Janne Kuusivaara
41712J
jkuusiva@cc.hut.fiSisällysluettelo
1. JOHDANTO
2. KUIDUN KÄYTÖN HISTORIAA
3. KUITUTYYPIT
3.1 VALOKUITUJEN RAKENNE
3.2 MONIMUOTOKUIDUT
3.3 YKSIMUOTOKUIDUT
4. KUITUJEN LIITTÄMINEN
4.1 KUITULIITOKSET
4.1.1 Mekaaniset jatkokset
4.1.2 Hitsaus
4.2 LIITTIMET
5. OPTISEN VERKON AKTIIVISET KOMPONENTIT
5.1 OPTISET LÄHETTIMET
5.2 OPTISET VASTAANOTTIMET
5.3 OPTISET VAHVISTIMET
6. KUIDUN KÄYTÖN EDUT JA HAITAT
7. KUITU VAI KUPARI?
7.1 HINTA
7.2 KILPAILUKYKY
7.3 SUORITUSKYKY
7.4 ASENNUS, TESTAUS JA HUOLTO
8. KUIDUN SOVELLUKSET TIETOLIIKENNETEKNIIKASSA
8.1 PDH
8.2 SONET/SDH
8.3 ETHERNET JA TOKEN RING
8.4 FDDI
8.5 ATM
9. YHTEENVETO
10. KIRJALLISUUSVIITTEET
Lyhenne- ja termiluettelo
ANSI American National Standards Institute
APD Avalanche Photodiode, vyöryvalodiodi
ATM Asynchronous Transfer Mode
CDDI Copper Distributed Data Interface, myös nimellä TPDDI
EIA Electronic Industries Associates
EMI Electromagnetic Interference
FDDI Fiber Distributed Data Interface
ferrule Pieni reiällinen holkki, johon optinen kuitu liimataan
ITU International Telecommunications Union (entinen CCITT)
jitter Lyhytaikaisia muutoksia, ‘värinää’, tietoliikennesignaalin taajuudessa
LAN Local Area Network
LED Light Emitting Diode, valodiodi
Mbps Megabits per second
multimode Monimuotokuitu, ydin tavallisesti 50..100 mm ja vaippa 125 mm.
PCM Pulse Code Modulation
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy
PIN Positive Intrinsic Negative, valoherkkään PN-puolijohdeliitokseen
perustuva valoherkkä diodi.
RFI Radio Frequency Interference
SC Straight Contact, eräs optisten kuitujen liitintyyppi
SDH Synchronous Digital Hierarchy
singlemode Yksimuotokuitu, ydin tavallisesti 8..9 mm ja vaippa 125 mm.
SONET Synchronous Optical NETwork
ST Straight Tip, eräs optisten kuitujen liitintyyppi
TIA Telecommunications Industry Association
TPDDI Twisted Pair Distributed Data Interface, myös nimellä CDDI
UTP Unshielded Twisted Pair
Optisista kuiduista on tullut suosittu media useisiin kommunikaatiosovelluksiin teollisuudessa. Niitä voidaan käyttää esimerkiksi LAN-, PLC-, puhelin- ja video- siirtojärjestelmissä. Tietoliikennealan insinööri ei voi olla törmäämättä valokuituihin työssään. Optisia instrumentteja on jo kauan käytetty televerkkojen runkoyhteyksillä ja muilla pitkien etäisyyksien yhteyksillä, joissa tarvitaan suurta kapasiteettia. Viime vuosina optiikkaa on käytetty lähiverkoissakin. 10 Mbps Ethernetillä on oma kuituversionsa ja osa lähiverkkotekniikoista (mm. FDDI, ATM) on jo alunperin suunniteltu optisia kuituja hyväksikäyttäviksi. Vasta myöhemmin näistä on suunniteltu ja standardoitu myös kuparikaapeliversiot. Tämän dokumentin tarkoituksena on selvittää tiedonsiirtotekniikassa käytettävien optisten kuitujen ja verkon aktiivisten optisten komponenttien ominaisuuksia ja käyttöä. Lisäksi tutustutaan yleisimpiin kuituja käyttäviin sovelluksiin.
