§ 5. Спектры коэффициентов широкополосности

Для осуществления передачи сигналов в стандарте Gigabit Ethernet потребовались не только быстродействующие передатчики, но также и волокна, способные поддерживать скорость передачи порядка 1 Гбит/с. Частотная характеристика многомодовых волокон, как уже говорилось, сильно зависит от формы профиля показателя преломления (рис. 4.7).

Как видно из этого рисунка, в градиентных волокнах с оптимальной формой (а ~ 2) коэффициент широкополосности почти на три порядка больше, чем в ступенчатых многомодовых волокнах. В последних моделях градиентных волокон за счет тщательного контроля профиля коэффициент широкополосности увеличен в несколько раз (таблица № 4.1).

Однако так как форма профиля сама зависит от длины волны, то максимальное значение коэффициента широкополосности может быть достигнуто только на какой-то одной длине волны. В стандартных многомодовых волокнах форма профиля оптимизировалась на длине волны 1300 нм (вблизи нуля коэффициента материальной дисперсии волокна). При производстве новых типов волокон координату максимума сдвигают в сторону коротких волн (рис. 4.8), что приводит не только к увеличению коэффициента широкополосности волокон в первом окне прозрачности, но и делает тракт более универсальным, выравнивая значения этих коэффициентов в первом и втором окнах прозрачности.

Рис. 4.7. Зависимость межмодовой дисперсии от параметра профиля показателя преломления α, где п(r) - профиль показателя преломления, n₁ и п₂- показатели преломления сердцевины (r = 0) и оболочки, а - радиус сердцевины, = (n₁ - п₂)/ n₁

Рис. 4.8. Спектральные характеристики коэффициента широкополосности градиентных волокон. А - стандартное волокно, В - широкополосное волокно

Наиболее совершенные модели градиентных волокон обеспечивают необходимую по протоколу Gigabit Ethernet скорость передачи 1 Гбит в секунду на расстояниях 1-2 км. Для таких волокон расстояние указывается непосредственно на марках (в метрах).Оптические параметры градиентных волокон компании Corning с улучшенными характеристиками представлены в таблице № 4.1. Максимальные расстояния, на которых обеспечивается скорость передачи Гбит в секунду в волокнах GLight компании Alcatel, приведены в диаграмме на рис. 4.9.

Таблица № 4.1. Оптические параметры градиентных волокон компании Corning

Тип волокна	Диаметр жилы, мкм	Числовая апертура, NA	Потери 850/1 300 нм, дБ/км	Коэффи- циент широкопо- лосности, МГц∙км	Гарант, дальность (м) для Gigabit Ethernet
62/5/125 СРС6	62.5	0.275	3/0.7	200/400
50/125 СРС6	50	0.20	2.5/0.8	400/1000
InfiniCor- 300	62.5	0.275	3/0.7		300
InfiniCor- 600	50	0.20	2.5/0.8		600
InfiniCor CL-1000	62.5	0.275	3/0.7		1000
InfiniCor CL-2000	50	0.20	2.5/0.8		2000

Из таблицы видно, что у волокон 50/125 не только диаметр сердцевины, но и числовая апертура меньше, чем у волокон 62.5/125, и, соответственно, волокна 50/125 направляют меньшее число мод. У волокон с меньшим числом мод легче добиться большего коэффициента широкополосности, да и стоит оно меньше. Учитывая, что эффективность ввода излучения от лазерных источников не зависит от числа мод, волокна 50/125 часто используются при строительстве ЛВС, несмотря на то, что действующая редакция стандарта TIA/EIA-568-A не рекомендует их применение.

Рис. 4.9. Максимальное расстояние (в метрах) при скорости передачи 1 Гбит для волокна GLight 62.5 (Alcatel)

Стандарты на ММ волокна. Наиболее важными параметрами ММ волокон являются потери и коэффициент широкополосности. Оба эти параметра определяются в стандартах для длин волн 850 нм и 1300 нм, на которых работает большая часть сетевого оборудования.

В таблице № 4.2. представлены спецификации на ММ волокно, содержащиеся в соответствующих стандартах на структурированную кабельную систему (СКС): ISO/IEC 11801 и TIA/EIA 568. Этих характеристик вполне достаточно для обеспечения таких приложений, как Fast Ethernet, FDDI и ATM, необходимой полосой пропускания при любых стандартных длинах линий. Согласно существующим стандартам, максимальная длина кабельной линии для ММ волокна равна 2000 м. Однако пропускную способность, достаточную для передачи более широкополосных сигналов Gigabit Ethernet, стандартное ММ волокно обеспечивает только на меньших длинах линий - только до 500 м.

Таблица № 4.2. Стандартные спецификации градиентного ММ волокна

Диаметр сердцевины, мкм	Потери, дБ/км		Коэффициент широкополосности, МГц∙км
	λ = 850 нм	λ = 1300 нм	λ = 850 нм	К= 1300нм
62.5	Не более 3.5	Не более 1 .5	Не менее 200	Не менее 500
50	Не более 3.5	Не более 1 .5	Не менее 500	Не менее 500

Учитывая требования технологии Gigabit Ethernet, Международная организация по стандартизации (ISO) подготовила новые спецификации на три класса ММ волокон: ОМ1, ОМ2 и ОМЗ. Эти классы дифференцируются по затуханию и коэффициенту широкополосности. Согласно новому (второе издание) стандарту ISO/IEC 11801, предельно допустимое затухание в волокнах классов ОМ1, ОМ2 и ОМЗ на длинах волн 850 и 1300 нм составляет 3.5 и 1.5 дБ/км. Определенный тем же стандартом минимальный коэффициент широкополосности представлен в таблице № 4.3.

Таблица № 4.3. Минимальный коэффициент широкополосности ММ волокон

Класс волокна	Диаметр сердцевины, мкм	Коэффициент широкополосности при насыщающем возбуждении, МГц х км		Коэффициент широкополосности при возбуждении с помощью VCSEL, МГц х км
		А. = 850 нм	А.= 1300 нм	А, = 850 нм
ОМ1	50 или 62.5	200	500	н/д
ОМ2	50	500	500	н/д
ОМЗ	50	1500	500	2000

В заключение раздела приведем графики, иллюстрирующие прогнозы по инсталляции многомодовых волокон.

Рис. 4.10. Количество многомодовых волокон, инсталлируемых в России и по всему миру.

87