Coraz częściej w domach do przesyłania danych wykorzystywane są łącza światłowodowe. Sygnał wędruje jako impuls świetlny przez cienkie włókna, często bezpośrednio do routera. W przemyśle sytuacja wygląda inaczej. Odległości są tam krótsze, a ilość danych często mniejsza. Dlatego nadal dominuje przemysłowy Ethernet. W tym przypadku dane przesyłane są jako impulsy elektryczne przez ekranowane kable miedziane. Mimo to wymagania dotyczące szybkości transmisji wciąż rosną. Dlatego światłowody coraz częściej pojawiają się także w zakładach produkcyjnych. „Nie można jednoznacznie powiedzieć, że jedno rozwiązanie jest lepsze od drugiego”, podkreśla Kay Niemann, menedżer produktu ds. kabli światłowodowych w firmie LAPP. „To zawsze zależy od konkretnego zastosowania”.
Pomoc w wyborze technologii dla każdej aplikacji
Poniższe sześć kryteriów ułatwia dobór odpowiedniej technologii kablowej do konkretnego zastosowania i podjęcie właściwej decyzji między światłowodem, a kablem miedzianym.
- Prędkość transmisji
Światło jest preferowanym medium, gdy trzeba przesłać duże ilości danych. W sieciach biurowych czy zakładach produkcyjnych kable światłowodowe osiągają prędkości do 40 gigabitów na sekundę. Obecny światowy rekord to nawet jeden petabit na sekundę, czyli milion gigabitów na sekundę. Dotyczy to kabla z 19 włóknami. Mimo tak wysokich parametrów, projektanci powinni sprawdzić, czy rzeczywiście potrzebne są takie szybkości. Nawet w kontroli jakości obrazu, gdzie przesyła się kilka strumieni wideo w wysokiej rozdzielczości przez jeden kabel, zwykle wystarczy kilka gigabitów na sekundę. Technologia kabli miedzianych Ethernet ciągle się rozwija. Kable Cat.7 osiągają 10 Gbit/s, a Cat.8 nawet do 40 Gbit/s. Dzięki temu są równie wydajne jak kable światłowodowe na krótkich dystansach. „I to nie koniec rozwoju,” zapewnia Christian Illenseer, menedżer produktu ds. komunikacji przemysłowej w LAPP. - Zasięg
Największą różnicą między tymi technologiami jest prawdopodobnie zasięg. Maksymalna długość kabla Ethernet wynosi 100 metrów. Dłuższe odcinki powodują zbyt duże osłabienie sygnału elektrycznego, co może prowadzić do utraty danych. To wystarcza w wielu zastosowaniach przemysłowych, na przykład do komunikacji między maszynami. Jednak przy wysokich prędkościach transmisji, jak w przypadku kabli Cat.8, limit długości wynosi już 40 metrów. Gdy trzeba pokonać dłuższe dystanse i zapewnić szybki przesył danych, pojawia się konkretne wyzwanie. Dotyczy to na przykład dużych zakładów chemicznych lub kampusów z wieloma budynkami. W takich sytuacjach kable światłowodowe są jedynym rozwiązaniem. W zależności od konstrukcji i prędkości, mogą one bez problemu przesyłać dane na odległości od 500 metrów do 40 kilometrów. Jeszcze większe odległości można pokonać, stosując repeatery, które wzmacniają sygnał świetlny. - Kompatybilność elektromagnetyczna
Światło nie jest podatne na działanie pól elektromagnetycznych i samo nie emituje żadnych zakłóceń. To ogromna zaleta kabli światłowodowych w aplikacjach, gdzie istotna jest kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Dzięki temu światłowody są bezpiecznym i niezawodnym rozwiązaniem w pobliżu transformatorów, urządzeń wysokiego napięcia czy maszyn generujących silne impulsy zakłócające. Kable Ethernet także mogą być stosowane w takich warunkach, jednak ich odporność na zakłócenia jest ograniczona. - Zasilenie