Tavallisesti optisessa tiedonsiirtotekniikassa käytetään valon 850, 1300 tai 1550 nm aallonpituuksia. Nämä valon aallonpituudet eivät näy ihmisen silmälle, joten optisessa siirrossa on aina turvauduttava mittalaitteiden apuun, kuten sähkötekniikassakin. 850 nm aallonpituus on valittu, koska se sopii hyvin pii-PIN-valodiodeille. 1300 nm aallonpituudella astetaitekertoimisella kvartsikuidulla on pienin hajonta ja 1550 nm aallonpituudella pienin tehohäviö. Siirrettävä valo on koherenttia valoa, eli valosignaali sisältää vain tietyn taajuusspektrin ja on muodoltaan säännönmukainen. Pelkkää koherenttia valoa sisältävä kantoaalto ei sellaisenaan sisällä informaatiota, vaan sitä moduloidaan siirrettävän informaation määräämällä tavalla. Digitaalisessa siirrossa käytetään tavallisesti pulssikoodimodulaatiota ja monikanavaisessa optisessa kaapelitelevisiossa amplitudi- tai taajuusmodulaatiota.
Vuosituhannen ajan ihminen on käyttänyt valoa ja sen ominaisuuksia, mutta ei oikeastaan koskaan ole pystynyt kontrolloimaan sitä. Vasta englantilainen fyysikko John Tyndall keksi, miten valosignaaleja pystyttiin taittamaan. Tyndall havaitsi, että kun vesi vuoti sadevesitynnyrin sivussa olevasta reiästä, vesi kuljetti myös valoa ulos.
Alexander Graham Bell sovelsi käsitettä pidemmälle valopuhelinkokeissaan 1880- luvulla. Valopuhelin käytti joustavaa kalvoa, jonka moduloitiin auringonvaloa ja vastaanottimena käytettiin seleeni-valonilmaisinta. Valonilmaisimen muodostamat virranvaihtelut syötettiin muuntajan läpi ja saatiin aikaiseksi alkuperäinen ääni. Keksinnön teki epäkäytännölliseksi epäkoherentti valo ja puhelimen vapaassa ilmassa kulkeva siirtotie. Lopulta Bell romutti valopuhelimen.
Siirtohäiriöt pysyivät ratkaisemattomana ongelmana pitkään. Samaan aikaan opittiin kommunikoimaan käyttämällä sähkövirtoja kuparikaapelilla. Laserien keksiminen 1960-luvulla ja pienihäviöinen optinen kuitu 1970-luvulla poistivat Bellin valopuhelimen kanssa kohtaamansa ongelmat. Vielä nykyäänkin laserin ja optisen kuidun yhdistelmä on optisen siirron tärkein peruselementti /1/.
Valokuitukaapeleita on nykyään käytössä useita erilaisia. Tässä perehdytään tyypillisimiin tietoliikennetekniikassa käytettyihin valokuituihin.
Valo etenee kuidussa samaan tapaan, kuin mikroaallot aaltoputkissa. Suurin osa valoenergiasta siirtyy optisen kuidun ytimessä. Ytimen ympärillä on vaippa, joka on optista lasia ja se on seostettu siten, että sen taitekerroin on pienempi kuin ytimen taitekerroin. Tämän ansiosta suurin osa kuituun menneestä valosta pysyy sen sisällä. Asia on todistettavissa yksinkertaisesti Snellin lain avulla. Kuva 3-1 havainnollistaa tätä ideaa: liian suuressa tulokulmassa tulevat valonsäteet absorboituvat vaippaan.
Kuva 3-1. Monimuotokuidun rakenne ja valon heijastuminen siinä.
Tavallisesti tiedonsiirrossa käytetyt optiset kuidut on valmistettu kvartsilasista. Vaatimattomammissa sovelluksissa saatetaan käyttää jopa kokonaan muovisia kuituja. Vaipan ympärillä on yleensä muovipäällyste, joka suojaa kuitua ja tekee siitä mekaanista rasitusta kestävän. Venyminen, naarmut ja halkeamat edistävät kuidun katkeamismahdollisuutta. Valokuiduille optisesti tärkeitä ominaisuuksia luetellaan ovat:
Kuva 3-2. Erilaisia kuituja.
