Однако тех, кто приглядывается к высокоскоростным технологиям, несомненно больше смущает не отклонение от стандарта, а применение совершенноновой среды передачи — оптоволоконного кабеля. Его стоимость гораздо выше (соединительный шнур длиной б футов, то есть 180 см, может стоить до 50 долл. США), работать с ним сложнее. Для соединения двух кусков оптоволоконного кабеля требуется специальный инструмент, в состав которого входят микроскоп и микроманипулятор для точного совмещения световодов толщиной 65 или 50 мкм, что меньше толщины волоса. В последнее время, однако, появилась новая технология заделки кабеля в разъем, основанная на применении эпоксидной смолы. Отмеренное специальным шприцем количество смолы впрыскивается в разъем, затем туда вставляется заранее подготовленный кабель — остается только подождать, пока быстротвердеющая смола схватится. Такие разъемы имеют несколько большие переходные потери, но при дистанциях, далеких от предельных, работают вполне удовлетворительно.
В мире существует огромное количество корпоративных сетей на основе многомодового волоконно-оптического кабеля, с волокнами 62,5/125 и 50/125. По этому естественно, что еще на этапе формирования стандарта Gigabit Ethernet возникла задача адаптации этой технологии для использования в существующих многомодовых кабельных системах. В ходе исследований по разработке спецификаций 1000Base-SX и 1000Base-LX была выявлена одна очень интересная аномалия, связанная с использованием лазерных передатчиков совместно с многомодовым волокном.
Многомодовое волокно конструировалось для совместного использования со светоизлучающими диодами (спектр излучения 30-50 нс). Некогерентное излучение от таких светодиодов попадает в волокно по всей площади светонесущей сердцевины. В результате в волокне возбуждается огромное число модовых групп. Распространяющийся сигнал хорошо поддается описанию на языке межмодовой дисперсии. Эффективность использования таких светодиодов в качестве передатчиков в стандарте Gigabit Ethernet низкая, в силу очень высокой частоты модуляции - скорость битового потока в оптической линии равна 1250 Мбод, а длительность одно импульса - 0,8 нс. Максимальная скорость, когда еще используются светодиоды для передачи сигнала по многомодовому волокну, составляет 622,08 Мбит/c (STM-4, c учетом избыточности кода 8B/10B битовая скорость в оптической линии 777,6 Мбод).
По этому Gigabit Ethernet стал первым стандартом, регламентирующим использование лазерных оптических передатчиков совместно с многомодовым волокном. Площадь ввода излучения в волокно от лазера значительно меньше, чем размер сердцевины многомодового волокна. Этот факт сам по себе еще не приводит к проблеме. В то же время, в технологическом процессе производства стандартных коммерческих многомодовых волокон допускается наличие некоторых некритичных при традиционном использовании волокна дефектов (отклонений в пределах допустимого), в наибольшей степени сосредоточенных вблизи оси сердцевины волокна. Хотя такое многомодовое волокно полностью удовлетворяет требованиям стандарта, когерентный свет от лазера, введенный по центру такого волокна, проходя через области неоднородности показателя преломления, способен расщепиться на небольшое число мод, которые затем распространяются по волокну разными оптическими путями и с разной скоростью. Это явление известно как дифференциальная модовая задержка DMD. В результате появляется фазовый сдвиг между модами, приводящий к нежелательной интерференции на приемной стороне и к значительному росту числа ошибок. Заметим, что эффект проявляется только при одновременном стечении ряда обстоятельств: менее удачное волокно, менее удачный лазерный передатчик (разумеется удовлетворяющие стандарту) и менее удачный ввод излучения в волокно. С физической стороны, эффект DMD связан с тем, что энергия от когерентного источника распределяется внутри небольшого числа мод, в то время как некогерентный источник равномерно возбуждает огромное число мод. Исследования показывают, что эффект проявляется сильней при использовании длинноволновых лазеров (окно прозрачности 1300 нм).
Указанная аномалия в худшем случае может вести к уменьшению максимальной длины сегмента на основе многомодового ВОК. Поскольку стандарт должен обеспечивать 100-процентную гарантию работы, максимальна длина должна сегмента регламентироваться с учетом возможного проявления эффекта DMD.
