Уральський державний економічний університет.

РЕФЕРАТ

Пластикове оптичне волокно

ВИКОНАВЕЦЬ: Паригін Степан

Кд-99-1

Ревда

2000

ПЛАН:

1. Вступ 3
2. Загальні відомості 3
3. Де знайдеться застосування? 7
4. З'єднання 8
5. Висновок 10
6. Список літератури 11

Введення.

Виходить, відкриття випереджають час. Фахівці витрачають багато часу ігрошей на розробку, щоб потім чекати кілька десятиліть, поки новатехнологія не торувати дорогу на ринок. Мабуть, такі технології можнапорівняти зі Сплячою красунею, яка чекає на свого Принца, щоб постатиперед ним у всій красі. Іноді принц не приходить, розвиток науки йде поіншим шляхом, і технологія залишається незатребуваною. Або, навпаки, наринок виходять відразу дві технології, і зовсім необов'язково, що вконкуренції переможе краща (згадаймо історію з війною відеостандартів,коли більш досконалий Betacam зрештою поступився VHS).

Загальні відомості.

Plastic Optical Fiber, або POF, - одна з таких "сплячих" технологій.
Перші розробки з пластикового оптоволокну велися в кінці 60-х - початку
70-х фірмою DuPont. Потім патент на них придбала японська компанія
Mitsubishi Rayon. Після чого POF на досить тривалий термін, щоназивається, пішла в тінь: тобто розробки в цьому напрямі велися,однак говорити про серйозний інтерес ринку до цих технологій НЕдоводилося. І ось наприкінці 90-х років про POF нарешті згадали.

Чим же приваблива наша "спляча красуня"? За своїмихарактеристиками вона займає проміжне положення між "міддю" ізвичайним оптоволокном (або GOF - Glass Optical Fiber). У порівнянні з
"мідними" рішеннями сучасна POF дозволяє досягати порівнянних і навітьвеликих швидкостей передачі даних. І, на відміну від "міді", на POF (як,втім, і на будь-який оптоволокно) не впливають електромагнітнінаведення, інтенсивно генеруються електропроводкою і побутовою технікою. Дотого ж для оптоволокна не має значення рівень вологості, а діапазонробочих температур може варіюватися від -40 до +75 градусів Цельсія.
Порівнюючи POF з традиційним оптоволокном, не можна не відзначити, що припорівнянних швидкостях передачі даних вартість першого нижче. До того жзвичайне оптоволокно більш чутлива до пошкоджень, ніж пластиковеі тим більше "мідь", а також дорожче в установці і складніше в обслуговуванні.

Простота інсталяції та обслуговування POF пов'язана в першу чергу зрозмірами серцевини волокна: якщо у GOF її діаметр становить від 50 до 125мкм для багатомодового і менше 10 мкм для одномодового волокна, то у POF вінможе досягати 1 мм. Це означає, що надточний центрування, обов'язковоїу звичайному оптоволокні, в POF не потрібно (похибка центрування можедосягати 100 мкм). Пластикове волокно можна різати бритвою, а якщо вампотрібно високошвидкісне підключення, досить пройтися по зрізу шкіркою.
Прокладка POF не набагато складніше, ніж прокладка стандартної "міді", і невимагає від монтажників високої кваліфікації.

Чому її не будять?

У пластикового оптоволокна є ряд технологічних обмежень. По -перше, вартість, яка все-таки вище, ніж у "міді". По-друге,пластикове оптоволокно поступається GOF у швидкості передачі даних і вмаксимальної довжини сегмента. Ці обмеження обумовлені розсіюваннямсвітлового потоку, що виникають, зокрема, через дисперсії і багатомодовогорозповсюдження. Величина загасання сигналу в пластиці становить приблизно
130 дБ/км. У результаті пропускна здатність POF з східчастозмінюються коефіцієнтом заломлення (так зване step-index POF,що є зараз найпоширенішим типом волокна) досягає всього 300
Мбіт/с (порівняйте з гіга-і Терабитию, досяжними на одномодовим волокні)при максимальній довжині сегмента близько 100 метрів. Інше обмеження --робочі довжини хвиль. У POF світловий пучок має довжину хвилі 650 нм, у тойчас як в телекомунікаціях робочими довжиною хвиль є 850, 1300 і
1550 нм.