Monimuotokuituja (multimode) käytettiin optisen siirtotekniikan alkuvaiheessa, koska valmistustekniikka ei ollut kovin kehittynyttä ohuiden yksimuotokuitujen valmistukseen. Monimuotokuitu koostuu yleensä joko 50 mm, 62.5 mm tai 85 mm paksuisesta ytimestä ja 125 mm vaipasta. On olemassa myös kaapeleita, joiden ydin on jopa 200 mm ja vaippa 230 mm. Monimuotokuitujen ytimen paksuuden takia siirrettävä signaali vaimenee ja siroaa voimakkaammin kuin yksimuotokuiduilla. Vanhemmissa kuitutyypeissä taitekerroin muuttuu jyrkästi siirryttäessä ytimestä vaippaan. Nykysin käytetään monimuotokuituja, joiden taitekerroin muuttuu asteittain. Tämä aiheuttaa sen, että sironta kuidussa vähenee. Monimuotokuituja voidaan parhaiten käyttää lyhyillä etäisyyksillä ja järjestelmissä, joissa ei aseteta suuria vaatimuksia kapasiteetin suhteen. Tällaisia saattavat olla paikallisverkot ja teollisuudessa käytettävät verkot ja ne voivat olla esimerkiksi:
Monimuotokuitujen etuja ovat käytön helppous ja tarvittavien komponenttien saatavuus ja halpuus verrattuna vastaaviin yksimuotoversioihin. Vaimennus 850 nm ikkunassa on tyypillisesti alle 4 dB/km ja 1300 nm ikkunassa alle 2 dB/km.
Yksimuotokuidut (singlemode) soveltuvat hyvin vaativiin tiedonsiirtojärjestelmiin tarjoamiensa ominaisuuksien ansiosta. Kuidun varsinainen optinen ydin on tavallisesti 8..9 mm paksuinen ja ulkoläpimitta on sama kuin monimuotokuidulla: 125 mm. Kuitu on niin ohutta verrattuna käytetyn signaalin aallonpituuteen, että valo ei heijastu kuidusta ulos, vaan etenee lähes ‘suoraan’. Vaimennus on hyvin pientä: 1300 nm ikkunassa 0.36 dB/km ja 1550 nm ikkunassa 0.20 dB/km. Nämä vaimennusarvot mahdollistavat yli 60 km toistinetäisyydet. Yksimuotokuitujen käyttö tiedonsiirrossa on kalliimpaa kuin monimuotokuitujen, johtuen vaativammasta liitin- ja komponenttitekniikasta /3/.
Kaapelien äärellisen pituuden takia kaapeleita voidaan joutua jatkamaan, mikäli tarvitaan pysyvä liitos kahden kuidun välille. Jatkaminen rajoittaa kuitujen joustavuutta, mutta tuloksena on vahvempi ja pysyvä liitos. Myös haaroittamisen yhteydessä joudutaan tekemään jatkos. Jatkaminen tai haaroittaminen voidaan tehdä joko mekaanisesti tai hitsaamalla.
Tämäntyyppinen jatkos vaatii liitettävien kuitujen päiden pitelemistä ja täydellistä tasausta. Ennen tätä kaapeli on kuorittava ja sitten puhdistettava ja katkaistava. Katkaisun tarkoituksena on saada puhdas, tasainen kohtisuora pinta jatkamista varten. Tämän jälkeen ne lukitaan toisiinsa liiman tai puristuksen avulla. Menetelmä on halpa ja pitkäikäinen vaihtoehto liittimelle, ja usein siitä aiheutuu pienempi häviö signaalille. Mekaaninen jatkostekniikka vaatii jonkin verran investointeja välineisiin ja liitostyön tekijältä vaaditaan jonkin verran koulutusta.
Hitsaus on luotettavin ja häviöttömin optisten kuitujen jatkamismenetelmä. Kuitujen päät sulatetaan yhteen valokaaren avulla. Kohdistaminen on tässäkin menetelmässä tärkeää ja nykyaikaiset hitsauskoneet tekevät kohdistuksen ja hitsauksen automaattisesti. Tämän tyyppinen liitos kestää enemmän rasitusta kuin mekaaninen liitos ja vaimennus on pienempi.
