Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

Установки альтернативной энергетики

Из рассмотренного выше видно, что оптоволокно может применяться на разных этапах одного и того же технологического процесса. В качестве примера рассмотрим такую набирающую популярность в последние годы область промышленности, как альтернативная энергетика. Наиболее распространенными направлениями на сегодняшний день являются ветроэнергетика и солнечная энергетика.

Ветрогенератор (ВЭУ – ветроэлектрическая установка) преобразует кинетическую энергию ветрового потока в электрическую энергию. В конструкцию ветрогенератора входят выпрямители, инверторы, трансформаторы и фильтры, осуществляющие необходимое преобразование выработанной электроэнергии для ее последующей передачи на большие расстояния. Соединение силового оборудования ветрогенераторов при помощи оптического волокна позволяет исключить влияние скачков напряжения и электромагнитных помех на передаваемые сигналы. Волоконно-оптические компоненты могут располагаться в непосредственной близости к оборудованию и силовым линиям. Оптическое волокно может применяться в следующем оборудовании ветровой электростанции:

  • Драйверы затвора силовых транзисторов в выпрямителях и инверторах.
  • Приборные и коммуникационные панели.
  • Блоки управления турбиной.
  • Системы мониторинга условий окружающей среды и состояния оборудования.
  • Информационные сети ветровых электростанций.

Аналогичным образом оптическое волокно применяется и в оборудовании электростанций на основе солнечных батарей, преобразующих солнечную энергию в электрический ток. Оптоволокно на солнечных электростанциях применяется в следующих системах:

  • Драйверы затвора транзисторов в силовых инверторах.
  • Приборные и коммуникационные панели.
  • Оборудование автоматизации подстанций и релейной защиты.

Услуги и тарифы на интернет GPON

Пользователям, подключившимся по оптоволокну провайдера, доступен сервис Triple Play. Он включает в себя пакет услуг от «Ростелекома»:

  • интернет на высокой заявленной скорости,
  • интерактивное телевидение с выбором собственного пакета,
  • цифровую IP-телефонию.

В случае отказа абонента от какой-либо услуги «Ростелекома», оставшиеся продолжат работу без каких-то ограничений и потери качества. Использование моделей аппаратуры, рекомендованных провайдером, дает значительные преимущества его пользователям:Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

  1. бесплатную настройку «Ростелеком» при установке и обслуживании в дальнейшем,
  2. гарантию на используемые модели,
  3. гарантийный ремонт или полную замену в случае невозможности устранения неисправности,
  4. наличие возможности настройки дистанционно через контактный центр компании.

Все перечисленные привилегии теряются в случае несоответствия аппаратуры пользователя, не значащейся в списке рекомендованной провайдером. Устранение всех возникающих проблем решается абонентом за свой счет.

Пользователи интересуются, сколько стоит применение оптоволокна. Для ответа абоненту необходимо обратиться в отдел продаж «Ростелекома». Величина стоимости в плане расценки, тарифы, действующие в разных регионах, определяются только на основании документов регионального провайдера «Ростелеком». Общая тенденция такова: чем меньше населенный пункт и чем дальше он расположен на восток от центра России, тем большую плату вносят абоненты за пользование оптоволокном. Следует учесть, что компания проводит постоянные акции, используя результаты анализа данных по GPON.

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

Особенности и основные преимущества ВОЛС

Волоконно-оптические системы связи в настоящее время получили широкое распространение по всему миру, постепенно вытесняя другие проводные способы передачи данных благодаря своим особенностям и уникальным характеристикам.

Давайте более подробно рассмотрим некоторые ключевые моменты, чтобы понимать, в чем преимущество волоконно-оптической связи:

  • пропускная способность. Это одна из основных характеристик, которая важна для линии связи. Потенциал одного канала позволяет выйти на объем в несколько терабит за секунду;
  • универсальность. По оптическому кабелю можно передавать сигналы различной модуляции;

минимальный коэффициент затухания. Благодаря этому качеству, длина участка сети без использования дополнительных ретрансляторов или усилителей может достигать до 100 километров;

безопасность данных. К волоконно-оптической линии практически невозможно подключится злоумышленнику – в случае физического нарушения целостности канала сигнал перестанет проходить сквозь кабель, а надежное кодирование убережет от перехвата информации при помощи программных средств. Дополнительно система безопасности предупредит о попытке проникновения и взлома. Именно благодаря такой особенности, оптические кабели используют различные организации (правоохранительные органы, банки, исследовательские компании), которые работают с секретными данными;