Тим не менше, світло в кінці тунелю видно: мова йде насамперед проgraded-index POF, у якого коефіцієнт заломлення змінюється від центру довідображає оболонці световедущей жили. Відповідно зменшується загасаннясигналу (воно значно менше, ніж у step-index POF: всього 25-30 дБ/км).
А швидкість передачі даних в такому оптоволокні складає вже від 300 Мбіт/сдо 3 Гбіт/с.

Однак і це не кінець. За словами виконавчого директора компанії
Boston Optical Fiber Едварда Бермана (Edward Berman), заразрозробляється POF, в якому световедущая жила виконана на основіфторполімерів. Робочий діапазон довжин хвиль нового волокна буде зіставити з
GOF. При цьому гранична робоча температура підвищиться до 125 градусів
Цельсія (що дозволить застосовувати волокно в автомобілях). Матеріал будебільш стійким, з великим діаметром серцевини, а пропускна здатність
- Близька до 3 Гбіт/с.

Коли сплячий прокинеться?

І тим не менше, незважаючи на обмеження пластикових технологій (як мибачимо, вони цілком переборні), нинішнє сплячий стан POF в значномірі обумовлено ситуацією на ринку телекомунікацій. Умовно кажучи,пластикове волокно намагається сісти на два стільці. З одного боку, вонапідпирає звичайне оптоволокно, з іншого - складає конкуренцію "мідним"лініях. А в підсумку програє і тієї, і іншої технології: яквисокошвидкісний телекомунікаційної магістралі POF не конкурент звичайномуоптоволокну, поступаючись йому в пропускної здатності та максимальної довжинисегмента. POF також навряд чи стане найближчим часом стандартом для офіснихлокальних мереж, яким на даний момент є "мідь", оскільки длярішення більшості бізнес-завдань поки достатньо 100-мегабітного Ethernet,що бігає по кручений парі.

Втім, не можна не віддати належне зусиллям, з якими виробники POFпросувають свою продукцію на ринок. Зокрема, їм вдалося отримати відфоруму АТМ (Asynchronous Transfer Mode) схвалення POF як середовище дляпередачі даних. Але, враховуючи, що стандартом де-факто в офісних локальнихмережах все-таки є Ethernet, попит на пластикове волокно цю подіюстимулювало незначно. Правда, за допомогою останньої розробки,волокна з змінним коефіцієнтом заломлення, виробники POFсподіваються все-таки переломити ситуацію на ринку телекомунікацій. За їхнімидумку, продукт буде користуватися попитом при прокладцітелекомунікаційних мереж усередині будинків, а також в якості "останньоїмилі ". Але, відверто кажучи, висока швидкість передачі даних і захист віделектромагнітних перешкод, в більшості випадків не виправдовує відмови віддешевої "міді", тому що коло завдань, що вимагають від локальної мережігігабітної пропускної здатності, поки дуже вузьке. Потенційнимиспоживачами POF є скоріше наукові та військові центри, а такожбанківські структури, які перекачують по внутрішніх мережах колосальніобсяги даних.