Mikäli optisten komponenttien välisiä liitoksia joudutaan jatkuvasti avaamaan ja sulkemaan, välissä käytetään optisia liittimiä. Niitä käytetään pääasiassa optisissa päätepaneleissa, siirtolaitteissa, mittalaitteissa ja siirrettävissä järjestelmissä. Optinen liitin joutuu muuta verkkoa enemmän alttiiksi rasitukselle, se toimii epäjatkuvuuskohtana ja mahdollisena vikakohtana. Kuituliittimeltä vaaditaan seuraavia ominaisuuksia: pieni liitosvaimennus - tehoa häviää mahdollisimman vähän. suuri heijastusvaimennus - liitoskohdasta takaisin heijastuva valoteho on pieni. hyvä stabiilius ja toistettavuus - liitosta on voitava avata ja sulkea useita kertoja vaikuttamatta liitoksen ominaisuuksiin. Yleisin optisen kuidun liitinrakenne on holkkiliitin. Holkkiliittimessä kuitu liimataan pienen reiällisen holkin eli ferrulen sisään. Tavallisesti ferrulen pää on hiottu hieman kuperaksi, jolloin vastakkain liitettävien kuitujen väliin ei jää ilmarakoa ja liitoksen vaimennus on pienempi. Hionnan pitää olla puhdas ja sileä, sillä pienikin epäpuhtaus liittimen päässä huonontaa selvästi liitoksen ominaisuuksia. Yksimuotokuidulla, jonka ydin voi olla vain 8 mm, pienikin poikkema keskilinjasta johtaa signaalin merkittävään tai täydelliseen häviämiseen. Sen sijaan esimerkiksi 200/230 mm monimuotokuidussa voidaan sietää jopa 15 % poikkeama keskilinjasta.
Markkinoilla olevia liittimiä on karkeasti kahta eri tyyppiä: teleyritysten käyttämät ja tietokonevalmistajien käyttämät. Tietoliikenneverkoissa käytettävät liittimet ovat huomattavasti yleisempiä kuin tietokonevalmistajien liittimet ja liittimien standardointikin painottuu nykyään pääasiassa tietoliikenneverkkojen liittimiin /4/.
Yleisesti käytettyjä liittimiä ovat ST-, FC- ja SC-liittimet. ST-liitin (Straight Tip) on suosittu LAN-ympäristössä. FC-liitin on tällä hetkellä yleisin tietoliikennetekniikassa käytetty liitintyyppi. SC-liittimen (Straight Contact) käyttö on voimakkaasti yleistymässä sen tarkkuuden ja nopean ja yksinkertaisen kiinnityksen ansiosta.
Liittimiä kehitetään yhä taloudellisempaan suuntaan. Kustannussäästöt saavutetaan käyttämällä kylmäpuristettuja muoviosia, yksinkertaisempia rakenteita, asennustapoja ja valmistusmenetelmiä.
Optisissa järjestelmissä on välttämätöntä käyttää optoelektronisia tai optisia komponentteja. Optisen tiedonsiirron aktiivisia komponentteja ovat lähetin, vastaanotin sekä vahvistin. Optisen kuidun lähtöpäässä syötetään kuituun valosignaaleja lähettimellä ja signaalit vastaanotetaan kuidun toisessa päässä vastaanottimella.
Lähettimien tehtävänä on muuttaa sähköinen signaali valon muotoon ja syöttää se optiseen kuituun. Ne perustuvat joko laser- tai LED-komponentteihin. LED-lähettimillä on suhteellisen pieni lähetysteho ja ne soveltuvat vain lyhyille etäisyyksille. Tyypillisesti LED-lähetin toimii 850 nm - 1300 nm alueella. Tyypillisesti LED-lähettimillä käytetyt siirtonopeudet ovat 100 Mbps 10 kilometrin matkalla. Laser lähettää valopulsseja tavallisesti 1300 nm - 1500 nm alueella. Laserin lähtöteho on suurempi ja sen sen spektri on kapea, joten se on sovelias käytettäväksi pidemmillä etäisyyksillä. Etenkin 1550 nm aallonpituudella päästään suuriin siirtomatkoihin, sillä tällöin vaimennus kvartsikuidussa on pienin. Laser-lähettimet tukevat jopa yli 2 Gbps siirtonopeuksia 30 km matkalla. LED- ja laser-lähettimien hintaerot ovat huomattavat. LAN- ja tehdassovelluksissa käytetään pääasiassa LED-lähettimiä, koska tällöin ei aseteta kovin suuria vaatimuksia tiedonsiirron nopeuden ja siirrettävän matkan pituuden suhteen.
