Rodzaje nośników.

Standard	Norma - rok ogłoszenia	Szybkość	Topologia	Rodzaj medium transmisyjnego	Maks. długość segmentu w m.
										Half-Duplex	Full-Duplex
10Base5	DIX-1980, 802.3-1983	10Mb/s	Magistrala	pojedynczy 50ohm przewód koncentryczny (gruby Ethernet) o średnicy 10mm	500	n/a
10Base2	802.3a-1985	10Mb/s	Magistrala	pojedynczy 50ohm przewód koncentryczny (cienki Ethernet RG58) o średnicy 5mm	185	n/a
10Broad36	802.3b-1985	10Mb/s	Magistrala	pojedynczy 75 przewód szerokopasmowy	1800	n/a
FOIRL	802.3d-1987	10Mb/s	Gwiazda	Dwa włókna optyczne	1000	>1000
1Base5	802.3e-1987	1Mb/s	Gwiazda	dwie skręcone pary przewodów telefonicznych	250	n/a
10Base-T	802.3i-1990	10Mb/s	Gwiazda	dwie pary kategorii Cat-3 UTP	100	100
10Base-FL	802.3j-1993	10Mb/s	Gwiazda	Dwa włókna optyczne	2000	>2000
10Base-FB	802.3j-1993	10Mb/s	Gwiazda	Dwa włókna optyczne	2000	n/a
10Base-FP	802.3j-1993	10Mb/s	Gwiazda	Dwa włókna optyczne	1000	n/a
100Base-TX	802.3u-1995	100Mb/s	Gwiazda	dwie pary kategorii Cat-5 UTP	100	100
100Base-FX	802.3u-1995	100Mb/s	Gwiazda	Dwa włókna optyczne	412	2000
100Base-T4	802.3u-1995	100Mb/s	Gwiazda	cztery pary kategorii Cat-3 UTP	100	n/a
100Base-T2	802.3y-1997	100Mb/s	Gwiazda	cztery pary kategorii Cat-3 UTP	100	100

Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet.

W specyfikacji IEEE 802.3 przedstawionych zostało wiele różnych standardów, spośród których najważniejszymi dla nas są:

10Base-2        - (Thin Ethernet) kabel koncentryczny cienki.

10Base-5        - (Thick Ethernet) kabel koncentryczny gruby.

10Base-T       - (UTP - Unshielded twisted-pair cable) skrętka 10Mbit.

100Base-T     - skrętka 100Mbit.

10Base-FL     - (Fiber Optic Cable) światłowód.

Kabel koncentryczny - BNC

Budowa kabla koncentrycznego

Kabel koncentryczny (BNC), często nazywany "koncentrykiem", składa się z dwóch współosiowych przewodów. Najczęściej spotykany rodzaj kabla koncentrycznego składa się z pojedynczego przewodu miedzianego biegnącego w materiale izolacyjnym. Izolator jest okolony innym cylindrycznie biegnącym przewodnikiem - ekran, którym może być przewód lity lub pleciony, otoczony z kolei następną warstwą izolacyjną. Całość osłonięta jest koszulką ochronną z polichlorku winylu (PCW) lub teflonu. Za pomocą koncentryka łączy się komputery szeregowo (topologia magistrali) i nie potrzeba żadnych dodatkowych urządzeń. Kabel koncentryczny stosowany jest głównie w sieciach szerokopasmowych oraz pracujących w paśmie podstawowym. W użyciu znajdują się dwa rodzaje kabli koncentrycznych: o oporności falowej 50 ohm i 75 ohm. Częstotliwość graniczna grubych kabli 50 ohm o przekrojach powyżej 19 mm sięga 1000 MHz (przepływność binarna 2Gb/s).

Rodzaje kabli koncentrycznych

Wyróżniamy trzy typy sieciowych kabli koncentrycznych:

• Ethernet cienki RG58U (zwany inaczej cienkim koncentrykiem). Jego podstawowe parametry to:

• impedancja falowa 50 omów,

• grubość 2,5 mm,

• przepustowość 10 Mb/s.

