POF (Plastic (Polymer) Optical Fiber)

Átírás

1 POF (Plastic (Polymer) Optical Fiber) A hozzáférési hálózatokban az FTTO, FTTH kiépítésekhez, és a LAN oknál, figyelembe kell venni a házonbelüli nyomvonylak célszerű kialakítását. Ennek egyik lehetséges változata, a plasztik optikaiszál (POF) alkalmazása. A POF típusú kábelek fejlesztése és szabványosítása a kis sebességű átvitelre már kialakult. A nagysebességű (GB) átvitelre alkalmas megoldásokra jelenleg is folynak a fejlesztési munkák, különös tekintettel az ipari/üzleti (LAN) alkalmazásra és a Home Networking létesítésekre. Optikai szálak A jelenleg ismert és alkalmazott optikai szálak szerkezetük, illetve felépítésük anyaga szerint az alábbiak szerint csoportosíthatók. Tiszta üvegszál: a héj és a mag is szilícium alapanyagú üvegből készül. Kis szálcsillapítás és nagy átviteli kapacitás jellemzi. A távközlésben a kezdetektől fogva ezt a száltípust használják döntő többségben. Vegyes felépítésű szál: a szál hullámvezető részét a magot szilícium alapanyagú üvegből készítik, míg a héj műanyag. Ebben a száltípusban megpróbálták ötvözni a szilícium és a műanyag alapanyagok előnyös tulajdonságait. Tiszta műanyag szál: a héj és a mag is műanyagból készül. A nagy csillapítás miatt elsősorban kis távolságokra alkalmazható. A műanyag szálak alapanyagaként a PMMA, a fluorral adalékolt műanyag, a polikarbonát, polisztirén és a poliolefinek terjedtek el. A POF elve és jellemzői A POF (Polymer Optical Fiber) egy olyan optikai hullámvezető, amely nagyon átlátszó polimerből áll. Mondhatni, egy nylon kötélnek látszik, amely transzparens a látható fény számára. A POF tipikusan Polymethil Metacrilate (PMMA) ból készült, amely a mag anyaga. (ld.725. ábra) 7.25 ábra POF szerkezete A mag körül van véve egy vékony réteg alacsony törésmutatójú (n) burkolattal, amely anyaga, fluorral kezelt polymer. A tökéletes fénytörésen át a fény a mag belsejébe van irányítva. A fény tehát a POF magján belül terjed, a bevonat egy külső burkolat, a vezető hatás létrehozására, amely a fényt kényszeríti, hogy kövesse a szál utját. (ld ábra)

2 7.26 ábra POF struktúra A POF kábelek több féle szerkezettel készülnek, ezek ismert változatait és a vonatkozó jellemzőket az alábbi 7.27 ábra szemlélteti. SI-POF (lépcső index, Ø: 1,0 mm, A N = 0,50): Lépcsős törésmutató eloszlású műanyag szál /POF/ (Homogenizált mag egyetlen burkolattal) Kétlépcsős törésmutató eloszlású műanyag szál /POF/ DSI-POF (két lépcső index, Ø: 1,0 mm, A N = 0,30): (Homogenizált kábelér kettős burkolattal nagyobb sávszélesség). Többlépcsős törésmutató eloszlású műanyag szál MSI-POF (multi lépcső index, Ø: 0,75 mm, A N = 0,25): Elkülönített rétegek, különböző törésmutatóval, nagyon nagy sávszélességhez. Gradiens törésmutató eloszlású műanyag szál GI-POF (graded index, Ø: 0,9 mm, A N = 0,40): Parabola profil max 2 Gbps ig 100m-en Többmagos POF MC-POF (multi core, Ø: 1,0 mm, A N = 0,50): Számos mag lépcsős törésmutató profillal, kis ívű rádiusszal (3 mm) Kétlépcsős törésmutató eloszlású többmagos POF DSI-MC-POF (multi core, Ø: 1,0 mm, A N = 0,20): Számos dupla burkolatú magok, igen nagy sávszélességhez ábra POF profilok

