Реферат: Пластиковое оптическое волокно

Уральский государственный экономический университет.

РЕФЕРАТ

Пластиковоеоптическое волокно

ИСПОЛНИТЕЛЬ:Парыгин Степан

Кд-99-1

Ревда

2000 г.


ПЛАН:

1.   TOCo «1-3» t «PLM загол 1;1;PLM загол 2;2;PLM загол 3;3» Вступление… 3

2.  Общиесведения… 3

3.  Гденайдётся применение?.. 7

4.  Соединения… 8

5.  Заключение… 10

6.  Списоклитературы… 11


Введение.

 

Получается, открытияопережают время. Специалисты тратят уйму времени и денег на разработку, чтобыпотом ждать несколько десятилетий, пока новая технология не проторит дорогу нарынок. Пожалуй, такие технологии можно сравнить со Спящей красавицей, ожидающейсвоего Принца, чтобы предстать перед ним во всей красе. Иногда принц неприходит, развитие науки идет по другому пути, и технология остаетсяневостребованной. Или, наоборот, на рынок выходят сразу две технологии, и вовсенеобязательно, что в конкуренции победит лучшая (вспомним историю с войнойвидеостандартов, когда более совершенный Betacam в конце концов уступил VHS).

Общие сведения.

 

Plastic Optical Fiber, илиPOF, — одна из таких «спящих» технологий. Первые разработки попластиковому оптоволокну велись в конце 60-х — начале 70-х фирмой DuPont. Затемпатент на них приобрела японская компания Mitsubishi Rayon. После чего POF надовольно длительный срок, что называется, ушла в тень: то есть разработки вэтом направлении велись, однако говорить о серьезном интересе рынка к этимтехнологиям не приходилось. И вот в конце 90-х годов о POF наконец вспомнили.

Чем же привлекательная наша«спящая красавица»? По своим характеристикам она занимаетпромежуточное положение между «медью» и обычным оптоволокном (или GOF- Glass Optical Fiber). В сравнении с «медными» решениями современнаяPOF позволяет достигать сопоставимых и даже больших скоростей передачи данных.И, в отличие от «меди», на POF (как, впрочем, и на любое оптоволокно)не оказывают влияния электромагнитные наводки, интенсивно генерируемыеэлектропроводкой и бытовой техникой. К тому же для оптоволокна не имеетзначения уровень влажности, а диапазон рабочих температур может варьироватьсяот -40 до +75 градусов Цельсия. Сравнивая POF с традиционным оптоволокном,нельзя не отметить, что при сопоставимых скоростях передачи данных стоимостьпервого ниже. К тому же обычное оптоволокно более чувствительно к повреждениям,нежели пластиковое и тем более «медь», а также дороже в установке исложнее в обслуживании.

Простота инсталляции иобслуживания POF связана в первую очередь с размерами сердцевины волокна: еслиу GOF ее диаметр составляет от 50 до 125 мкм для многомодового и меньше 10 мкмдля одномодового волокна, то у POF он может достигать 1 мм. Это означает, чтосверхточной центровки, обязательной в обычном оптоволокне, в POF не требуется(погрешность центровки может достигать 100 мкм). Пластиковое волокно можнорезать бритвой, а если вам нужно высокоскоростное соединение, достаточнопройтись по срезу шкуркой. Прокладка POF немногим сложнее, чем прокладкастандартной «меди», и не требует от монтажников высокой квалификации.

Почему её не будят ?

У пластикового оптоволокнаесть ряд технологических ограничений. Во-первых, стоимость, которая все-такивыше, чем у «меди». Во-вторых, пластиковое оптоволокно уступает GOF вскорости передачи данных и в максимальной длине сегмента. Эти ограниченияобусловлены рассеиванием светового потока, возникающим, в частности, из-задисперсии и многомодового распространения. Величина затухания сигнала впластике составляет примерно 130 дБ/км. В результате пропускная способность POFсо ступенчато изменяющимся коэффициентом преломления (так называемое step-indexPOF, являющееся сейчас самым распространенным типом волокна) достигает всего300 Мбит/с (сравните с гига- и терабитами, достижимыми на одномодовом волокне)при максимальной длине сегмента около 100 метров. Другое ограничение — рабочиедлины волн. В POF световой пучок имеет длину волны 650 нм, в то время как втелекоммуникациях рабочими длинами волн являются 850, 1300 и 1550 нм.

Тем не менее, свет в концетуннеля виден: речь идет прежде всего о graded-index POF, у которогокоэффициент преломления изменяется от центра к отражающей оболочке световедущейжилы. Соответственно уменьшается затухание сигнала (оно значительно меньше, чемв step-index POF: всего 25-30 дБ/км). А скорость передачи данных в такомоптоволокне составляет уже от 300 Мбит/с до 3 Гбит/с.

Однако и это не конец. Пословам исполнительного директора компании Boston Optical Fiber Эдварда Бермана(Edward Berman), сейчас разрабатывается POF, в котором световедущая жилавыполнена на основе фторполимеров. Рабочий диапазон длин волн нового волокнабудет сопоставим с GOF. При этом предельная рабочая температура повысится до125 градусов Цельсия (что позволит применять волокно в автомобилях). Материалбудет более устойчивым, с большим диаметром сердцевины, а пропускнаяспособность — близка к 3 Гбит/с.