Cienki Ethernet składa się z pojedynczego, centralnego przewodu miedzianego, otoczonego warstwą izolacyjną. Jest to kabel ekranowany, a więc odporny na zakłócenia. W celu osłony przesyłanych informacji przed wpływem pól elektromagnetycznych, jako ekran stosuje się cienką siatkę miedzianą. Maksymalna długość jednego segmentu sieci realizowanej na cienkim koncentryku wynosi 185 metrów. Jest to odległość pomiędzy jednym a drugim końcem sieci.

• Ethernet gruby, zwany grubym koncentrykiem lub kablem żółtym ze względu na to, że najczęściej ma żółty lub pomarańczowy kolor. Jego podstawowe parametry to:

• impedancja falowa 50 omów,

• grubość 5 mm,

• przepustowość 10 Mb/s.

Gruby Ethernet składa się z pojedynczego, centralnego przewodu otoczonego warstwą izolacyjną, a następnie ekranującą siateczką oraz zewnętrzną izolacją. Maksymalna długość jednego segmentu sieci realizowanej na grubym koncentryku wynosi 500 metrów.

Parametry kabla Thinnet.

Źródło transmisji	Elektryczne
Współpracujące topologie	10Mb Ethernet
Maksymalna długość kabla	185 m
Minimalna długość kabla	0,5 m
Maksymalna liczba stacji	30 na jeden segment kabla
Maksymalna liczba segmentów	5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione

Parametry kabla Thicknet.

Źródło transmisji	Elektryczne
Współpracujące topologie	10Mb Ethernet
Maksymalna długość kabla	500 m
Minimalna długość kabla	0,5 m
Maksymalna liczba stacji	100 na jeden segment kabla
Maksymalna liczba segmentów	5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione

W technologii 10Base-2 kolejne odcinki kabla łączymy w topologii magistrali za pomocą końcówek BNC.

Kable koncentryczne powinny być zakończone terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji 50 ohm), z czego jeden z nich powinien być uziemiony (podłączony krótkim łańcuszkiem do obudowy komputera).

Terminator BNC z uziemieniem, łącznik T.

 

Zalety i wady kabla koncentrycznego

Zalety kabla koncentrycznego:

• jest mało wrażliwy na zakłócenia z zewnątrz i szumy,

• obsługuje komunikację w pasmach o dużej szerokości (modulacja),

• niskie koszty,

Wady kabla koncentrycznego:

• łatwo ulega uszkodzeniom,

• ograniczenie szybkości do 10Mbit,

• wrażliwa struktura,

• brak odporności na siłę gniotącą,

• możliwość zastosowania danego typu kabla ogranicza impedancja falowa,

• różne typy kabla koncentrycznego wymagane przez różne sieci lokalne,

• trudności przy lokalizowaniu usterki,

• niewygodny sposób instalacji (duże łącza, terminatory, łączki T, duża grubość i niewielka elastyczność kabla),

• niska odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia najczęściej dużą część sieci).

Skrętka UTP.

Aktualnie najpopularniejszym środkiem transmisji stał się nie ekranowany dwuparowy kabel skręcany (UTP - Unshielded Twisted-Pair cable) - 10Base-T.

Kategorie nie ekranowanego kabla skręcanego dla aplikacji klasy C:

Aplikacje klasy C są to aplikacje dotyczące danych o dużej częstotliwości do 16MHz.

CAT 1 & 2      - głos i dane małej jakości (np.: modem)

CAT 3             - transmisja do   10 Mbps (max. dł. 100 m)

CAT 4             - transmisja do   16 Mbps (max. dł. 150 m)

CAT 5             - transmisja do 100 Mbps (max. dł. 160 m)

Zalety skrętki:

• jest najtańszym medium transmisji (jeśli chodzi o cenę metra, bez uwzględniania dodatkowych rządzeń),

• wysoka prędkość transmisji (do 1000Gb/s),

• łatwe diagnozowanie uszkodzeń,

• łatwa instalacja

• odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia najczęściej tylko jeden komputer),

• jest akceptowana przez wiele rodzajów sieci,      

Wady skrętki:

• niższa długość odcinka kabla niż w innych mediach stosowanych w Ethernecie,

• mała odporność na zakłócenia (skrętki nie ekranowanej),

• niska odporność na uszkodzenia mechaniczne - konieczne jest instalowanie specjalnych listew naściennych itp.