Интерфейс 1000Base-LX. Для того, чтобы сохранить большее расстояние и избежать непредсказуемости поведения канала Gigabit Ethernet из-за аномалии, предложено вводить излучение в нецентральную часть сердцевины многомодового волокна. Излучение из-за апертурного расхождения успевает равномерно распределиться по всей сердцевине волокна, сильно ослабляя проявление эффекта, хотя максимальная длина сегмента и после этого остается ограниченной. Специально разработаны переходные одномодовые оптические шнуры MCP (mode conditioning patch-cords), у которых один из соединителей (а именно тот, который планируется сопрягать с многомодовым волокном) имеет небольшое смещение от оси сердцевины волокна. Оптический шнур, у которого один соединитель - Duplex SC со смещенной сердцевиной, а другой - обычный Duplex SC, может называться так: MCP Duplex SC - Duplex SC. Разумеется такой шнур не подходит для использования в традиционных сетях, например в Fast Ethernet, из-за больших вносимых потерь на стыке с MCP Duplex SC. Переходной MCP может быть комбинированным на основе одномодового и многомодового волокна и содержать элемент смещения между волокнами внутри себя. Тогда одномодовым концом он подключается к лазерному передатчику. Что же касается приемника, то к нему может подключаться стандартный многомодовый соединительный шнур. Использование переходных MCP шнуров позволяет заводить излучение в многомодовое волокно через область, смещенную на 10-15 мкм от оси.
Таким образом, сохраняется возможность использования интерфейсных портов 1000Base-LX и с одномодовыми ВОК, поскольку там ввод излучения будет осуществляться строго по центру сердцевины волокна.
Рассмтрим интерфейс 1000Base-SX. Так как интерфейс 1000Base-SX стандартизован только для использования с многомодовым волокном, то смещение области ввода излучения от центральной оси волокна можно реализовать внутри самого устройства, тем самым снять необходимость использования согласующего оптического шнура.
Несколько лет назад производители оптоволоконных разъемов создали в Ассоциации телекоммуникационной промышленности (Telecommunication Industry Association — TIA) отделение «Оптоволокно для локальных сетей» (Fiber Optics LAN Section — FOLS) специально для продвижения на рынке оптических технологий. Стандартизация оптоволоконных разъемов является одной из важнейших задач данного отделения, которая, к сожалению, до сих пор не решена. Хотя стандарты рекомендуют разъем SC, повсеместно используются другие типы: ST, FC, FDDI, SMA, D4, MINI-BNS, FC/PC, Escon, Biconic, отечественный ЛИСТ-Х. Такое разнообразие отнюдь не облегчает жизнь пользователей, а, наоборот, делает системы более дорогими и усложняет замену активных устройств при переходе на новые технологии, например от Token Ring или FDDI к ATM-155 или Fast Ethernet.
Новый разъем призван обеспечить миниатюризацию, удобство эксплуатации за счет подключения одновременно двух волокон и упрощение монтажа. Идея оптического разъема, «вписывающегося» в форм-фактор розетки RJ-45, принадлежит компании Panduit, которая направила соответствующий запрос на разработку нового стандарта в подкомитет TIA FO-6.3. Впоследствии заявки с предложением собственных вариантов разъемов поступили также от компаний 3M (на SG или VF-45), Siecor (Mini-MT, Mini-MPO), Lucent Technologies (LC) и AMP (MT-RJ).
Теперь проектировщики сетей должны сами выбирать между витой парой с единым стандартным разъемом RJ-45 и оптоволокном с десятком традиционных и пятью перспективными типами оптоволоконных разъемов. При этом следует учитывать, что масла в огонь подливают и производители активного сетевого оборудования, устанавливая абсолютно разные разъемы в коммутаторах и серверах. Опыт показывает, что частные решения не только создают проблемы совместимости, но и оказываются значительно дороже стандартных.
Возможно, психологический барьер применения оптического волокна был 6ы легче преодолен в России, если бы имелся столь же широкий, как в США, опыт применения сетей FDDI (Fiber Distributed Data Interface — распределенный оптоволоконный 100 мбитныи нтерфейс данных). Довольно высокая скорость (100 Мбит/с) и почти абсолютная надежность этой сети с кольцевой топологией позволяют применять ее даже в производственных условиях.