пожарная безопасность. Благодаря своему строению и используемым материалам, оптико-волоконные кабели не поддерживают горение и не приводят к образованию искры. Это позволяет использовать их на химических, нефтеперерабатывающих и других предприятиях с повышенным уровнем пожарной опасности;

экономическая выгода. Несмотря на то, что стоимость прокладывания линии довольно высокая, она все равно будет дешевле и качественнее, чем традиционное соединение с использованием медного кабеля. Дополнительно стоит учесть минимальные расходы на усилители сигнала, особенно, если речь идет о больших участках магистралей. Для сравнения, ретрансляторы при стандартном подключении должны устанавливаться каждые 5-7 километров, а при использовании оптико-волоконного кабеля – каждые 100 километров;

надежность и долговечность. При использовании соединения в стандартных климатических условиях, срок службы кабеля и соединительного оборудования будет примерно в два раза больше, чем при эксплуатации медного кабеля.

Благодаря этим преимуществам линии связи на основе оптико-волоконных соединений пользуются большой популярностью в наше время по всему миру.

Больше о волоконно-оптических линиях связи и их особенностях проектирования можно узнать на ежегодной выставке «Связь».

Квантовая сеть — технология будущегоКонцентраторы, что это такое?Мобильный или m-банкинг

Особенности линий волоконно-оптической связи

Современное оптическое волокно изготавливается из кварца на основе двуокиси кремния. Это широко распространенный, и поэтому недорогой материал, который обеспечивает высокую скорость передачи светового потока с минимальным коэффициентом затухания. Также для изготовления оптического волокна применяются новейшие виды пластика.

Оптическое волокно устойчиво к электромагнитным и иным помехам, отличается низким удельным весом и очень длительным сроком службы. В отличие от медных и стальных кабелей, оптический кабель не окисляется, срок его службы превышает 25 лет.

Единственным недостатком оптического волокна можно назвать его хрупкость на сгибание, а также то, что в случае разрывов требуется сложный дорогостоящий ремонт.

Ограничения оптоволокна

Есть и некоторые минусы технологии. Одной из причин, по которой такой вид проводов не является общедоступным, становятся затраты на его прокладку. Это не выгодно, когда уже есть готовые телефонные линии. Большинство людей, получающих интернет в 20-100 Мбит/с вполне довольны скоростью. Волокно работает оптимальнее, чем медь или алюминий, но из-за нагрузок на сервера пользователь часто просто не увидит разницы между ними. Например, приложение, загружающее большой файл на компьютер, может доставить его за считанные секунды при быстром соединении, но из-за ограничения на самих серверах софта эта цифра будет ограничена.

Проводник для света

В обычном проводе сигнал передается по медной жиле. Информацию переносит поток электронов – электрический ток. Данные передаются зашифрованными в двоичном коде. Если импульс проходит – это обозначает единицу, не проходит – ноль.

В оптоволоконной линии связи принцип кодировки тот же, но информацию переносят фотоны или световые волны, точнее, и то, и другое одновременно. Ученые так долго спорили о природе света, что в конце концов объединили несовместимые теории. Но не нужно понимать квантово-волновой дуализм, чтобы разобраться, как свет используют для передачи информации в телекоммуникационных сетях.

Достаточно понять, как заставить свет течь по проводам на протяжении километров.

Первое, что приходит в голову, – зеркала.  Сделайте металлическую трубку и покройте изнутри гладким слоем, например, из серебра.

Свет, попав внутрь с одной стороны, будет отражаться от стенок, пока не достигнет выхода с другой стороны. Неплохая идея, но она не будет работать.

Во-первых, изготовление такой трубки нужной длины – чрезвычайно сложная, а значит и дорогая задача.

Во-вторых, коэффициент отражения серебра – 99%, то есть попавший в трубку свет будет терять энергию и уже через 100 отражений совершенно погаснет.

Гораздо лучше обойтись и без зеркал. Как это сделать, подскажут основы геометрической оптики, заложенные в XIX веке.

Основную идею легко продемонстрировать на примере аквариума. Луч света от источника под водой проходит через границу воды и воздуха –  двух сред с разными оптическими свойствами – и частично меняет направление движения, а частично отражается от границы двух сред как от зеркала.

