Затухание
Для коротких участков волокна передача на длине волны 1310 нм остается привлекательной благодаря цене и доступности соответствующих лазеров. Несколько факторов, однако, побуждают к использованию передачи на больших длинах волн. На высоких скоростях передачи данных требования к чувствительности приемника обычно являются более строгими, что делает необходимым получение большей оптической энергии для поддержания низкой частоты ошибок. Из-за относительно высокого затухания на длине волны 1310 нм (см. таблицу 3) максимально возможные расстояния меньше по сравнению с 1550 нм. На больших расстояниях, которые превосходят допустимые пределы по чувствительности оптических приемников, сигналы в диапазоне 1550 нм могут быть усилены оптическим способом (обычно с использованием усилителей EDFA), что является невозможным на 1310 нм. В результате, передача на 1310 нм требует электрической регенерации, которая намного дороже, чем оптическое усиление.
Максимальное затухание в волокне по стандарту IEC 60793-2, дБ/км
Обычное затухание в кабеле, дБ/км
(Затухание в стандартном одномодовом волокне в диапазонах 1310 и 1550 нм).
Хроматическая дисперсия
Оптические импульсы, несущие цифровые данные, содержат в себе ограниченный спектр волн (а не только одну узкую длину волны). Так как различные длины волн распространяются в волокне с различной скоростью, отдельные компоненты импульса разделяются по мере его распространения по волокну. В конце концов, соседние оптические импульсы начинают перекрываться друг с другом и сигнал существенно искажается.
На 1310 нм затухание разрушает оптический сигнал, передаваемый по стандартному одномодовому волокну, еще до того, как хроматическая дисперсия становится проблемой. В результате, хроматическая дисперсия не является недостатком для передачи со скоростью 10 Гб/с в диапазоне 1310 нм по стандартному одномодовому волокну. Однако в диапазоне 1550 нм увеличенная хроматическая дисперсия в стандартном одномодовом волокне становится значительным сдерживающим фактором, обычно ограничивающим передачу 10 Gigabit Ethernet расстоянием в 40 км (хотя это зависит также от выбора передатчика).
На расстояниях, превышающих дисперсионные пороговые значения для стандартного одномодового волокна, требуется либо электрическая регенерация сигнала, либо оптическая компенсация дисперсии. Волокна DSF и NZDSF уменьшают хроматическую дисперсию в области 1550 нм, таким образом, увеличивается расстояние, на котором не требуется электрическая регенерация или оптическая компенсация дисперсии.
Поляризационная модовая дисперсия
Постоянно упоминаемым потенциальным препятствием для использования решений 10 Гб/с является поляризационная модовая дисперсия (PMD), вносимая некоторыми волоконными инфраструктурами. Фактически PMD разделяет оптический сигнал на два идентичных сигнала, которые распространяются по волокну с различными скоростями. Если две компоненты значительно разделены в момент получения сигнала, передаваемая информация может оказаться значительно повреждена.
Большинство оптических волокон, соответствующих современным стандартам G.652 (стандартное одномодовое волокно) и G.655 (волокно с ненулевой смещенной дисперсией), подходят для передачи со скоростью 10 Гб/с в глобальных сетевых решениях. Однако у старых инфраструктур, особенно у тех, которые были созданы до 1990-х годов, существуют потенциальные недостатки. Недостаток требований к PMD в промышленных стандартах в то время сделал возможным большой разброс в характеристиках волокон в зависимости от производителей и использованных технологий. Хотя стандартизация PMD во многом решила проблему, значительное количество волокна, введенного в эксплуатацию до начала 1990-х, представляет собой потенциальную проблему для применения технологии передачи на скорости 10 Гб/с. Ситуация достаточно значительна и является для нескольких ведущих операторов основанием для того, чтобы требовать тестирования PMD в любой сети, рассматриваемой с точки зрения возможной работы на скорости 10Гб/с. PMD остается в фокусе внимания при разработке волокна под высокие скорости передачи (40 Гб/с и выше).Анализ конструкции волокна для сетей 10-Gigabit Ethernet
Основными факторами, влияющими на дизайн сетей 10 Gigabit Ethernet, являются:
- Сетевая топология, которая включает в себя расстояния, потери на стыках и количество соединений (т.е. энергетический потенциал линии связи).
- Тип волоконного кабеля (одномодовое или многомодовое волокно) и эксплуатационные характеристики на определенной длине волны. Эксплуатационные характеристики определяются вносимыми потерями в канале (затуханием в кабеле) и модальным диапазоном (для многомодового волокна).
- Использование специальных патч-кордов со смещенными коннекторами для подавления DGD, если они необходимы. 1310 нм решение WWDM, 10GBASE-LX4, требует использования этих специальных патч-кордов совместно с многомодовым волокном для достижения требуемых расстояний.
- Реализация кабельной системы, совместимая с сетевыми устройствами Ethernet, основанными на светодиодах и лазерах, что позволяет осуществить интеграцию существующих 10 Мб/с и 100 Мб/с сетей, основанных на использовании светодиодов и 1 Гб/с и 10 Гб/с сетей, основанных на использовании лазеров.
Затухание и усиление
В компьютерных сетях затухание — это потеря мощности сигнала связи, измеряемая в децибелах (дБ) . Одним из методов, используемых для увеличения уровня сигнала для предотвращения проблем затухания, является усиление .