Vastaanottimessa signaalin ilmaisussa käytetään PIN- tai vyöryvalodiodeja (APD, avalanche photodiode) signaalin muuttamisessa takaisin sähköiseen muotoon. PIN- diodi muodostaa varauksenkuljettajia, kun siihen kohdistetaan valoa. Nämä varauksenkuljettajat muodostavat virran, joka muunnetaan sähköisiksi pulsseiksi. PIN diodeja on yleisesti saatavilla sovitettuina erilaisiin LED-lähettimiin. Vyöryvalodiodit muodostavat myös varauksenkuljettajia altistuttuaan valolle, mutta ne muodostavat suuremman ulostulovirran. Vyöryvalodiodit ovat paljon herkempiä kuin PIN-diodit ja niitä käytetään laser-lähteiden kanssa pitkillä etäisyyksillä. Vastaanottimen tärkeitä ominaisuuksia ovat herkkyys eli pienin optinen teho, jolla saavutetaan virheetön toiminta, sekä ylikuormituksen sieto, eli toiminta standarditehoja suuremmilla tulotehoilla.
Vahvistimia tarvitaan pitkillä siirtoetäisyyksillä, jolloin vaimentunutta optista signaalia pitää vahvistaa. Optisia vahvistimia kutsutaan usein myös toistimiksi. Toistimia on kahta tyyppiä: opto-elektroniset ja täysin optiset. Opto-elektronisissa toistimissa käytetään optista vastaanotinta (kts. kpl 5.2) muuntamaan vaimentunut valosignaali sähköiseksi signaaliksi. Sähköistä signaalia vahvistetaan vahvistimessa ja se muunnetaan tämän jälkeen takaisin valosignaaliksi lähettimessä. Ongelma opto-elektronisissa toistimissa on, että monimutkainen piiriteknologia sitoo sähköisen nopeuden ja tekee järjestelmän päivittämisen hankalaksi ja hinnakkaaksi. Parempi ratkaisu on vahvistaa signaalia suoraan optisesti. Tärkeimmät optisen vahvistimen komponentit ovat pumppulaser, jonka aallonpituus on varsinaista signaalin aallonpituutta pienempi ja erbium-seostettu kuitusilmukka, joka liitetään osaksi varsinaista siirtokuitua. Valoa johdetaan pumppulaserista summaimen kautta silmukkaan, joka virittyy ns. metastabiiliin tilaan. Tämä tila purkautuu samaan tahtiin varsinaisen signaalin kanssa. Toistaiseksi edellämainitun tapaista vahvistinta voidaan käyttää vain 1550 nm aallonpituudella. Kuituvahvistimesta, joka toimii 1300 nm aallonpituudella on saatu lupaavia tuloksia käyttämällä erbium-seostetun kuitusilmukan sijasta praseodyymillä tai neodyymillä seostettua silmukkaa. Toistaiseksi on kuitenkin muilla aallonpituuksilla käytettävä opto-elektronista muunnosta /5/.
Valokuidun käytöstä on seuraavia etuja:
Valokuidulla on tietenkin haittapuolensa:
Kuituoptisen järjestelmän hankkimisen puolesta puhuu monta asiaa. Silti tulisi vertailla tarkasti jokaisen sovelluksen hyöty- ja haittapuolia. Kaikki kuituoptisten järjestelmien toteuttamiseen vaikuttavat kustannukset tulisi paikallistaa ja analysoida.
Kupari on ollut vuosia selvä voittaja hintakilpailussa. Kuitenkin, viime vuosina kuitu on kuronut kuparin etumatkan umpeen, etenkin suorituskykyisissä lähiverkoissa. Hintoihin on vaikuttanut kaksi tekijää:
Monissa lähiverkoissa on käytössä parikaapeli, ja verkon ylläpitäjät toivovat, että olemassaolevat kaapeloinnit riittävät uusiin, suurinopeuksisiin lähiverkkoprotokolliin. Todellisuudessa vain pieni osa, lähinnä kategorian 3 (UTP-3), parikaapeleista soveltuu suurinopeuksiseen datasiirtoon sellaisenaan. Yli 100 Mbps nopeuksiin vaaditaan tavallisesti UTP-5-tyyppistä kaapelia. Tämä vaatii verkon täydellistä uusimista, liittimiä, kaapelointia ja sen uudelleensuunnittelua myöten. Kuparikaapelin päivitykset vaativat tarkkaa asennusta ja testausta. Lisäksi kuparikaapeliteollisuus on jo siirtymässä uusiin kaapeleihin ja liittimiin, joilla on parempi suorituskyky. Kuidulla, sen sijaan, voidaan taata järjestelmän toimivuus tulevaisuudessakin. Kuidun suuri kaistanleveys tukee kaikkia nykyisiä ja tulevaisuuden protokollia, eikä kaapeleita tarvitse vaihtaa.