W środowiskach przemysłowych niektóre urządzenia końcowe, takie jak kamery czy punkty dostępowe, wymagają własnego zasilania. Jednak dodatkowy kabel zwiększa koszty instalacji oraz ryzyko błędów. Rozwiązania bateryjne są bardziej odpowiednie dla małych urządzeń o minimalnym poborze energii, na przykład sensorów. Sprawdzoną alternatywą jest technologia Power over Ethernet (PoE). Kabel Ethernet nie tylko przesyła dane, ale także dostarcza zasilanie o mocy do 71 watów na kablach czteroparowych. To pokrywa potrzeby większości zastosowań w przemyśle. Kable światłowodowe natomiast nie oferują takiej możliwości i urządzenia końcowe zawsze wymagają oddzielnego kabla zasilającego. - Zastosowania w ruchu
Kable światłowodowe i miedziane są bardzo wytrzymałe, gdy są trwale zainstalowane. Obie technologie sprawdzają się także w zastosowaniach ruchomych. Ważne jest jednak, aby zachować odpowiedni promień gięcia i stosować odciążenia. Popularne przekonanie, że kable światłowodowe łatwo się łamią, jest błędne. Nie ma znaczenia, czy kabel jest ze szkła, czy z plastiku. Oba materiały są elastyczne i odpowiednie do zastosowań ruchomych. - Montaż
Często uważa się, że montaż kabli światłowodowych jest bardziej skomplikowany niż kabli miedzianych. To nie do końca prawda. Światło może przechodzić przez światłowód bez strat tylko wtedy, gdy połączenie w złączu jest idealnie dopasowane. Nawet najmniejsza przerwa powietrzna może rozpraszać światło i pogarszać jakość transmisji. Dlatego połączenie wymaga bardzo dużej precyzji. LAPP oferuje rozwiązanie ułatwiające montaż, złącza EPIC@ DATA FIBER FAST CONNECT (FFC). Są one wstępnie zmontowane i znacznie upraszczają podłączanie kabli światłowodowych..
Krótki odcinek włókna światłowodowego jest już zamontowany wewnątrz tych fabrycznie zmontowanych złączy. Po przycięciu włókna do odpowiedniej długości, instalatorzy wkładają je do otworu i dociskają do przygotowanego fragmentu włókna w złączu. Powierzchnia włókna rzadko jest idealnie gładka po cięciu. W efekcie powstaje niewielka przerwa między końcówkami. Aby zapobiec utracie światła, na końcu włókna w złączu znajduje się specjalny materiał. Mocno przylega do przygotowanego fragmentu włókna i zapewnia bezstratną transmisję światła.
Złącza FFC oferują użytkownikom dużą elastyczność. Montaż jest prosty i nie wymaga specjalistycznej wiedzy ani osobnego urządzenia do spawania. Dzięki temu oszczędza się czas i zmniejsza koszty. Złącza i kable można przechowywać w magazynie. Pozwala to na szybkie instalowanie nowych połączeń lub łatwą wymianę podczas konserwacji lub awarii. Dzięki temu system pozostaje sprawny nawet w wyjątkowych sytuacjach.
Kable dopasowane do urządzeń aktywnych
Decyzja o wyborze pomiędzy kablami światłowodowymi, a miedzianymi nie może być uniwersalna. Obie technologie mają swoje zalety, w zależności od konkretnego zastosowania. Architektura sieci nie wynika jednak przede wszystkim z właściwości kabli. Jak wyjaśnia Christian Illenseer, menedżer produktu ds. komunikacji przemysłowej w LAPP, planowanie zawsze zaczyna się od urządzeń aktywnych, czyli tych, które mają zostać połączone w sieć. Dopiero na tej podstawie dobiera się odpowiednie kable spełniające konkretne wymagania. LAPP wspiera ten proces, pomagając dobrać rozwiązania dopasowane do indywidualnych potrzeb. Może to dotyczyć na przykład odporności na oleje lub elastyczności kabla.
Kay Niemann, menedżer produktu ds. światłowodów w LAPP, podkreśla, że rzadko kiedy konieczna jest jednoznaczna decyzja. Nowoczesne przełączniki i bramy często mają zarówno złącza optyczne, jak i elektryczne. Dzięki temu można łączyć zalety obu technologii. Światłowody świetnie sprawdzają się przy większych odległościach w strukturze szkieletowej. Natomiast kable miedziane są idealne do komunikacji z maszynami i urządzeniami.