Оглавление
В России выпущено 4 млн км собственного оптического волокна
Завод «Оптиковолоконные системы», расположенный в городе Саранск (столица республике Мордовия), объявил о завершении модернизации производства. С момента основания завод выпустил 4 млн км оптических волокон.
Завод «Оптиковолоконные системы» был запущен в сентябре 2015 г., став первым и единственным в России производителем оптического волокна. В 2017 г. был начат процесс модернизации производства, в который было вложено 960 млн руб. В том числе льготный заем на 500 млн руб. предприятию предоставил Фонд развития промышленности (ФРП).
С помощью процесса модернизации завод обновил индукционные печи для вытяжки оптического волокна, запустил дополнительную линию вытяжки, а также создал участок покраски оптоволокна и опытный участок изготовления преформ для производства волокна.
Наша справка: как работает оптоволоконный интернет
Оптоволокно — это стеклянная или пластиковая нить, по которой информация передаётся не в виде электрических импульсов, а как луч света. Преимущество такого метода в устойчивости к помехам. На электрический кабель воздействуют радиоволны, наводки от других проводов и электроприборов, магнитные поля, что приводит к потере сигнала на больших расстояниях. Оптоволокно лишено подобных недостатков. Луч света без потерь преодолевает десятки километров. За счёт этого увеличивается пропускная способность линии и скорость обмена данными. Также к оптическому кабелю невозможно несанкционированно подключиться и считать информацию.
Идея передачи данных по оптическому проводу не нова. Первые опыты в этом направлении ставились больше ста лет назад. Начиная с 1970-х годов, оптоволокно используют для прокладки линий связи между государствами.
Однако несовершенство и высокая стоимость оборудования для оптоволоконного интернета не давали внедрять его массово. Провайдеры использовали оптику только на магистральных линиях. Затем стали доводить до дома. А там разводка делалась витой парой. Потом оптоволокно стали заводить в квартиры, но для того, чтобы пользоваться интернетом, приходилось покупать или арендовать у провайдера дорогой терминал, преобразовывающий световые импульсы в электрические.
Статья помоглаНе помогла
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.
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.
9.9. Компенсаторы дисперсии
Дисперсия выступает фактором ограничения скорости передачи оптических импульсных сигналов в одномодовом стекловолокне. Особенно заметно это ограничение на скоростях 10 Гбит и выше. Например, при скорости 2,5 Гбит/с сигнал может быть передан на расстояние до 1000 км без видимых искажений на длине волны 1,3 мкм в стандартном волокне G.652. Уже при скорости 10 Гбит/с дальность передачи не превысит 60 км в этом же волокне, а при скорости в 20 Гбит/с она будет только 15 км.
Управление дисперсией является важной частью проектирования линейных трактов. При этом необходимо уменьшить влияние как хроматической, так и поляризационной модовой дисперсии. При построении компенсаторов дисперсии используются методы создания волокон, компенсирующих дисперсию, и дифракционные решетки, например, интегральные и волоконные решетки Брэгга с линейно изменяющейся постоянной решетки
Пример использования волоконной решетки Брэгга в компенсаторе дисперсии приведен на рисунке 9.17
При построении компенсаторов дисперсии используются методы создания волокон, компенсирующих дисперсию, и дифракционные решетки, например, интегральные и волоконные решетки Брэгга с линейно изменяющейся постоянной решетки . Пример использования волоконной решетки Брэгга в компенсаторе дисперсии приведен на рисунке 9.17.
Рисунок 9.17. Компенсатор дисперсии на основе волоконной брэгговской решетки
Волоконные компенсаторы хроматической дисперсии выполняются из волокна с противоположной по характеру дисперсией, т.е. для волокна с дисперсией D+ на заданной волне или в диапазоне волн предлагается использовать отрезок волокна с дисперсией D-. При этом отрезок волокна с D- по длине существенно меньше линейного волокна с D+. Волокна для компенсации дисперсии укладывают в небольшие катушки, легко размещаемые в поддонах аппаратуры или в виде модулей аппаратуры ВОСП. Отрезки волокон с D- соответствуют длинам компенсации 20, 40,…..100км. Вносимые дополнительные потери могут составить до 8дБ. Пример конструкции модуля компенсации дисперсии приведен на рисунке 9.18.
Рисунок 9.18. Конструктив модуля компенсации дисперсии волокна SMF (G.652) в диапазоне волн 1525-1565нм в пределах -50….-2100пс/нм для длинных и сверхдлинных оптических линий
Кроме волоконных компенсаторов дисперсии в составе блоков применяются компенсаторы на перестраиваемых волноводных решетках, которые отличаются малыми габаритами, малыми потерями оптической мощности и большим диапазоном перестройки. К таким компенсаторам относится TODC (Tunable Optical Dispersion Compensator) компании CIVCOM. Это устройство имеет диапазон перестройки ±1700пс/нм, а в реализации для транспондера ±2500пс/нм, потери мощности не более 1дБ, рабочая полоса волн 1528-1610нм. Управление перестройкой электрическое. Прибор может использоваться для линий одноволновой и многоволновой передачи с интервалом между каналами 50ГГц и скоростью передачи в каждом канале до 10Гбит/с. Конструкция TODC приведена на рисунке 9.19. Габариты прибора 30×12.7×9.75мм.
Рисунок 9.19. Конструкция компактного компенсатора хроматической дисперсии TODC
Литература
- Н.К.Душутин, А.Ю.Моховиков. Из истории физики конденсированного состояния. — Иркутск: ИГУ, 2014.
- Листвин А. В., Листвин В. Н., Швырков Д. В. Оптические волокна для линий связи. — М.: ЛЕСАРарт, 2003. — 288 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-902367-01-8.
- Волоконно-оптические датчики / Под ред. Э. Удда. — М.: Техносфера, 2008. — 520 с.
- Gambling, W. A., «The Rise and Rise of Optical Fibers», IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 6, pp. 1084—1093, Nov./Dec. 2000
- Gowar, John, Optical Communication Systems, 2 ed., Prentice-Hall, Hempstead UK, 1993 (ISBN 0-13-638727-6)
- Hecht, Jeff. City of Light, The Story of Fiber Optics. — New York: Oxford University Press, 1999. — ISBN 0-19-510818-3.
- Hecht, Jeff, Understanding Fiber Optics, 4th ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, USA 2002 (ISBN 0-13-027828-9)
- Nagel S. R., MacChesney J. B., Walker K. L., «An Overview of the Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD) Process and Performance», IEEE Journal of Quantum Mechanics, Vol. QE-18, No. 4, April 1982
- Ramaswami, R., Sivarajan, K. N. Optical Networks: A Practical Perspective. — San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 1998. — ISBN 1-55860-445-6.
Применяемая технология связи
Для владельцев и жителей частного сектора существуют некоторые сложности с предоставлением доступа к глобальной сети. Это обусловлено разными факторами. К примеру, большая удаленность от ближайшей точки провайдера или отсутствие технической возможности осуществить подключение.
Крупный поставщик услуг доступа к глобальной сети в нашей стране – это компания «Ростелеком». Она уже давно предоставляет услуги в сфере коммуникаций и телефонной связи для клиентов.
«Ростелеком» способен осуществить подключение интернета в частный дом посредством собственных ресурсов. Технологии, доступные сельским жителям, – это xDSL или GPON. Рассмотрим подробнее последнюю.
Gpon оптоволокно
Стоимость прокладки оптического кабеля значительно выше, чем медного. Соответственно, поставщик услуг старается минимизировать расходы. «Ростелеком» проводит оптоволоконный интернет в частный дом по следующему принципу. Кабель протягивается до ближайшего коммутатора, а далее идет разделение по абонентам. В квартире клиента на входе находится специальное устройство — оптический роутер, преобразующий сигнал от кабеля провайдера.
Таков внешний вид маршрутизатора:
У роутера два оптических входа и четыре Ethernet-выхода. Этого обычно хватает для проведения интернета от «Ростелекома» в частный дом.
Преимущества технологии заключаются в следующих показателях:
- Оптический кабель не подвержен влиянием погодных условий.
- Скорость передачи данных по сравнению с медным кабелем увеличена в десятки раз.
- Срок эксплуатации оптоволокна неограничен.
- GPON гарантирует стабильность при работе с «мировой паутиной».
Также данная технология использует беспроводной интернет от «Ростелекома». Для этого у абонента должен быть маршрутизатор с функцией Wi-Fi. Его можно взять у поставщика услуг либо приобрести самостоятельно.
Устройство линий волоконно-оптической связи
Любая система связи использует канал, по которому передается сигнал, а в качестве носителя информации выступает та или иная среда, которая передает зашифрованный сигнал.
Например, электричество в системах электросвязи, радиосигнал – в системах радиосвязи. В середине 1960х годов было обнаружено свойство света выступать в качестве носителя информационного сигнала – так началось развитие оптической связи.
Носителем информации выступает световой импульс, который передается по кабелю, состоящему из светопроводящего волокна (оптическому волноводу).
На сегодняшний день передача информации по оптическому кабелю считается самой совершенной технологией передачи данных. Она позволяет передавать сигнал на скорости до 100 Тбит/сек на огромные расстояния практически без потерь качества. При этом волоконно-оптические линии устойчивы к таким негативным факторам воздействия, как статическое электричество, блуждающие токи, химическая и электрохимическая коррозия, и позволяют обеспечивать высокую надежность и степень защиты передаваемой информации благодаря особенностям оптического сигнала.
Устройство линий волоконно-оптической связи можно описать следующим образом. Информация, зашифрованная в определенном виде (как правило, в двоичном коде), передается на источник света – мощный лазерный излучатель.
Интерпретацией двоичного кода в оптической среде является система «свет/отсутствие света».
То есть логическому «да», которое в двоичной системе шифрования представлено единицей, соответствует вспышка света, а логическому «нет» — ноль в двоичной системе – отсутствие света.
Передатчик посылает серию импульсов в двоичном коде по оптоволоконному каналу, который проложен между ним и конечной точкой (приемщиком).
Для усиления сигнала при передаче на большие расстояния в линию могут быть включены ретрансляторы и дополнительное оборудование. Принимающий порт интерпретирует и расшифровывает входящий сигнал и представляет информацию, полученную с передатчика, в необходимом для потребителя виде.
Выбор типа оптоволокна — одномодовое или многомодовое оптическое волокно
В названии типа волокна ест корень «модовое» и это не случайно. Чтобы понять, что такое «мода», вспомним принцип работы оптического волокна (рисунок 1). Сейчас мы не будем рассматривать множество защитных слоев, а рассмотрим только среду передачи. Оптическое волокно состоит из двух частей с различными коэффициентами преломления – сердцевины (б) nс и оболочки (а) nо. При nс> nо существует такой угол падения, при котором луч, проходящий через сердцевину волокна испытывает полное отражение от границы раздела с оболочкой. При размерах сердцевины, значительно больших, чем длина волны луча (рисунок 1 верхняя картинка), возможно множество траекторий (мод), а при диаметре сердцевины близких к длине волны – только одна (рисунок 1 нижняя картинка).
При передаче светового импульса через многомодовое оптическое волокно (рисунок 1-1) луч проходит по нескольким путям различной длины. Поэтому на приемной стороне импульс «расплывается», и при попытке отправки пакета сигналов на слишком большое расстояние приемная аппаратура может просто не различить один сигнал от другого. Этот эффект называется «расширением задержки» (delay spread), и именно он в наибольшей степени ограничивает дальность и полосу пропускания для многомодовых систем. Этот эффект называется межмодовой дисперсией. При использовании одномодовых волокон, луч движется по одной единственной траектории (рисунок 1-1), поэтому в них этот эффект отсутствует, и дальность связи ограничивается только затуханием сигнала и возможностями протокола связи.
В связи с указанными особенностями, существуют рекомендации по применению различных типов волокон в зависимости от длины сегмента и используемого приложения. Например, для Gigabit Ethernet, при длине сегмента до 550 м можно использовать многомодовый кабель, а до 2 км и выше – одномодовый. Для 10 Gigabit Ethernet 10GBase_SR/SW при длине сегмента до 300 м можно использовать многомодовый кабель категории ОМ3, свыше 300 метров – одномодовый кабель.
Другая сторона выбора между одномодовыми и многомодовыми волокнами – стоимость портов активного оборудования. Несмотря на то, что стоимость одномодовых кабелей несколько ниже, передатчики для одномодового волокна значительно дороже (приемники в обоих случаях используются одинаковые) передатчиков для многомодового волокна.
Какие технологии доступны абонентам РТК?
На сегодняшний день компания Ростелеком предоставляет своим клиентам три стандарта подключения к интернету:
- ADSL – доступ через телефонную линию;
- GPON – интернет через выделенную оптоволоконную линию;
- ETTH – выделенная оптоволоконная линия (стандарт действует только для абонентов, перешедших в РТК от провайдера Entera, новых клиентов к нему не подключают).
Технология ADSL в крупных городах практически не используется. Сегодня к ней подключают только жителей деревень, расположенных вдали от больших населенных пунктов – просто потому, что тянуть к ним оптику достаточно дорого. Впрочем, у горожан по-прежнему сохраняется возможность провести интернет по данному стандарту. Но большинство абонентов делает выбор в пользу PON-технологии, поскольку она дает больше преимуществ.
Достоинства подключения типа PON
Аббревиатура GPON расшифровывается как Gigabit Passive Optical Network. Последние три символа обозначают тип подключения – пассивная оптоволоконная сеть. Первая буква характеризует скорость доступа – 1 Гбит/с. Также у Ростелекома имеется возможность подвести интернет по технологии XPON, которая дает более высокие скорости работы.
Впрочем, даже у тех, кто пользуется исключительно GPON Ростелеком, отзывы о качестве связи неизменно положительные. Это объясняется базовыми свойствами стандарта подключения:
- большая пропускная способность оптоволокна позволяет быстро передавать крупные объемы данных;
- исходящая скорость практически равна входящей;
- оптоволоконный кабель почти не реагирует на внешние воздействия – электромагнитные волны, перепады погоды, влажность и т.д.;
- кабель надежно защищен от механических повреждений – дети и домашние животные в квартире не смогут его повредить.
Таким образом, услуга от Ростелеком «Интернет GPON» дает клиенту возможность бесперебойного доступа в глобальную сеть на достойной скорости в течение долгого времени.
Вариативность подключения
Еще одно важное преимущество PON-технологий, о котором стоит поговорить отдельно – это поддержка ими услуги Triple Play. Данный сервис позволяет по одному оптоволоконному кабелю провести в квартиру абонента полный пакет услуг РТК:
- высокоскоростной интернет;
- цифровую телефонию;
- интерактивное телевидение.
Если клиенту нужен доступ только к глобальной сети, он может не устанавливать дополнительное оборудование GPON Ростелеком. Оптоволоконный кабель, заведенный в квартиру, подключается напрямую к компьютеру, даже особых настроек перед работой не потребуется. Кстати, такой тип подключения позволяет обеспечить надежность доступа и максимально возможную для рассматриваемой технологии скорость.
При запросе других услуг – телевидения или IP-телефонии – клиенту устанавливают специальное оборудование, например, терминал GPON ont rv 6699 Ростелеком. Вход на роутер соединяется с оптоволоконным кабелем, входящим в квартиру. Порты выхода на устройстве подключаются к соответствующему оборудованию – телефонным аппаратам, ТВ-приставкам, передатчикам WI-FI. Впрочем, последнее не обязательно. Большинство современных терминалов РТК снабжены встроенным беспроводным передатчиком интернета.
PON-терминалы имеют относительно небольшие размеры, и могут быть размещены в любом месте квартиры. Одно небольшое устройство обеспечит дом полным пакетом услуг от провайдера.
Что такое оптоволоконный интернет и чем он отличается от обычного
Оптоволокно — наиболее современная технология, с помощью которой удается организовать высокоскоростное соединение с сетью Internet. Стоит отметить, что сегодня большинство провайдеров предпочитают подключать именно оптоволоконный интернет.
Провод из оптоволокна обладает рядом достоинств, среди которых можно выделить следующее:
- Долговечность. Изготавливаются такие кабели из прочного материала и поэтому они надежно защищены от механических повреждений.
- Высокая пропускная способность. Максимальная скорость у оптоволокна составляет 100 Гбит в секунду. Этого достаточно для быстрого скачивания крупных файлов.
- Безопасность. Использование оптоволоконных сетей позволяет специальным программам быстро обнаруживать несанкционированный доступ к информации. Благодаря этому удается надежно защитить передаваемые данные от злоумышленников.
- Отсутствие помех. Именно из-за этого удается стабильно передавать данные на скорости 100 Гбит в секунду.
- Универсальность. Стоит отметить, что оптоволоконный кабель используется не только для проведения интернета, но и для организации системы видеонаблюдения.
Однако основное достоинство кабелей из оптоволокна заключается в том, что с их помощью можно соединять объекты, которые находятся друг от друга на больших расстояниях. Это возможно сделать благодаря тому, что у оптических кабелей для интернета не ограничена длина каналов. Такое отсутствие ограничений позволяет организовывать соединение между континентами. Стоит отметить, что все материки связаны между собой именно при помощи оптики. Кабель проложен по дну океана.
Высокая скорость передачи данных — одно из достоинств оптоволокна
Другие автоматизированные системы
Необходимость в централизованном управлении различными установками возникает также и в других системах, не связанных с производством и энергетикой. Приведем два примера, в которых целесообразно использовать оптическое волокно.
Сеть POS-терминалов в магазинах, банках и других учреждениях. Использование оптоволокна для передачи информации между POS-терминалами и центральным компьютером гарантирует высокую скорость связи и сохранность данных по проведенным операциям
Особенно это важно на крупных площадях, где могут присутствовать источники сильных помех
Игровые развлекательные центры. Оптоволокно также может быть использовано для автоматизации игровых развлекательных систем, а именно для связи центрального компьютера с игровыми автоматами, внутренних соединений автомата и связи между игровыми автоматами для многопользовательской игры.
Оптический кабель для подвеса
Самый распространённый метод строительства ВОЛС на сегодняшний день. Кабель должен выдерживать растягивающие нагрузки по всей своей длине. Оптические кабели для подвеса бывают по своей конструкции типа «8» (рис. 7,
Оптические кабели типа «8» имеют в своей конструкции металлический (рис. 7) либо стеклопластиковый трос (рис. 8). Кабель со стеклопластиковым тросом полностью диэлектрический (рис. 8).
Рис. 7 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, металлический трос)
Постепенно телеком-операторы переходят на круглый самонесущий оптический кабель (рис. 9) в виду некоторых недостатков кабеля типа «8». Более подробно про недостатки можно прочитать в статье про основные принципы подбора магистральных оптических кабелей.
Рис. 8 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, стеклопластиковый трос)
Подвесной самонесущий кабель или оптический кабель самонесущий неметаллический (ОКСН). Возможны исполнения данного кабеля как на арамидных нитях, так и на стеклонитях. Кабель на арамидных нитях меньше в диаметре и легче в сравнении со стеклонитями. Также у арамидных нитей двухкратный запас прочности на разрыв по отношению к максимально допустимым нагрузкам. Самонесущий кабель на арамидных нитях аттестован к применению на объектах ОАО «ФСК ЕЭС России» и ОАО «Холдинг МРСК», на стеклонитях — запрещен.
Читайте подробнее про применение и особенности монтажа кабеля ОКСН.
Рис. 9. Подвесной самонесущий ОК
Явление рассеивания[править]
Явление рассеивания может быть характеризовано как процесс, когда сигнал лазера рассеивается молекулярным колебанием волокна (оптические фотоны) или виртуальным трением.
Вынужденное рассеивание Раманаправить
Вынужденное Рамановское рассеиванием (Stimulated Raman Scattering — SRS) называется эффект, который преобразует энергию сигнала с короткой длиной волны в энергию сигнала с более длинной волной. Взаимодействие волны света с вибрирующими молекулами (оптические фотоны) в пределах кварцевого волокна вызывает SRS, рассеивая свет во всех направлениях. Длина волны разделяется между двумя сигналами интервалом приблизительно 100 нм (13.2 TГц), например, 1550 — 1650 нм отображают максимум эффекта SRS.
Вынужденное рассеяние Бриллюэна-Мандельштамаправить
Вынужденным рассеянием Бриллюэна — Мандельштама (Stimulated Brillouin Scattering — SBS) является явление обратного рассеяния, вызывающим потерю мощности. Мощные световые волны вызывают периодические изменения в показателе преломления волокна, которое могут быть описаны как виртуальное трение, перемещающееся как акустическая волна. Сигнал при этом явлении рассеивается обратно. Эффекты SBS происходят при передаче некоторого небольшого количества каналов.
Некоторая полезная информацияправить
С момента появления первого персонального компьютера фирмы IBM (1981 г.) скорость передачи данных выросла с 45 Мбит/с (линия T3 по телефонным проводам) до 100 Гбит/с (современная длинная линия), это означает не менее впечатляющий рост в 2000 раз или 16 раз за 10 лет. При этом вероятность ошибки при передаче уменьшилась с 105 на бит почти до нуля. Помимо этого, процессоры начинают приближаться к своим физическим пределам, поэтому теперь на одном кристалле их используется сразу несколько. Существующая ныне оптоволоконная технология, напротив, может развивать скорость передачи данных вплоть до 50 000 Гбит/с (50 Тбит/с), и до достижения ее физического предела нам еще далеко. Сегодняшний практический предел в 100 Гбит/с обусловлен нашей неспособностью быстрее преобразовывать электрические сигналы в оптические и обратно. Для того чтобы достичь более высокой скорости, по одному волокну просто одновременно передаются данные нескольких каналов.
Для двухслойного световода с ядром в 50 μm модальная дисперсия ограничивает частоту до 20 МГц при длине в 1 км. Кроме того, с помощью многослойного световода и специальных материалов можно достигнуть ограничения в 3.5 ГГц для 1 км.
Типичные характеристики (скорости/расстояния) передачи для многомодового оптоволокна — 100 Мбит/с для расстояний до 2 км (100BASE-FX), 1 Гбит/с для расстояний до 220/550 м. (1000BASE-SX), и 10 Гбит/s для расстояний до 300 м. (10GBASE-SR).
Особенности проектирования и монтажа волоконно-оптической связи
Проектирование волоконно-оптических линий связи является сложным и трудоемким процессом, который должен учитывать целый ряд особенностей, начиная от технической возможности проведения трассы и заканчивая количеством основного и вспомогательного оборудования, которое будет соединено в рамках сети.
Процесс проектирования и разработки линии связи можно разделить на несколько стадий:
- определение технической возможности установки;
- выбор типа кабеля и его длины;
- проведение технических расчетов на предмет выявления величины коэффициента затухания сигнала, и других важных показателей;
- выбор необходимой аппаратуры и вспомогательных средств для обеспечения бесперебойной работы сети и соответствия стандартам передачи информации;
- проектирование и прокладка трассы. Монтаж волоконно-оптических линий связи может производиться двумя способами – навесным (кабель прокладывается по воздуху на уже существующих либо новых технических опорах) или подземным (для этого необходимо проделать специальные земельные работы). Выбор способа прокладки трассы зависит от климатического пояса, атмосферных условий (степень промерзания почвы, солнечная или ветровая активность), рельефа местности и других факторов;
- подготовка необходимой технической документации с указанием количества точек подключения, различные разветвления и общая трассировка (так называемая скелетная схема);
- перечень конкретных технических и аппаратных средств, задействованных в создании работоспособной линии связи (стационарные терминалы, усилители, трансиверы, муфты ответвления и другое оборудование);
- согласование проекта с заказчиком и проведение монтажных работ.
Одна из главных особенностей установки заключается в том, что волоконно-оптический канал связи в рамках проекта может достигать нескольких десятков километров, тогда как стандартная длина провода существенно меньше. Это предусматривает наличие соединений в рамках одной линии связи между сегментами кабеля.
Соединить два сегмента провода можно несколькими способами:
- разъемное соединение (при помощи оптических коннекторов). У этого способа есть одно преимущество – работы происходят достаточно быстро и не требуют специального оборудования. Главный недостаток заключается в том, что это существенно удорожает стоимость линии связи и способствует увеличению потерь сигнала при использовании большого количества соединительных элементов;
- неразъемный способ. Здесь существует несколько вариантов, среди которых склеивание и сварка волоконно-оптических линий связи. Эти процессы довольно трудоемкие и требуют специального оборудования и практических навыков, но итогом является практически полное отсутствие потерь скорости передачи и монолитное соединение кабелей.
Волоконно-оптические линии связи, используемое оборудование для которых соответствует мировым стандартам, способны служить на протяжении полувека без видимой потери качества сигнала.
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.
Скалыватель оптических волокон
После снятия лакового слоя с волокна, его требуется протереть безворсовой салфеткой, смоченной в спирте.
Ошибка №7
При чистке следующего волокна рекомендуется использовать другую салфетку, ну или по крайней мере ту ее часть, которая не участвовала в предыдущей очистке, либо не контактировала с вашими пальцами.
Если жила идеально чистая, протирая ее салфеткой, вы должны услышать характерный скрипящий звук.
Ошибка №8
С этого момента дотрагиваться до волокна руками или чем-либо другим ни в коем случае нельзя.
Более того, пока вы ее не поместили в сварочный аппарат, на нее даже пылинки не должно осесть. Это все влияет на качество сварки и уровень потерь.
После этого волокно нужно идеально ровно отрезать.
Ошибка №9
Нельзя это делать каким-либо другим инструментом, кроме специального скалывателя.
Хотя в СССР на ранних порах развития оптики, применялся даже вот такой универсальный набор кабельщика ВОЛС.
Срез должен быть очень четким, иметь строго цилиндрическую форму, без каких-либо углов и сколов.
Скалыватель может быть как встроен в сварочный аппарат, так и идти отдельным инструментом. Второй вариант предпочтительнее.
Просто помещаете проводок в скалыватель и закрываете крышечки до щелчка.
Ошибка №10
Внимание – остатки и отрезанные кусочки оптоволокна должны обязательно собираться в отдельный контейнер.
Нельзя чтобы они упали на пол, на стол или попали еще куда-либо. Толщина этих жилок настолько мала, что попав вам под кожу, этот кусочек может проникнуть в вену и начнет свое путешествие по всему организму. Также его можно случайно вдохнуть в легкие.
Все это в конечном итоге приведет к печальным последствиям.
Многие решают проблему сбора обрезков при помощи обычных кусочков изоленты. Дешево и сердито.
Ошибка №11
После скалывания волокно больше нельзя протирать спиртом или касаться им чего-либо.
Даже находиться с ним в пыльных или антисанитарных условиях запрещено. Создайте для этого подходящее рабочее место (палатка, затащите и спрячьте кабель в машину и т.п).
