background image

A

P P E N D I X

B

F

IBER

O

PTIC

S

TANDARDS

Widespread use of any technology depends on the existence of acceptable stan-
dards. Standards must include primary measurement standards, component stan-
dards, network standards, standard test methods, and calibration standards. In
fiber optics, this means standardized specifications for fiber, cables, connectors,
and splices and test procedures for fibers, cables, connectors, and splices under
many varying environmental conditions. Primary and transfer standards for opti-
cal power, attenuation, bandwidth, and the physical characteristics of fiber are
also required.

These  standards  are  developed  by  various  groups  working  together,  all  of

which  are  listed  with  contact  information  in  Appendix  C.  Network  standards
come from American National Standards Institute (ANSI), Institute of Electrical
and  Electronics  Engineers  (IEEE),  International  Electrotechnical  Commission
(IEC), International Organization for Standardization (IOS), Telcordia (formerly
Bellcore),  and  other  groups  worldwide.  The  component  and  testing  standards
come from some of these same groups, as well as from the Electronic Industries
Alliance (EIA) in the United States and internationally from the ISO and IEC, and
other  groups  worldwide.  Primary  and  transfer  standards  are  developed  by
national standards laboratories such as National Institute of Standards and Tech-
nology (NIST), formerly the National Bureau of Standards which exist in almost

225

background image

all countries to regulate all measurement standards. International cooperation is
available to ensure worldwide conformance to all absolute standards.

We  must  also  discuss  “de  facto”  standards,  those  generally  accepted  stan-

dards for components and systems that are widely accepted in the marketplace.
In fact, we want to discuss all of those and their status in today’s fiber optic sys-
tems.

DE FACTO STANDARDS COME FIRST

In any fast developing technology such as fiber optics, there is always resistance
to the development of standards. Critics say standards stifle technology develop-
ment. Some critics object because it is not their standard that is proposed, and in
some cases, nobody really knows what standards are best because the technology
is still under development. Given these circumstances, users must choose the best
solutions  for  their  problems  and  forge  ahead.  In  fiber  optics,  those  who  have
gone  ahead  and  committed  heavily  to  the  technology  or  who  have  marketing
strength have established many of today’s standards.

In telecom systems, there are many types of systems but all are operating on

singlemode fiber at 1310 or 1550-nm wavelengths. Bit rates of 1.544 Mbits/S up
to  2.5  Gbits/S  are  already  in  operation,  with  wavelength  division  multiplexing
(WDM)  giving  much  higher  rates.  Today,  Synchronous  Optical  Network
(SONET) in the United States or Synchronous Digital Hierarchy (SDH) in the rest
of the world is the network protocol of choice. That appears to be changing as
the effect of the Internet drives everyone to Internet protocol (IP) networks.

In  datacom  systems  (the  generic  category  that  includes  datalinks  and  local

area  networks  [LANs]),  the  situation  is  reaching  consensus.  Four  multimode
fibers  have  been  used  in  datacom  systems:  50/125,  62.5/125,  85/125,  and
100/140 (core/clad in microns), but 62.5/125 fiber has been dominant. It origi-
nally  was  chosen  as  the  preferred  fiber  for  Fiber  Distributed  Data  Interface
(FDDI) and Enterprise System Connection (ESCON), became adopted by all ver-
sions of Ethernet, and the U.S. government is using 62.5/125 exclusively in offices
(FED STD 1070). Connectors have usually been ST style, but the EIA/TIA 568
Standard calls for the SC. The new small form factor (SFF) connectors are now
the multimode connector of choice for the networking equipment manufacturers,
as they offer higher density connections and reduce electronics cost.

While  short  wavelength  light-emitting  diode  (LED)  (820-850  nm)  systems

have  been  most  popular  for  Ethernet  at  10  MB/s,  the  higher  bit  rates  of  faster
systems are requiring 1300-nm LEDs due to the limiting effects of chromatic dis-
persion in the fiber. The development of low-cost 850-nm vertical cavity surface-
emitting  lasers  (VCSELS)  operating  with  multimode  fiber  has  made  Gigabit
Ethernet possible using lower-cost components, enhancing fiber optics as a net-
working technology.

226

APPENDIX B — FIBER OPTIC STANDARDS

background image

INDUSTRY STANDARDS ACTIVITIES

In light of these de facto standards, many groups are working to develop stan-
dards that are acceptable throughout the industry.

Primary Standards

The keeper of primary standards in the United States is the Department of Com-
merce, National Institute of Standards and Technology (NIST). Although some
optical standards work is done at Gaithersburg, Maryland, fiber optic and laser
activity is centered at Boulder, Colorado. Today, NIST is actively working with
all standards bodies to determine the primary reference standards needed and to
provide  for  them.  With  fiber  optics  applications,  their  concern  has  been  with
fiber measurements, such as attenuation and bandwidth, mode field diameter for
singlemode fiber, and optical power measurements.

NIST standards are in place for fiber attenuation and optical power measure-

ments, the most important measurement in fiber optics. Since all other measure-
ments require measuring power, several years ago NIST ran a “round-robin” that
showed up to 3 dB differences (50 percent) in power measurements among par-
ticipants. An optical power calibration program at NIST has resulted in reliable
transfer standards at 850 nm, 1300 nm and 1550 nm. Using new transfer stan-
dards, measurements of better than 5 percent accuracy should be easily obtained.

Component and Testing Standards

Several groups are looking at fiber optic testing standards, but the most active by
far is the EIA in the United States and the ISO worldwide. EIA FO-6 and FO-2
committees  meet  at  least  twice  a  year  to  discuss  technical  issues  and  review
progress  on  the  writing  of  standards  test  procedures  and  component  specifica-
tions.  At  the  current  time,  there  are  over  100  EIA  fiber  optic  test  procedures
(FOTPs) in process or published and many component specifications are being
prepared. The EIA should be contacted for an up-to-date list of currently pub-
lished standards as well as those in process.

In addition to being a standards-writing body, the FO-6 and FO-2 commit-

tees  are  a  forum  for  the  discussion  of  technical  issues,  relevant  to  the  FOTPs
being prepared, and are sometimes scenes of heated debate over these issues. But
real progress is being made in defining relevant tests for fiber optic component
and system performance.

Within the United States, Bell Communications Research (Bellcore), the spin-

off research and development organization for the divested Regional Bell Operat-
ing companies (RBOCs), was commissioned to set standards for its RBOCs by
issuing  technical  advisories  (TAs)  on  subjects  of  mutual  interest.  Bellcore  was
sold to a commercial company and renamed Telcordia, thus its impact on future
standards is unknown.

APPENDIX B — FIBER OPTIC STANDARDS

227

background image

Internationally, almost every country has its own standards bodies, but most

work through ISO and the IEC to produce mutually acceptable standards. The
IEC work is at least as large in scope as the EIA.

System Standards

Most early fiber optic systems were compatible with some electrical standards,
such as T-3, RS-232, and so forth, but each manufacturer used its own protocol
on the optical part of the network. As a result, there was little compatibility in
fiber optic systems. Even in telephony, fiber optic links developed as adapters for
standard T-carrier systems, so each manufacturer used its own protocol. Bellcore
developed SONET standards and CCITT did SDH to provide a standard proto-
col for telephony.

Work is now done by ANSI and IEEE on developing standard systems for

computer networks. The ANSI FDDI (X3T9.5 committee) is a high bit-rate sys-
tem for computer networks that has reached commercial reality. Another ANSI
committee (X3T9.3) is working on the even faster Fibre Channel specification for
GB/s  data  communications.  The  IEEE  standards  include  a  token-ring  LAN
(802.5), metropolitan area LAN (802.6), and fiber versions of all varieties of Eth-
ernet (802.3). From the vendor front, ESCON was developed by IBM to connect
mainframes to peripherals and has been adopted by the entire IBM-compatible
mainframe  industry.  Asynchronous  transfer  mode  (ATM)  is  a  fiber  or  copper-
based LAN using protocol borrowed from the telephony technology developed as
part of SONET and was developed into a LAN technology by an industry group
advocating  its  use.  So  network  standards  may  be  developed  by  any  number  of
groups who will then control the issues of compatibility and interoperability.

Standards  change  continuously.  To  keep  informed  on  the  current  status  of

fiber optic standards, contact the standards bodies involved for latest information.

228

APPENDIX B — FIBER OPTIC STANDARDS