Glasvezelkabels zijn een type kabel dat veel wordt gebruikt in netwerktechniek en telecommunicatie. In vergelijking met conventionele koperen kabels bieden ze aanzienlijk hogere overdrachtssnelheden en een groter bereik. In veel gebieden vervangen glasvezelkabels bestaande koperkabels. Het technische werkingsprincipe verschilt fundamenteel van koperen kabels. Waar informatie wordt overgedragen op koperdraden met behulp van elektrische signalen en bewegende elektronen, doen glasvezelkabels dat met lichtdeeltjes (fotonen). Glasvezelkabels maken het mogelijk om zonder versterkers grote afstanden te overbruggen en ondersteunen ook hoge bandbreedtes. Bij het gebruik van glasvezelkabels moet er rekening mee worden gehouden dat er een groot aantal verschillende soorten vezels zijn met verschillende transmissie-eigenschappen. In principe wordt er onderscheid gemaakt tussen zogenaamde multimode- en singlemode-vezels. In onderstaand artikel wordt uitgelegd wat de technische eigenschappen zijn van de verschillende soorten vezels, wat hun voor- en nadelen zijn en voor welke toepassingen ze bijzonder geschikt zijn.
Basisstructuur en functie van optische vezels
Optische vezels zijn gemaakt van kunststof of glas, hebben zeer kleine diameters en zijn flexibel. Ze vereisen deskundige behandeling tijdens de installatie. De overdracht van informatie door de voortplanting van licht in de kabel is gebaseerd op het principe van totale reflectie. De vezels hebben een vezelkern en een mantel van vezels met verschillende optische eigenschappen. De kern heeft een iets hogere brekingsindex dan de bekleding. Hierdoor wordt de lichtbundel gereflecteerd op de overgang tussen de fiber en de cladding. De lichtstraal plant zich bijna zonder lichtverlies door de vezelkern. De vezelkern en vezelbekleding zijn gemaakt van diëlektrisch materiaal en zijn niet van metaal of geleidend. De glasvezels zijn omgeven door de coating, een laagje kunststof dat ter bescherming op de glasvezelmantel wordt aangebracht. Daarnaast zijn er meestal één of meerdere jassen ter bescherming tegen invloeden van buitenaf. De verschillende soorten glasvezels verschillen vooral in de diameter van de kern en mantel (single-mode of multi-mode vezels) en in het verloop van de brekingsindex (step-index of gradient-index vezels). Afhankelijk van het type kan een aantal verschillende lichtmodi zich voortplanten in de glasvezelkabel en is de reflectie van het lichtsignaal "zacht" of "hard".
Glasvezelkabels bieden de volgende voordelen ten opzichte van koperen kabels:
- Immuun voor elektromagnetische interferentie
- Geen generatie van elektromagnetische interferentie
- Geen massale problemen
- Grote afstanden kunnen worden overbrugd
- Hoge transmissiesnelheden kunnen worden bereikt
- Goede spionagebescherming
- Laag lijnverlies, zelfs bij hoge frequenties
- Verschillende golflengten van licht kunnen worden gebruikt als dragers binnen een vezel
Nadelen zijn te noemen:
- Hogere productiekosten
- meer veeleisende installatie
- Omzetting van optisch/elektrisch signaal vereist
- Complexere plug-in- en aansluittechniek
- Gevoeliger voor mechanische belasting
- Installatiebeperkingen door minimale buigradii
Het onderscheid tussen singlemode glasvezel en multimode glasvezel
Singlemode kabels hebben een aanzienlijk kleinere diameter van de vezelkern dan multimode kabels. De vezelkern van singlemode kabels heeft een diameter van 9 µm, in tegenstelling tot multimode kabels die een vezelkern hebben van 50 µm of 62,5 µm. In beide gevallen heeft het omringende coatingglas een diameter van 125 µm.
Lichtvoortplanting in glasvezelkabel
Onderstaande figuur laat zien hoe licht zich voortplant in glasvezelkabel. Het verschil tussen singlemode en multimode is te zien in de schematische tekening. In de grotere vezelkern van multimode-kabels plant licht zich anders voort dan in single-mode glasvezel met een vezelkern van slechts 9 µm in diameter. (Meer technische details worden verderop in de tekst uitgelegd.)