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

Если угол падения луча уменьшать, в определенный момент свет перестанет выходить из воды вовсе и будет отражаться полностью, на 100%. Граница двух сред работает лучше всякого зеркала.

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

Как выяснилось, чтобы создать такую границу, вода не нужна. Подойдут любые два материала, по-разному пропускающие свет – имеющие разные коэффициенты преломления. Даже разницы в 1% достаточно для создания световода.

Эксплуатационные характеристики оптико-волоконных сетей

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

Основные положительные аспекты эксплуатации оптоволоконных линий связаны с высокой скоростью доставки информации. До недавнего времени данная величина выражалась в виде рекордного показателя 1 Терабит в секунду. Однако уже сейчас и эти данные считаются неактуальными с точки зрения рекордных показателей. Так, новые технологии систем волнового мультиплексирования позволили оптическим волокнам обеспечивать скорость обслуживания сигнала на уровне 15 Тбит/с. Крупные телекоммуникационные корпорации практикуют использование многоканальной оптико-волоконной связи на расстояния до 10 000 км с поддержкой скорости в 100 Гбит/с. К слову, одна трасса может содержать до 150-200 каналов, что обуславливается малым диаметром волокон. Одна магистральная линия без внешней защитной оболочки имеет толщину не более 1 см. Что касается величины затухания, которая влияет не только на скорость, но и на общее качество передачи сигнала, то этот показатель в случае с оптоволокном составляет 5 дБ/км. Это крайне хороший показатель по сравнению с традиционными электрическими сетями, что дает возможность прокладывать линии на 100 км и более без промежуточных пунктов преобразования сигнала.

Применение

Волоконно-оптическая связь

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только
Волоконно-оптический кабель.

Основное применение оптические волокна находят в качестве среды передачи на волоконно-оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищённость от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния, возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи и пропускной способностью даже при том, что скорость света в волокнах на 30 % ниже, чем в медных проводах и на 40 % ниже скорости радиоволн. Уже к 2006 году была достигнута частота модуляции 111 ГГц, в то время как скорости 10 и 40 Гбит/с стали уже стандартными скоростями передачи по одному каналу оптического волокна. При этом каждое волокно, используя технологию спектрального уплотнения каналов может передавать до нескольких сотен каналов одновременно, обеспечивая общую скорость передачи информации, исчисляемую терабитами в секунду. Так, к 2008 году была достигнута скорость 10,72 Тбит/с, а к 2012 — 20 Тбит/с. Последний рекорд скорости — 255 Тбит/с.

С 2017 года специалисты говорят о достижении практического предела существующих технологий оптоволоконных линий связи и о необходимости кардинальных изменений в отрасли.

Волоконно-оптический датчик

Оптическое волокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии дают волоконно-оптическим датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определённых областях.

Оптическое волокно используется в гидрофонах в сейсмических или гидролокационных приборах. Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком используются в нефтедобывающей промышленности, а также флотом некоторых стран. Немецкая компания Sennheiser разработала лазерный микрофон, основными элементами которого являются лазерный излучатель, отражающая мембрана и оптическое волокно.

Волоконно-оптические датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Они хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков.

С использованием полимерных оптических волокон создаются новые химические датчики (сенсоры), которые нашли широкое применение в экологии, например, для детектирования аммония в водных средах.

Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.

Оптическое волокно применяется в лазерном гироскопе, используемом в Boeing 767[источник не указан 1941 день] и в некоторых моделях машин (для навигации). Волоконно-оптические гироскопы применяются в космических кораблях «Союз». Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна, полученные при вращении заготовки с сильным встроенным двойным лучепреломлением.

Другие применения оптического волокна

Диск фрисби, освещённый оптическим волокном

Оптические волокна широко используются для освещения. Они используются как световоды в медицинских и других целях, где яркий свет необходимо доставить в труднодоступную зону. В некоторых зданиях оптические волокна направляют солнечный свет с крыши в какую-нибудь часть здания. Волоконно-оптическое освещение также используется в декоративных целях, включая коммерческую рекламу, искусство и искусственные рождественские ёлки.

Оптическое волокно также используется для формирования изображения. Пучок света, передаваемый оптическим волокном, иногда используется совместно с линзами — например, в эндоскопе, который используется для просмотра объектов через маленькое отверстие.

Оптическое волокно используется при конструировании волоконного лазера.