Źródło transmisji	Elektryczne
Współpracujące topologie	10Mb, 100Mb i 1Gb Ethernet, FDDI, ATM
Maksymalna długość kabla	100 m
Minimalna długość kabla	Brak
Minimalna liczba stacji	2 na kabel
Maksymalna liczba stacji	1024 na segment
Maksymalna liczba segmentów	Dla 10Mb: 5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są wypełnione. Dla 100Tx i 1Gb: 2 powtórzone segmenty
Maksymalna całkowita długość segmentu	100 m

Parametry kabla skręcanego.

Oto dwa najczęściej stosowane standardy sieci UTP:

• 10 Base-T - Najpopularniejszy obecnie standard. Opiera się on na topologii gwiazdy, do łączenia komputerów używa się nie ekranowanego kabla skręcanego (podobny do kabla telefonicznego) kategorii CAT-3 firmy IBM (lub kompatybilnego DIV firmy AT&T). Maksymalna długość kabla w jakichkolwiek połączeniach wynosi 100m. Jako złącznika używa się ośmiopozycyjne wtyczki RJ-45, nie mylić z telefoniczną RJ-11. Maksymalna osiągalna przepustowość sieci mieści się w granicach 10Mb/s.

• 100Base-TX Jest to szybsza modyfikacja wyżej wymienionego standardu. Łatwo wywnioskować iż różni się maksymalną przepustowością sieci, w tym przypadku jest to "zawrotne" 100Mb/s. Aby sieć mogła pracować z taką szybkością należy zastosować lepsze kable CAT-5 oraz HUB-y i karty sieciowe umożliwiające pracę z opisywanym standardem.
  Bardzo podobnym standardem jest 100Base-T4 rożni się on tym, iż używamy 4 a nie 2 pary wewnętrznych przewodów skręcanych oraz w konsekwencji samym ułożeniem przewodów we wtyczce. Kolejne parametry podobne.

Dla szybkości 1000Mb/s została przewidziana również skrętka kategorii 5 wykorzystująca wszystkie 4 pary. Oczywiście można użyć lepszego kabla.

W przypadku wykorzystania skrętki w środowiskach o dużych szumach elektromagnetycznych, stosuje się ekranowany kabel skręcany (STP). Zbudowany jest on z czterech skręcanych ze sobą par przewodów miedzianych, otoczonych ekranującą siatką lub folią i umieszczonych w izolacyjnej osłonie.

W zastosowaniach skrętki można napotkać dwa typy końcówek:

-         RJ-11        -          sześciopozycyjny łącznik modularny (łącze telefoniczne),

-         RJ-45        -          ośmiopozycyjny łącznik modularny (sieć Ethernet).

Wygląd wtyczki i gniazdka RJ-45, numery wyprowadzeń.

Wyróżniamy 3 rodzaje połączeń końcówek kabla UTP:

odwrotny  - końcówka 1 do 8, końcówka 7 do 2, itd. - zastosowany w kablu telefonicznym,

zgodny      - końcówka 1 do 1, końcówka 2 do 2, itd. - np.: połączenie Ethernet pomiędzy koncentratorem i kartą sieciową komputera,

krzyżowy  - (cross-over) odwraca tylko niektóre połączenia, często spotykane przy połączeniach pomiędzy koncentratorami lub przy łączeniu dwóch komputerów bez pośrednictwa koncentratora.

Połączenie zgodne UTP:

Przeznaczenie	Nr	Kolor	Nr	Przeznaczenie
Odbiór +	1	Biało/Pomarańczowy	1	Transmisja +
Odbiór -	2	Pomarańczowy	2	Transmisja -
Transmisja +	3	Biało/Zielony	3	Odbiór +
(nie używane)	4	Niebieski	4	(nie używane)
(nie używane)	5	Biało/Niebieski	5	(nie używane)
Transmisja -	6	Zielony	6	Odbiór -
(nie używane)	7	Biało/Brązowy	7	(nie używane)
(nie używane)	8	Brązowy	8	(nie używane)