Belangrijke technische termen met betrekking tot glasvezel
Voor een meer gedetailleerde uitleg van de verschillen tussen singlemode en multimode glasvezelkabels, is het noodzakelijk om enkele belangrijke technische termen met betrekking tot glasvezel te kennen en te begrijpen. Dit zijn:
- brekingsindex
- Modi
- UITGAVE
vonbrekingsindexHet is een maat voor de optische dichtheid van een materiaal en geeft de verhouding aan tussen de lichtsnelheid in een optisch medium en de lichtsnelheid in een vacuüm. Hoe hoger de brekingsindex, hoe hoger de optische dichtheid van het medium. Licht wordt gebroken of gereflecteerd aan de grenzen van twee optische media met verschillende brekingsindices.
Modizijn verschillende manieren waarop licht zich voortplant in een optische vezel. Multimode glasvezel ondersteunt vele propagatiemodi, singlemode glasvezel slechts één.
UITGAVEzorgt ervoor dat een puls die in een optische vezel wordt geïnjecteerd, in de loop van de tijd geleidelijk breder wordt langs zijn voortplantingspad. Hierdoor kunnen opeenvolgende pulsen elkaar overlappen en transmissiefouten veroorzaken. Laserdiodes genereren pulsen van enkele nanometers breed, zodat verstrooiingseffecten worden geminimaliseerd bij hoge bandbreedtes.
Technische kenmerken van single-mode glasvezel
Single-mode vezels, ook wel single-mode vezels genoemd, worden gekenmerkt door een zeer kleine vezelkerndiameter. Met een typische totale diameter van 125 µm is de kerndiameter meestal slechts 9 µm, d.w.z. slechts een paar keer de golflengte van licht. Door deze kleine diameter kan er maar één type licht in de kern voortplanten. De zogenaamde hogere transversale modi planten zich niet voort in de vezelkern. Omdat er slechts een enkele lichtmodus voortplant, kunnen zeer lage dempingswaarden en minimale signaalvertraging worden bereikt. Single-mode vezels kunnen lange afstanden overbruggen zonder de noodzaak om signalen te versterken en te filteren. De lasers die nodig zijn om het licht te leveren kosten echter meer. Daarnaast maakt dit solderen en te gebruiken connectoren duurder. De reden hiervoor is dat zeer kleine aderdiameters bij het aansluiten precies op elkaar moeten worden afgestemd om signaalverliezen en hogere dempingswaarden te voorkomen.
De voor- en nadelen van single-mode glasvezel
Voordelen:
- lage signaalverzwakking
- Bijna geen signaalvertraging
- Grote afstanden kunnen worden overbrugd
- Hoge bandbreedtes mogelijk
Nadelen:
- Voor de lichtpulsen zijn duurdere lasers nodig
- Gecompliceerde productie van glasvezels door zeer kleine vezelkernen
- Bij het aansluiten van glasvezelkabels door middel van connectoren of solderen is maximale precisie vereist.
Typische toepassingsgebieden voor single-mode glasvezel
Single-mode glasvezelkabels worden altijd gebruikt wanneer grote afstanden moeten worden overbrugd of bijzonder hoge datasnelheden moeten worden bereikt. Zelfs bij transmissieafstanden van enkele kilometers kan een minimum aan transmissiefouten en interferentie worden bereikt. Single-mode glasvezels worden ook steeds populairder als patchkabels, omdat ze de steeds groter wordende bandbreedtebehoefte dekken zonder de maximaal mogelijke verbindingslengtes te beperken. Typische toepassingen zijn de implementatie van CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) en DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) systemen met transmissiesnelheden in het terabitbereik.
Technische kenmerken van multimode glasvezel
In vergelijking met single-mode vezels is de kerndiameter van multimode vezels veel groter. Dit is meestal 50 µm en maakt verspreiding van verschillende lichtmodi mogelijk. Door de verschillende propagatiemodi zijn de signaalverzwakking en signaalvertraging hoger. Hoe hoger de datasnelheid, hoe korter de maximale overbrugde afstand. Daarom is dit type glasvezel het meest geschikt voor bijvoorbeeld verbindingen over korte afstanden. B. op een LAN. Grotere kerndiameters maken het gemakkelijker om verbindingen te maken tussen individuele multimode vezels of tussen multimode vezels en andere apparatuur.