Кварцевое многомодовое волокно

Кварцевые волокна являются самым известным и распространенным типом оптических волокон. Поскольку многомодовые и одномодовые кварцевые волокна сильно отличаются по своим характеристикам и применению, удобнее рассмотреть их по отдельности.

Многомодовое кварцевое волокно имеет и сердцевину, и оптическую оболочку из кварцевого стекла. Как правило, такое оптоволокно имеет градиентный профиль показателя преломления. Это необходимо, чтобы снизить влияние межмодовой дисперсии. Как было показано выше, моды распространяются в оптическом волокне по разным траекториям, а значит, время распространения каждой моды также отличается. Это приводит к уширению передаваемого импульса. Градиентный профиль уменьшает разницу во времени распространения мод. За счет плавного изменения показателя преломления моды высшего порядка, которые попадают в волокно под бо́льшим углом и распространяются по более длинным траекториям, имеют и бо́льшую скорость, чем те, которые распространяются вблизи сердцевины. Полностью устранить влияние межмодовой дисперсии невозможно, поэтому многомодовое волокно уступает одномодовому по дальности и скорости передачи информации.

Рабочими для многомодового волокна обычно являются длины волн 850 и 1300 (1310) нм. Типичное затухание на этих длинах волн – 3,5 и 1,5 дБ/км соответственно.

Классификация. Кварцевое многомодовое волокно было первым типом волокна, которое стало широко применяться на практике. Распространение получили два стандартных размера многомодовых волокон (диаметр сердцевины/оболочки): 62,5/125 мкм и 50/125 мкм.

Общепринятая классификация многомодовых кварцевых волокон приводится в стандарте ISO/IEC 11801. Этот стандарт выделяет четыре класса многомодовых волокон (OM – Optical Multimode), отличающиеся шириной полосы пропускания (параметр, характеризующий межмодовую дисперсию и определяющий скорость передачи информации):

  • OM1 – стандартное многомодовое волокно 62,5/125 мкм;
  • OM2 – стандартное многомодовое волокно 50/125 мкм;
  • OM3 – многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером;
  • OM4 – многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером, с улучшенными характеристиками.

Фраза «оптимизированное для работы с лазером» напоминает о том, что изначальна для передачи сигнала по многомодовому волокну использовались светодиоды (LED). С появлением полупроводниковых лазеров стали разрабатываться волокна более совершенной структуры, названные оптимизированными для работы с лазерами.

Применение. Многомодовое волокно применяется в непротяженных линиях связи (обычно сотни метров), причем волокно 50/125 мкм (OM2, OM3, OM4) используется в основном в локальных сетях и дата-центрах, а волокно 62,5/125 мкм часто применяется в индустриальных сетях. В гигабитных приложениях рекомендуется применять волокна классов OM3 и OM4. Причина, по которой многомодовое волокно до сих пор не вытеснено одномодовым волокном, обладающим лучшими характеристиками, заключается в меньшей стоимости компонентов линии (активное оборудование, соединительные изделия). Цена снижается из-за большего диаметра сердцевины многомодового волокна, и, соответственно, меньших требований к точности изготовления и монтажа компонентов.

Выбираем WiFi роутер для оптоволокна

Оптический кабель, благодаря высокой скорости передачи данных, дал возможность провайдерам предоставлять абонентам скорость передачи данных до 100 Мб\с и более. Когда зарождалось данное направление, у многих клиентов не было сетевых адаптеров, способных поддерживать подобную скорость передачи данных.

 Как правило, провайдеры устанавливают оптическии маршрутизатор прям в квартире, или проводят оптическии кабель на прямую в сетевую карту иногда используется медный кабель от оптического терминала, и естественно возникает необходимость раздать WiFi по всей квартире, что бы подключить к Интернету планшеты, телефоны, десктопы.

Давайте разберемся, что в данном случае нам делать, чтобы раздать WiFi от оптоволокна по все квартире. Тут я бы посоветовал для начала уточнить у Вашего провайдера, есть ли возможность у терминала, который поставили к Вам в квартиру, возможность раздавать WiFi, у многих терминалов уже имеется роутер, и его нужно просто настроить.

Но если такой возможности нет, или в квартиру проведен, только оптический кабель, что делать в данной ситуации, как же выбрать роутер с WiFi для оптоволокна и можно ли обойтись без него?

Давайте рассмотрим основные вопросы, с которыми вы можете столкнуться:

  1. Проведено оптоволокно, возможно ли к нему подключить WiFi роутер?
  2. Какой роутер выбрать для скорость 100 Мб\с, какой роутер поддерживает такую скорость?
  3. Возможно ли раздать WiFi от термина оптоволокна не используя роутеру, а например с ноутбука?