Połączenie krzyżowe UTP:

Przeznaczenie	Nr	Kolor	Nr	Przeznaczenie
Transmisja +	3	Biało/Zielony	1	Odbiór +
Transmisja -	6	Zielony	2	Odbiór -
Odbiór +	1	Biało/Pomarańczowy	3	Transmisja +
(nie używane)	7	Biało/Brązowy	4	(nie używane)
(nie używane)	8	Brązowy	5	(nie używane)
Odbiór -	2	Pomarańczowy	6	Transmisja -
(nie używane)	4	Niebieski	7	(nie używane)
(nie używane)	5	Biało/Niebieski	8	(nie używane)

Para styków 4-5 jest nie używana, w celu zapewnienia zgodności ze standardem połączeń telefonicznych. W przypadku pomyłkowego wpięcia kabla telefonicznego w złącze sieciowe, styki z wysokim napięciem centrali telefonicznej (dochodzącym do 60V) nie będą miały połączenia elektrycznego z urządzeniem sieciowym.

Kompatybilbość elektromagnetyczna (EMC)

Kompatybilność elektromagnetyczna (ElectroMagnetic Compatybility) określa wpływ jednych systemów elektrycznych na drugie. W tym przypadku chodzi o minimalizację energii emitowanej w postaci fal EM przez skrętkę w czasie pracy oraz o wykluczenie interferencji (EMI) zewnętrznych pól z sygnałem użytecznym przesyłanym w skrętce (może to powodować błędy w transmisji). Doskonale "zrównoważona" skrętka nic nie emituje (nawet przy nieskończenie szybko zmiennych sygnałach) i nie jest czuła na zewnętrzny szum elektromagnetyczny o nieskończonej amplitudzie. W praktyce oczywiście taki kabel nie istnieje, ale skrętki o wyższych kategoriach są lepiej zbalansowane od tych o niskich. Ekranowanie przewodu także poprawia "zrównoważenie" a tym samym kompatybilność elektromagnetyczną.

Rodzaje ekranowań i typy kabli:

• STP - Shield Twisted Pair : cały kabel, składający się z 4 skrętek jest w metalowym, plecionym ekranie;

• FTP - Foil shield Twisted Pair: cały kabel okręcony jest na całej długości metalowa tasiemka, (do 62,5 MHz);

• SFTP - cały kabel ekranowany jest metalowa tasiemka i dodatkowo plecionka, (do 100 MHz);

• S/STP - każda ze skrętek w kablu jest otoczona swoją plecionką i dodatkowo, cały kabel jest w metalowej plecionce, (do 300 MHz);

• F/STP - każda ze skrętek w kablu jest otoczona swoją plecionką i dodatkowo, cały kabel ekranowany jest metalowa tasiemka (do 300 MHz).