Maar er is nog een criterium waarmee multimode-vezels kunnen worden onderscheiden. Er zijn vezels met een zogenaamd step-index profiel en vezels met een gradient-index profiel. De profielvezel met getrapte index heeft een goed gedefinieerde brekingsindex tussen de kern en de bekleding. Dit leidt tot een sterke lichtreflectie direct bij de overgang tussen de kern en de bekleding. Door deze harde reflectie gaan de transmissie-eigenschappen achteruit. Vezels met een gradueel indexprofiel hebben betere signaaloverdrachtseigenschappen. De brekingsindex van dit type vezel neemt parabolisch af van de kern tot aan de mantel. Dit zorgt voor een vloeiende reflectie van licht, wat leidt tot betere transmissie-eigenschappen. Terwijl vezels met een getrapt indexprofiel typisch een diameter hebben van 200 tot 500 µm, hebben vezels met een gegradeerd indexprofiel in het algemeen een totale diameter van 125 µm.
De voor- en nadelen van multimode glasvezel
Voordelen:
- Minder complexe productie van glasvezels
- Eenvoudigere aansluittechniek dankzij grotere kerndiameter
- Vezels verkrijgbaar met getrapte index en gegradueerde indexprofielen
Nadelen:
- Verhoogde signaalverzwakking en vertraging
- Lagere maximale bandbreedtes
- Kortere afstanden kunnen worden overwonnen
- Versterker of signaalfilter vereist voor langere afstanden
Typische multimode glasvezeltoepassingen
Typische toepassingen voor glasvezelkabels met een step-index profiel zijn trunkkabels voor toepassingen over korte afstanden, bijv. B. in patchpanelen. Gegradeerde indexprofiel glasvezelkabels hebben betere transmissie-eigenschappen en kunnen worden gebruikt voor iets langere afstanden, b.v. B. voor het aansluiten van schakelaars en andere netwerkcomponenten in het gebouw of op de grond. De gebruikelijke transmissiesnelheden van multimode glasvezelkabels zijn tot tien of honderd gigabit per seconde.
De verschillende categorieën multimode en single mode glasvezel
Net als bij koperkabels zijn er ook verschillende categorieën glasvezelkabels, waarin de transmissie-eigenschappen en toepassingsgebieden van de verschillende vezels worden gespecificeerd. Categorieën en optische klassen zijn gedefinieerd om prestaties en maximale bandbreedtes te classificeren. Er zijn klassen OM1, OM2, OM3, OM4 en OM5 voor multimode glasvezel en klassen OS1 en OS2 voor singlemode glasvezel. Het nu grote aantal klassen houdt rekening met de toenemende eisen aan communicatietechnologieën. Categorieën volgens ISO/IEC 11801 en 24702 zijn internationaal gestandaardiseerd.
Hier is een kort overzicht van de verschillende vezelcategorieën:
- Vezelcategorie OM1 - diameter kern/mantel: 62,5/125 µm, kleurcode: oranje - typisch voor LED-toepassingen
- Vezelcategorie OM2 - diameter kern/mantel: 50/125 µm, kleurcode: oranje - typisch voor LED-toepassingen
- Vezelcategorie OM3 - diameter kern/bekleding: 50/125 µm, kleurcode: aqua - voor snelle toepassingen zoals 10/40/100 Gigabit Ethernet of Fibre Channel
- Vezelcategorie OM4 - diameter kern/bekleding: 50/125 µm, kleurcode: violet - voor snelle toepassingen zoals 10/40/100 Gigabit Ethernet of Fibre Channel
- Vezelcategorie OM5 - diameter kern/mantel: 50/125 µm, kleurcode: limoen - voor toepassingen met hoge snelheid zoals 10/40/100 Gigabit Ethernet of Fibre Channel
- Vezelcategorie OS1 - diameter kern/bekleding: 9/125 µm, kleurcode: geel - voor bruggen over lange afstanden en voor hoge bandbreedtes
- Vezelcategorie OS2 – diameter kern/bekleding: 9/125 µm, kleurcode: geel – voor bruggen over lange afstanden en voor hoge bandbreedtes
Voor meer informatie over kleurcodering, zie pagina:Glasvezelkabelkleuren en kleurcodering
Zijn singlemode en multimode glasvezelkabels compatibel met elkaar?