Так же мы кратко пробежимся по основным моделям на Российском рынке.

Как подключиться к оптике

Для того, чтобы подключить оптическии кабель к роутеру, необходимо что-бы роутер имел соответствующий порт. Поэтому Вас сразу необходимо уточнить у Вашего провайдера, какое именно подключение используется и какого формата Ваш порт, т.к.

вы можете столкнуться с проблемой, и роутер который вы купите не подойдет по типу подключения с провайдером. Само подключение, конечно не составляет больших проблем.

Пару слов хочу сказать о подключении, так как как подключение, как правило устанавливается с нашего компьютера, а терминал или маршрутизатор провайдера, который предоставляет доступ в Интернет, работает в режиме моста (Brige). Когда вы разберетесь с тем, какой у вас тип подключения, можно переходит к следующему шагу.

WiFi со скоростью 100 Мб\с

Уже большинство современных роутеров, способно предоставить скорость по WiFi до 300 Мб\с. При  выборе роутера, Вам необходимо смотреть на его  следующие характеристики:

  • У каждого из роутеров указывается скорость передачи данных, по каждому порту. Порт который за входящую скорость, называется WAN, тип порта WAN вам также необходимо уточнить у провайдера, SFP-порт это стандартный опто-волоконный порт, поддерживающий скорость до 1 Гб\с, что равно 1000 Мб\с.
  • Так же обращаем на скорость беспроводного интерфейса — это и есть скорость по WiFi, необходимо что-бы она была не меньше той скорости, которую предоставил провайдер.

Стандарт WiFi — IEEE 802.11b/g/n обеспечивает скорость до 300 мб\с. Так же подойдут роутера со скорость до 150 Мб\с.

 Большинство роутеров могут иметь несолько WAN-портов, что обеспечивает их подключение как к медному кабелю, так и оптоволокна.

 Давай те я приведу примеры подобных маршрутизаторов, хочу заметить, что я не даю рекомендаций по их покупке, просто взял первые попавшиеся из Интернета:

DIR-615/

Основные характеристики:

  • WiFi: 802.11b/g/n (300 Мбит\с) частота 2,4 ГГц;
  • Подключение до 4х устройств,ч через кабель;
  • WAN: один SFP-порт 10-100 Мбит\с — оптический кабель;

DVG-N5402GF

Основные характеристики:

  • WAN до 1000 Мбит\с;
  • Медный порт 10/100/1000;
  • Подключение до 4х устройств,ч через кабель;
  • 2 порта FXS — для телефонов;
  • Может быть USB 2.0;

Цена в районе 9 т.р.

EchoLife HG-8240

Ничем не примечателен от предыдущего. Цена: 6-8 т.р. на Али видел за 3,5 т.р.

RT-N66U

Особенность может выдавать скорость WiFi-соединения до 900 Мбит/с. Цена около от 6 до 8 т.р. Но данный роутер не подойдет на прямую к подключении оптического кабеля, и может использоваться только как шлюз, у данного роутера отсутствует порт для подключения оптики «PON».

Далее подробно углубляться не будем, думаю тут основные особенности понятны. Давайте разберемся что-же делать если у Вас проведена оптика в квартиру, а маршрутизатор вы приобрести не можете, какие есть пути решения проблемы?

Полезно посмотреть

Надеюсь данная статья поможет вам сделать правильный выбор, и по традиции мы выкладывает полезное видео, которое рекомендуем посмотреть:

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

Формула тонкой линзы

где ​\( F \)​ – фокусное расстояние линзы, ​\( d \)​ – расстояние от предмета до линзы, ​\( f \)​ – расстояние от линзы до изображения.

Правило знаков:

  • ​\( F \)​ > 0, если линза собирающая; \( F \) < 0, если линза рассеивающая;
  • ​\( d \)​ > 0, если предмет действительный; \( d \) < 0, если предмет мнимый (если на линзу падает сходящийся пучок лучей);
  • ​\( f \)​ > 0, если изображение действительное; ​\( f \)​ < 0, если изображение мнимое.