Kategorie wydajności

Okablowanie skrętką dwużyłową jest towarem handlowym. Oczekiwać można od niego w miarę niezmiennych właściwości - niezależnie od tego, kto jest jego producentem. Jest to możliwe dzięki pewnej normalizacji, która zaszła i stale zachodzi w przemyśle telekomunikacyjnym. Co ciekawe, standardów dotyczących skrętki dwużyłowej nie wprowadziła żadna konkretna organizacja, lecz powstały one w wyniku luźnej współpracy ANSI, FCC, EIA oraz wielu innych organizacji standardo-dawczych. Dziś standardy te dotyczą nie tylko okablowania jako całości, lecz nawet jego elementów, takich jak terminatory. Skrętka dwużyłowa najlepiej określana jest za pomocą kategorii wydajności. Kategorie te definiowane są nie przez standardy fizyczne, lecz przez wydajność z jaką działają. Pierwotnie istniała seria pięciu testów, które decydowały o zaszeregowaniu skrętki do odpowiedniej kategorii. Ponumerowane były od 1 do 5, a kabel, który spełnił ich wymagania, mógł być oznaczony jako kabel kategorii x (ang. Category x lub CAT-x), gdzie x jest numerem najwyższego pomyślnie złożonego testu. Dwie z owych pięciu kategorii okazały się najbardziej popularne wśród użytkowników - były to kategoria 3 i 5. Kategorie 1 (kabel telefoniczny) i 2 zostały oficjalnie uznane za przestarzałe w roku 1995. Kategoria 4 oferuje pośredni (pomiędzy 3 i 5) poziom wydajności, ale rzadko kiedy jest stosowana. Skrętki kolejnych kategorii różnią się między sobą głównie: precyzją wykonania przewodów (stała na całej długości średnica żyły miedzianej, stała średnica izolacji, idealnie wycentrowana żyła w izolacji), materiałem izolacyjnym, o coraz to lepszych właściwościach elektrycznych i mechanicznych, stałym i dokładnie kontrolowanych skokiem skrętu przewodów w parze. Kategoria 3 UTP (sieć 10Base-T) oferuje pasmo o szerokości 16 Mhz, które umożliwia przesyłanie sygnałów z prędkością do 10 Mb/s na odległość maksymalną 100 metrów. Kategoria 4 obsługuje pasmo o szerokości 20 Mhz (prędkość do 16 Mb/s), a kategoria 5 (sieć 100Base-TX) o szerokości 100 Mhz (prędkość 100 Mb/s). Szerokości pasm informują, dlaczego kategoria 4 nie zyskała dużej popularności wśród użytkowników. Była mianowicie postrzegana jako oferująca zbyt mały wzrost wydajności w stosunku do kategorii 3. Jeżeli bowiem komuś nie wystarczała szerokość pasma oferowana przez kategorię 3, to nie wystarczała mu też z pewnością kategoria 4, lecz dopiero 5.

Światłowód.

Struktura włókna światłowodu.

Światłowód to falowód służący do przesyłania promieniowania świetlnego. Jest w formie włókien dielektrycznych - najczęściej szklanych, z otuliną z tworzywa sztucznego, charakteryzującego się mniejszym współczynnikiem załamania światła niż wartość tego współczynnika dla szkła. Promień światła rozchodzi się w światłowodzie po drodze będącej łamaną, tzn. ulegając kolejnym odbiciom (w przypadku światłowodu z włókien są to odbicia całkowite wewnętrzne).

Transmisja światłowodowa polega na przesyłaniu sygnału optycznego wewnątrz włókna szklanego. Podstawowym składnikiem do budowy światłowodu jest dwutlenek krzemu, ale nie w formie czynnej - SiO₂.

Włókno światłowodowe zbudowane jest z 2 rodzajów szkieł:

• Szkła kwarcowego (zbudowany jest z niego rdzeń),

• Szkła kwarcowego z dodatkami (zbudowany jest z niego płaszcz).

W płaszczu współczynnik załamania światła mniejszy niż w rdzeniu, wiąże się to też ze współczynnikiem odbicia. Medium światłowodowe jesz dziś najlepszym medium telekomunikacyjnym.

Cechy światłowodu:

• małe wymiary,

• mały ciężar,

• odpor­ność na zakłócenia elektromagnetycz­ne,

• szerokie pasmo przenoszenia,

• dość dobre zabezpieczenie przed podsłu­chem.

Warto wiedzieć, że światłowody sto­suje się też:

• Jako transmisję obrazu i mocy w zastosowaniach medycznych;

• Jako kabel studyjny do pracy w te­lewizji na żywo";

• W pomiarach obciążeń, naprężeń, odkształceń, przemieszczeń;

• Jako mierniki pH;

• Jako czujniki drgań, odległości, prze­zroczystości (wody, atmosfery);

• Do monitorowania temperatury, ci­śnienia, natężeń pola elektryczne­go;

• W diagnostyce i badaniach silników spalinowych;

• Do monitorowania składu mieszan­ki paliwowo-powietrznej;

• W optycznych skaningowych mikro­skopach tunelowych;

• W kontroli procesów transportu cie­czy i gazów.

Światłowody mają różną budowę. Zależy ona od ich zastosowania i wyni­kających stąd wymagań.

Wszechobecna komputeryzacja i ciągły rozwój usług multimedialnych „wymusił" powstanie światłowodów telekomunikacyjnych.

Dają one możliwość budowania łączy dalekosiężnych, bądź lokalnych sieci komputerowych o dużych przepływno­ściach.

