Rdzenie wielowarstwowe

Wielomodowe kable optyczne stosowane w sieciach LAN w zdecydowanej większości zawierają gradientowe włókna światłowodowe. Światłowód taki wytwarza się, nanosząc kolejne warstwy szkła kwarcowego o różnych współczynnikach załamania wg ogólnej zasady: im więcej takich warstw, tym światłowód jest lepszy do transmisji długodystansowych. Szerokopasmowe technologie optyczne 1GbE i 10GbE potrzebują szybszych częstotliwościowo źródeł światła, ze wskaźnikiem modulacji lepszym od diod LED, stosowanych w aplikacjach SDH o przepływnościach do 622 Mb/s. W celu obniżenia kosztów szkieletowej instalacji światłowodowej, opracowano tanie źródła laserowe VCSL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), efektywnie działające przy fali 850 nm w światłowodach z włóknem 50/125 µm - odpowiednim dla gigabitowych aplikacji optycznych.

Laserowe źródła światła VCSEL przystosowane do transmitowania wiązki świetlnej o długości fali 850 nm są bardziej efektywne niż tradycyjne diody LED. Lasery VCSEL potrzebują wyższej jakości okablowania strukturalnego, zwłaszcza innej technologii produkcji włókien i złączy. Występująca dotąd w większości włókien wielomodowych skokowa zmiana tego współczynnika ma niekorzystny wpływ na możliwości transmisyjne włókna o podwyższonej przepływności (Gigabit Ethernet). O ile standardowe włókna optyczne 50/125 µm oraz 62,5/125 µm w połączeniu z tanimi laserami VCSL są wystarczające dla aplikacji 1GbE, o tyle przy 10-krotnie wyższej częstotliwości pracy w technologii 10GbE można stosować jedynie cieńsze włókna optyczne 50/125 µm (poza nielicznym wyjątkami), optymalizowane do laserów VCSL. Optymalizacja, polegająca na niewielkiej zmianie w profilu współczynnika załamania światła, jest konieczna, gdyż standardowa procedura wytwarzania włókien 50/125 µm nie jest w stanie zapewnić wymaganego pasma przenoszenia w rdzeniu, wynoszącego 2000 MHz x km dla fali 850 nm (10 Gb/s, 300 m). Zoptymalizowane włókno może konkurować z miedzianymi rozwiązaniami kablowymi, zapewniając pracę wszystkich współczesnych protokołów komunikacji: Ethernet, Token Ring, Fibre Channel, FDDI, Fast Ethernet, 1GbE czy 10GbE.

Wielomodowe włókna światłowodowe HiCap (Reichle & De-Massari), przeznaczone do gigabitowych transmisji, są wykonane z zastosowaniem technologii PCVD (Plasma-activated Chemical Vapour Deposition). Ich stosowanie znacznie zwiększa niezawodność gigabitowych transmisji w obu oknach transmisyjnych 850 nm i 1300 nm, gdyż ta technologia pozwala na osiągnięcie ciągłości charakterystyki współczynnika załamania światła w całym przekroju rdzenia. Inaczej niż w zwykłym gradientowym włóknie światłowodowym, gdzie rdzef jest budowany z ok… 100 warstw szkła o różnych współczynnikach załamania światła (rosnącego w kierunku osi włókna), rdzeń włókna HiCap składa się z ponad 1000 takich warstw, istotnie wpływając na poprawienie ciągłości charakterystyki. Ta technologia wytwarzania pozwoliła także na wyeliminowanie skokowego spadku współczynnika załamania w środku rdzenia. Włókna typu HiCap (1000Base-LX/SX) pozwalają na osiągnięcie przekazów w zasięgu do 2000 m w technologii Gigabit Ethernet, a dla większych szybkości są już dostępne (R&M) specjalne włókna wielomodowe 50/125 µm MaxCap, pozwalające na uruchomienie systemów transmisyjnych Ethernet 10 Gb/s - głównie przez wyeliminowanie skokowego spadku współczynnika załamania w osi rdzenia gradientowego.

Nowe włókna optyczne, mające do 2000 warstw (Teldor), zapewniają pojemność transmisyjną BL rzędu 4 GHz x km. Tego typu światłowody umożliwiają transmisję na znacznie większe odległości (przy zachowaniu pasma) lub rozszerzenie pasma (przy utrzymaniu zasięgu transmisji). Standardowo dla większości dostępnych na rynku włókien wielkość ta jest wielokrotnie mniejsza i wynosi zaledwie 0,5 GHz x km. Dla krótkich odcinków lub fragmentów sieci LAN niektóre parametry, takie jak tłumienność i szerokość pasma, nie są krytyczne, gdyż oba są funkcją odległości i dla małych zasięgów ich wpływ jest niewielki. Ekonomicznym rozwiązaniem jest stosowanie różnych rodzajów włókien: od najtańszych dla niewielkich odcinków, po najdroższe o małym tłumieniu, ale szerokim pasmie przenoszenia. Tak zróżnicowana paleta rozwiązań pozwala optymalizować koszty całej instalacji poprzez dobór odpowiedniego włókna w każdym z odcinków sieci, gdyż nie wszędzie jest potrzebny kabel z włóknami najwyższej jakości. Różnica w tłumienności pomiędzy skrajnymi rodzajami używanych włókien optycznych może wynosić obecnie do 20%, szerokość pasma natomiast może wtedy różnić się nawet o 600%.