Когда спящий проснется ?

И тем не менее, несмотря наограничения пластиковых технологий (как мы видим, они вполне преодолимы),нынешнее спящее состояние POF в значительно степени обусловлено ситуацией нарынке телекоммуникаций. Условно говоря, пластиковое волокно пытается сесть надва стула. С одной стороны, она подпирает обычное оптоволокно, с другой — составляет конкуренцию «медным» линиям. А в итоге проигрывает и той,и другой технологии: в качестве высокоскоростной телекоммуникационной магистралиPOF не конкурент обычному оптоволокну, уступая ему в пропускной способности имаксимальной длине сегмента. POF также вряд ли станет в ближайшее времястандартом для офисных локальных сетей, каким на данный момент является«медь», поскольку для решения большинства бизнес-задач покадостаточно 100-мегабитного Ethernet, бегающего по витой паре.

Впрочем, нельзя не отдатьдолжное усилиям, с которыми производители POF продвигают свою продукцию нарынок. В частности, им удалось получить от форума АТМ (Asynchronous TransferMode) одобрения POF в качестве среды для передачи данных. Но учитывая, чтостандартом де-факто в офисных локальных сетях все-таки является Ethernet, спросна пластиковое волокно это событие стимулировало незначительно. Правда, с помощьюпоследней разработки, волокна с изменяющимся коэффициентом преломления,производители POF надеются все же переломить ситуацию на рынкетелекоммуникаций. По их мнению, продукт будет пользоваться спросом припрокладке телекоммуникационных сетей внутри зданий, а также в качестве«последней мили». Но, откровенно говоря, высокая скорость передачиданных и защита от электромагнитных помех, в большинстве случаев не оправдываетотказа от дешевой «меди», потому что круг задач, требующих от локальнойсети гигабитной пропускной способности, пока очень узок. Потенциальнымипотребителями POF являются скорее научные и военные центры, а также банковскиеструктуры, перекачивающие по внутренним сетям колоссальные объемы данных.

Другим перспективным рынком,куда рассчитывают вторгнуться адепты POF, является рынок бытовой техники. Здесьречь идет прежде всего о стандарте IEEE 1394, или FireWire, регламентирующемвысокоскоростную последовательную шину обмена данными между компьютером ипериферийными устройствами. Рано или поздно большинство бытовых устройств будетуправляться с компьютера, вот на это и нацеливаются производители POF. FireWireпозволяет подключать к шине до 63 устройств, причем цепочкой, одно к другому.То есть уместна аналогия с локальной сетью, в которую включаются бытовыеустройства [1]. Изначально стандарт рассчитывался на скорости передачи в100, 200 и 400 Мбит/с по медному кабелю максимальной длиной 4,5 м (хотитебольше — покупайте репитер). Однако теперь появилась новая редакция стандарта — IEEE 1394b, в ней речь идет уже о скоростях 800, 1600 и 3200 Мбит/с. Воттут-то, как чертик из коробки, и появляется пластиковое оптоволокно, сочетающеевысокую пропускную способность с достаточно большой максимальной длинойсегмента — около 70 м. Такие характеристики позволяют объединять в сетьэлектронику уже во всей квартире, а не в одной комнате. К тому же монтажпластикового оптоволокна не требует специальных навыков. Так что POF дляFireWire, что называется, попадание в яблочко. Но все эти блистательныеперспективы пластикового оптоволокна осуществятся не раньше, чем на рынкебытовой электроники появится достаточно продуктов, поддерживающих FireWire.

Где найдётся применение ?

 

Несмотря на то чтопластиковые оптические кабели (Plastic Optical Fiber — POF) используются вомногих корпоративных приложениях, главным объектом их применения могут статьсети домашнего назначения.

После упорных, но тщетныхпопыток отвоевать место для POF в горизонтальных кабельных проводках офисныхзданий их приверженцы вдруг обнаружили, что именно в коммуникационных сетяхжилых домов, и в частности использующих приложения для бытовой электроники, ихожидает светлое будущее. К тому же сетевая среда таких помещений не являетсядля производителей POF чем-то неизведанным: их продукты уже не один годприменяются в устройствах бытовой электроники. Сегодня же речь идет о том,чтобы с помощью пластикового волокна объединить эти устройства в единуюдомашнюю сеть.

Как считает Эдуард Берман,президент компании Boston Optical Fiber, единственного в США производителякабелей POF, их продукция предназначена не только для бытовой электроники. “Внаши планы входят и высокоскоростные приложения. И не важно, где эти приложениябудут использоваться — в коммерческих ли зданиях или жилых, — говорит он. — На протяжениинескольких последних лет мы в США упорно добиваемся внедрения кабелей POF всетевую инфраструктуру именно офисных зданий. Однако самые свежие разработки вмире бытовых электронных приборов и устройств и их хорошая подготовленность кобъединению в домашние сети свидетельствуют о том, что все-таки основная “сферадеятельности” продуктов POF — именно домашние сети”.