Rynek telekomunikacji został zdominowany przez światłowody jed­nomodowe (do budowy linii dalekosięż­nych i sieci lokalnych) oraz światłowo­dy wielomodowe (do budowy sieci lo­kalnych).

Rdzeń włókna światłowodowego jed­nomodowego wykonany jest ze szkła kwarcowego (SiO₂) domieszkowanego kilkuprocentową domieszką dwutlenku germanu (GeO₂).

Płaszcz wykonany jest z czystego szkła kwarcowego (SiO₂). Domieszkowanie rdzenia powoduje, że jego współczynnik załamania światła jest o około 1% większy niż współczyn­nik załamania płaszcza.

Pokrycie pier­wotne (warstwa ochronna) jest wykona­ne zazwyczaj z dwóch warstw gumy silikonowej utwardzanej termicznie i ultrafioletem, już w fazie produkcji (cią­gnienia) włókna. Warstwa wewnętrzna jest miękka, warstwa zewnętrzna ­twarda. Taki układ warstw pokrycia pierwotnego daje optymalną ochronę mechaniczną szkłu kwarcowemu pod­czas zginania włókna.

Ośrodkiem transmisji sygnału optycznego jest rdzeń. Jego średnica wynosi ok. 8-10 μm. Część strumienia światła, padająca na czoło włókna pod kątem większym od kąta pełnego odbi­cia, zostaje „uwięziona" w rdzeniu włókna i ulega przemieszczaniu po jego torze. Strumień świetlny ulega całkowi­temu wewnętrznemu odbiciu na grani­cy rdzeń - płaszcz. W światłowodzie jednomodowym tak jest dobrana średnica rdzenia i długość fali strumienia świetl­nego, że możliwe jest jedynie rozprze­strzenianie się modu podstawowego wzdłuż osi włókna.

Światłowody jednomodowe, których rdzenie są dodatkowo domieszkowane erbem, są obecnie najlepszym medium transmisji sygnałów na odległość.

Do transmisji sygnałów na małe od­ległości (sieci lokalne) służą włókna światłowodowe wielomodowe.

Rdzeń telekomunikacyjnego światło­wodu wielomodowego składa się z se­tek (a nawet kilku tysięcy) warstw szkła kwarcowego (SiO₂) domieszkowanego dwutlenkiem germanu (GeO₂), przy czym najwięcej domieszki jest w osi rdzenia. Warstwowe domieszkowanie rdzenia powoduje powstanie gradiento­wego profilu współczynnika załamania.

W światłowodzie gradientowym strumień wielu modów światła przebie­ga przez rdzeń po torach wielokrotnie załamywanych, przybliżonych do sinu­soidy.

Podczas transmisji pewna część energii świetlnej wnika do przyrdzenio­wej warstwy płaszcza na głębokość paru μm. Stąd o własnościach transmi­syjnych włókna decyduje w znacznej mierze jakość szkła rdzenia i jego styku z powierzchnią płaszcza. Średnica rdze­nia włókien wielomodowych wynosi 50 lub 62,5 μn.

Obecnie stosowane są w telekomu­nikacji następujące rodzaje włókien:

• włókna jednomodowe (J) o własno­ściach wg ITU-T G-652;

• włókna jednomodowe z przesunię­tą dyspersją (Jp) o własnościach wg ITU-T G-653;

• włókna jednomodowe o niezerowej dyspersji (Jn) o własnościach wg ITU-T G-655;

• włókna wielomodowe - gradiento­we (G 50/125) o własnościach wg ITU-T G-651;

• włókna wielomodowe - gradiento­we (G 62,5/125) o własnościach wg ITU-T G-651.

Przy wyborze włókna należy zwrócić uwagę na wielkość straty sygnału w światłowodzie, szerokość pasma oraz łatwość uzyskania sprzężenia źródeł i odbiorników światła.

Straty sygnału w światłowodzie za­leżą bezpośrednio od tłumienności włókna.

Łatwość uzyskania sprzężenia i łą­czenia ze sobą odcinków włókien zale­ży od średnicy rdzenia i jego apertury numerycznej. Apertura numeryczna jest miarą kąta, w obrębie którego strumień światła jest propagowany do świa­tłowodu.

