Lichtgeleiderkabels

Lichtgeleiderkabels Highspeed-dataoverdracht

De optische dataoverdracht via lichtgeleiderkabels biedt talloze voordelen. Deze laat hoge overdrachtssnelheden van max. 40 Gbit/s over trajecten van vele kilometers toe, oefent geen invloed uit op in de buurt gelegde kabels en is tegelijkertijd ongevoelig voor elektromagnetische invloeden. De verschillende vezelsoorten (POF, PCF, GOF) en vezelcategorieën OM1 tot OM5 alsmede OS2 maken bekabelingsconcepten mogelijk, die op specifieke vereisten zijn toegespitst.

Voordelen

  • Tot 90% dunnere lichtgeleiderkabels en -leidingen in vergelijking met koperkabels
  • Geen afschermingsconcepten nodig door metaalvrije overdracht
  • Laag materiaalgebruik voor passieve bekabeling
  • Overdracht van meerdere signalen in verschillende golflengtes over dezelfde lichtgeleiderkabels dankzij grote overdrachtsbandbreedtes
Tablet met Whitepaper over het onderwerp Lichtgeleiderkabels

Whitepaper over lichtgeleiderkabel-technologie

Veilige en betrouwbare gegevensoverdracht met hoge snelheid via lichtgeleiderkabels: deze technologie draagt gegevens in de vorm van licht over lange afstanden over. Lees onze Whitepaper om te zien welke voordelen dit biedt. Kom meer te weten over de verschillende kabel- en vezeltypen en voor welke toepassingen de technologie geschikt is.

Principe van de optische dataoverdracht

Principe van de optische dataoverdracht

Het principe van de overdracht via lichtgeleiderkabels

Lichtgeleiderkabels (Fiber Optics (FO)) dragen gegevens over grote trajecten met de snelheid van het licht over. Daarvoor worden de elektrische signalen aan de zender omgezet in optische signalen en via kunststof- of glasvezels naar de ontvanger gestuurd. Daar aangekomen worden de overgedragen lichtsignalen weer omgezet in elektrische signalen. Ze worden geanalyseerd en verder verwerkt.

De kabels en leiding zijn max. 90 procent lichter en dunner dan koperen kabels en maken toch nog grotere overdrachtstrajecten en overdrachtssnelheden mogelijk tot en met 40 Gbit/s of meer. Tegelijkertijd zijn er geen uitgebreide afschermingsconcepten nodig, omdat, vanwege de metaalvrije overdracht, een absolute ongevoeligheid bestaat voor EMC- en ESD-storingsinvloeden.

Het materiaalgebruik en de daaraan verbonden kosten voor passieve bekabeling zijn meestal lager dan bij een koperen bekabeling. Bovendien bieden grote overdrachtsbandbreedtes met hoge signaaldichtheden de mogelijkheid om via dezelfde lichtgeleiderkabel meerdere signalen in verschillende golflengtes over te dragen (multiplexing).

Dataoverdracht in het datacentrum

Glasvezelbekabeling optimaliseert de datatransmissie in het datacentrum

Lichtgeleiderkabel in de praktijk

Ongeacht of het over korte, middellange of lange afstanden gaat, met snelheden van minder dan 100 Mbit/s of tot en met 40 Gbit/s of binnen bus- of Ethernet-structuren: voor vrijwel iedere vereiste in de industriële en semi-industriële automatisering bestaat er een passende kabel voor de gegevenstransmissie via vezel. Zelfs bij gebruik onder ruwe omstandigheden, zoals in windparken, vervullen de lichtgeleiderkabels hun taak op betrouwbare wijze.

Daarom strekken de toepassingsgebieden zich uit van het gebruik in de voertuigtechniek en de industriebekabeling, via Local Area Networks (LAN) in datacentra tot en met nationale verkeersnetwerken. Voor de bekabeling is de keuze van de juiste vezelsoort en -categorie cruciaal.

Voor elke toepassing de juiste vezel Voor iedere vezelsoort geldt een eigen toepassingsgebied. Hoe kleiner de buitendiameter van de vezel, hoe meer filigraan de vezel zich gedraagt bij de confectie. Kleinere vezelkerndiameters maken grotere datasnelheden en afstanden mogelijk. Klik op de turquoise punten voor meer informatie.

Interactieve beeldkaart: Vezelkern- en manteldoorsneden bij lichtgeleiderkabels
POF voor korte overdrachtsafstanden tot 70 m en tot 100 Mbit/s
Bij POF-kabels (Polymer Optical Fiber) bestaan zowel de kern als de mantel (cladding) uit kunststof. De kenmerkende kerndoorsnede is 980 µm en de manteldoorsnede is 1000 µm. Met korte overdrachtstrajecten tot en met 70 m en transmissiesnelheden van maximaal 100 Mbit/s, afhankelijk van de actieve componenten, worden POF-kabels gebruikt voor de bekabeling in de voertuigtechniek of in de industriële bekabeling. Dankzij de robuustheid en het formaat van de vezel kan deze in het veld gemakkelijk worden geconfectioneerd. Door de hoge demping en dispersie is dit vezeltype niet geschikt voor hoge transmissiesnelheden en lange afstanden.
POF voor korte overdrachtsafstanden tot 70 m en tot 100 Mbit/s
PCF voor middellange overdrachtsafstanden tot 500 m en tot 1 Gbit/s
PCF (Polymer Clad Fiber) is een met kunststof gecoate lichtgeleiderkabel van glas. De kabels die onder verschillende benamingen, zoals PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-clad silica) en HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), bekend staan, zijn robuust en kunnen eenvoudig worden geconfectioneerd. PCF-vezels met een typische kerndoorsnede van 200 µm en manteldoorsnede van 230 µm worden vaak aangetroffen in de industriële bekabeling bij gemiddelde lengten tot 300 m en transmissiesnelheden van meestal ≤100 Mbit/s. Meer toepassingsgebieden zijn in de automobiel- en sensorindustrie en medische hulpmiddelen.
PCF voor middellange overdrachtsafstanden tot 500 m en tot 1 Gbit/s
GOF-multimode voor grote afstanden tot 550 m met 10 Gbit/s
Bij GOF-multimode (Glass Optical Fiber) heeft de glasvezel een kern van kwartsglas, ommanteld door een coating van reflecterend glas. Bij multimode-kabels bedraagt de kerndoorsnede 50 µm resp. 62,5 µm. Door de grotere diameter kan aan het begin van de vezel meer lichtenergie worden ingekoppeld. Tegelijkertijd is er echter een hogere demping over de lengte van de vezel. Daarom worden multimode-vezels hoofdzakelijk toegepast in Local Area Networks (LANs) en datacentra. Daar kunnen ze overdrachtstrajecten tot en met 550 m met 10 Gbit/s bereiken.
GOF-multimode voor grote afstanden tot 550 m met 10 Gbit/s
GOF-singlemode voor lange overdrachtsafstanden tot 50 km en tot 40 Gbit/s
De GOF-singlemode-vezels (Glass Optical Fiber) hebben een duidelijk kleinere kerndoorsnede van ca. 8 µm. Bij de singlemode-vezel wordt een onderscheid gemaakt tussen de begrippen Kerndoorsnede en Modusvelddiameter. De modusvelddiameter is afhankelijk van de golflengte. Hoe groter de golflengte is, des te groter is de modusvelddiameter. Aangezien er slechts één lichtmodus wordt overgedragen naar de vezel kan er zeer veel vermogen worden geleid en overgedragen naar de vezel. De dempingscoëfficiënt in het overdrachtsgebied van de vezel is zeer gering. De geringe demping en de geringe dispersie vormen de ideale voorwaarden om singlemode-vezels te gebruiken voor afstanden van max. 50 km en transmissiesnelheden tot en met 40 Gbit/s.
GOF-singlemode voor lange overdrachtsafstanden tot 50 km en tot 40 Gbit/s

De vezelcategorieën OM1, OM2, OM3, OM4 voor multimode-vezels en OS1 en OS2 voor singlemode-vezels zijn internationaal vastgelegd volgens ISO/IEC 11801. Deze geven aan welke overdrachtsbandbreedtes en dempingswaarden een vezel heeft. Door de telkens toenemende overdrachtsbandbreedtes groeit ook het aantal toekomstige categorieën, zoals OM5 voor overdrachtssnelheden tot en met 400 Gbit/s.

Verliezen bij lichtgeleiderkabels

Demping betekent hier een verlies van lichtvermogen dat bij het transport van licht van zender naar ontvanger optreedt. Het doel is om de lichtenergie met zo min mogelijk demping naar de ontvanger te transporteren. Er wordt onderscheiden tussen Demping die concreet optreedt op een plaats, en Demping met betrekking tot de lengte, de dempingscoëfficiënten. De dempingscoëfficiënt heeft voor de lichtgeleiderkabel betrekking op een lengte van 1 km.

Demping bij lichtgeleiderkabels
Demping bij lichtgeleiderkabels
Demping bij lichtgeleiderkabels
Demping bij lichtgeleiderkabels

Invoeg- en koppelingsverliezen kunnen optreden bij de inkoppeling van het licht in de vezel, zowel van de zender als bij de verbinding met steek- en splitsverbindingen op het traject en aan de ontvanger. Er zijn vele oorzaken voor dit soort verlies. Vaak zijn de kopoppervlakken van connectoren verontreinigd.

De koppeling van verschillende kerndoorsnedes in één link leidt tot verliezen. Splitsverbindingen die door fusiesplitsen worden gerealiseerd, veroorzaken vrijwel geen demping en liggen onder 0,1 dB. Vezeleinden die in lengte-, transversale of in verstekrichting lopen kunnen ook dempingen veroorzaken. Krassen en barsten aan de kopoppervlakken verhogen niet alleen de demping, maar kunnen bovendien het contrastuk van het kopoppervlak beschadigen. Ook montagefouten, bijv. geen externe kerf aan de glasvezel tijdens montage, kunnen leiden tot demping of later zelfs tot een breuk.

Demping bij lichtgeleiderkabels

Voor lichtgeleiderkabels zijn in de databladen minimale buigradii opgegeven. Wanneer deze niet worden bereikt, ontstaan verliezen en stijgt de demping dienovereenkomstig. Uit de kern ontsnapt een deel van het licht. Al geruime tijd geleden werden GOF-vezels voor het multi- en singlemode-gebied ontwikkeld, die zeer nauw konden worden gebogen. Met deze vezels die ongevoelig zijn voor buiging, kunnen langdurig buigradii onder 10 mm worden gerealiseerd. De vezels zijn internationaal gespecificeerd volgens de normen van de reeks IEC 60793-x en ITU-Tx. Hun voordeel bewijst zich, wanneer deze worden gelegd in ongunstige installatieomstandigheden in gebouwen, appartementen en industriële omgevingen.

Demping bij lichtgeleiderkabels

Het materiaal voor de productie van lichtgeleiderkabels alsook van het productieproces kan last hebben van demping. De oorzaken zijn mogelijk inherent aan het materiaal of worden bijv. veroorzaakt door verontreinigingen. Glasvezels worden op een wijze geproduceerd dat deze zijn geoptimaliseerd voor bepaalde golflengtes. In dit golflengtebereik is de demping zo klein mogelijk. De dempingscoëfficiënten die gelden voor deze golflengtes, zijn dienovereenkomstig aangegeven in de databladen. Volgens deze gegevens dienen de lichtgeleiderkabels te worden ingezet.

Dispersie bij lichtgeleiderkabels

Vervorming van het signaal tijdens de runtime van zender naar ontvanger

Gevolgen van dispersie

Transmissiesnelheden en overdrachtsbandbreedtes van lichtgeleiderkabels worden bovendien beperkt door dispersie. Dispersie is de vervorming van een signaal. Tijdens de runtime van zender naar ontvanger verliest het signaal hoogte. De flanken blijven wegvallen. Indien twee signalen achtereenvolgens samenkomen, kan de ontvanger niet meer herkennen of het om één of twee signalen gaat.

Daardoor ontstaan fouten in de overdracht. Hoe hoger de transmissiebandbreedte en hoe langer de linklengte is, des te belangrijker is de focussering op een geringe dispersie. Juist bij lange singlemode-trajecten is dit een factor van doorslaggevend belang voor een betrouwbare en foutloze overdrachtskwaliteit.

Productenprogramma van Phoenix Contact voor lichtgeleiderkabels

Uitgebreid productenprogramma voor lichtgeleiderbekabeling

Producten voor de lichtgeleiderkabelgebaseerde databekabeling

Phoenix Contact biedt u een breed productenprogramma voor de lichtgeleiderbekabeling alsmede van lichtgeleider-dataconnectoren. Naast een uitgebreide keuze uit kabels en de bijbehorende aansluittechniek ronden apparaataansluitingen, patchpanels, koppelingen en verdelers voor montagerails het programma af.

• Overdrachtssnelheden tot 40 GBit/s
• Oplossingen van IP20, IP65/67 en IP68
• Voor alle gangbare vezeltypen
• Voor gangbare interfaces
• Maximale beveiliging tegen EMC- en ESD-invloeden

Bijzonder geschikt voor deze branches

Lichtgeleiderkabels maken talrijke toepassingen mogelijk in de volgende toepassingsgebieden:

Moderne aansluittechniek legt de basis voor slimme gebouwenautomatisering

Intelligente apparaataansluitingen in gebouwenautomatisering

Slimme gebouwen veranderen ook de apparaataansluiting: toepassingen worden decentraal in een netwerk opgenomen. Voor een succesvolle gebouwenautomatisering zijn gestandaardiseerde en tegelijkertijd schaalbare apparaataansluitingen nodig.

Apparaatfabrikant bij de keuze van de aansluittechniek voor zijn toepassing

Apparaatfabrikanten

Aansluitoplossingen worden steeds kleiner en robuuster. Moderne aansluittechniek van Phoenix Contact voor industrie en infrastructuur biedt apparaatfabrikanten een grote mate van vrijheid bij de planning en ontwikkeling van hun toepassingen.

E-paper dataconnectoren
Ons productenprogramma voor lichtgeleiderkabels onder de dataconnectoren
Wilt u door ons programma voor lichtgeleiderkabels bladeren? – De e-paper over dataconnectoren biedt u ook een overzicht van de bijbehorende aansluitingen voor lichtgeleiderkabels.
E-paper openen
Visualisatie met hand en sleutel voor Data Connectivity