3 Az optikai szálak egyik fontos jellemzője a fajlagos csillapítás értéke, melyek a hullámhosszak függvényében megmutatják, az alkalmasságukat. A ábrán látható, hogy a fentiek közül a fluorral adalékolt műanyagnak van a legjobb optikai tulajdonsága. Fajlagos csillapítás [db/km] GI-POF(PMMA) PF GI-POF PF GI-POF(elméleti határ) üvegszál , Hullámhossz [nm] 7.28 ábra Különböző alapanyagú fényvezető szálak fajlagos csillapítása A különböző mag anyagok, különböző csillapítást és alkalmazási hőmérséklet értékeket eredményeznek. A törésmutatók különbözően határozzák meg a maximális szöget és így a különböző sugárnyalábok késleltetési idejét. Komplex mutató profilok megengednek egy megnövekedett sávszélességet és redukált hajlítási veszteséget. A jelenleg legnagyobb mennyiségben a lépcsős törésmutató eloszlású, PMMA alapanyagú műanyag szálakat használják. E száltípus fajlagos csillapítási görbéjét a 7.29 ábra mutatja. A látható hullámhossz-tartományban három, helyi csillapításminimummal rendelkező tartomány (átviteli ablak) található, az : 520, 560 és 650 nm. Fajlagos csillapítás [db/km] Hullámhossz [nm] 7.29 ábra A PMMA anyagú POF alkalmas átviteli ablakai 520 nm 570 nm 650 nm

4 Fluorral kezelt lépcsős mutatójú POF Másik megoldás a Parabolikus indexű profil használata. Ez esetben az átviteli idő különbségek közel elhanyagolhatók. A fluorral kezelt polymert (CYTOP) alkalmazásával, a Lucina -POF teljesíményeiben a csillapítás alacsonyabb mint 20 db/km és az adat sebesség egészen 10 Gbit/s lehet, 100méter hosszú POF-nál ábra Gradiens indexű profilú POF fajlagos csillapítás változása Ezzel a változattal megoldható lesz a szélessávú FTTO/FTTH háózatok kiépítése, mivel az alkalmazott 1310nm és 1551nm hullámhossz ablakokban aalacsony a csillapítás értéke. A POF@10G csoport ez év márciusában bejelentette, hogy lehetséges a 10Gb átvitel a GI-POF gradiens indexű plasztic optikai szálon.a jellemzői azt mutatják, hogy reális alternativája lehet az IEEE 10GBASE-T szerinti réz alapú technológiáknak. A GI-POF adottsága, hogy felhasználható a teljes 10Gb/s kommunikációs vonalon. Ez már működött 850nm-en ban elkészült a GI-POF rövid idejű változata 10G-en 100méterre.

5 Az utolsó szakasz (last mile) megoldásainak összevetése A POF várható alkalmazási területe, amely a szabványosítás által megnyíló félben van, a háztartási informatika és a szórakoztató elektronika. A felsorolt területek közös tulajdonsága, hogy az egyes eszközök, berendezések összekapcsolására rézvezetők is használhatók. Az intelligens otthon megteremtéséhez, a háztartások, kis irodák elektronikus berendezéseinek egységes hálózatba kapcsolásához a műanyagalapú fényvezetők ideális jeltovábbító médiumot kínálnak. Ezen a területen a hagyományos réz alapú összekapcsolás (VDSL), a gyorsan fejlődő vezeték nélküli technológia (WLAN, Bluetooth) versenytársai az optikai átvitelnek. Az alábbi táblázatban az egyes technológiák kerültek összehasonlításra, figyelembe véve az előnyöket és hátrányokat. Technológia IEEE 1394b IEEE1394 USB 2.0 GbE W-LAN Média POF GI-POF réz réz vezetéknélkü li Adatsebesség 3,2 Gbit/s 2 v10 Gbit/s 480 Mbit/s 1000 Mbit/s 54 Mbit/s Biztonság kiváló kiváló közepes közepes gyenge Elektroszmog nem nem nem nem igen Távolság 50 m 100 m 5 m 100 m 100 m Technológiák fő jellemzőinek összehasonlítása A GI-POF kábel rendkívül flexibilis, fel tud kínálni 5mm-es hajlítási sugarat, szemben a 25mm-es üveg szálas kábellel, illetve a 30mm-es Cat6 rézkábellel. A rendkivűl különböző mechanikai karakterisztikái ellenére, a GI-POF optikai jellemzői majdnem azonosak az üvegszáléval. A fluorral kezelt GI-POF 62,5цm magátmérővel a 850nm ablakon üzem,elve alkalmas az adatkommunikáció szállítására. Ez a képesség az alacsony költségű 850nm ablak használata, a kis teljesítmény, és az alacsony költségű vevők alkalmazása, lehetővé teszi olyan optikai modul használatát, amelynek a teljesítmény disszipációja kevesebb, mint 1.5 W. Ezzel a megtakarítás 80-90% szemben a 10G BASE-T réz technológiával. A gyártok célja, a jellemzők szabványos megvalósítása, a GI-POF alkalmazása kis költségű optikai eszözökkel együtt.