Szerokość pasma za­leży od dyspersji świa­tłowodu. Zdolność do przenoszenia informacji (pasmo przepustowe) światłowodu jest od­wrotnie proporcjonalna do jego całkowitej dys­persji.

Dyspersja całkowita składa się z dyspersji modowej, materiałowej i falowodowej.

Dyspersja modowa, występująca w światło­wodach gradiento­wych, jest mała, gdyż poszczególne mody (fali długości 850 lub 1300 nm) pokonują w przybliżeniu jednako­wą drogę. Praktyczna szerokość pasma przenoszenia impul­sów przez włókna G 50/125 wynosi ok. 1 GHzmxm i jest nieznacznie więk­sza niż włókien G 62,5/125. We włók­nach jednomodowych dyspersja mo­dowa nie występuje i możliwe jest uzyskanie bardzo szerokiego pasma. Jednak szerokość tego pasma ograni­cza dyspersja materiałowa i falowodo­wa.

Dyspersja materiałowa - nazywana chromatyczną, spektralną lub widmową - spowodowana jest tym, że przesyłane impulsy składają się w rzeczywistości z wielu fal monochromatycznych. Fale o różnych długościach poruszają się w rdzeniu z różnymi prędkościami. Zjawi­sko to powoduje poszerzanie przesyła­nych włóknem impulsów.

Dyspersja falowodowa spowodowa­na jest tym, że ok. 20% światła wędru­je również przez płaszcz otaczający rdzeń. Efektywna prędkość fal jest za­leżna jednocześnie od własności mate­riału rdzenia i płaszcza (czyli od profi­lu refrakcyjnego włókna). Dyspersje materiałowa i falowodowa mogą mieć przeciwne znaki. Ich suma może wy­nieść zero.

Włókna jednomodowe Jp i Jn są zop­tymalizowane dla fali 1550 nm.

Dysper­sja włókien Jp wynosi zero dla fali 1550 nm. Bardzo małą (nie zerową) wartość bezwzględną dyspersji, w przedziale długości fal 1530=1570 nm, mają włók na Jn.

Do czynników wpływających nega­tywnie na poprawną pracę włókien na­leży zaliczyć:

• wilgoć (powoduje rozpad sieci kry­stalicznej płaszcza i rdzenia włók na);

• obecność wodoru (powoduje powsta­wanie jonów OH(-), które zwiększa­ją tłumienie w II i w III oknie trans­misyjnym);

• wystąpienie naprężeń mechanicz­nych od rozciągania, zginania, zgnia­tania, skręcania, uderzania i wpły­wu wysokich temperatur (powodu­ją mikropęknięcia zwiększające tłu­mienie i skracające okres życia włókien);

• wystąpienie naprężeń ściskających od wpływu ujemnych temperatur (powstające mikrozgięcia i makro­zgięcia włókna zwiększają tłumie­nie i również skracają okres życia włókien).

Porównanie właściwości okablowania wykonanego kablem miedzianym i światłowodem.

	Kabel miedziany	Światłowód wielomodowy	Światłowód jednomodowy
Pasmo	100, 350 MHz	600 MHz	20 THz
Izolacja galwaniczna	Nie	Tak	Tak
Odporność na p.elektromagnetyczne	Nie	Tak	Tak
Możliwość podsłuchu	Tak	Bardzo trudna	Nie
Koszt el. Pasywnych	Porównywalny
Koszt el. Aktywnych	Niski	Ok. 1,5*miedź

Transmisja wielomodowa jest sterowana za pomocą diody LED. Diody LED są źródłem światła nieskoncentrowanego, w związku z tym wymagają dość szerokiej ścieżki transmisji. Mają one też dosyć niską częstotliwość jak na światło, więc szerokość ich pasma przesyłania również nie jest największa.
Ponieważ dioda nie jest zdolna do wysyłania skoncentrowanego światła, zatem wiązka ulega rozproszeniu. Nakłada to ograniczenia na długość okablowania światłowodowego sterowanego za pomocą diody LED.