Іншим перспективним ринком, куди розраховують вторгнутися адепти POF,є ринок побутової техніки. Тут мова йде насамперед про стандарт
IEEE 1394, або FireWire, що регламентує високошвидкісну послідовнушину обміну даними між комп'ютером і периферійними пристроями. Раночи пізно більшість побутових пристроїв буде управлятися з комп'ютера,ось на це і націлюються виробники POF. FireWire дозволяє підключатидо шини до 63 пристроїв, причому ланцюжком, одне до одного. Тобто доречнааналогія з локальною мережею, в яку включаються побутові пристрої [1].
Спочатку стандарт розраховувався на швидкості передачі в 100, 200 і 400
Мбіт/с по мідному кабелю максимальною довжиною 4,5 м (хочете більше --купуйте репітер). Однак тепер з'явилася нова редакція стандарту - IEEE
1394b, в ній мова йде вже про швидкості 800, 1600 і 3200 Мбіт/с. Ось тут-то,як біс з коробки, і з'являється пластикове оптоволокно, що поєднуєвисоку пропускну здатність з досить великою максимальною довжиноюсегмента - близько 70 м. Такі характеристики дозволяють об'єднувати в мережуелектроніку вже у всій квартирі, а не в одній кімнаті. До того ж монтажпластикового оптоволокна не вимагає спеціальних навичок. Так що POF для
FireWire, що називається, попадання в яблучко. Але всі ці блискучіперспективи пластикового оптоволокна здійсняться не раніше, ніж на ринкупобутової електроніки з'явиться достатньо продуктів, що підтримують FireWire.

Де знайдеться застосування?

Незважаючи на те що пластикові оптичні кабелі (Plastic Optical Fiber
- POF) використовуються в багатьох корпоративних додатках, головним об'єктомїх застосування можуть стати мережі домашнього призначення.

Після наполегливих, але марних спроб відвоювати місце для POF вгоризонтальних кабельних проводках офісних будівель їх прихильники раптомвиявили, що саме в комунікаційних мережах житлових будинків, і зокремащо використовують програми для побутової електроніки, їх чекає світлемайбутнє. До того ж мережеве середовище таких приміщень не є длявиробників POF чимось незвіданим: їх продукти вже не один рікзастосовуються в пристроях побутової електроніки. Сьогодні ж мова йде про те,щоб за допомогою пластикового волокна об'єднати ці пристрої в єдинудомашню мережу.

Як вважає Едуард Берман, президент компанії Boston Optical Fiber,єдиного в США виробника кабелів POF, їхня продукція призначенане тільки для побутової електроніки. "У наші плани входять і високошвидкіснідодатки. І не важливо, де ці програми будуть використовуватись - вкомерційних чи будівлях або житлових, - говорить він. - Протягом декількохостанніх років ми в США наполегливо домагаємося впровадження кабелів POF в мережевуінфраструктуру саме офісних будівель. Однак найсвіжіші розробки в світіпобутових електронних приладів і пристроїв та їх добра підготовленість дооб'єднанню в домашні мережі свідчать про те, що все-таки основна
"Сфера діяльності" продуктів POF - саме домашні мережі ".

Дослідний зразок пристрою RXM-1, розроблений спільно компаніями
Leviton і NEC. Дозволяє сполучати шину IEEE 1394 (FireWire) із стандартнимоптоволокном, POF або кручений парою (UTP) 5-ї категорії. Пропускнаспроможність з'єднання досягає відповідно 400, 200 і 100 Мбіт/с придовжині з'єднання 2000 футів для оптоволокна і 300 футів для POF і UTP
(приблизно 600 і 90 метрів). За планами виробників, RXM з'являться наринку чи не одночасно з першими цифровими телевізороамі,оснащеними шиною FireWire.

З'єднання.

У далекі 80-і ...

У далекі 80-і роки, виробники телекомунікаційного обладнаннятільки розробили технологію оконцеванія волоконно-оптичного кабелю
(ВОК) конекторами. Перша технологія полягала в нанесенні на волокношару епоксидної смоли бавовняної паличкою або зубочисткою. Очищеневолокно вставлялася в отвір коннектора і фіксувалося до застиганняклею. Потім волокно сколюється і полірувався. Середній частерменірованія коннектора становило від 20 до 30 хвилин (без урахування часусушіння клею).