Een veel gestelde vraag is of singlemode en multimode glasvezelkabels compatibel zijn en samengevoegd of gemengd kunnen worden. De vraag is eenvoudig te beantwoorden: in principe zijn singlemode- en multimode-kabels niet compatibel met elkaar. Ze kunnen niet eenvoudig worden gemonteerd vanwege verschillende kerndiameters. Ook al kan een klein deel van het lichtsignaal in de overgang naar de andere kabel worden gestuurd, toch treden extreem hoge demping en onvoorspelbare effecten op, waardoor een betrouwbare signaaloverdracht niet meer mogelijk is. Uiteraard kunnen er verschillende soorten glasvezelkabels gebruikt worden in een complete netwerkinstallatie. Zo kunnen multimode-vezels met een step-indexprofiel worden gebruikt voor patchpanelverbindingen, kunnen multimode-vezels met een gradient-indexprofiel worden gebruikt om schakelaars op verschillende verdiepingen aan te sluiten en kunnen single-mode-vezels worden gebruikt om zogenaamde backbone van de campus. Geschikt waar overgangen tussen koperen bekabeling en glasvezelbekabeling gemaakt moeten wordenmedia-omzetterWorden geïnstalleerd. Evenzo kan de overgang van singlemode naar multimode (of vice versa) worden gedaan via een overeenkomstige mediaconverter (Singlemode/Multimode media-omzetter).
Meer interessante feiten over multimode en singlemode glasvezelkabels
Single-mode en multi-mode glasvezelkabels zijn verkrijgbaar als zogenaamde multi-fiber kabels. Bij deze kabeltypes worden meerdere individuele vezels gebundeld tot een totaalkabel. Mogelijke aantallen vezels zijn bijvoorbeeld 4, 8, 12, 24 of 48 vezels. Om de toekomstige behoefte aan transmissiecapaciteit van glasvezelkabel flexibel en zonder extra installatie-inspanningen te dekken, worden de kabels meestal met een groot aantal reserve-aders gelegd.
Als glasvezelpaden via connectoren met elkaar zijn verbonden, moet erop worden gelet dat de signaalverzwakking bij connectorovergangen zo laag mogelijk is. Bij veel aansluitingen moet de connector zorgen voor een constant hoge reproduceerbaarheid van de verbindingskwaliteit en een consistente signaaloverdracht gedurende de lange levensduur van de kabel. In moderne glasvezeltechnologie worden verschillende connectoren gebruikt voor verschillende soorten kabels. Typische connectoren zijn LC-connector, SC-connector, ST-connector, FC-connector, DIN-connector en E2000-connector. LC-connectoren behoren tot de categorie Small Form Factor (SFF). Deze connectoren hebben zeer kleine afmetingen en een hogere verpakkingsdichtheid, bijvoorbeeld SC-, ST- of E-2000-connectoren.
De lastechniek maakt een permanente verbinding mogelijk van twee glasvezelkabels met zeer goede transmissie-eigenschappen en lage demping. Tijdens het lassen worden de twee vezels samengesmolten met behulp van een speciaal lasapparaat. Er moet voor worden gezorgd dat de kabelkern en kabelmantel precies zijn uitgelijnd en dat er geen verkeerde uitlijning is. Single-mode glasvezelverbindingen hebben hogere nauwkeurigheidseisen vanwege de aanzienlijk kleinere kerndiameter. Aan een optische golfgeleider kan ook een zogenaamde pigtail worden gesoldeerd. Een pigtail is een optische vezel die aan één kant al een voorgemonteerde connector heeft. Dit creëert verschillende opstellingsopties tussen meerdere geïnstalleerde multimode of singlemode optische vezels.
In onze winkel kunt u kant-en-klare glasvezelkabels krijgen, bijvoorbeeld geprefabriceerd met connectoren, in verschillende kabeluitvoeringen en met verschillende kabellengtes. Hier ga je direct naar de categorieën:single-mode glasvezelkabelEmMultimode glasvezelkabel
Vind je de glasvezelkabel die je nodig hebt niet in onze winkel, gebruik dan onze configurator. Met de configurator heeft u de mogelijkheid om diverse kabeltypes (patchkabel, installatiekabel, ondergrondse kabel en breakout kabel) te configureren met glasvezel connector types zoals LC, SC, ST, E2000, DIN, F-SMA en FC volgens uw wensen en specificaties als singlemode kabel of als multimode kabel.
Klik hier om direct naar onze te gaanConfigurator voor glasvezelkabelsEn
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in de volgende onderwerpen:
Keuze uit glasvezelkabels en vezelsoorten
Kleuren en kleurcodes voor glasvezelkabels