Затухание демистифицировано
Затухание происходит в компьютерных сетях по нескольким причинам:
- Радиус действия — как беспроводные, так и проводные передачи постепенно рассеиваются с увеличением дальности
- Помехи — в беспроводных сетях радиопомехи или физические препятствия, такие как стены, также ослабляют сигналы связи
- Размер провода — в проводных сетях более тонкие провода страдают от более высокого (большего) затухания, чем более толстые провода
В сетях DSL затухание линии измеряет потерю сигнала между домом и точкой доступа провайдера DSL (центральная станция). Ослабление становится особенно важным в сетях DSL, поскольку скорости передачи данных, которые могут быть получены данным домохозяйством, могут быть ограничены, если значения затухания в линии слишком велики. Типичные значения затухания в линии в соединении DSL находятся в диапазоне от 5 дБ до 50 дБ (чем ниже значения, тем лучше). Некоторые широкополосные маршрутизаторы отображают эти значения затухания линии на своих страницах консоли, хотя они, как правило, представляют интерес только для опытных сетевых администраторов при устранении проблем с подключением
Wi-Fi поддерживает функцию динамического масштабирования скорости, которая автоматически регулирует максимальную скорость передачи данных соединения вверх или вниз с фиксированными приращениями в зависимости от качества передачи линии. В сценариях с высоким затуханием соединение со скоростью 54 Мбит / с может снизить скорость, например, до 6 Мбит / с.
Слово «ослабление» иногда применяется в других средах, помимо компьютерных сетей. Например, аудиофилы и профессиональные звуковые микшеры могут использовать методы ослабления для управления уровнями звука при смешивании различных аудиозаписей вместе.
Усиление демистификации
Усиление сигнала работает в противоположность затуханию сигнала, электрически увеличивая силу линейного сигнала любым из нескольких технических методов. Различные формы усиления вносят больше или меньше шума в сигнал. В компьютерных сетях усиление обычно включает логику для уменьшения шума, чтобы гарантировать, что данные основного сообщения не будут повреждены в процессе.
Сетевые ретрансляторы обычно включают усилитель сигнала в свою схему. Повторитель работает как промежуточное звено между двумя конечными точками сообщения. Он получает данные от исходного отправителя (или другого вышестоящего повторителя), обрабатывает их через усилитель, а затем передает более сильный сигнал в конечный пункт назначения.
Так называемые усилители сигнала помогают усиливать принимаемые беспроводные сигналы. Помимо повторителей, направленные антенны и другие обновления антенны работают также как усилители.
Отдельное понятие от усиления сигнала, усиление DNS — это своего рода атака распределенного отказа в обслуживании (DDoS), когда злоумышленник или ботнет использует систему доменных имен (DNS) для заполнения целевого сервера поддельными данными сообщений. В данном случае под усилением понимается поведение DNS при ответе на относительно небольшие сообщения запроса путем отправки относительно большого количества данных ответа.
Термин « усиление конфиденциальности» (отдельно от усиления как по сигналу, так и по усилению DNS) относится к расширенной концепции в области безопасности компьютерной сети и теории информации, в которой две стороны могут работать вместе, чтобы взаимно выяснить значение секретного ключа.
Затухание сигнала в СКС
Согласно последним изменениям в стандартах в настоящее время используется термин вносимые потери, а не затухание. Но поскольку производители тестового оборудования используют термин «затухание» с 1993 г., в отчетах о проведенных тестированиях данный термин будут использовать и дальше.
Электрические сигналы, передаваемые по линии связи, проходя по ней, теряют часть энергии. Вносимые потери определяют количество энергии, которая теряется, пока сигнал достигает принимающего конца кабельной линии. Измерение величины вносимых потерь дает количественную оценку сопротивления кабельной линии при передаче по ней электрического сигнала.
Характеристики канала связи, связанные с вносимыми потерями, изменяются с частотой передаваемого сигнала; так, высокочастотные сигналы испытывают намного более высокое сопротивление. Иначе говоря, кабельные линии показывают более высокие значения вносимых потерь для высокочастотных сигналов. Следовательно, вносимые потери должны измеряться во всем используемом диапазоне частот. Например, если вы измеряете вносимые потери в канале категории 5e, то их значение нужно проверить для сигналов в диапазоне от 1 до 100 МГц. Для кабелей категории 3 частотный диапазон составляет от 1 до 16 МГц. Вносимые потери также возрастают с увеличением длины канала связи практически линейно. Другими словами, если линия «A» в два раза длиннее линии «B», а все остальные характеристики одинаковы, значение вносимых потерь для линии «A» будет в два раза больше, чем для линии «B».
Величина вносимых потерь выражается в децибелах (дБ). Децибел – это логарифм отношения величины выходной мощности (мощность сигнала, принимаемого в конце линии связи) к величине входной мощности (мощность сигнала, испускаемого в кабель передатчиком).
Затухание в кабеле в значительной степени зависит от типоразмера провода, используемого в составе пары. Провода калибра AWG24 будут иметь меньшее затухание, по сравнению с проводами той же длины калибра AWG26 (более тонкие). Кроме того, многожильные кабели будут иметь затухание на 20-50 % больше, чем сплошные(одножильные) медные провода. Полевое испытательное оборудование будет определять наихудшее значение затухания и необходимый запас, т. е. разницу между измеренным значением затухания и его максимальным значением, которое допускает выбранный стандарт. Следовательно, запас в 4 дБ лучше, чем 1 дБ.