Опытный образец устройстваRXM-1, разработанный совместно компаниями Leviton и NEC. Позволяет сопрягатьшину IEEE 1394 (FireWire) со стандартным оптоволокном, POF или витой парой(UTP) 5-й категории. Пропускная способность соединения достигает соответственно400, 200 и 100 Мбит/с при длине соединения 2000 футов для оптоволокна и 300футов для POF и UTP (приблизительно 600 и 90 метров). По планам производителей,RXM появятся на рынке чуть ли ни одновременно с первыми цифровымителевизороами, оснащенными шиной FireWire.

Соединения.

 

В далекие 80-е...

В далекие 80-е годы,производители телекоммуникационного оборудования только разработали технологиюоконцевания волоконно-оптического кабеля (ВОК) коннекторами. Первая технологиязаключалась в нанесении на волокно слоя эпоксидной смолы хлопчатобумажнойпалочкой или зубочисткой. Очищенное волокно вставлялась в отверстие коннектораи фиксировалось до застывания клея. Затем волокно скалывалось и полировалось.Среднее время терменирования коннектора составляло от 20 до 30 минут (без учетавремени сушки клея).

    Подобныеметоды терменирования оптоволокна остаются актуальными и по сей день. Но приэтом надо понимать, что состав клея был значительно улучшен, качествоисполнения коннекторов (особенно керамической вставки) значительно возросли.Следствием этого является значительное улучшение качества оптическогосоединения. Но осталась одна проблема, время! Время терменирования 30 минут неустраивало инсталляторов ВОЛС. При все возрастающем количестве оптическихпортов, необходимо было уменьшить период работ.

Добавим жару!

    Новыехимические технологии позволили значительно сократить время терменирования. Засчет использования термической обработки время сушки удалось свести к минимуму,1 — 5 минут. Но теперь возникла другая проблема, время остывания (с температуры100С до комнатной занимает около 25 минут). Еще один минус, нужнатехнологическая печь, следовательно, и электропитание к ней. А как этообеспечить в полевых условиях?

В поискахрешения...

    В поискахрешения, некоторые производители, начали «заправлять» коннекторыклеем заранее. Монтажнику нужно было лишь разогреть коннектор, вставить волокнои ждать пока остынет. А затем выполнить все «стандартные» операции:скалывание волокна и полировка. Минусами этой технологией были необходимыедополнительные приспособления.

Да будет свет!

    Новыйпрорыв в области оконцевания волокна принесла UV технология. Эпокситный клейзастывал под действие ультрафиолетового (УФ) излучения. Время застывания клеядостигло 45 секунд, но понадобилось дополнительное оборудование. Клей застыл, адальше все как обычно.

Два, лучше чемодин...

    Следующийшаг вперед был в использовании анаэробных клеев. Клей состоит их 2 компонент — активатора и клея. Отвердение клея наступает только при взаимодействиикомпонент друг с другом. В коннектор заправлялся клей, а волокно макалось вактиватор (отвердитель). Время застывания теперь составляло 30 секунд. Но этооказалось слишком быстро! Не всегда удавалось за короткий промежуток времениточно позиционировать волокно в коннекторе.

Вот оно, чудо!Технология оконцевания без клея! Но...

   Производителями были сделаны попытки создать технологии, не требующие клея.Такая технология как, на пример, CrimpLock фиксирует волокно в коннекторемеханическим путем. Добиться хорошего качества таких коннекторов, насегодняшний момент не удалось, да и стоимость коннектора и оборудования не такуж мала.

Мне полировать?!Пусть машины полируют!

    Еслирассмотреть всю технологию терменирования ВОК, то процесс полировки занимаетзначительную долю в совокупности всего затраченного времени. А если во внутрьконнектора поместить маленький кусочек волокна, коннектор отполировать напромышленной установке, а монтажнику оставить лишь соединить сколотое волокно сотполированным кусочком?! Да, это, пожалуй, интересно, но дорого. Да и потом,нужен хороший скалыватель типа Fujikura CT-07.


Заключение:

Пластиковое оптоволокнообладает серьезными преимуществами перед «медью» и GOF. Однако таниша, где использование POF оптимально, — высокоскоростные локальные сети, — пока лежит вне сферы интересов массового рынка. Безусловно, рано или поздно интеграциябытовой техники и компьютерных технологий приведет к многократному ростутрафика внутри существующих сетей. Они просто захлебнутся в потоке аудио- ивидеоданных. И тогда понадобятся новые высокоскоростные решения для локальныхофисных и домашних сетей. Безусловно, POF имеет все шансы стать претендентомномер один на роль оптимального решения. Но пока… пока не будем забывать, что«медные» и оптоволоконные технологии тоже развиваются.


ЛИТЕРАТУРА:

1. Журнал Компьютерра от 22 мая 2000г.

2. www.adp.ru/

3. Журнал «Сети и системы связи № 6». №11 сентябрь 1999.ccc.ru/magazine/depot/00_06/. «Пластиковое оптическое волокно на пути кдомашним кабельным проводкам».

4. Основы волоконно-оптической связи, под ред.Е.М.Дианова, перевод с англ.

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам