Przewodowa komunikacja radiowa komunikacja światłowodowa vols. Vols: światłowodowe linie komunikacyjne. Okablowanie jest często dużym problemem.
- Sieci kablowe ze skrętki
- Sieci światłowodowe
IC TELECOM-SERVICE współpracuje z wiodącymi twórcami rozwiązań do tworzenia systemów okablowania strukturalnego. Firma posiada pełen pakiet ważnych licencji, co pozwala na przeprowadzenie całego zakresu prac integracyjnych sieci w różnych lokalizacjach.
Specjaliści firmy realizują pełny cykl projektu budowy lub modernizacji infrastruktury sieciowej klienta, budowy FOCL i SCS - od audytu po uruchomienie systemu i jego późniejsze utrzymanie.
Podczas gdy możliwości miedzi linie kablowe zbliżają się do swoich granicznych wartości i wymagane są coraz większe koszty dalszy rozwój w tym kierunku perspektywy wykorzystania FOCL stają się coraz bardziej ekonomiczne i wydajne. Dziś światłowodowe linie komunikacyjne są oczywiście jednym z najbardziej obiecujących obszarów w dziedzinie komunikacji. Przepustowość kanałów optycznych jest o rzędy wielkości większa niż w przypadku linii informacyjnych opartych na kablu miedzianym. Ponadto światłowodowe linie komunikacyjne są odporne na działanie pól elektromagnetycznych, co usuwa niektóre typowe problemy miedziane systemy komunikacyjne.
Podstawowe pojęcia i zakresy FOCL
Światłowodowa linia komunikacyjna (FOCL) to rodzaj systemu transmisji, w którym informacje są przesyłane za pomocą optycznych falowodów dielektrycznych, znanych jako „włókno optyczne”.
Vols to sieć informacyjna, której elementami łączącymi między węzłami są światłowodowe linie komunikacyjne. Technologie światłowodowe, oprócz światłowodów, obejmują również zagadnienia związane z elektronicznymi urządzeniami transmisyjnymi, ich standaryzacją, protokołami transmisyjnymi, zagadnieniami topologii sieci oraz ogólnymi zagadnieniami sieciowymi.
FOCL stosuje się głównie przy budowie obiektów, w których instalacja SCS powinna łączyć budynek wielokondygnacyjny lub długi, a także przy łączeniu budynków rozproszonych terytorialnie.
Schemat blokowy FOCL służący do tworzenia podsystemu traktów zewnętrznych pokazano na rysunku.
Zastosowania i klasyfikacja kabli światłowodowych (FOC)
Kable światłowodowe stosowane w projektowaniu i instalacji SCS są przeznaczone do przesyłania sygnałów optycznych wewnątrz i pomiędzy budynkami. Na ich podstawie można wdrożyć wszystkie trzy podsystemy SCS, choć horyzontalnie W tym podsystemie światłowody nadal mają ograniczone zastosowanie do zapewnienia funkcjonowania sieci LAN. W podsystemie autostrad wewnętrznych kable optyczne są równie często stosowane z kablami wykonanymi z zakręcona para, aw podsystemie autostrad zewnętrznych odgrywają dominującą rolę.W zależności od głównego obszaru zastosowania kable światłowodowe dzielą się na trzy główne typy:
- kable zewnętrzne;
- kable wewnętrzne (kable wewnętrzne);
- kable do przewodów.
Zewnętrzne kable do układania służą do tworzenia podsystemu zewnętrznych autostrad i łączenia poszczególnych budynków. Głównym obszarem zastosowania kabli wewnętrznych jest organizacja szkieletu wewnętrznego budynku, natomiast kable do przewodów przeznaczone są głównie do produkcji patchcordów i patchcordów, a także do okablowania poziomego przy realizacji projektów światłowód do klasy biurka (światłowód do miejsca pracy) i „światłowód do pokoju” (światłowód do pokoju). Ogólną klasyfikację kabli optycznych SCS można przedstawić, jak pokazano na rysunku.
Zalety FOCL
Transmisja informacji przez FOCL ma szereg zalet w porównaniu z transmisją kablem miedzianym. Szybkie wprowadzenie światłowodu do sieci informatycznych jest konsekwencją korzyści wynikających z charakterystyki propagacji sygnału w światłowodzie.
Szerokie pasmo– dzięki niezwykle wysokiej częstotliwości nośnej 1014 Hz. Umożliwia to transmisję strumienia danych o wielkości kilku terabitów na sekundę przez jedno włókno światłowodowe. Wysoka przepustowość jest jedną z najważniejszych zalet światłowodu nad miedzią lub jakimkolwiek innym medium transmisyjnym.
Niskie tłumienie sygnału świetlnego we włóknie. Światłowód przemysłowy produkowany obecnie przez producentów krajowych i zagranicznych ma tłumienie 0,2-0,3 dB przy długości fali 1,55 mikrona na kilometr. Niska tłumienność i niska dyspersja umożliwiają budowanie bez retransmisji odcinków linii o długości do 100 km i więcej.
Niski poziom hałasu w kablu światłowodowym umożliwia zwiększenie przepustowości poprzez transmisję różnych modulacji sygnału z niską redundancją kodu.
Wysoka odporność na zakłócenia. Ponieważ włókno jest wykonane z materiału dielektrycznego, jest odporne na zakłócenia elektromagnetyczne z otaczających systemów okablowania miedzianego i sprzęt elektryczny zdolne do indukowania promieniowania elektromagnetycznego (linie energetyczne, elektryczne układy napędowe itp.). Kable wielowłóknowe pozwalają również uniknąć problemu przesłuchów elektromagnetycznych, które mają wieloparowe kable miedziane.
Mała waga i objętość. Kable światłowodowe (FOC) są lżejsze i lżejsze niż kable miedziane dla tej samej przepustowości. Np. 900-parowy kabel telefoniczny o średnicy 7,5 cm można zastąpić jednym włóknem o średnicy 0,1 cm Jeśli włókno jest „ubrane” w wiele osłon ochronnych i pokryte pancerzem z taśmy stalowej, średnica takiego włókno będzie miało 1,5 cm, kilka razy mniejsze niż rozważany kabel telefoniczny.
Wysokie bezpieczeństwo przed nieautoryzowanym dostępem. Ponieważ FOC praktycznie nie promieniuje w zasięgu radiowym, trudno jest podsłuchiwać przesyłane przez niego informacje bez zakłócania odbioru i transmisji. Systemy monitoringu (ciągła kontrola) integralności optycznej linii komunikacyjnej, wykorzystując właściwości wysokiej czułości światłowodu, mogą błyskawicznie wyłączyć „zhakowany” kanał komunikacyjny i wywołać alarm. Systemy czujnikowe wykorzystujące efekty interferencji rozchodzących się sygnałów świetlnych (zarówno wzdłuż różnych włókien, jak i o różnej polaryzacji) charakteryzują się bardzo dużą wrażliwością na fluktuacje, na niewielkie spadki ciśnienia. Takie systemy są szczególnie potrzebne przy tworzeniu linii komunikacyjnych w administracji, bankowości i niektórych innych usługach specjalnych, które stawiają wysokie wymagania w zakresie ochrony danych.
Izolacja galwaniczna elementów sieci. Ta zaleta światłowodu polega na jego właściwościach izolacyjnych. Światłowód pomaga uniknąć elektrycznych pętli uziemienia, które mogą wystąpić, gdy dwa urządzenia sieciowe nieizolowana sieć komputerowa, połączona kablem miedzianym, ma uziemienia w różnych punktach budynku, np. na różnych kondygnacjach. W takim przypadku może wystąpić duża różnica potencjałów, która może uszkodzić sprzęt sieciowy. W przypadku błonnika ten problem po prostu nie istnieje.
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i przeciwpożarowe. Ze względu na brak iskrzenia światłowód poprawia bezpieczeństwo sieci w rafineriach chemicznych, naftowych, konserwacjach procesy technologiczne zwiększone ryzyko.
Ekonomiczny WOK. Włókno wykonane jest z krzemionki, która w przeciwieństwie do miedzi jest oparta na dwutlenku krzemu, który jest powszechnym i dlatego niedrogim materiałem. Obecnie koszt światłowodu w stosunku do pary miedzi jest skorelowany jako 2:5. Jednocześnie FOC umożliwia przesyłanie sygnałów na znacznie większe odległości bez retransmisji. Liczba wtórników na liniach rozszerzonych jest zmniejszona podczas korzystania z FOC. Przy zastosowaniu systemów transmisji solitonowych odległości 4000 km bez regeneracji (czyli tylko przy użyciu wzmacniaczy optycznych w węzłach pośrednich) osiągnięto przy prędkości transmisji powyżej 10 Gb/s.
Długa żywotność. Z czasem włókno ulegnie degradacji. Oznacza to, że tłumienie w zainstalowanym kablu stopniowo wzrasta. Jednak dzięki doskonałości nowoczesne technologie przy produkcji światłowodów proces ten ulega znacznemu spowolnieniu, a żywotność światłowodu wynosi około 25 lat. W tym czasie może ulec zmianie kilka generacji/standardów systemów nadawczo-odbiorczych.
Zasilanie zdalne. W niektórych przypadkach wymagana jest moc zdalnego węzła sieć informacyjna. Światłowód nie jest w stanie pełnić funkcji kabla zasilającego. Jednak w tych przypadkach można zastosować kabel mieszany, gdy wraz ze światłowodami kabel wyposażony jest w miedziany element przewodzący. Taki kabel jest szeroko stosowany zarówno w Rosji, jak i za granicą.
Światłowodowe linie komunikacyjne
Światłowodowe linie komunikacyjne
(FOCL), optyczne linie komunikacyjne, w których informacje są przesyłane za pomocą elementów światłowodowych. FOCL składa się z nadawczych i odbiorczych modułów optycznych, kabli światłowodowych i złączy światłowodowych. Światłowód jest najdoskonalszym medium do przesyłania dużej ilości informacji na duże odległości. Wykonany jest z krzemionki, która jest oparta na dwutlenku krzemu, powszechnie dostępnym i niedrogim materiale, w przeciwieństwie do miedzi stosowanej w konwencjonalnych przewodach. Światłowód jest bardzo kompaktowy i lekki, jego średnica to tylko ok. 100 µm. Światłowody to wiązki światłowodów, sklejone lub spiekane na końcach, zabezpieczone nieprzezroczystą osłoną i zakończone polerowaną powierzchnią. Włókno szklane jest dielektrykiem, dlatego budując systemy komunikacji światłowodowej, poszczególne włókna światłowodowe nie muszą być od siebie izolowane. Trwałość światłowodu wynosi do 25 .
Przy tworzeniu światłowodowych linii komunikacyjnych potrzebne są wysoce niezawodne elementy elektroniczne, które przetwarzają sygnały elektryczne na światło i światło na sygnały elektryczne, a także złącza optyczne o niskich stratach optycznych. Dlatego instalacja takich linii wymaga drogiego sprzętu. Jednak zalety stosowania światłowodowych linii komunikacyjnych są tak duże, że pomimo wymienionych wad światłowodów, te linie komunikacyjne są coraz częściej wykorzystywane do przesyłania informacji. Szybkość przesyłania danych można zwiększyć, przesyłając informacje w dwóch kierunkach jednocześnie, ponieważ fale świetlne mogą rozchodzić się w jednym włóknie światłowodowym niezależnie od siebie. Umożliwia to podwojenie przepustowości optycznego kanału komunikacyjnego.
Światłowodowe linie komunikacyjne są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne, a te transmitowane przez światłowody są zabezpieczone przed nieuprawnionym dostępem. Nie można połączyć się z takimi liniami komunikacyjnymi bez naruszenia integralności linii. Po raz pierwszy transmisję sygnału światłowodem przeprowadzono w 1975 roku. Obecnie szybko rozwijają się systemy dalekodystansowej komunikacji optycznej na odległości wielu tysięcy kilometrów. Z powodzeniem obsługiwane są transatlantyckie linie komunikacyjne USA - Europa, linia Pacyfik USA - Wyspy Hawajskie - Japonia. Trwają prace nad ukończeniem budowy globalnej światłowodowej linii komunikacyjnej Japonia-Singapur-Indie-Arabia Saudyjska-Egipt-Włochy. W Rosji TransTeleCom stworzył światłowodową sieć komunikacyjną o długości ponad 36 000 km. Ona jest dubbingowana kanały satelitarne znajomości. W kon. 2001 stworzył jeden bagażnik sieć cyfrowa znajomości. Świadczy usługi międzymiastowe i międzynarodowe. komunikacja telefoniczna, Internet, telewizja kablowa w 56 z 89 regionów Rosji, gdzie mieszka 85–90% populacji.
Encyklopedia „Technologia”. - M.: Rosman. 2006 .
Zobacz, jakie „światłowodowe linie komunikacyjne” znajdują się w innych słownikach:
Światłowodowa linia komunikacyjna (FOCL) to system światłowodowy składający się z elementów pasywnych i aktywnych zaprojektowanych do przesyłania sygnału optycznego przez kabel światłowodowy. Spis treści 1 Elementy instalacji FOCL 2 ... ... Wikipedia
system komunikacji światłowodowej- — [E.S. Alekseev, A.A. Myachev. Angielsko-rosyjski słownik wyjaśniający inżynierii systemów komputerowych. Moskwa 1993] system komunikacji światłowodowej Transmisja modulowanej lub niemodulowanej energii optycznej przez medium światłowodowe, ... ...
RD 45.047-99: Światłowodowe linie transmisyjne w głównych i wewnątrzstrefowych sieciach głównych WSS Rosji. Operacja techniczna. Prowadzący materiał techniczny- Terminologia RD 45.047 99: Światłowodowe linie transmisyjne na głównej i wewnątrzstrefowej sieci podstawowe WSS Rosja. Operacja techniczna. Wytyczne techniczne: 3.1.18 Parametry jakościowe „WYPADKOWE” poza granicami ... ... Słownik-odnośnik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej
światłowód- Kabel zawierający jeden lub więcej światłowodów i przeznaczony do transmisji danych. kabel światłowodowy [Luginsky Ya N. et al. Angielski rosyjski słownik elektrotechniki i ... ... Podręcznik tłumacza technicznego
adapter światłowodowy- Urządzenie pasywne służące do łączenia wtyków optycznych i łączenia światłowodów. [SN RK 3.02 17 2011] adapter światłowodowy Element aparatury przełączającej przeznaczony do pozycjonowania i łączenia dwóch ... ... Podręcznik tłumacza technicznego
linia światłowodowa- Zbiór segmentów światłowodowych i repeaterów, które po połączeniu tworzą tor transmisyjny. [Źródło] Tematy łącza optyczne EN łącze światłowodowe ... Podręcznik tłumacza technicznego
tłumik światłowodowy- Element instalowany w systemie transmisji światłowodowej w celu zmniejszenia mocy sygnału optycznego. Często używany do ograniczenia mocy optycznej odbieranej przez fotodetektor do granic czułości optycznej ... ... Podręcznik tłumacza technicznego
- (FOCL), Światłowodowa linia komunikacyjna (FOCL) to system światłowodowy składający się z elementów pasywnych i aktywnych, przeznaczony do przesyłania informacji w zakresie optycznym (zwykle bliskiej podczerwieni). Spis treści 1 ... Wikipedia
Sprawdź informacje. Konieczne jest sprawdzenie prawdziwości faktów i wiarygodności informacji przedstawionych w tym artykule. Powinny być wyjaśnienia na stronie dyskusji ... Wikipedia
Technika przesyłania informacji z jednego miejsca do drugiego w postaci sygnałów elektrycznych przesyłanych przewodami, kablami, liniami światłowodowymi lub brak linii prowadzących. Transmisja kierunkowa przewodami jest zwykle realizowana z jednego ... ... Encyklopedia Colliera
Książki
- Światłowodowe linie komunikacyjne i ich ochrona przed wpływami zewnętrznymi. Podręcznik, Stanisław Sokołow. Podstawowe informacje o fundamenty fizyczne, budowa i zastosowanie światłowodów, zasady i technologia transmisji sygnałów optycznych, budowa i działanie światłowodów ...
Optyka otwiera się szerokie możliwości tam, gdzie wymagana jest szybka komunikacja o dużej przepustowości. Jest to ugruntowana, zrozumiała i wygodna technologia. W dziedzinie audiowizualnej otwiera nowe perspektywy i dostarcza rozwiązań niedostępnych innymi metodami. Optyka przeniknęła wszystkie kluczowe obszary - systemy nadzoru, centra dyspozytorskie i sytuacyjne, obiekty wojskowe i medyczne oraz obszary o ekstremalnych warunkach pracy. FOCL zapewnia wysoki stopień ochrony poufna informacja, umożliwiają przesyłanie nieskompresowanych danych, takich jak grafika, za pomocą wysoka rozdzielczość i wideo z dokładnością do pikseli. Nowe standardy i technologie dla FOCL. Światłowód - przyszłość SCS (okablowania strukturalnego)? Budujemy sieć korporacyjną.
Kabel światłowodowy (aka światłowodowy)- jest to zasadniczo inny typ kabla w porównaniu z dwoma rozważanymi typami kabli elektrycznych lub miedzianych. Informacje są przez nią przekazywane nie za pomocą sygnału elektrycznego, ale za pomocą światła. Jej głównym elementem jest przezroczyste włókno szklane, przez które światło pokonuje duże odległości (do kilkudziesięciu kilometrów) z niewielkim tłumieniem.
Struktura kabla światłowodowego jest bardzo prosta i jest podobny do budowy koncentrycznego kabla elektrycznego (rys. 1.). Tylko zamiast centralnego drutu miedzianego stosuje się tu cienkie (około 1 - 10 mikronów średnicy) włókno szklane, a zamiast izolacji wewnętrznej stosuje się osłonę szklaną lub plastikową, która nie przepuszcza światła poza włókno szklane. W tym przypadku mówimy o reżimie tak zwanego całkowitego wewnętrznego odbicia światła od granicy dwóch substancji o różnych współczynnikach załamania (współczynnik załamania szklanej powłoki jest znacznie niższy niż w przypadku włókna centralnego). Metalowa osłona kabla jest zwykle nieobecna, ponieważ nie jest tu wymagane ekranowanie przed zewnętrznymi zakłóceniami elektromagnetycznymi. Czasami jednak jest nadal używany do mechanicznej ochrony przed środowiskiem (taki kabel bywa nazywany opancerzonym, może łączyć kilka kabli światłowodowych pod jedną osłoną).
Kabel światłowodowy ma wyjątkową wydajność na odporność na zakłócenia i tajność przesyłanych informacji. W zasadzie żadne zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne nie są w stanie zniekształcić sygnału świetlnego, a sam sygnał nie generuje zewnętrznego promieniowania elektromagnetycznego. Podłączenie do tego typu kabla w celu nieautoryzowanego słuchania sieci jest prawie niemożliwe, ponieważ narusza to integralność kabla. Teoretycznie możliwa szerokość pasma takiego kabla sięga 1012 Hz, czyli 1000 GHz, czyli nieporównywalnie więcej niż w przypadku kabli elektrycznych. Koszt kabla światłowodowego stale spada i jest obecnie w przybliżeniu równy kosztowi cienkiego kabla koncentrycznego.
Typowe tłumienie sygnału w kablach światłowodowych na częstotliwościach używanych w sieci lokalne, waha się od 5 do 20 dB/km, co w przybliżeniu odpowiada wydajności kabli elektrycznych włączonych niskie częstotliwości. Ale w przypadku kabla światłowodowego wraz ze wzrostem częstotliwości nadawanego sygnału tłumienie wzrasta bardzo nieznacznie, a przy wysokich częstotliwościach (zwłaszcza powyżej 200 MHz) jego przewagi nad kablem elektrycznym są niezaprzeczalne, po prostu ma brak konkurentów.
Światłowodowe linie komunikacyjne (FOCL) umożliwiają przesyłanie sygnałów analogowych i cyfrowych na duże odległości, w niektórych przypadkach nawet na kilkadziesiąt kilometrów. Są również używane na krótszych, łatwiejszych do pokonania odległościach, na przykład wewnątrz budynków. Przykładowe rozwiązania do budowy SCS (systemy okablowania strukturalnego) do budowy sieci firmowej są tutaj: Budowa sieci firmowej: Schemat budowy SCS - Optyka pozioma. , Budujemy sieć korporacyjną: Schemat budowy SCS - Scentralizowany system światłowodowy. , Budujemy sieć korporacyjną: Schemat budowy SCS - Strefowy system światłowodowy.
Zalety optyki są dobrze znane: są odporne na szumy i zakłócenia, kable o małej średnicy z ogromnym pasmo odporność na włamania i przechwytywanie informacji, brak konieczności stosowania repeaterów i wzmacniaczy itp.
Kiedyś były problemy z zakańczaniem linii optycznych, ale dziś są one w większości rozwiązane, więc praca z tą technologią stała się znacznie łatwiejsza. Istnieje jednak szereg kwestii, które należy rozważyć wyłącznie w kontekście obszarów zastosowań. Podobnie jak w przypadku transmisji miedzianej lub radiowej, jakość łącza światłowodowego zależy od tego, jak dobrze dopasowany jest sygnał wyjściowy nadajnika do czoła odbiornika. Nieprawidłowe określenie siły sygnału prowadzi do wzrostu bitowej stopy błędów podczas transmisji; moc jest za duża i wzmacniacz odbiornika "nasyca się", za niski i jest problem z szumem, ponieważ zakłóca żądany sygnał. Oto dwa najważniejsze parametry FOCL: moc wyjściowa nadajnika oraz straty transmisji - tłumienie w kablu optycznym łączącym nadajnik i odbiornik.
Istnieją dwa różne rodzaje kabli światłowodowych:
* kabel wielomodowy lub wielomodowy, tańszy, ale gorszej jakości;
* kabel jednomodowy, droższy, ale ma najlepsza wydajność w porównaniu do pierwszego.
Typ kabla określi liczbę trybów propagacji lub „ścieżek”, po których światło porusza się w kablu.
Kabel wielomodowy, najczęściej stosowany w małych projektach przemysłowych, domowych i komercyjnych, ma najwyższy współczynnik tłumienia i działa tylko na krótkich dystansach. Starszy typ kabla, 62.5/125 (te liczby przedstawiają wewnętrzną/zewnętrzną średnicę światłowodu w mikronach), często określany jako „OM1”, ma ograniczoną przepustowość i jest używany do transmisji danych z prędkością do 200 Mb/s.
Ostatnio wprowadzono kable 50/125 "OM2" i "OM3", oferujące prędkości 1Gbps na dystansie do 500m i 10Gbps na dystansie do 300m.
Kabel jednomodowy używany w połączeniach o dużej szybkości (powyżej 10 Gb/s) lub na długich dystansach (do 30 km). Do transmisji audio i wideo najbardziej odpowiednie jest zastosowanie kabli OM2.
Reiner Steil, wiceprezes ds. marketingu firmy Extron Europe, zauważa, że światłowód stał się bardziej przystępny cenowo i szerzej stosowany do tworzenia sieci wewnątrz budynków, co prowadzi do wzrostu wykorzystania optycznych systemów AV. Steil mówi: „Jeśli chodzi o integrację, FOCL mają już dziś kilka kluczowych zalet.
W porównaniu z podobną infrastrukturą okablowania miedzianego, optyka umożliwia jednoczesne używanie zarówno analogowych, jak i cyfrowych sygnałów wideo, zapewniając jedno rozwiązanie systemowe dla istniejących i przyszłych formatów wideo.
Ponadto, ponieważ optyka oferuje bardzo dużą przepustowość, z którą ten sam kabel będzie działał duże rozdzielczości iw przyszłości. FOCL łatwo dostosowuje się do nowych standardów i formatów pojawiających się w rozwoju technologii AV”.
Kolejnym uznanym ekspertem w tej dziedzinie jest Jim Hayes, prezes powstałego w 1995 roku Amerykańskiego Stowarzyszenia Światłowodów, które promuje wzrost profesjonalizmu w dziedzinie światłowodów i przy okazji ma ponad 27 000 wykwalifikowanych instalatorów i wdrożeń optycznych w swoich szeregach. O rosnącej popularności FOCL mówi tak: „Zaletą jest szybkość instalacji i taniość komponentów. Wzrasta wykorzystanie optyki w telekomunikacji, zwłaszcza w systemach Fiber-To-The-Home* (FTTH) ze wsparciem dostęp bezprzewodowy
, jak również w zakresie bezpieczeństwa (kamery dozorowe).
Wydaje się, że segment FTTH rozwija się szybciej niż inne rynki we wszystkich krajach rozwiniętych. Tu w USA na optyce budowane są sieci kontroli ruchu, służb miejskich (administracja, strażacy, policja), instytucje edukacyjne(szkoły, biblioteki).
Liczba użytkowników Internetu rośnie - a my szybko budujemy nowe centra przetwarzania danych (DPC), które wykorzystują światłowody do łączenia. Rzeczywiście przy przesyłaniu sygnałów z prędkością 10 Gb/s koszty są zbliżone do linii „miedzianych”, ale optyka zużywa znacznie mniej energii. Od lat zwolennicy światłowodów i miedzi walczą ze sobą o pierwszeństwo w sieciach korporacyjnych. Zmarnowany czas!
Obecnie łączność Wi-Fi stała się tak dobra, że użytkownicy netbooków, laptopów i iPhonów postawili na mobilność. A teraz w korporacyjnych sieciach lokalnych optyka jest używana do przełączania z bezprzewodowymi punktami dostępowymi.
Rzeczywiście, zakres optyki staje się coraz większy, głównie ze względu na powyższe zalety nad miedzią.
Optyka przeniknęła wszystkie kluczowe obszary - systemy nadzoru, centra dyspozytorskie i sytuacyjne, obiekty wojskowe i medyczne oraz obszary o ekstremalnych warunkach pracy. Obniżenie kosztów sprzętu pozwoliło na zastosowanie technologii optycznych w tradycyjnie „miedzianych” obszarach – w salach konferencyjnych i na stadionach, w handlu detalicznym oraz przy węzłach komunikacyjnych.
Rainer Steil z firmy Extron komentuje: „Sprzęt światłowodowy jest szeroko stosowany w placówkach służby zdrowia, na przykład do przełączania lokalnych sygnałów wideo w salach operacyjnych. Sygnały optyczne nie mają nic wspólnego z elektrycznością, co jest idealne dla bezpieczeństwa pacjenta. FOCL doskonale sprawdzają się również w szkołach medycznych, które muszą przesyłać sygnały wideo z wielu sal operacyjnych do wielu sal, aby studenci mogli oglądać operację „na żywo”.
Technologie światłowodowe są również preferowane przez wojsko, ponieważ przesyłane dane są trudne lub wręcz niemożliwe do „odczytania” z zewnątrz.
Światłowody zapewniają wysoki stopień ochrony poufnych informacji, umożliwiają transmisję nieskompresowanych danych, takich jak grafika o wysokiej rozdzielczości i wideo z dokładnością do pikseli.
Możliwość transmisji na duże odległości sprawia, że optyka idealnie nadaje się do systemów digital signage w dużych centrach handlowych, gdzie linie kablowe mogą mieć długość kilku kilometrów. Jeśli dla skrętki odległość jest ograniczona do 450 metrów, to dla optyki nawet 30 km nie jest ograniczeniem.
Jeśli chodzi o wykorzystanie światłowodów w branży AV, istnieją dwa główne czynniki napędzające postęp. Po pierwsze, to intensywny rozwój systemów transmisji audio i wideo opartych na protokole IP, które opierają się na sieciach o dużej przepustowości – idealnie do nich nadają się FOCL.
Po drugie, powszechny wymóg przesyłania wideo HD i obrazy komputerowe HR na odległościach większych niż 15 metrów - i to jest limit dla transmisji HDMI przez miedź.
Zdarzają się przypadki, kiedy sygnału wideo po prostu nie da się „rozprowadzić” kablem miedzianym i trzeba zastosować światłowód – takie sytuacje stymulują rozwój nowych produktów. Byung Ho Park, wiceprezes ds. marketingu w firmie Opticis, wyjaśnia: „Dla przepustowości danych UXGA 60 Hz i 24-bitowego koloru wymagana jest łączna prędkość 5 Gb/s, czyli 1,65 Gb/s na kanał koloru. HDTV ma nieco niższą przepustowość. Producenci naciskają na rynek, ale rynek zmusza również graczy do korzystania z obrazów o wyższej jakości. Istnieją określone aplikacje, które wymagają wyświetlaczy zdolnych do wyświetlania 3-5 milionów pikseli lub 30-36-bitowej głębi kolorów. To z kolei będzie wymagało szybkości transferu około 10 Gb/s.
Obecnie wielu producentów urządzeń przełączających oferuje wersje przedłużaczy wideo (extenderów) do pracy z liniami optycznymi. ATEN Międzynarodowy, TRENDnet, Rextron, Gefen a inni produkują różne modele dla różnych formatów wideo i komputerowych.
W takim przypadku dane serwisowe - HDCP ** i EDID *** - mogą być przesyłane dodatkową linią optyczną, aw niektórych przypadkach - osobnym kablem miedzianym łączącym nadajnik z odbiornikiem.
W związku z tym, że HD staje się standardem na rynku nadawczym, inne rynki — na przykład instalacje — również stosują ochronę przed kopiowaniem dla zawartości DVI i HDMI — mówi Jim Giacetta, starszy wiceprezes ds. inżynierii w firmie Multidyne. „Za pomocą urządzenia HDMI-ONE naszej firmy użytkownicy mogą przesyłać sygnał wideo z odtwarzacza DVD lub Blu-ray do monitora lub wyświetlacza znajdującego się w odległości do 1000 metrów. Wcześniej żadne urządzenie wielomodowe nie obsługiwało ochrony przed kopiowaniem HDCP”.
Osoby pracujące z FOCL nie powinny zapominać o specyficznych problemach instalacyjnych - zakańczaniu kabli. W związku z tym wielu producentów produkuje zarówno same złącza, jak i zestawy montażowe, w skład których wchodzą specjalistyczne narzędzia, a także środki chemiczne.
Tymczasem każdy element FOCL, niezależnie od tego, czy jest to przedłużacz, złącze czy złącze kablowe, należy sprawdzić miernikiem optycznym pod kątem tłumienia sygnału - jest to konieczne do oceny całkowitego budżetu mocy (budżet mocy, główny wyliczany wskaźnik FOCL ). Oczywiście można też montować złącza kabli światłowodowych ręcznie, „na kolanie”, ale tak naprawdę wysoka jakość a niezawodność jest gwarantowana tylko przy użyciu prefabrykowanych, wstępnie przyciętych kabli poddanych rygorystycznym, wieloetapowym testom.
Pomimo ogromnej przepustowości FOCL, wielu nadal ma ochotę „wcisnąć” w jeden kabel więcej informacji.
Tutaj rozwój przebiega w dwóch kierunkach – multipleksacji widmowej (optyczne WDM), kiedy do jednego włókna przesyłanych jest kilka wiązek światła o różnych długościach fal, oraz serializacji/deserializacji danych (SerDes), gdy kod równoległy jest konwertowany na szeregowy i odwrotnie.
Jednocześnie sprzęt WDM jest drogi ze względu na złożoną konstrukcję i zastosowanie miniaturowych elementów optycznych, ale nie zwiększa szybkości transmisji. Szybkie urządzenia logiczne zastosowane w sprzęcie SerDes również zwiększają koszt projektu.
Ponadto obecnie produkowane są urządzenia umożliwiające multipleksowanie i demultipleksowanie danych sterujących ze wspólnego strumienia świetlnego - USB lub RS232/485. W takim przypadku strumienie świetlne mogą być przesyłane jednym przewodem w przeciwnych kierunkach, choć koszt urządzeń wykonujących te „sztuczki” zwykle przewyższa koszt dodatkowego światłowodu do zwrotu danych.
Optyka otwiera szeroki zakres zastosowań, w których wymagana jest szybka komunikacja o dużej przepustowości. To sprawdzona, zrozumiała i wygodna technologia. W dziedzinie audiowizualnej otwiera nowe perspektywy i dostarcza rozwiązań niedostępnych innymi metodami. Przynajmniej nie bez znacznych kosztów pracy i pieniędzy.
W zależności od głównego obszaru zastosowania kable światłowodowe dzielą się na dwa główne typy:
Kabel wewnętrzny:
Podczas instalowania FOCL w pomieszczeniach zamkniętych zwykle stosuje się kabel światłowodowy z gęstym buforem (dla ochrony przed gryzoniami). Służy do budowy SCS jako kabla szkieletowego lub poziomego. Obsługuje transmisję danych na krótkie i średnie odległości. Idealny do okablowania poziomego.
Kabel do układania zewnętrznego:
Kabel światłowodowy szczelnie buforowany, zbrojony taśmą stalową, odporny na wilgoć. Służy do układania zewnętrznego podczas tworzenia podsystemu autostrad zewnętrznych i łączenia poszczególnych budynków. Możliwość układania w kanałach kablowych. Nadaje się do bezpośredniego układania w ziemi.
Zewnętrzny samonośny kabel światłowodowy:
Kabel światłowodowy jest samonośny, z kablem stalowym. Służy do układania zewnętrznego na duże odległości w sieciach telefonicznych. Obsługuje transmisję sygnału telewizji kablowej oraz transmisję danych. Nadaje się do montażu w kanałach kablowych i instalacji powietrznej.
Zalety FOCL:
- Transmisja informacji przez FOCL ma szereg zalet w porównaniu z transmisją kablem miedzianym. Szybkie wprowadzenie światłowodu do sieci informatycznych jest konsekwencją korzyści wynikających z charakterystyki propagacji sygnału w światłowodzie.
- Szerokie pasmo - dzięki wyjątkowo wysokiej częstotliwości nośnej 1014Hz. Umożliwia to transmisję strumienia danych o wielkości kilku terabitów na sekundę przez jedno włókno światłowodowe. Wysoka przepustowość jest jedną z najważniejszych zalet światłowodu nad miedzią lub jakimkolwiek innym medium transmisyjnym.
- Niskie tłumienie sygnału świetlnego w światłowodzie. Światłowód przemysłowy produkowany obecnie przez producentów krajowych i zagranicznych ma tłumienie 0,2-0,3 dB przy długości fali 1,55 mikrona na kilometr. Niska tłumienność i niska dyspersja umożliwiają budowanie bez retransmisji odcinków linii o długości do 100 km i więcej.
- Niski poziom szumów w kablu światłowodowym pozwala na zwiększenie przepustowości poprzez przesyłanie różnych modulacji sygnału z niską redundancją kodu.
- Wysoka odporność na zakłócenia. Ponieważ włókno jest wykonane z materiału dielektrycznego, jest odporne na zakłócenia elektromagnetyczne pochodzące od otaczających miedzianych systemów okablowania i urządzeń elektrycznych zdolnych do indukowania promieniowania elektromagnetycznego (linie energetyczne, silniki elektryczne itp.). Kable wielowłóknowe pozwalają również uniknąć problemu przesłuchów elektromagnetycznych, które mają wieloparowe kable miedziane.
- Mała waga i objętość. Kable światłowodowe (FOC) są lżejsze i lżejsze niż kable miedziane dla tej samej przepustowości. Na przykład 900-parowy kabel telefoniczny o średnicy 7,5 cm można zastąpić jednym włóknem o średnicy 0,1 cm Jeśli włókno jest „ubrane” w wiele osłon ochronnych i pokryte pancerzem z taśmy stalowej, średnica takiego włókno będzie miało 1,5 cm, czyli kilka razy mniejsze niż rozważany kabel telefoniczny.
- Wysokie bezpieczeństwo przed nieautoryzowanym dostępem. Ponieważ FOC praktycznie nie promieniuje w zasięgu radiowym, trudno jest podsłuchiwać przesyłane przez niego informacje bez zakłócania odbioru i transmisji. Systemy monitorowania (ciągła kontrola) integralności optycznej linii komunikacyjnej, wykorzystując właściwości wysokiej czułości światłowodu, mogą natychmiast wyłączyć „zhakowany” kanał komunikacyjny i wywołać alarm. Systemy czujnikowe wykorzystujące efekty interferencji rozchodzących się sygnałów świetlnych (zarówno wzdłuż różnych włókien, jak i o różnej polaryzacji) charakteryzują się bardzo dużą wrażliwością na fluktuacje, na niewielkie spadki ciśnienia. Takie systemy są szczególnie potrzebne przy tworzeniu linii komunikacyjnych w administracji, bankowości i niektórych innych usługach specjalnych, które stawiają wysokie wymagania w zakresie ochrony danych.
- Izolacja galwaniczna elementów sieci. Ta zaleta światłowodu polega na jego właściwościach izolacyjnych. Światłowód pomaga uniknąć elektrycznych pętli uziemienia, które mogą wystąpić, gdy dwa nieizolowane urządzenia sieci komputerowej połączone kablem miedzianym mają uziemienie w różnych punktach budynku, na przykład na różnych piętrach. W takim przypadku może wystąpić duża różnica potencjałów, która może uszkodzić sprzęt sieciowy. W przypadku błonnika ten problem po prostu nie istnieje.
- Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i przeciwpożarowe. Światłowód ze względu na brak iskrzenia zwiększa bezpieczeństwo sieci w rafineriach chemicznych, naftowych oraz przy obsłudze procesów technologicznych wysokiego ryzyka.
- Ekonomiczny FOCL. Włókno wykonane jest z krzemionki, która w przeciwieństwie do miedzi jest oparta na dwutlenku krzemu, który jest powszechnym i dlatego niedrogim materiałem. Obecnie koszt światłowodu w stosunku do pary miedzi jest skorelowany jako 2:5. Jednocześnie FOC umożliwia przesyłanie sygnałów na znacznie większe odległości bez retransmisji. Liczba wtórników na liniach rozszerzonych jest zmniejszona podczas korzystania z FOC. Przy zastosowaniu systemów transmisji solitonowych odległości 4000 km bez regeneracji (czyli tylko przy użyciu wzmacniaczy optycznych w węzłach pośrednich) osiągnięto przy prędkości transmisji powyżej 10 Gb/s.
- Długa żywotność. Z czasem włókno ulegnie degradacji. Oznacza to, że tłumienie w zainstalowanym kablu stopniowo wzrasta. Jednak dzięki doskonaleniu nowoczesnych technologii produkcji światłowodów proces ten ulega znacznemu spowolnieniu, a żywotność FOC wynosi około 25 lat. W tym czasie może ulec zmianie kilka generacji/standardów systemów nadawczo-odbiorczych.
- Zasilanie zdalne. W niektórych przypadkach wymagane jest zdalne zasilanie węzła sieci informacyjnej. Światłowód nie jest w stanie pełnić funkcji kabla zasilającego. Jednak w tych przypadkach można zastosować kabel mieszany, gdy wraz ze światłowodami kabel wyposażony jest w miedziany element przewodzący. Taki kabel jest szeroko stosowany zarówno w Rosji, jak i za granicą.
Jednak kabel światłowodowy ma również pewne wady:
- Najważniejszym z nich jest duża złożoność montażu (przy montażu łączników wymagana jest mikronowa precyzja; tłumienie w łączniku silnie zależy od dokładności rozszczepienia włókna szklanego i stopnia jego wypolerowania). Do montażu łączników stosuje się spawanie lub klejenie za pomocą specjalnego żelu, który ma taki sam współczynnik załamania światła jak włókno szklane. W każdym razie wymaga to wysoko wykwalifikowanego personelu i specjalnych narzędzi. Dlatego najczęściej kabel światłowodowy sprzedawany jest w postaci wstępnie pociętych kawałków o różnych długościach, na obu końcach których są już zainstalowane złącza. żądany typ. Należy pamiętać, że złej jakości montaż złącza drastycznie zmniejsza dopuszczalną długość kabla, określaną przez tłumienie.
- Trzeba też pamiętać, że zastosowanie kabla światłowodowego wymaga specjalnych odbiorników i nadajników optycznych, które zamieniają sygnały świetlne na sygnały elektryczne i odwrotnie, co niekiedy znacząco podnosi koszt sieci jako całości.
- Kable światłowodowe umożliwiają rozgałęzienie sygnałów (w tym celu produkowane są specjalne pasywne rozdzielacze (sprzęgacze) dla 2-8 kanałów), ale z reguły służą do przesyłania danych tylko w jednym kierunku między jednym nadajnikiem a jednym odbiornikiem. W końcu każde rozgałęzienie nieuchronnie znacznie osłabia sygnał świetlny, a jeśli jest wiele rozgałęzień, światło może po prostu nie docierać do końca sieci. Ponadto w rozdzielaczu występują straty wewnętrzne, więc całkowita moc sygnału na wyjściu jest mniejsza niż moc wejściowa.
- Kabel światłowodowy jest mniej wytrzymały i elastyczny niż kabel elektryczny. Typowy dopuszczalny promień gięcia wynosi około 10-20 cm, przy mniejszych promieniach gięcia centralne włókno może pękać. Słabo toleruje rozciąganie kabli i mechaniczne, a także efekty zgniatania.
- Światłowód jest również wrażliwy na promieniowanie jonizujące, dzięki czemu maleje przezroczystość włókna szklanego, czyli wzrasta tłumienie sygnału. Nagłe zmiany temperatury również niekorzystnie na to wpływają, włókno szklane może pękać.
- Używaj kabla światłowodowego tylko w sieciach o topologii gwiazdy i pierścienia. W tym przypadku nie ma problemów z dopasowaniem i uziemieniem. Kabel zapewnia idealną izolację galwaniczną komputerów sieciowych. W przyszłości ten typ kabla prawdopodobnie zastąpi kable elektryczne, a w każdym razie znacznie je wyprze.
Perspektywy rozwoju FOCL:
- Wraz z rosnącymi wymaganiami nowych aplikacji sieciowych, zastosowanie technologii światłowodowej w okablowaniu strukturalnym nabiera coraz większego znaczenia. Jakie są zalety i cechy zastosowania technologii optycznych w podsystemie kabli poziomych, a także na stanowiskach pracy użytkowników?
- Po przeanalizowaniu zmian w technologiach sieciowych w ciągu ostatnich 5 lat, łatwo zauważyć, że standardy miedzi SCS pozostają w tyle za wyścigiem „sieciowych zbrojeń”. Nie mając czasu na zainstalowanie SCS trzeciej kategorii, przedsiębiorstwa musiały przejść do piątej, teraz już szóstej, a korzystanie z siódmej kategorii nie jest daleko.
- Oczywiście rozwój technologii sieciowych na tym się nie skończy: gigabit per Miejsce pracy wkrótce stanie się de facto standardem, a następnie de iure dla sieci LAN (lokalne sieć komputerowa) Etnernet 10 Gb/s w dużych lub nawet średnich przedsiębiorstwach nie będzie rzadkością.
- Dlatego bardzo ważne jest zastosowanie systemu kablowego, który bez problemu poradzi sobie z rosnącymi prędkościami aplikacji sieciowych przez co najmniej 10 lat – jest to minimalny okres użytkowania SCS określony przez międzynarodowe standardy.
- Ponadto przy zmianie standardów protokołów LAN należy unikać ponownego układania nowych kabli, co wcześniej powodowało znaczne koszty działania SCS i jest po prostu nie do zaakceptowania w przyszłości.
- Tylko jedno medium transmisyjne w SCS spełnia te wymagania - optyka. Kable optyczne są stosowane w sieciach telekomunikacyjnych od ponad 25 lat, ostatnie czasy znajdują również szerokie zastosowanie w telewizji kablowej i sieci LAN.
- W sieciach LAN są one wykorzystywane głównie do budowy kanałów kablowych szkieletowych między budynkami oraz w samych budynkach. , zapewniając jednocześnie dużą prędkość transmisji danych pomiędzy segmentami tych sieci. Jednak rozwój nowoczesnych technologii sieciowych aktualizuje wykorzystanie światłowodu jako głównego medium do łączenia bezpośrednich użytkowników.
Nowe standardy i technologie FOCL:
W ostatnich latach na rynku pojawiło się kilka technologii i produktów, które znacznie ułatwiają i obniżają koszty wykorzystania światłowodu w poziomym systemie okablowania i podłączenia go do stanowisk pracy użytkowników.
Wśród tych nowych rozwiązań przede wszystkim chciałbym wyróżnić złącza optyczne o małym współczynniku kształtu - SFFC (złącza o małej obudowie), planarne diody laserowe z wnęką pionową - VCSEL (lasery emitujące powierzchnię wnęki pionowej) oraz światłowody wielomodowe nowej generacji.
Należy zauważyć, że ostatnio zatwierdzony typ światłowodu wielomodowego OM-3 ma szerokość pasma ponad 2000 MHz/km przy długości promieniowania laserowego 850 nm. Ten typ światłowodu zapewnia szeregową transmisję strumieni danych protokołu 10 Gigabit Ethernet na odległość 300 m. Zastosowanie nowych typów światłowodów wielomodowych i laserów VCSEL 850 nm zapewnia najniższe koszty wdrożenia rozwiązań 10 Gigabit Ethernet.
Rozwój nowych standardów złączy światłowodowych sprawił, że systemy światłowodowe stały się poważnym konkurentem dla rozwiązań miedzianych. Tradycyjnie systemy światłowodowe wymagane dwukrotnie jeszcze złączy i patchcordy niż miedziane - w punktach telekomunikacyjnych wymagana była znacznie większa powierzchnia do umieszczenia sprzętu optycznego, zarówno pasywnego, jak i aktywnego.
Złącza optyczne o niewielkich rozmiarach, ostatnio wprowadzone przez wielu dostawców, oferują dwukrotnie większą gęstość portów niż poprzednie rozwiązania, ponieważ każde złącze zawiera dwa włókna światłowodowe zamiast jednego.
Jednocześnie wymiary obu optycznych elementów pasywnych – krzyżyków itp. oraz aktywnych sprzęt sieciowy, co czterokrotnie obniża koszty instalacji (w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań optycznych).
Należy zauważyć, że amerykańskie organy normalizacyjne EIA i TIA w 1998 roku postanowiły nie regulować stosowania żadnego konkretnego typu złączy optycznych o małej obudowie, co doprowadziło do pojawienia się na rynku sześciu typów konkurencyjnych rozwiązań w tym zakresie. od razu: MT-RJ, LC, VF-45, Opti-Jack, LX.5 i SCDC. Również dzisiaj pojawiają się nowe rozwiązania.
Najpopularniejszym złączem miniaturowym jest złącze MT-RJ, które posiada pojedynczą polimerową ferrulę z dwoma włóknami światłowodowymi w środku. Jego projekt został opracowany przez konsorcjum firm pod przewodnictwem AMP Netconnect w oparciu o opracowane w Japonii wielowłóknowe złącze MT. AMP Netconnect złożył do tej pory ponad 30 licencji produkcyjnych tego typu Złącze MT-RJ.
Złącze MT-RJ w dużej mierze zawdzięcza swój sukces projektowi zewnętrznemu, który jest podobny do 8-pinowego modułowego złącza miedzianego RJ-45. Wydajność złącza MT-RJ znacznie się poprawiła w ostatnich latach - AMP Netconnect oferuje kluczowane złącza MT-RJ, aby zapobiec błędnym lub nieautoryzowanym połączeniom do systemu okablowania. Ponadto wiele firm opracowuje jednomodowe warianty złącza MT-RJ.
Wystarczająco wysoki popyt na rynku rozwiązań kabli optycznych wykorzystują złącza LC Avaja(http://www.avaya.com). Konstrukcja tego złącza opiera się na zastosowaniu ceramicznej końcówki o średnicy zredukowanej do 1,25 mm oraz plastikowej obudowy z zewnętrznym zatrzaskiem typu dźwignia do mocowania w gnieździe złącza.
Złącze jest dostępne zarówno w wersji simplex, jak i duplex. Główną zaletą złącza LC jest niska średnia strata i jej odchylenie standardowe, które wynosi zaledwie 0,1 dB. Wartość ta zapewnia stabilną pracę całego systemu kablowego. Do montażu korka LC stosowana jest standardowa procedura klejenia i polerowania żywic epoksydowych. Obecnie złącza trafiły do producentów transceiverów 10 Gb/s.
Firma Corning Cable Systems (http://www.corning.com/cablesystems) produkuje jednocześnie złącza LC i MT-RJ. Jej zdaniem branża SCS wybrała złącza MT-RJ i LC. Firma niedawno wypuściła pierwsze jednomodowe złącze MT-RJ i wersje UniCam złączy MT-RJ i LC, które charakteryzują się krótkim czasem instalacji. Jednocześnie nie ma potrzeby stosowania kleju epoksydowego i poliuretanu do montażu łączników UniCam.
Komunikacja światłowodowa jest Nowa technologia przesyłanie informacji na duże odległości bez utraty jakości sygnału. Informacje przesyłane są specjalnym kablem, a jako medium propagacji wybierane są oscylacje pola elektromagnetycznego w zakresie optycznym podczerwieni. Ze względu na kolosalną przepustowość, światłowodowe linie komunikacyjne nie mają sobie równych wśród innych metod przesyłania dużych ilości informacji.
Trochę historii, czyli jak to wszystko się zaczęło
Szybki rozwój Technologie informacyjne nie mógł zaspokoić istniejących metod komunikacji, nasze społeczeństwo stopniowo integrowało się z polem informacyjnym, co wymagało nowego podejścia do wyboru metod i metod komunikacji. Od wynalezienia pierwszych radiostacji minęło już trochę czasu, ale potrzebne były innowacyjne rozwiązania technologiczne, które nie zaspokajałyby chwilowych potrzeb ludzkości, ale sprawdziłyby się na przyszłość. Teoretyczne postępy naukowców i pierwsze eksperymenty dowiodły, że możliwość nadawania przepływu informacji za pomocą światła jest znacznie wydajniejsza niż transmisja sygnału za pomocą fal radiowych w różnych zakresach.
Pierwsze odkrycia robocze zostały zaproponowane w 1966 roku - naukowcy pokazali kabel ze zwykłego szkła, w nadziei, że zastąpi on przewód koncentryczny. Pierwszy światłowodowy kabel komunikacyjny miał bardzo wysoki współczynnik tłumienia, co było niedopuszczalne. Badania trwały, ale pozostały dwa główne problemy - co wykorzystać jako nośnik sygnału i jakie powinno być źródło światła, aby transmisja dużej ilości informacji była jak najbardziej efektywna przy minimalnych stratach. Rozwiązanie znaleziono dopiero w latach 70. ubiegłego wieku, kiedy wynaleziono nowe lasery i pojawiły się nowe materiały jako podstawa kabla. Przez następne pół wieku budowa światłowodowych linii komunikacyjnych przeżywała prawdziwy boom:
- w 1988 r. zakończono budowę pierwszej linii komunikacyjnej na dużą skalę między Japonią a Stanami Zjednoczonymi;
- w 2003 r. po raz pierwszy osiągnięto szybkość transmisji sygnału około 11 Tbps;
- W 2009 roku testy z zakresu szybkiej transmisji danych przekroczyły nową granicę – naukowcom udało się nadawać bez utraty prędkości strumień 15,5 Tbps na odległość około 7000 km.
Badania trwają, na całym świecie budowane są światłowodowe linie komunikacyjne, które umożliwiają przesyłanie dużej ilości informacji na znaczne odległości. Metoda ta stała się podstawą szybkiego dostępu do Internetu, znacznie wyprzedzając inne popularne metody połączeń pod względem kluczowych parametrów.
Cechy projektu i instalacji
Projektowanie światłowodowych linii komunikacyjnych to złożony i czasochłonny proces, który musi uwzględniać szereg cech, od technicznej wykonalności trasy po liczbę urządzeń głównych i pomocniczych, które zostaną podłączone w ramach sieci.
Proces projektowania i tworzenia linii komunikacyjnej można podzielić na kilka etapów:
- określenie technicznej wykonalności instalacji;
- wybór typu i długości kabla;
- przeprowadzanie obliczeń technicznych w celu określenia wartości współczynnika tłumienia sygnału i innych ważnych wskaźników;
- dobór niezbędnego sprzętu i środków pomocniczych w celu zapewnienia nieprzerwanej pracy sieci i zgodności ze standardami transmisji informacji;
- projektowanie i budowa tras. Instalację światłowodowych linii komunikacyjnych można przeprowadzić na dwa sposoby - podwieszone (kabel układa się w powietrzu na istniejących lub nowych podporach technicznych) lub pod ziemią (w tym celu należy wykonać specjalne prace ziemne). Wybór sposobu układania trasy zależy od strefy klimatycznej, warunków atmosferycznych (stopień przemarznięcia gleby, aktywności słonecznej lub wiatrowej), ukształtowania terenu i innych czynników;
- przygotowanie niezbędnej dokumentacji technicznej wskazującej ilość punktów przyłączeniowych, różne rozgałęzienia i ogólną trasę (tzw. schemat szkieletowy);
- wykaz konkretnych narzędzi technicznych i sprzętowych zaangażowanych w tworzenie sprawnej linii komunikacyjnej (terminale stacjonarne, wzmacniacze, nadajniki-odbiorniki, złącza rozgałęzione i inny sprzęt);
- koordynacja projektu z klientem i prace instalacyjne.
Jedną z głównych cech instalacji jest to, że światłowodowy kanał komunikacyjny w ramach projektu może sięgać kilkudziesięciu kilometrów, podczas gdy standardowa długość przewodu jest znacznie mniejsza. Zapewnia to połączenia w ramach tej samej linii komunikacyjnej między segmentami kabla. Dwa odcinki przewodów można połączyć na kilka sposobów:
- rozłączalne połączenie (za pomocą złączy optycznych). Ta metoda ma jedną zaletę - praca odbywa się wystarczająco szybko i nie wymaga specjalnego sprzętu. Główną wadą jest to, że znacznie zwiększa to koszt linii komunikacyjnej i przyczynia się do zwiększenia utraty sygnału przy użyciu dużej liczby elementów łączących;
- nierozerwalny sposób. Istnieje kilka opcji, w tym klejenie i łączenie światłowodowych linii komunikacyjnych. Procesy te są dość pracochłonne i wymagają specjalnego sprzętu i praktycznych umiejętności, ale w rezultacie prawie całkowity brak strat prędkości transmisji i monolitycznego połączenia kablowego.
Światłowodowe linie komunikacyjne, których sprzęt spełnia międzynarodowe standardy, mogą służyć przez pół wieku bez widocznej utraty jakości sygnału.
Kluczowe aspekty konserwacji
Utrzymanie światłowodowych linii komunikacyjnych to cały kompleks różnorodnych działań, które mają na celu utrzymanie stabilnej pracy wszystkich elementów systemu. Obejmuje to działania zapobiegawcze i naprawcze, które są przeprowadzane w różnych odstępach czasu. Regularna konserwacja światłowodowej linii komunikacyjnej przewiduje następujące czynności:
- oględziny integralności linii komunikacyjnej bez wchodzenia na podporę techniczną (metodą montażu pneumatycznego). Harmonogram posiadania co najmniej raz na sześć miesięcy;
- selektywna kontrola stanu przewodów w zaciskach z podnoszeniem do podpory technologicznej - w pierwszym roku eksploatacji, regularność kontroli co 6 miesięcy, w przyszłości - wg potrzeb;
- arbitralne inspekcje całej sieci lub jej poszczególnych odcinków (prace wykonują specjaliści) - raz w roku;
- pomiar współczynnika tłumienia w sieci i porównanie z początkowymi wskaźnikami - dwa razy w roku lub w przypadku zauważalnego spadku jakości odbioru i transmisji informacji;
- kontrola oblodzenia kabla optycznego - w zależności od konkretnych warunków klimatycznych;
- kontrola sprzęgieł i uziemienia podpór - raz w roku.
W przypadku wykrycia problemów należy wezwać specjalistów, którzy znajdą przyczynę, ustalą konkretną lokalizację awarii (przerwanie lub uszkodzenie kabla, awaria sprzętu systemowego itp.) i ją wyeliminują. Wykonywanie regularnych prac konserwacyjnych i naprawczych jest gwarancją, że światłowodowa linia komunikacyjna (FOCL) będzie sprawna przez cały okres użytkowania.
Cechy i główne zalety FOCL
Systemy komunikacji światłowodowej są obecnie szeroko stosowane na całym świecie, stopniowo wypierając inne metody przewodowej transmisji danych ze względu na ich cechy i unikalne właściwości. Przyjrzyjmy się bliżej niektórym kluczowym punktom, aby zrozumieć zalety komunikacji światłowodowej:
- wydajność. Jest to jedna z głównych cech ważnych dla linii komunikacyjnej. Potencjał jednego kanału pozwala na osiągnięcie objętości kilku terabitów na sekundę;
- wszechstronność. Kabel optyczny może przesyłać sygnały o różnych modulacjach;
- minimalny współczynnik tłumienia. Dzięki tej jakości długość odcinka sieci bez użycia dodatkowych repeaterów lub wzmacniaczy może sięgać nawet 100 kilometrów;
- ochrona danych. Dla atakującego prawie niemożliwe jest podłączenie się do linii światłowodowej - w przypadku fizycznego naruszenia integralności kanału sygnał nie będzie już przechodził przez kabel, a niezawodne kodowanie uchroni przed przechwyceniem informacji za pomocą narzędzia programowe. Dodatkowo system bezpieczeństwa ostrzeże o próbie wejścia i włamaniu. To dzięki tej funkcji kable optyczne są wykorzystywane przez różne organizacje (organy ścigania, banki, firmy badawcze), które pracują z niejawnymi danymi;
- Bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Kable światłowodowe ze względu na swoją budowę i zastosowane materiały nie wspomagają spalania i nie generują iskier. Dzięki temu można je stosować w przemyśle chemicznym, rafinacji ropy naftowej i innych przedsiębiorstwach o wysokim poziomie zagrożenia pożarowego;
- Korzysci ekonomiczne. Pomimo tego, że koszt ułożenia linii jest dość wysoki, nadal będzie tańszy i lepszy niż tradycyjne połączenie za pomocą kabla miedzianego. Dodatkowo warto zastanowić się nad minimalnymi kosztami wzmacniaczy sygnału, zwłaszcza jeśli chodzi o duże odcinki autostrad. Dla porównania przemienniki standardowe połączenie powinien być instalowany co 5-7 kilometrów, a przy użyciu kabla światłowodowego - co 100 kilometrów;
- niezawodność i trwałość. W przypadku korzystania z połączenia w standardowych warunkach klimatycznych żywotność kabla i sprzętu łączącego będzie około dwa razy dłuższa niż w przypadku kabla miedzianego.
Ze względu na te zalety łącza komunikacyjne oparte na łączach światłowodowych są w naszych czasach bardzo popularne na całym świecie.
FOCL to system oparty na transmisji danych za pośrednictwem światłowodu.
Światłowodowa linia komunikacyjna przyczynia się do niezawodnej transmisji danych, ma wysoką jakość komunikacji. System jest w stanie działać niezależnie od obecności zakłóceń elektromagnetycznych, a także działa na duże odległości bez wzmacniaczy.
Ten sposób przesyłania informacji opiera się na wykorzystaniu technologii światłowodowej, w której nośnikiem danych jest światło.
Składniki FOCL
Zwyczajowo sprzęt FOCL dzieli się na elementy aktywne i pasywne.
Uproszczony schemat działania wszystkich elementów polega na znalezieniu na jednym końcu kabla diody LED lub diody laserowej, która przekazuje sygnał.
Podczas transmisji danych dioda podczerwieni generuje impuls zgodnie z rodzajem sygnału. Fotokoder na drugim końcu światłowodu odbiera i przetwarza sygnał świetlny na sygnał elektryczny.
Aktywne komponenty systemu to:
- multiplekser - urządzenie łączące kilka sygnałów w jeden;
- wzmacniacz - pozwala zwiększyć moc przesyłanego sygnału;
- Diody LED i diody laserowe - źródło światła w kablu;
- fotodioda - odbiornik sygnału na końcowej części światłowodu, przetwarza odebrany sygnał;
- modulator - urządzenie do konwersji sygnału z elektrycznego na optyczny.
Elementy pasywne FOCL:
- kabel światłowodowy - medium, przez które przesyłany jest sygnał;
- sprzęgacz optyczny - łączy kilka włókien;
- krzyż optyczny - urządzenie na końcu kabla, które łączy go z aktywnymi elementami;
- zrosty - włókna splatane;
- złącza - urządzenia do odłączania lub podłączania kabla;
- sprzęgacze - urządzenia do dystrybucji mocy optyki z kilku włókien na jeden;
- przełączniki - urządzenia do redystrybucji sygnałów optycznych.
Konstrukcja FOCL
Przed rozpoczęciem prac związanych z budową FOCL konieczne jest przeprowadzenie szeregu prac przygotowawczych, czyli stworzenie projektu FOCL.
Jej zadaniem jest określenie przepustowości przyszłych linii komunikacyjnych; badanie środowiska, przez które system będzie działał; obliczanie masy, objętości i całkowitego kosztu całego FOCL; stworzenie systemu ochronnego dla linii komunikacyjnej; zapewnienie bezpieczeństwa przesyłanych danych.
Projekt i budowa FOCL przewiduje montaż urządzeń, przygotowanie środowiska do instalacji okablowania oraz zakup sprzętu. Organizowane jest uzyskanie warunków technicznych dla instalacji linii komunikacyjnych.
Po wykonaniu powyższych etapów projektowania i przygotowania do pracy odbywa się montaż urządzeń: układanie kabli w ziemi, kanalizacja, kolektory; montaż modułów, mocowanie złączy, montaż wszystkich aktywnych elementów. Po zainstalowaniu niezbędnego sprzętu podejmowane są działania w celu stworzenia bezpiecznego środowiska dla kabla.
Gotowy odcinek linii komunikacyjnej jest testowany pod kątem podstawowych właściwości.
Rodzaje pomiarów
Testowanie światłowodowej linii komunikacyjnej odbywa się poprzez wykonanie dwóch rodzajów pomiarów. Pierwszy typ ocenia tłumienie sygnału z jednego końca kabla do drugiego. Z jednej strony podłączony jest laser, z drugiej fotodioda. Zmiana prądu danych między dwoma składnikami wskazuje na utratę włókna. Urządzenie, za pomocą którego wykrywane jest tłumienie sygnału, nazywa się testerem optycznym.
Wadą tego sprzętu jest brak możliwości określenia miejsca uszkodzenia, w wyniku którego powstają straty.
Drugi rodzaj pomiarów FOCL odbywa się za pomocą reflektometru optycznego. Urządzenie określa lokalizację defektów w kablu, dokonuje pomiarów strat sygnału w dowolnej części światłowodu. Dane wyświetlane są na ekranie w postaci wykresów, które pokazują poziomy sygnału i odległości pomiędzy różnymi punktami całego systemu.
Budżet optyczny
Budżet optyczny charakteryzuje maksymalne tłumienie w linii, jakie jest możliwe w linii komunikacyjnej. Funkcjonowanie jest możliwe, jeśli budżet nie jest przekroczony. Wszystkie elementy systemu podzielone są na te, które tworzą sygnał w kablu oraz te, które go redukują, przyczyniając się do tłumienia przepływu danych.
Elementami generującymi sygnał są transceivery i wzmacniacze. Wszystkie inne elementy i urządzenia powodują zakłócenia i wpływają na utratę sygnału.
Producenci systemów podają obliczenia FOCL w dokumentacji.
Praca obliczeniowa opiera się na uwzględnieniu źródeł tłumienia w światłowodzie, multiplekserów, modułów, odcinków przyłączeniowych, obecności rozgałęzień. Aby obliczyć budżet optyczny FOCL, konieczne są dane dotyczące długości mierzonego odcinka światłowodu w km, liczby połączeń na panelach optycznych oraz liczby łączników spawalniczych.
Aby zapewnić niezawodność całego systemu, należy wziąć pod uwagę możliwość zwiększenia strat sygnału z powodu czynników zewnętrznych niezależnych od samej linii, a także ze względu na starzenie się sprzętu.