel optikai kábelen keresztül.

Ugrás az optikai adó-vevő készülékek terméklistájához

Ideális alkalmasság ezen szektorok számára

Az üvegszálas kábelek számos alkalmazást tesznek lehetővé a következő alkalmazási területeken:

A modern csatlakozástechnika megteremti az intelligens épületautomatizálás alapjait

Intelligens készülékcsatlakozók az épületautomatizálásban

Az intelligens épületek a készülékcsatlakozást is megváltoztatják: az alkalmazások hálózatba kötése decentralizálttá válik. Az épületautomatizálás sikeréhez szabványosított és ugyanakkor méretezhető készülékcsatlakozókra van szükség.

Tudjon meg többet az épületautomatizálási készülékcsatlakozókról

Készülékgyártó az alkalmazásához szükséges csatlakozástechnika kiválasztása közben

Készülékgyártók

A csatlakozási megoldások egyre kisebbé és robusztusabbá válnak. A Phoenix Contact modern csatlakozástechnológiája az ipar és az infrastruktúra számára nagyfokú szabadságot tesz lehetővé az eszközgyártók számára az alkalmazások tervezése és fejlesztése során.

Megoldások készülékgyártóknak

E-cikk: Adatvonali csatlakozók

Optikai kábeles választékunk az adatvonali csatlakozók között

Szeretne belelapozni optikai kábeles termékválasztékunkba? – Az adatvonali csatlakozókról szóló e-cikk tartalmazza az optikai kábeles csatlakozók áttekintését is.

Az e-cikk megnyitása