Подібні методи терменірованія оптоволокна залишаються актуальними ідо цього дня. Але при цьому треба розуміти, що склад клею був значнополіпшений, якість виконання конекторів (особливо керамічної вставки)значно зросли. Наслідком цього є значне поліпшенняякості оптичного з'єднання. Але залишилася одна проблема, час! Частерменірованія 30 хвилин не влаштовувало інсталяторів ВОЛЗ. При всезростаючій кількості оптичних портів, необхідно було зменшити періодробіт.

Додамо спеку!

Нові хімічні технології дозволили значно скоротити частерменірованія. За рахунок використання термічної обробки час сушіннявдалося звести до мінімуму, 1 - 5 хвилин. Але тепер виникла інша проблема,час охолодження (з температури 100С до кімнатної займає близько 25 хвилин).
Ще один мінус, потрібна технологічна піч, отже, і електроживленнядо неї. А як це забезпечити в польових умовах?

У пошуках рішення ...

У пошуках рішення, деякі виробники, почали "заправляти"коннектори клеєм заздалегідь. Монтажнику потрібно було лише розігріти коннектор,вставити волокно і чекати поки охолоне. А потім виконати всі "стандартні"операції: сколювання волокна й полірування. Мінусами цією технологією булинеобхідні додаткові пристосування.

Хай буде світло!

Новий прорив в області оконцеванія волокна принесла UV технологія.
Епокситного клей застигав під дію ультрафіолетового (УФ) випромінювання.
Час застигання клею досягло 45 секунд, але знадобилося додатковеобладнання. Клей застиг, а далі все як завжди.

Два, краще ніж один ...

Наступний крок вперед був у використанні анаеробних клеїв. Клейскладається з 2 компонент - активатора і клею. Затвердіння клею наступаєтільки при взаємодії компонент одна з одною. У коннектор заправлявсяклей, а волокно маку в активатор (затверджувач). Час застигання теперстановило 30 секунд. Але це виявилося занадто швидко! Не завжди вдавалосяза короткий проміжок часу точно позиціонувати волокно в коннектори.

Ось воно, чудо! Технологія оконцеванія без клею! Але ...

Виробниками були зроблені спроби створити технології, що непотребують клею. Така технологія як, на приклад, CrimpLock фіксуєволокно в коннектори механічним шляхом. Домогтися хорошої якості такихконекторів, на сьогоднішній момент не вдалося, та й вартість коннектора іобладнання не так вже мала.

Мені полірувати?! Хай машини полірують!

Якщо розглянути всю технологію терменірованія ВОК, то процесполірування займає значну частку в сукупності всього витраченогочасу. А якщо в усередину коннектора помістити маленький шматочок волокна,конектор відполірувати на промислової установки, а монтажнику залишитилише з'єднати сколотів волокно з відполірованим шматочком?! Так, це,мабуть, цікаво, але дорого. Та й потім, потрібен хороший Сколювач типу
Fujikura CT-07.

Висновок:

Пластикове оптоволокно володіє серйозними перевагами перед
"міддю" і GOF. Однак та ніша, де використання POF оптимально, --високошвидкісні локальні мережі, - поки що лежить поза сферою інтересів масовогоринку. Безумовно, рано чи пізно інтеграція побутової техніки такомп'ютерних технологій призведе до багаторазового зростання трафіку усерединііснуючих мереж. Вони просто захлинуться в потоці аудіо-та відео даних. Ітоді знадобляться нові високошвидкісні рішення для локальних офісних ідомашніх мереж. Безумовно, POF має всі шанси стати претендентом номеродин на роль оптимального рішення. Але поки що ... поки не будемо забувати, що
"мідні" й оптоволоконні технології теж розвиваються.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Журнал Компьютерра від 22 травня 2000р.
2. http://www.adp.ru/
3. Журнал «Мережі і системи зв'язку № 6». № 11 вересня 1999. http://ccc.ru/magazine/depot/00_06/. «Пластикове оптичне волокно на шляху до домашніх кабельним проводках».
4. Основи волоконно-оптичного зв'язку, під ред. Е. М. Діанова, переклад з англ.