Линза собирающая, предмет действительный, изображение действительное:

Линза собирающая, предмет действительный, изображение мнимо:

Линза собирающая, предмет мнимый, изображение действительное:

Линза рассеивающая, предмет действительный, изображение мнимое:

Линза рассеивающая, предмет мнимый, изображение мнимое:

Увеличение линзы – это величина, равная отношению линейных размеров изображения к линейным размерам предмета.

Обозначение – ​\( \mathit{\Gamma} \)​, единицы измерения – нет.

где ​\( H \)​ – линейный размер изображения, ​\( h \)​ – линейный размер предмета.

где ​\( f \)​ – расстояние от линзы до изображения, ​\( d \)​ – расстояние от предмета до линзы.

Важно!
При расчете увеличения линзы знаки ​\( f \)​ и ​\( d \)​ не учитываются

Классификация

Волоконно-оптический кабель, в зависимости от выбранного критерия будет подразделяться на разные категории. Так, по материалу изготовления выделяют два типа оптоволоконных изделий:

  • GOF – кабель, оптическое волокно в котором выполнено из стекла (первая буква аббревиатуры происходит от английского glass);
  • POF – модели с полимерным проводящим элементом (первая буква аббревиатуры происходит от английского plastic).

В зависимости от способа прокладки волоконно-оптической линии все марки подразделяются на те, которые могут размещаться:

  • Путем подвешивания – такие модели содержат несущую жилу и кевларовую броню, а при подвешивании их на опоры его с ним применяются устройства грозозащиты.
  • Для внутренней прокладки – в колодцах, камерах, шахтах кабель-каналах и т.д.;
  • Для подземной прокладки – модели с усиленной наружной оболочкой, способной противостоять агрессивному воздействию окружающей среды;
  • Для подводной прокладки – эти модели имеют многослойную структуру с усиленной гидроизоляцией.

В зависимости от величины проводящего ядра в волоконно-оптическом канале по отношению к демпфирующему слою выделяют одномодовые и многомодовые кабели. Они отличаются по количеству проводимых сигналов (мод), от чего и происходит их название.

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не толькоРис. 3: одномодовый и многомодовый кабель в сечении

Одномодовый кабель характеризуется относительно небольшим диаметром проводящего сердечника – 9мкм. Такой размер  пропускает только один сигнал по каналу. Несмотря на то, что одномодовая конструкция отличается небольшой пропускной способностью,  сигнал в ней не искажается и не затухает на всей протяженности линии.

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не толькоРис. 4: движение сигнала в одномодовом волокне

Многомодовый кабель, в отличии от одномодового характеризуется куда более широким диаметром проводящего ядра —  50 или 62,5 мкм. За счет увеличения ширины канала возникает возможность отражения сразу нескольких волн  в ядре с определенным шагом (дисперсией). Поэтому по нему одновременно можно перемещать сразу несколько сигналов.

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не толькоРис. 5: движение сигнала в многомодовом волокне

Недостатком многомодового волокна является искажение и затухание сигнала, но вместе с тем многомодовый и более дешевый вариант, в сравнении с одномодовым, так как он работает на обычных светодиодах, а не на лазере. В зависимости от конкретных параметров, размеров и внешнего диаметра многомодовые кабели  подразделяются на  четыре класса и имеют различное применение.

Таблица: применение многомодовых кабелей различных классов

Класс волокна Размер ядра/демпфера, мкм Коэффициент широкополосности,режим OFL, МГц·км Где применяются
850 нм 1300 нм
OM1 62.5/125 200 500 Применяется для расширения ранее установленных систем. Использовать в новых системах не рекомендуется.
OM2 50/125 500 500 Применяется для поддержки приложений с производительностью до 1 Гбит/с на расстоянии до 550 м.
OM3 50/125 1500 500 Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 2000 МГц·км. Волокно применяется для поддержки приложений с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 300 м.
OM4 50/125 3500 500 Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 4700 МГц·км. Волокно применяется для поддержки приложений с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 550 м.

Принцип подключения к «Ростелекому»

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не толькоВ разных регионах действия оператора техническая служба «Ростелекома» производит доставку интернета GPON с использованием разных схем подключения. В случае применения FTTH оптоволокно проводится непосредственно в каждую квартиру абонентов. В жилой зоне устанавливается устройство, преобразующее сигнал от «Ростелекома» в понятный интерфейс Ethernet. Оно имеет название ONT – «Оптический терминал».