 Rozpraszanie przesyłanej wiązki świetlnej powoduje, że niektóre z jej promieni odbijają się od szklanej ściany nośnika. Kąt odbicia jest niewielki, w związku z czym światło nie ucieka do warstwy ochronnej, lecz odbijane jest pod kątem padania. Odbity promień porusza się pod tym samym kątem w kierunku środka przewodnika, napotykając po drodze promienie centralnej części wiązki światła, od których znów się odbija (na 1m 10000 odbić).

Odbijana część promienia niesie ten sam sygnał, który niesiony jest przez jego centralną część, tyle że ze względu na częste odbicia, promienie odbijane muszą pokonać dłuższą drogę niż promienie centralnej części wiązki. Wobec tego promienie centralnej części wiązki przybywają przed promieniami, które uległy wielokrotnemu odbiciu (modami). Ciągłe odbijanie się promieni niesie ze sobą możliwość przekroczenia w końcu centralnej osi przewodnika i wejście w konflikt z innymi sygnałami transmisji. Oznacza to, że przesyłanie wielomodowe jest podatne na tłumienie.
Zjawisko wielomodowości może zostać zwiększone przez nieodpowiednie terminację kabla światłowodowego lub w wyniku nieodpowiedniego zamocowania złączy w gniazdach interfejsów sprzętowych. Czynniki te mogą spowodować, że promień będzie wchodził pod kątem w stosunku do osi przewodu w wyniku czego:

• Kąt odbicia jest dużo większy niż w przypadku normalnego rozproszenia wiązki.

• Jedynie niewielka część wiązki jest przesyłana równolegle do osi kabla.

Wady światłowodów wielomodowych są równoważone przez ich zalety, takie jak:
O wiele niższe koszty w porównaniu ze światłowodami jednomodowymi.
Łatwiejsze prace montażowe i konserwacyjne ze względu na większe wymiary od światłowodów jednomodowych.

Włókna jednomodowe używają iniekcyjnej diody laserowej ILD. Lasery znane są ze znacznej koncentracji wiązki promieni. Rozproszenie w tym przypadku jest niezauważalne dla odległości właściwych sieciom lokalnym. Dzięki temu, że przesyłany sygnał prawie nie ulega rozpraszaniu, nawet najbardziej zewnętrzne części wiązki nie dotykają wewnętrznych ścianek włókna przewodzącego. Strumień danych jest więc przesyłany równolegle do osi przewodnika na całej jego długości i dociera do miejsca przeznaczenia w jednym modzie (czyli w całości, w jednym punkcie czasu). Światłowody jednomodowe są efektywniejsze i pozwalają transmitować dane na odległość 100 [km] bez wzmacniacza.
Włókna jednomodowych kabli światłowodowych mają zwykle od 5 do 10 mikronów średnicy i otoczone są ochronnym wypełnieniem o średnicy 125 mikronów. Ponieważ instalacja oparta na światłowodach jednomodowych jest bardzo droga i cechuje się dużą szerokością udostępnianego pasma, dlatego stosuje się ją przy budowie wysokiej jakości infrastruktur informatycznych i w sieciach telekomunikacyjnych.
Wadą światłowodów jednomodowych jest to, że w związku z bardzo małym rdzeniem, trudniej jest je zakończyć, wszelkie elementy wymagają większej dokładności, znacznie droższe są też obecnie urządzenia (karty sieciowe, koncentratory itp.) współpracujące z takimi światłowodami.
Generalnie wydajność systemu wzrasta ze wzrostem długości fali świetlnej, wzrastają jednakże również koszty. Systemy wielomodowe dla zastosowań LAN pracują albo na 850 nm lub 1300 nm używając źródeł LED, podczas gdy systemy jednomodowe stosują 1300 nm ze źródłami laserowymi. Im większa długość fali tym mniejsze tłumienie i szersze pasmo. Zauważamy także znaczący wzrost wydajności systemu przy przejściu z 850 do 1300 nm. Im mniejszy jest rdzeń światłowodu tym mniejsze tłumienie sygnału i szersze pasmo.
Włókno jednomodowe tłumienie ok. 0.4 dB/km
Włókno wielomodowe tłumienie ok. 4.0 dB/km

1

---