Kuparikaapeli on herkkä EMI/RFI-häiriöille, ylikuulumiselle, vaimenemiselle, jitterille ja impedanssisovituksille, etenkin suurilla nopeuksilla. Tämä vaatii huomiota jo asennusvaiheessa. UTP:n asennuksessa on vältettävä sähkökoneita, korkeajännitekaapeleita ja muita EMI/RFI-lähteitä ja se saattaa rajoittaa verkon suunnittelua. Optinen kuitu on tunteeton EMI/RFI-häiriöille ja ylikuulumiselle. Vaimeneminen kuiduilla on vähäistä ja kaistanleveys suuri. Nämä tekijät antavat vapautta LAN- suunnitteluun.
Valokuidutkaapelit ovat 15 % ohuempia ja 25-40 % kevyempiä kuin UTP-5-kaapelit ja niiden taivutussäde on pienempi. Standardien kuiduille sallimat kuparikaapelia pidemmät yhteydet mahdollistavat vapaamman suunnittelun. Kuiduilla on suurempi mekaaninen vetolujuus kuin UTP-5:llä. UTP-5 kestää vetoa ominaisuuksien heikkenemättä maksimissaan 110 N ja 62.5/125 mm kuitu kestää yli 450 N rasituksen.
Kuitukaapelin asennus on helpommin testattavissa. Kuidun vaimennuksen mittaaminen on usein ainoa asennuksenaikainen testaus. UTP-5:n testaus sen sijaan vaatii kallista välineistöä, koulutusta, eikä nykyisiä testausmenetelmiä ole edes standardisoitu /6/.
Kuitua hyödyntäviä tiedonsiirtotekniikoita on nykyään useita. Valokaapeleiden käyttö televerkoissa aloitettin jo 1970-luvun loppupuolella.
Ensimmäisissä digitaalisissa 2 Mbps järjestelmissä voitiin siirtää 30 puhekanavaa. Tästä kehitettiin uusia hierarkiatasoja, joiden nopeudet ovat 2 Mbps perusnopeuden kerrannaisia. Taulukko 8-1 luettelee PDH-tekniikassa käytetyt, ITU-T:n G.700-sarjan standardien määrittelemät hierarkiatasot. Hierarkiatasoa 5 ei ole vielä standardisoitu fyysiseksi liitännäksi.
| Hierarkiataso | Bittinopeus (kbit/s) Pohjoisamerikkalainen | Bittinopeus (kbit/s) Eurooppalainen |
| 1 | 1544 | 2048 |
| 2 | 6312 | 8448 |
| 3 | 44736 | 34368 |
| 4 | 97728 | 139264 |
| 5 | 564992 |
Taulukko 8-1. PDH hierarkiatasojen nopeudet pohjoisamerikkalaisessa ja eurooppalaisessa järjestelmässä.
80-luvun loppupuolella suurin osa yli 2 Mbit/s PDH-järjestelmistä toteutettiin valokaapeleilla. Pääasiallinen kuitutyyppi on yksimuotokuitu.
Hierarkia, joka perustuu plesiokronisten bittivirtojen yhdistäminen biteittäin yhdistämiseen on käytännössä hankalaa, mikäli haluttaisiin lisätä tai poistaa ylemmillä hierarkiatasoilla yksittäisiä esim. nopeuden 2Mbit/s signaaleja. Joustava signaalien eroittelu ja yhdistely vaatii synkronista kanavointia. Tätä varten kehitettiin 1980-luvun lopussa Yhdysvalloissa alunperin optista verkkoa varten SONET (Synchronous Optical Network). ITU-T:n suositukset G.707-G.709 määrittelevät tästä johdetun uuden synkronisen digitaalisen hierarkian, SDH:n (Synchronous Digital Hierarchy). Taulukko 8-2 sisältää SDH-tasojen bittinopeudet.
| SDH-taso | Bittinopeus (kbit/s) |
| 1 | 155 520 |
| 4 | 622 080 |
| 8 | 1 244 160 |
| 12 | 1 866 240 |
| 16 | 2 488 320 |
Taulukko 8-2. SDH:n hierarkiset nopeudet.
Standardi määrittelee synkronisen kehysrakenteen perusnopeudelle ja tavulomitukseen perustuvan menettelyn suurempien nopeuksien käyttöön. SDH- tekniikka perustuu pääasiassa optisten kuitujen käyttöön. Ainoastaan perusnopeus, 155.52 Mbps, on standardisoitu myös kuparikaapeliversiona. Ylemmillä hierarkiatasoilla kuparin käyttö on lähes mahdotonta.
Ethernetistä on olemassa valokuituversio, 10BASE-F, joka soveltyy hyvin häiriöalttiisiin lähiverkkoympäristöihin. Standardoitu kupariversio Ethernetistä sallii maksimissaan 150 m etäisyyden työasemasta keskittimelle, mutta kuituversio sallii jopa kahden kilometrin etäisyyden. Token Ringistä on niinikään oma valokuituversionsa IEEE 802.5J, jossa siirtoetäisyys saa kuidulla olla niinikään kaksi kilometriä.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) on ANSI:n (American National Standards Institute) standardoima verkkotekniikka erittäin nopeaan tiedonsiirtoon optista siirtotietä pitkin. FDDI:n siirtonopeutena on 100 Mbps ja se toteutetaan fyysisesti kahdennettuna renkaana. FDDI:stä ollaan standardoimassa myös parikaapeliversiota (TPDDI), jossa verkonhallinta-algoritmi on sama kuin FDDI:ssä.
Asynkroninen siirtomuoto ATM (Asynchronous Transfer Mode) on edustaa teletekniikan uusinta kehitystä. Se soveltuu erityisesti purskeisen informaation käsittelyyn, joka on tyypillistä esimerkiksi digitaaliselle multimedialle. ATM onkin valittu laajakaistaisten monipalveluverkkojen eli B-ISDN-verkkojen toteutustavaksi. Sama siirtotapa on käytössä niin lähi- kuin laaja-alaisissa verkossa ja verkon topologia on vapaa. Useimmat ATM:n fyysisen kerroksen liitännöistä perustuvat kehystetyn datan siirtoon PDH- tai SDH-tekniikalla.
Optiset kuidut siirtomediana tarjoavat sellaisia etuja datasiirrossa, että niistä on tullut pääsiirtomedia monissa sovelluksissa. Useista näkökulmista katsottuna se tarjoaa lähes äärettömän kaistanleveyden. Kuituoptiset järjestelmät liittävät yhteen valtameriä ja mantereita. Niitä käytetään myös hyvin lyhyillä etäisyyksillä (30 cm). Uusissa lähiverkoissa ja toimistojen kaapeliasennuksissa kuitu on jo lähes välttämätön.
Kuidun ja kuparin valinnan ratkaisee viimekädessä käyttötarkoitus. Mikäli ollaan asentamassa pieneen toimistoon Ethernet-lähiverkkoa, jotta lasertulostin saadaan kaikkien käyttöön, saattaa olla turha asentaa valokuituja tätä varten. Valokuitu pääsee oikeuksiinsa vasta muuttuvassa, häiriöalttiissa ja suurta siirtokapasiteettia vaativassa ympäristössä.
Kuituoptinen teknologia on edelleen kypsymisvaiheessa. Tulevaisuudessa optista siirtotekniikkaa ollaan kehittämässä entistä suorituskykyisemmäksi. Nykyisillä tekniikoilla voidaan kuitenkin vielä siirtää terabittejä dataa sekunnissa. Tämä tyydyttää varmasti myös ahnaintakin “surffailijaa” tiedon valtatiellä (ainakin pikosekunnin tai pari).
/1/ Lascomm Inc., Fiber Optics in Harsh Environments, http://www.lascomm.com/fiberoptics/fib-art6.htm.
/2/ Kaario, Kimmo; Pekkola, Samuli; Wideroos, Kimmo, Valokaapelit ja liitintyypit, http://ww.math.jyu.fi/~karkita/jtli.htm.
/3/ Hämeen-Anttila, Risto; Hölttä, Pertti, Niinioja, Seppo, Tietoliikennejärjestelmät. Helsinki, 1993.
/4/ Koppinen, Petri; Viinikainen, Ari, Fiber Distributed Data Interface, http://www.jyu.fi/mpjk/fddi.html.
/5/ Lascomm Inc., Fiber For Physicists & Engineers, http://www.lascomm.com/fiberoptics/fib-art2.htm.
/6/ TIA, See the Light: Fiber-to-the-Desk, http://www.usa.net/corning- fiber/apps/tiabroch.htm.