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не толькоИсходя из свойств оптоволокна при прокладке кабеля, выбирается путь, имеющий минимальное количество изгибов, особенно под острыми углами. Значит, внутри помещения его протяженность ограничивается. Монтажники-инсталляторы «Ростелекома» размещают новое устройство в непосредственной близости от ввода оптоволокна в жилую зону потребителя. Так как терминал для своего функционирования требует питания напряжением сети переменного тока через адаптер, абонент обеспечивает наличие домовой розетки в месте установки терминала. Прокладку Ethernet-кабелей до участников проводной домашней локальной сети производит пользователь по своему усмотрению.

Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

При подключении FTTB работниками «Ростелекома» оптоволокно прокладывается до здания или подъезда дома. В специальном защищенном коробе или боксе устанавливается промежуточная аппаратура преобразования светового потока в электрический сигнал. Поддержание ее в исправном состоянии, проведение профилактических работ возложено на службу техподдержки «Ростелекома». После процесса конвертации пришедший оптоволоконный интернет доставляется к потребителю по витым парам Ethernet-провода.

История

Историю систем передачи данных на большие расстояния следует начинать с древности, когда люди использовали дымовые сигналы. С того времени эти системы кардинально улучшились, появились сначала телеграф, затем — коаксиальный кабель. В своем развитии эти системы рано или поздно упирались в фундаментальные ограничения: для электрических систем это явление затухания сигнала на определённом расстоянии, для сверхвысокочастотных (СВЧ) систем — несущая частота. Поэтому продолжались поиски принципиально новых систем, и во второй половине XX века решение было найдено — оказалось, что передача сигнала с помощью света гораздо эффективнее как электрического, так и СВЧ-сигнала.

В 1966 году Као и Хокам из STC Laboratory (STL) представили оптические нити из обычного стекла, которые имели затухание в 1000 дБ/км (в то время как затухание в коаксиальном кабеле составляло всего 5—10 дБ/км) из-за примесей, которые в них содержались и которые, в принципе, можно было удалить.

Существовало две глобальных проблемы при разработке оптических систем передачи данных: источник света и носитель сигнала. Первая разрешилась с изобретением лазеров в 1960 году, вторая — с появлением высококачественных оптических кабелей в 1970 году. Это была разработка Corning Incorporated (англ.). Затухание в таких кабелях составляло около 20 дБ/км, что было вполне приемлемым для передачи сигнала в телекоммуникационных системах. В то же время были разработаны достаточно компактные полупроводниковые GaAs-лазеры.

После интенсивных исследований в период с 1975 по 1980 год появилась первая коммерческая волоконно-оптическая система, оперировавшая светом с длиной волны 0,8 мкм и использовавшая полупроводниковый лазер на основе арсенида галлия (GaAs). Битрейт систем первого поколения составлял 45 Мбит/с, расстояние между повторителями — 10 км.

22 апреля 1977 года в Лонг-Бич, штат Калифорния, компания General Telephone and Electronics впервые использовала оптический канал для передачи телефонного трафика на скорости 6 Мбит/с.

Второе поколение волоконно-оптических систем было разработано для коммерческого использования в начале 1980-х. Они оперировали светом с длиной волны 1,3 мкм от InGaAsP-лазеров. Однако такие системы всё ещё были ограниченны из-за рассеивания, возникающего в канале. Однако уже в 1987 году эти системы работали на скорости до 1,7 Гбит/с при расстоянии между повторителями 50 км.

Прокладка первой в мире трансокеанской волоконно-оптической линии связи была завершена в 1988 году (между Японией и США), её длина составила около 10 тысяч километров. Первый трансатлантический телефонный оптический кабель (TAT-8) был введён в эксплуатацию также в 1988 году. В его основе лежала оптимизированная Э. Дезюрвиром (E.Desurvire) технология лазерного усиления. TAT-8 разрабатывался как первый подводный волоконно-оптический кабель между Соединёнными Штатами и Европой.

Разработка систем волнового мультиплексирования позволила в несколько раз увеличить скорость передачи данных по одному волокну, и к 2003 году при применении технологии спектрального уплотнения была достигнута скорость передачи 10,92 Тбит/с (273 оптических канала по 40 Гбит/с). В 2009 году лаборатории Белла посредством мультиплексирования 155 каналов по 100 Гбит/с удалось передать данные со скоростью 15,5 Тбит/с на расстояние 7000 км. В 2013 году ученые из Bell протестировали технологию шумоподавления, которая позволяет передать 400 Гб/сек по оптоволокну на 12 800 км без повторителей сигнала.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий