Principiul de funcționare al fibrei. Fibră optică și linii de comunicație prin fibră optică

O fibră optică este formată dintr-un conductor de lumină central (miez) - o fibră de sticlă, înconjurată de un alt strat de sticlă - o placare, care are un indice de refracție mai mic decât miezul. În timp ce se răspândesc prin miez, razele de lumină nu depășesc limitele sale, reflectându-se din stratul de acoperire al cochiliei. În fibra optică, fasciculul de lumină este de obicei generat de un laser semiconductor sau cu diodă. În funcție de distribuția indicelui de refracție și de diametrul miezului, fibra optică este împărțită în monomod și multimod.

Piața produselor din fibră optică din Rusia

Poveste

Deși fibra optică este un mijloc de comunicare larg utilizat și popular, tehnologia în sine este simplă și dezvoltată cu mult timp în urmă. Experimentul cu schimbarea direcției unui fascicul de lumină prin refracție a fost demonstrat de Daniel Colladon și Jacques Babinet încă din 1840. Câțiva ani mai târziu, John Tyndall a folosit acest experiment în prelegerile sale publice din Londra și deja în 1870 a publicat o lucrare dedicată naturii luminii. Aplicarea practică a tehnologiei a fost găsită abia în secolul al XX-lea. În anii 1920, experimentatorii Clarence Hasnell și John Berd au demonstrat posibilitatea de a transmite imagini prin tuburi optice. Acest principiu a fost folosit de Heinrich Lamm pentru examinarea medicală a pacienților. Abia în 1952, fizicianul indian Narinder Singh Kapany a condus o serie de propriile sale experimente care au condus la inventarea fibrei optice. De fapt, el a creat același mănunchi de fire de sticlă, iar carcasa și miezul au fost făcute din fibre cu indici de refracție diferiți. Carcasa a servit de fapt drept oglindă, iar miezul a fost mai transparent - acest lucru a rezolvat problema dispersării rapide. Dacă anterior fasciculul nu ajungea la capătul filamentului optic și era imposibil să se folosească un astfel de mijloc de transmisie pe distanțe mari, acum problema a fost rezolvată. Narinder Kapani a îmbunătățit tehnologia până în 1956. O grămadă de tije flexibile de sticlă au transmis imaginea practic fără pierderi sau distorsiuni.

Invenția fibrei optice de către specialiștii Corning în 1970, care a făcut posibilă duplicarea sistemului de transmisie a datelor semnalului telefonic pe un fir de cupru pe aceeași distanță fără repetoare, este considerată a fi un punct de cotitură în istoria dezvoltării fibrei optice. tehnologii. Dezvoltatorii au reușit să creeze un conductor care este capabil să mențină cel puțin un procent din puterea semnalului optic la o distanță de un kilometru. După standardele de astăzi, aceasta este o realizare destul de modestă, dar apoi, acum aproape 40 de ani, era o condiție necesară pentru a dezvolta un nou tip de comunicare prin cablu.

Inițial, fibra optică era multifazică, adică putea transmite sute de faze luminoase deodată. Mai mult, diametrul crescut al miezului de fibre a făcut posibilă utilizarea unor transmițătoare și conectori optici ieftini. Mult mai târziu, au început să folosească fibră mai performantă, prin care a fost posibilă transmiterea unei singure fază în mediul optic. Odată cu introducerea fibrei monofazate, integritatea semnalului a putut fi menținută pe distanțe mai mari, ceea ce a facilitat transferul de cantități considerabile de informații.

Cea mai populară fibră astăzi este fibra monofazată cu compensare a lungimii de undă zero. Din 1983, a fost cel mai important produs de fibră optică din industrie, dovedit că operează pe zeci de milioane de kilometri.

Avantajele comunicației prin fibră optică

• Semnale optice de bandă largă datorită frecvenței purtătoarei extrem de ridicate. Aceasta înseamnă că informațiile pot fi transmise pe o linie de fibră optică la o viteză de aproximativ 1 Tbit/s;
• Atenuare foarte scăzută a semnalului luminos în fibră, ceea ce face posibilă construirea de linii de comunicație cu fibră optică de până la 100 km sau mai mult fără regenerare a semnalului;
• Rezistența la interferența electromagnetică de la sistemele de cablare din cupru din jur, echipamentele electrice (linii electrice, motoare electrice etc.) și condițiile meteorologice;
• Protecție împotriva accesului neautorizat. Informațiile transmise prin linii de comunicație cu fibră optică sunt practic imposibil de interceptat într-o manieră nedistructivă;
• Siguranta electrica. Fiind, de fapt, o fibră dielectrică, optică, crește siguranța la explozie și la incendiu a rețelei, ceea ce este deosebit de important la rafinăriile chimice și de petrol, la deservirea proceselor tehnologice cu risc ridicat;
• Durabilitatea liniilor de comunicație cu fibră optică - durata de viață a liniilor de comunicație cu fibră optică este de cel puțin 25 de ani.

Dezavantajele comunicației prin fibră optică

• Costul relativ ridicat al elementelor de linie active care convertesc semnalele electrice în lumină și lumina în semnale electrice;
• Cost relativ ridicat de îmbinare a fibrei optice. Acest lucru necesită echipamente tehnologice de precizie și, prin urmare, costisitoare. Ca urmare, dacă se rupe un cablu optic, costul refacerii unei linii de fibră optică este mai mare decât atunci când se lucrează cu cabluri de cupru.

Elemente de linie de fibră optică

• Receptor optic

Receptoarele optice detectează semnalele transmise de-a lungul unui cablu de fibră optică și le convertesc în semnale electrice, care apoi le amplifică și apoi le refac forma, precum și semnalele de ceas. În funcție de viteza de transmisie și de specificul sistemului dispozitivului, fluxul de date poate fi convertit din serial în paralel.

• Transmițător optic

Transmițătorul optic dintr-un sistem de fibră optică convertește secvența de date electrice furnizată de componentele sistemului într-un flux de date optice. Transmițătorul constă dintr-un convertor paralel-serial cu un sintetizator de ceas (care depinde de instalarea sistemului și de rata de biți), un driver și o sursă de semnal optic. Pentru sistemele de transmisie optică pot fi utilizate diverse surse optice. De exemplu, diodele emițătoare de lumină sunt adesea folosite în rețelele locale cu costuri reduse pentru comunicații pe distanțe scurte. Cu toate acestea, lățimea de bandă spectrală largă și incapacitatea de a lucra în lungimile de undă ale celei de-a doua și a treia ferestre optice nu permit utilizarea LED-urilor în sistemele de telecomunicații.

• Preamplificator

Amplificatorul convertește curentul asimetric de la senzorul fotodiodă într-o tensiune asimetrică, care este amplificată și transformată într-un semnal diferențial.

• Cip de sincronizare și recuperare a datelor

Acest cip trebuie să restabilească semnalele de ceas din fluxul de date primit și tactarea acestora. Circuitul buclei blocate în fază necesar pentru recuperarea ceasului este, de asemenea, complet integrat în cipul de ceas și nu necesită impulsuri externe de ceas de control.

• Bloc de conversie cod serial în paralel

• Convertor paralel-serial

• Modelator cu laser

Sarcina sa principală este de a furniza curent de polarizare și curent de modulare pentru a modula direct dioda laser.

• Cablu optic, format din fibre optice situate sub o manta de protectie comuna.

Fibră monomodală

Dacă diametrul fibrei și lungimea de undă sunt suficient de mici, un singur fascicul se va propaga prin fibră. În general, chiar faptul de a selecta diametrul miezului pentru modul de propagare a semnalului monomod vorbește despre particularitatea fiecărei opțiuni individuale de proiectare a fibrei. Adică, modul unic se referă la caracteristicile fibrei în raport cu frecvența specifică a undei utilizate. Propagarea unui singur fascicul vă permite să scăpați de dispersia intermodală și, prin urmare, fibrele cu un singur mod sunt ordine de mărime mai productive. În prezent, se utilizează un miez cu un diametru exterior de aproximativ 8 microni. Ca și în cazul fibrelor multimodale, sunt utilizate atât densitățile de distribuție a materialului în trepte, cât și în gradient.

A doua opțiune este mai productivă. Tehnologia single-mode este mai subțire, mai scumpă și este utilizată în prezent în telecomunicații. Fibra optică este utilizată în liniile de comunicație cu fibră optică, care sunt superioare comunicațiilor electronice prin faptul că permit transmiterea fără pierderi și de mare viteză a datelor digitale pe distanțe mari. Liniile de fibră optică pot fie să formeze o nouă rețea, fie să servească la combinarea rețelelor existente - tronsoane de autostrăzi cu fibră optică, conectate fizic la nivel de ghidaj de lumină, sau logic la nivelul protocoalelor de transfer de date. Vitezele de transmisie a datelor prin linii de fibră optică pot fi măsurate în sute de gigabiți pe secundă. Standardul este deja în curs de finalizare pentru a permite transmiterea datelor la o viteză de 100 Gbit/s, iar standardul Ethernet de 10 Gbit este folosit de câțiva ani în structurile moderne de telecomunicații.

Fibră multimodală

Într-o fibră optică multimodală, un număr mare de moduri - razele introduse în fibră în unghiuri diferite - se pot propaga simultan. Multimodul OF are un diametru de miez relativ mare (valori standard 50 și 62,5 μm) și, în consecință, o deschidere numerică mare. Diametrul miezului mai mare al fibrei multimode simplifică cuplarea radiației optice în fibră, iar cerințele de toleranță mai relaxate pentru fibra multimodă reduc costul transceiver-urilor optice. Astfel, fibra multimodă predomină în rețelele locale și de acasă cu rază scurtă.

Principalul dezavantaj al fibrei optice multimodale este prezența dispersiei intermodale, care apare din cauza faptului că diferite moduri urmează căi optice diferite în fibră. Pentru a reduce influența acestui fenomen, a fost dezvoltată o fibră multimodală cu un indice de refracție gradat, datorită căreia modurile din fibră se propagă de-a lungul traiectoriilor parabolice, iar diferența dintre căile lor optice și, în consecință, dispersia intermodală este semnificativă. Mai puțin. Cu toate acestea, indiferent de cât de echilibrate sunt fibrele multimodale cu gradient, randamentul lor nu poate fi comparat cu tehnologiile cu un singur mod.

Transceiver cu fibră optică

Pentru a transmite date prin canale optice, semnalele trebuie convertite de la electric la optic, transmise printr-o legătură de comunicații și apoi convertite înapoi în electric la receptor. Aceste transformări au loc în dispozitivul transceiver, care conține componente electronice împreună cu componente optice.

Folosit pe scară largă în tehnologia de transmisie, multiplexorul cu diviziune în timp permite creșterea vitezei de transmisie la 10 Gb/s. Sistemele moderne de fibră optică de mare viteză oferă următoarele standarde de viteză de transmisie.

standard SONET	Standardul SDH	Viteza de transmisie
OC 1	-	51,84 Mb/sec
OC 3	STM 1	155,52 Mb/sec
OC 12	STM 4	622,08 Mb/s
OC 48	STM 16	2,4883 Gb/sec
OC 192	STM 64	9,9533 Gb/sec

Noile metode de multiplexare prin divizarea lungimii de undă sau multiplexarea prin diviziunea în lungime de undă fac posibilă creșterea densității transmisiei de date. Pentru a realiza acest lucru, fluxuri multiple de informații multiple sunt trimise pe un singur canal de fibră optică folosind transmisia fiecărui flux la o lungime de undă diferită. Componentele electronice ale receptorului și emițătorului WDM sunt diferite de cele utilizate într-un sistem de divizare în timp.

Aplicarea liniilor de comunicații prin fibră optică

Fibra optică este utilizată în mod activ pentru a construi rețele de comunicații urbane, regionale și federale, precum și pentru a instala linii de legătură între centralele telefonice automate ale orașului. Acest lucru se datorează vitezei, fiabilității și capacității mari a rețelelor de fibră. De asemenea, prin utilizarea canalelor de fibră optică, există televiziune prin cablu, supraveghere video la distanță, videoconferințe și transmisii video, telemetrie și alte sisteme informaționale. În viitor, este planificată utilizarea conversiei semnalelor vocale în semnale optice în rețelele de fibră optică.

Este fibră optică Institutul de Cercetare a Comunicațiilor (FOCL) - un sistem bazat pe un cablu de fibră optică, conceput pentru a transmite informații în domeniul optic (luminos). În conformitate cu GOST 26599-85, termenul FOCL a fost înlocuit cu FOLP (linie de transmisie cu fibră optică), dar în utilizarea practică de zi cu zi termenul FOCL este încă folosit, așa că în acest articol ne vom ține de el.

Liniile de comunicație FOCL (dacă sunt instalate corect) în comparație cu toate sistemele de cablu se disting prin fiabilitate foarte mare, calitate excelentă a comunicației, lățime de bandă largă, lungime semnificativ mai mare fără amplificare și imunitate de aproape 100% la interferențe electromagnetice. Sistemul se bazează tehnologie cu fibre optice– lumina este folosită ca purtător de informații, nu contează tipul de informații transmise (analogice sau digitale). Lucrarea folosește în primul rând lumină infraroșie, mediul de transmisie fiind fibra de sticlă.

Domeniul de aplicare al liniilor de comunicație prin fibră optică

Cablul de fibră optică a fost folosit pentru a furniza comunicații și transfer de informații de mai bine de 40 de ani, dar datorită costului său ridicat, a devenit relativ recent utilizat pe scară largă. Dezvoltarea tehnologiei a făcut posibilă ca producția să fie mai economică și costul cablului mai accesibil, iar caracteristicile și avantajele sale tehnice față de alte materiale plătesc rapid toate costurile suportate.

În prezent, atunci când o unitate utilizează simultan un complex de sisteme cu curent redus (rețea de calculatoare, sistem de control al accesului, supraveghere video, alarme de securitate și incendiu, securitate perimetrală, televiziune etc.), este imposibil să faci fără utilizarea fibrei -linii de comunicatii optice. Doar utilizarea cablului de fibră optică face posibilă utilizarea simultană a tuturor acestor sisteme, asigură funcționarea stabilă corectă și îndeplinirea funcțiilor acestora.

FOCL este din ce în ce mai folosit ca sistem fundamental în dezvoltare și instalare, în special pentru clădiri cu mai multe etaje, clădiri de lungă durată și la combinarea unui grup de obiecte. Numai cablurile de fibră optică pot oferi volumul și viteza adecvate de transfer de informații. Toate cele trei subsisteme pot fi implementate pe baza de fibră optică în subsistemul trunchiurilor interne, cablurile optice sunt utilizate la fel de des cu cabluri cu perechi răsucite, iar în subsistemul trunchiurilor externe joacă un rol dominant. Există cabluri de fibră optică pentru exterior (cabluri de exterior) și interne (cabluri de interior), precum și cabluri de conectare pentru comunicații prin cabluri orizontale, echiparea locurilor de muncă individuale și conexiunea clădirilor.

În ciuda costului relativ ridicat, utilizarea fibrei optice devine din ce în ce mai justificată și devine din ce în ce mai utilizată.

Avantaje linii de comunicație prin fibră optică (FOCL)) înainte ca transmisia tradițională „metală” înseamnă:

• lățime de bandă largă;
• Atenuare nesemnificativă a semnalului, de exemplu, pentru un semnal de 10 MHz va fi de 1,5 dB/km față de 30 dB/km pentru cablul coaxial RG6;
• Posibilitatea de „bucle de masă” este exclusă, deoarece fibra optică este un dielectric și creează izolație electrică (galvanică) între capetele de transmisie și de recepție ale liniei;
• Fiabilitate ridicată a mediului optic: fibrele optice nu se oxidează, nu se udă și nu sunt supuse influenței electromagnetice
• Nu provoacă interferențe în cablurile adiacente sau în alte cabluri de fibră optică, deoarece purtătorul de semnal este ușor și rămâne complet în interiorul cablului de fibră optică;
• Fibra de sticlă este complet insensibilă la semnalele externe și la interferența electromagnetică (EMI), indiferent de sursa de alimentare în apropierea cablului (110 V, 240 V, 10.000 V AC) sau foarte aproape de un transmițător de megawați. O lovitură de fulger la o distanță de 1 cm de cablu nu va produce nicio interferență și nu va afecta funcționarea sistemului;
• Securitatea informațiilor - informațiile sunt transmise prin fibră optică „din punct în punct” și pot fi ascultate sau modificate doar prin interferarea fizică cu linia de transmisie
• Cablul de fibră optică este mai ușor și mai mic - este mai convenabil și mai ușor de instalat decât un cablu electric de același diametru;
• Nu este posibilă realizarea unei ramuri de cablu fără a deteriora calitatea semnalului. Orice manipulare a sistemului este detectată imediat la capătul de recepție al liniei, acest lucru fiind deosebit de important pentru sistemele de securitate și supraveghere video;
• Siguranța la incendiu și explozie la modificarea parametrilor fizici și chimici

• Costul cablului scade în fiecare zi, calitatea și capacitățile acestuia încep să prevaleze asupra costurilor de construire a liniilor de fibră optică cu curent redus.

Nu există soluții ideale și perfecte ca orice sistem, liniile de comunicare prin fibră optică au dezavantajele lor:

• Fragilitatea fibrei de sticlă - dacă cablul este puternic îndoit, fibrele se pot rupe sau deveni tulburi din cauza apariției microfisurilor. Pentru a elimina și a minimiza aceste riscuri, se folosesc structuri de armare a cablurilor și împletituri. La instalarea cablului, este necesar să se respecte recomandările producătorului (unde, în special, raza de îndoire minimă admisă este standardizată);
• Complexitatea conexiunii în caz de ruptură necesită un instrument special și calificările executantului;
• Tehnologie complexă de fabricație atât a fibrei în sine, cât și a componentelor legăturii de fibră optică;
• Complexitatea conversiei semnalului (în echipamentele de interfață);
• Cost relativ ridicat al echipamentelor terminale optice. Cu toate acestea, echipamentul este scump în termeni absoluti. Raportul preț-lățime de bandă pentru liniile de fibră optică este mai bun decât pentru alte sisteme;
• Ceața fibrei din cauza expunerii la radiații (cu toate acestea, există fibre dopate cu rezistență ridicată la radiații).

Instalarea sistemelor de comunicații prin fibră optică necesită un nivel adecvat de calificare din partea antreprenorului, deoarece terminarea cablului se realizează cu instrumente speciale, cu precizie și pricepere deosebite, spre deosebire de alte medii de transmisie. Setările pentru rutare și comutarea semnalului necesită calificări și abilități speciale, așa că nu ar trebui să economisiți bani în acest domeniu și să vă fie teamă să plătiți în exces pentru profesioniști, eliminând întreruperile în sistem, iar consecințele instalării incorecte ale cablurilor vor costa mai mult.

Principiul de funcționare al cablului de fibră optică.

Însăși ideea de a transmite informații folosind lumină, ca să nu mai vorbim de principiul fizic de funcționare, nu este complet clară pentru majoritatea oamenilor obișnuiți. Nu vom intra în profunzime în acest subiect, dar vom încerca să explicăm mecanismul de bază de acțiune al fibrei optice și să justificăm astfel de indicatori de înaltă performanță.

Conceptul de fibră optică se bazează pe legile fundamentale ale reflexiei și refracției luminii. Datorită designului său, fibra de sticlă poate reține razele de lumină în interiorul ghidajului de lumină și le împiedică „trecerea prin pereți” atunci când transmite un semnal pe mulți kilometri. În plus, nu este un secret că viteza luminii este mai mare.

Fibra optică se bazează pe efectul refracției la unghiul maxim de incidență, unde are loc reflexia totală. Acest fenomen apare atunci când o rază de lumină părăsește un mediu dens și intră într-un mediu mai puțin dens la un anumit unghi. De exemplu, să ne imaginăm o suprafață de apă absolut nemișcată. Observatorul se uită de sub apă și își schimbă unghiul de vedere. La un anumit punct, unghiul de vizualizare devine astfel încât observatorul nu va putea vedea obiectele situate deasupra suprafeței apei. Acest unghi se numește unghi de reflexie totală. În acest unghi, observatorul va vedea doar obiecte sub apă, va părea că se uită într-o oglindă.

Miezul interior al unui cablu de fibră optică are un indice de refracție mai mare decât teaca și are loc efectul reflexiei totale. Din acest motiv, o rază de lumină, care trece prin miezul interior, nu poate depăși limitele sale.

Există mai multe tipuri de cabluri de fibră optică:

• Cu un profil în trepte - opțiunea tipică, cea mai ieftină, distribuția luminii are loc în „pași”, în timp ce pulsul de intrare este deformat din cauza diferitelor lungimi ale traiectoriilor razelor de lumină
• Cu un profil neted „multi-mod” – razele de lumină se propagă la viteze aproximativ egale în „valuri”, lungimea căilor lor este echilibrată, ceea ce permite îmbunătățirea caracteristicilor pulsului;
• Fibră de sticlă monomod - cea mai scumpă opțiune, vă permite să întindeți fasciculele drepte, caracteristicile de transmisie a impulsului devin aproape impecabile.

Cablul de fibră optică este încă mai scump decât alte materiale, instalarea și terminarea lui este mai complicată, și necesită interpreți calificați, dar viitorul transmisiei de informații constă, fără îndoială, în dezvoltarea acestor tehnologii și acest proces este ireversibil.

Linia de fibră optică include componente active și pasive. La capătul de transmisie al cablului de fibră optică se află un LED sau o diodă laser, radiația acestora este modulată de semnalul de transmisie. În ceea ce privește supravegherea video, acesta va fi un semnal video pentru transmiterea semnalelor digitale, logica este păstrată. În timpul transmisiei, dioda în infraroșu este modulată în luminozitate și pulsează în funcție de variațiile semnalului. Pentru a primi și a converti un semnal optic într-un semnal electric, un fotodetector este de obicei amplasat la capătul de recepție.

Componentele active includ multiplexoare, regeneratoare, amplificatoare, lasere, fotodiode și modulatoare.

Multiplexor– combină semnale multiple într-unul singur, astfel încât un singur cablu de fibră optică poate fi utilizat pentru a transmite mai multe semnale în timp real simultan. Aceste dispozitive sunt indispensabile în sistemele cu număr insuficient sau limitat de cabluri.

Există mai multe tipuri de multiplexoare, acestea diferă prin caracteristicile lor tehnice, funcții și aplicații:

• spectral division division (WDM) - cele mai simple și mai ieftine dispozitive, transmite semnale optice de la una sau mai multe surse care operează la lungimi de undă diferite printr-un singur cablu;
• modulație de frecvență și multiplexare de frecvență (FM-FDM) - dispozitive destul de imune la zgomot și distorsiune, cu caracteristici bune și circuite de complexitate medie, au 4,8 și 16 canale, optime pentru supraveghere video.
• Modulație de amplitudine cu bandă laterală parțial suprimată (AVSB-FDM) - cu optoelectronice de înaltă calitate, vă permit să transmiteți până la 80 de canale, optime pentru televiziunea abonaților, dar scumpe pentru supravegherea video;
• Pulse code modulation (PCM - FDM) - un dispozitiv scump, complet digital, folosit pentru distribuția de supraveghere video și video digitală;

În practică, sunt adesea folosite combinații ale acestor metode. Un regenerator este un dispozitiv care restabilește forma unui impuls optic, care, propagăndu-se de-a lungul fibrei, suferă distorsiuni. Regeneratoarele pot fi fie pur optice, fie electrice, care convertesc un semnal optic într-un semnal electric, îl restaurează și apoi îl convertesc înapoi în optic.

Amplificator- amplifică puterea semnalului la nivelul de tensiune necesar, poate fi optic și electric, realizează conversia semnalului optic-electronic și electron-optic.

LED-uri și lasere- sursa de radiatii optice monocrome coerente (lumina pentru cablu). Pentru sistemele cu modulație directă, acesta îndeplinește simultan funcțiile unui modulator care convertește un semnal electric în unul optic.

Fotodetector(Fotodiodă) - un dispozitiv care primește un semnal la celălalt capăt al unui cablu de fibră optică și realizează conversia semnalului optoelectronic.

Modulator- un dispozitiv care modulează o undă optică purtătoare de informații conform legii unui semnal electric. În majoritatea sistemelor, această funcție este îndeplinită de un laser, dar în sistemele de modulație indirectă sunt folosite dispozitive separate în acest scop.

Componentele pasive ale liniilor de fibră optică includ:

Cablu de fibra optica – acționează ca un mediu de transmisie a semnalului. Mantaua exterioară a cablului poate fi realizată din diverse materiale: clorură de polivinil, polietilenă, polipropilenă, teflon și alte materiale. Un cablu optic poate avea diferite tipuri de armuri și straturi de protecție specifice (de exemplu, mici ace de sticlă pentru a proteja împotriva rozătoarelor). Designul poate fi:

Cuplaj optic- un dispozitiv folosit pentru a conecta două sau mai multe cabluri optice.

Cruce optică- un dispozitiv conceput pentru a termina un cablu optic și a conecta echipamente active la acesta.

Spikes– concepute pentru îmbinare permanentă sau semipermanentă a fibrelor;

Conectori– pentru a reconecta sau deconecta cablul;

Cuplaje– dispozitive care distribuie puterea optică a mai multor fibre într-una singură;

Comutatoare– dispozitive care redistribuie semnalele optice sub control manual sau electronic

Instalarea liniilor de comunicație prin fibră optică, caracteristicile și procedura acesteia.

Fibra de sticlă este un material foarte puternic, dar fragil, deși datorită carcasei sale de protecție poate fi tratată aproape ca și cum ar fi electric. Cu toate acestea, atunci când instalați cablul, trebuie să respectați cerințele producătorilor pentru:

• „Alungirea maximă” și „forța maximă de rupere”, exprimate în newtoni (aproximativ 1000 N sau 1 kN). Într-un cablu optic, cea mai mare parte a tensiunii este pusă pe structura de rezistență (plastic armat, oțel, Kevlar sau o combinație a acestora). Fiecare tip de structură are propriile caracteristici individuale și gradul de protecție dacă tensiunea depășește nivelul specificat, fibra optică poate fi deteriorată.
• „Raza minimă de îndoire” – faceți curbele mai fine, evitați curbele ascuțite.
• „Rezistența mecanică”, se exprimă în N/m (newtoni/metri) - protecția cablului împotriva solicitărilor fizice (poate fi călcat sau chiar alergat de vehicule. Ar trebui să fiți extrem de atenți și mai ales să asigurați intersecțiile și conexiunile). , sarcina crește foarte mult datorită zonei mici de contact.

Cablul optic este de obicei furnizat înfășurat pe tamburi de lemn cu un strat protector de plastic durabil sau benzi de lemn în jurul circumferinței. Straturile exterioare ale cablului sunt cele mai vulnerabile, astfel încât în ​​timpul instalării este necesar să vă amintiți greutatea tamburului, să îl protejați de șocuri și căderi și să luați măsuri de siguranță în timpul depozitării. Cel mai bine este să depozitați tamburele pe orizontală, dar dacă acestea se află pe verticală, atunci marginile lor (jantele) ar trebui să se atingă.

Procedura și caracteristicile de instalare a cablului de fibră optică:

1. Înainte de instalare, este necesar să inspectați tamburele de cablu pentru deteriorări, zgârieturi și zgârieturi. Dacă există vreo suspiciune, este mai bine să lăsați imediat cablul deoparte pentru o examinare detaliată ulterioară sau respingere. Piesele scurte (mai puțin de 2 km) pot fi verificate pentru continuitatea fibrei folosind orice lanternă. Cablul de fibră pentru transmisie în infraroșu transmite la fel de bine lumina obișnuită.
2. Apoi, examinați traseul pentru probleme potențiale (colțuri ascuțite, canale de cablu înfundate etc.), dacă există, faceți modificări ale traseului pentru a minimiza riscurile.
3. Distribuiți cablul de-a lungul traseului în așa fel încât punctele de conectare și punctele de conectare pentru amplificatoare să fie în locuri accesibile, dar protejate de factori adversi. Este important să rămână suficiente rezerve de cablu la conexiunile viitoare. Capetele deschise ale cablurilor trebuie protejate cu capace impermeabile. Conductele sunt folosite pentru a minimiza stresul la îndoire și daunele cauzate de traficul care trece. O parte a cablului este lăsată la ambele capete ale liniei de cablu; lungimea acestuia depinde de configurația planificată).
4. Când se așează un cablu în subteran, acesta este protejat suplimentar de deteriorarea la punctele locale de încărcare, cum ar fi contactul cu materialul de umplere eterogen și denivelările șanțului. Pentru a face acest lucru, cablul în șanț este așezat pe un strat de nisip de 50-150 cm și acoperit cu același strat de nisip 50-150 cm. Fundul șanțului trebuie să fie plat, fără proeminențe la îngropare poate deteriora cablul trebuie îndepărtat. Trebuie remarcat faptul că deteriorarea cablului poate apărea atât imediat, cât și în timpul funcționării (după umplerea cablului), de exemplu, din cauza unei presiuni constante, o piatră neînlăturată poate împinge treptat prin cablu; Lucrările privind diagnosticarea și căutarea și eliminarea încălcărilor unui cablu deja îngropat va costa mult mai mult decât precizia și respectarea măsurilor de precauție în timpul instalării. Adâncimea șanțului depinde de tipul de sol și de sarcina de suprafață așteptată. În rocă tare adâncimea va fi de 30 cm, în rocă moale sau sub drum 1 m Adâncimea recomandată este de 40-60 cm, cu o grosime a stratului de nisip de 10 până la 30 cm.
5. Cea mai comună metodă este așezarea cablului într-un șanț sau tavă direct din tambur. La instalarea liniilor foarte lungi, tamburul este plasat pe vehicul, pe măsură ce mașina se mișcă, cablul este așezat la locul său, nu este nevoie să vă grăbiți, ritmul și ordinea de desfășurare a tamburului sunt reglate manual.
6. Când așezați cablul într-o tavă, cel mai important lucru este să nu depășiți raza critică de îndoire și sarcina mecanică. Cablul trebuie așezat într-un singur plan, să nu creeze puncte de sarcini concentrate, să evite unghiurile ascuțite, presiunea și intersecțiile cu alte cabluri și trasee de pe traseu și nu îndoiți cablul.
7. Tragerea cablului de fibră optică prin conducte este similară cu tragerea cablului convențional, dar nu utilizați forță fizică excesivă și nu încălcați specificațiile producătorului. Când utilizați cleme de capse, rețineți că sarcina nu trebuie să cadă pe mantaua exterioară a cablului, ci pe structura de putere. Pentru a reduce frecarea, pot fi folosite granule de talc sau polistiren pentru utilizarea altor lubrifianți, consultați producătorul.
8. În cazurile în care cablul are deja o etanșare la capăt, atunci când instalați cablul, trebuie să aveți grijă în mod deosebit să nu deteriorați conectorii, să nu îi contaminați sau să îi supuneți unei sarcini excesive în zona de conectare.
9. După instalare, cablul din tavă este fixat cu legături din nailon; În cazul în care caracteristicile suprafeței nu permit utilizarea unor elemente de fixare speciale pentru cabluri, utilizarea clemelor este acceptabilă, dar cu precauție extremă pentru a nu deteriora cablul. Este recomandat să folosiți cleme cu un strat de protecție din plastic trebuie folosită o clemă separată pentru fiecare cablu și în niciun caz nu trebuie să legați mai multe cabluri împreună. Este mai bine să lăsați puțin slăbiciune între punctele de capăt ale atașării cablului, mai degrabă decât să puneți cablul sub tensiune, altfel va reacționa prost la fluctuațiile de temperatură și vibrații.
10. Dacă fibra optică este deteriorată în timpul instalării, marcați zona și lăsați o cantitate suficientă de cablu pentru îmbinarea ulterioară.

În principiu, așezarea unui cablu de fibră optică nu este mult diferită de instalarea unui cablu obișnuit. Dacă urmați toate recomandările pe care vi le-am indicat, atunci nu vor fi probleme în timpul instalării și funcționării, iar sistemul dumneavoastră va funcționa mult timp, eficient și fiabil.

Un exemplu de soluție tipică pentru așezarea unei linii de fibră optică

Sarcina este de a organiza un sistem de comunicații prin fibră optică între două clădiri separate ale unei clădiri de producție și ale unei clădiri administrative. Distanța dintre clădiri este de 500 m.

Deviz pentru instalarea sistemului de comunicații prin fibră optică

Nu.	Denumirea echipamentului, materialelor, lucrării	Unitate din-i	Cant	Pret pe unul.	Cantitate, în rub.
eu.	Echipamente de sistem FOCL, inclusiv:				25 783
1.1.	Perete optic încrucișat (SHKON) 8 porturi	PC.	2	2600	5200
1.2.	Convertor media 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550nm	PC.	2	2655	5310
1.3.	Cuplaj optic prin trecere	PC.	3	3420	10260
1.4.	Cutie de comutare 600x400	PC.	2	2507	5013
II.	Traseele cablurilor și materialele sistemului de comunicații cu fibră optică, inclusiv:				25 000
2.1.	Cablu optic cu cablu extern 6 kN, modul central, 4 fibre, monomod G.652.	m.	200	41	8200
2.2.	Cablu optic cu cablu suport intern, modul central, 4 fibre, single mode G.652.	m.	300	36	10800
2.3.	Alte consumabile (conectori, șuruburi, dibluri, bandă izolatoare, elemente de fixare etc.)	a stabilit	1	6000	6000
III.	COST TOTAL AL ​​ECHIPAMENTELOR ȘI MATERIALELOR (post I+post II)				50 783
IV.	Costuri de transport și achiziții, 10% *poc III				5078
V.	Lucrări la instalarea și comutarea echipamentelor, inclusiv:				111 160
5.1.	Instalarea de bannere	unitati	4	8000	32000
5.2.	Cablare	m.	500	75	37500
5.3.	Montarea si sudarea conectorilor	unitati	32	880	28160
5.4.	Instalarea echipamentelor de comutare	unitati	9	1500	13500
VI.	TOTAL ESTIMAT (articolul III+articolul IV+articolul V)				167 021

Explicatii si comentarii:

1. Lungimea totală a traseului este de 500 m, incluzând:
   • de la gard la clădirea de producție și clădirea administrativă este de 100 m fiecare (total 200 m);
   • de-a lungul gardului dintre clădiri 300 m.
2. Instalarea cablului se realizează într-un mod deschis, incluzând:
   • de la cladiri pana la gard (200 m) pe calea aerului (transportare) folosind materiale specializate pentru pozarea liniilor de fibra optica;
   • între clădiri (300 m) de-a lungul unui gard din plăci de beton armat, cablul se asigură în mijlocul gardului cu ajutorul cleme metalice.
3. Pentru a organiza liniile de comunicație cu fibră optică, se folosește un cablu blindat specializat autoportant (cablu încorporat).

FOCL (linii de comunicație cu fibră optică) este un tip de sistem de transmisie în care informațiile sunt transmise de-a lungul ghidurilor de undă dielectrice optice, cunoscute sub numele de „fibră optică”. Vols este o rețea de informații, ale cărei elemente de legătură între nodurile sunt linii de comunicație prin fibră optică. Pe lângă fibra optică, tehnologiile Vols acoperă și probleme legate de echipamentele electronice de transmisie, standardizarea acestuia, protocoalele de transmisie, problemele de topologie a rețelei și problemele generale ale construcției rețelei.

FOCL are o serie de avantaje care decurg din caracteristicile de propagare a semnalului în fibra optică. Doriți deja să comandați o așezare a fibrei sau încă vă îndoiți de avantajul transmiterii de informații prin astfel de linii de comunicație? Crezi că cablul de cupru este mai ieftin și, prin urmare, ți se potrivește mai bine. As vrea totusi sa te conving. Mai jos este o listă a avantajelor liniilor de comunicație prin fibră optică.

Lățime de bandă largă- datorita frecventei purtătoare extrem de ridicate de 1014Hz. Acest lucru face posibilă transmiterea fluxurilor de informații de mai mulți terabiți pe secundă pe o fibră optică. Lățimea de bandă mare este unul dintre cele mai importante avantaje ale fibrei optice față de cupru sau orice alt mediu de transmisie a informațiilor.

Atenuare scăzută a semnalului luminos în fibră. Fibra optică industrială produsă în prezent de producători interni și străini are o atenuare de 0,2-0,3 dB la o lungime de undă de 1,55 microni pe kilometru. Atenuarea scăzută și dispersia scăzută fac posibilă construirea de secțiuni de linii fără retransmitere cu o lungime de până la 100 km sau mai mult.

Cablu fibră optică cu zgomot redus vă permite să măriți lățimea de bandă prin transmiterea diferitelor modulații de semnale cu redundanță de cod redus.

Imunitate ridicată la zgomot. Deoarece fibra este realizată dintr-un material dielectric, este imună la interferența electromagnetică de la sistemele de cablare din cupru din jur și echipamentele electrice care pot induce radiații electromagnetice (linii electrice, motoare electrice etc.). Cablurile cu mai multe fibre evită, de asemenea, problema de diafonie electromagnetică asociată cu cablurile de cupru cu mai multe perechi.

Greutate și volum reduse. Cablurile de fibră optică (FOC) au greutate și volum mai puține în comparație cu cablurile de cupru pentru aceeași lățime de bandă. De exemplu, un cablu telefonic de 900 de perechi cu un diametru de 7,5 cm poate fi înlocuit cu o singură fibră cu un diametru de 0,1 cm Dacă fibra este „îmbrăcată” în mai multe teci de protecție și acoperită cu armătură de bandă de oțel, diametrul de. un astfel de cablu de fibră optică va fi de 1,5 cm, care de câteva ori mai mic decât cablul telefonic în cauză.

Securitate ridicată împotriva accesului neautorizat. Deoarece FOC practic nu emite în raza radio, este dificil să auziți informațiile transmise prin el fără a perturba recepția și transmisia. Sistemele de monitorizare (monitorizare continuă) a integrității unei linii de comunicație optică, folosind proprietățile de înaltă sensibilitate ale fibrei, pot opri instantaneu canalul de comunicare „piratat” și pot suna o alarmă. Sistemele de senzori care folosesc efectele de interferență ale semnalelor luminoase propagate (atât prin fibre diferite, cât și prin polarizări diferite) au o sensibilitate foarte mare la vibrații și diferențe mici de presiune. Astfel de sisteme sunt necesare în special atunci când se creează linii de comunicare în guvern, în sectorul bancar și în alte servicii speciale care au cerințe sporite pentru protecția datelor.

Izolarea galvanică a elementelor de rețea. Acest avantaj al fibrei optice constă în proprietatea sa izolatoare. Fibra ajută la evitarea buclelor electrice de împământare care pot apărea atunci când două dispozitive de rețea neizolate conectate prin cablu de cupru au conexiuni de împământare în puncte diferite ale clădirii, cum ar fi la etaje diferite. Acest lucru poate duce la o diferență mare de potențial, care poate deteriora echipamentele de rețea. Pentru fibre, această problemă pur și simplu nu există.

Siguranța la explozie și incendiu. Datorită absenței scânteilor, fibra optică crește securitatea rețelei la rafinăriile chimice și de petrol, atunci când deservesc procesele tehnologice cu risc ridicat.

Eficiența costurilor a FOC. Fibra este fabricată din cuarț, care are la bază dioxid de siliciu, un material răspândit și, prin urmare, ieftin, spre deosebire de cupru. În prezent, costul fibrei în raport cu o pereche de cupru este de 2:5. În același timp, FOC vă permite să transmiteți semnale pe distanțe mult mai lungi fără a transmite. Numărul de repetoare pe linii lungi este redus când se utilizează FOC. Când se utilizează sisteme de transmisie soliton, s-au atins intervale de 4000 km fără regenerare (adică folosind doar amplificatoare optice la nodurile intermediare) la rate de transmisie de peste 10 Gbit/s.

Durată lungă de viață.În timp, fibra suferă degradare. Aceasta înseamnă că atenuarea în cablul instalat crește treptat. Cu toate acestea, datorită perfecțiunii tehnologiilor moderne pentru producția de fibre optice, acest proces este încetinit semnificativ, iar durata de viață a FOC este de aproximativ 25 de ani. În acest timp, mai multe generații/standarde de sisteme transceiver se pot schimba.

Alimentare de la distanță.În unele cazuri, este necesară alimentarea de la distanță a unui nod de rețea de informații. Fibra optică nu este capabilă să îndeplinească funcțiile unui cablu de alimentare. Cu toate acestea, în aceste cazuri, un cablu mixt poate fi utilizat atunci când, împreună cu fibrele optice, cablul este echipat cu un element conductiv de cupru. Acest cablu este utilizat pe scară largă atât în ​​Rusia, cât și în străinătate.

Liniile de fibră optică sunt numite linii concepute pentru a transmite informații în domeniul optic. Potrivit Biroului de Informații Sovietic, la sfârșitul anilor 80, rata de creștere a utilizării liniilor de fibră optică era de 40%. Experții Uniunii au presupus că unele țări vor abandona complet miezurile de cupru. Congresul a decis o creștere cu 25% a volumului liniilor de comunicare pentru cel de-al 12-lea Plan cincinal. Al treisprezecelea, conceput și pentru dezvoltarea fibrei optice, a văzut prăbușirea URSS și au apărut primii operatori celulari. Apropo, prognoza experților cu privire la nevoia tot mai mare de personal calificat a eșuat...

Principiul de funcționare

Care sunt motivele pentru creșterea bruscă a popularității semnalelor de înaltă frecvență? Manualele moderne menționează reducerea nevoii de regenerare a semnalului, costul și creșterea capacității canalului. Inginerii sovietici au aflat, raționând diferit: cablurile de cupru, armurile, ecranele reprezintă 50% din producția mondială de cupru, 25% din plumb. Un fapt insuficient cunoscut a devenit motivul principal al abandonului sponsorilor lui Nikola Tesla ai proiectului Turnului Wardenclyffe (numele a fost dat de numele de familie al filantropului care a donat terenul). Un celebru om de știință sârb a vrut să transmită informații și energie fără fir, înspăimântând mulți proprietari locali de topitorii de cupru. 80 de ani mai târziu, imaginea s-a schimbat dramatic: oamenii și-au dat seama că trebuie să salveze metalele neferoase.

Materialul folosit pentru realizarea fibrei este... sticla. Un silicat obișnuit, aromat cu o cantitate suficientă de polimeri care modifică proprietățile. Manualele sovietice, pe lângă motivele indicate pentru popularitatea noii tehnologii, numesc:

1. Atenuare scăzută a semnalului, ceea ce a determinat o reducere a nevoii de regenerare.
2. Fără scântei, prin urmare siguranță la incendiu, pericol de explozie zero.
3. Fără scurtcircuitare, cerințe de întreținere reduse.
4. Insensibil la interferența electromagnetică.
5. Greutate redusă, dimensiuni relativ mici.

Inițial, liniile de fibră optică trebuiau să conecteze autostrăzi mari: între orașe, suburbii și centrale telefonice automate. Experții URSS au numit revoluția cablurilor asemănătoare cu apariția electronicii cu stare solidă. Dezvoltarea tehnologiei a făcut posibilă construirea de rețele fără curenți de scurgere și diafonie. O secțiune lungă de sute de kilometri este lipsită de metode active de regenerare a semnalului. Lungimea unui cablu monomod este de obicei de 12 km, iar cea a unui cablu multimod este de 4 km. Ultimul kilometru este adesea acoperit cu cupru. Furnizorii sunt obișnuiți să dedice puncte finale utilizatorilor individuali. Nu există viteze mari, transceiver-urile sunt ieftine, capacitatea de a furniza simultan putere dispozitivului și ușurința în utilizare a modurilor liniare.

Transmiţător

Formatorii de fascicul tipic sunt LED-urile semiconductoare, inclusiv laserele cu stare solidă. Lățimea spectrală a semnalului emis de o joncțiune tipică pn este de 30-60 nm. Eficiența primelor dispozitive în stare solidă abia a ajuns la 1%. Baza LED-urilor conectate este adesea structura indiu-galiu-arsenic-fosfor. Emițând la o frecvență mai mică (1,3 µm), dispozitivele oferă o dispersie semnificativă a spectrului. Dispersia rezultată limitează foarte mult rata de biți (10-100 Mbps). Prin urmare, LED-urile sunt potrivite pentru construirea resurselor rețelei locale (distanță 2-3 km).

Diviziunea în frecvență cu multiplexare se realizează prin diode cu mai multe frecvențe. Astăzi, structurile semiconductoare imperfecte sunt înlocuite în mod activ de lasere cu emitere verticală, care îmbunătățesc semnificativ caracteristicile spectrale. creşterea vitezei. Pretul este acelasi. Tehnologia cu emisii stimulate aduce puteri mult mai mari (sute de mW). Radiația coerentă asigură o eficiență a liniilor monomod de 50%. Efectul dispersiei cromatice este redus, permițând rate de biți mai mari.

Timpul scurt de recombinare a încărcării face ușoară modularea radiației cu frecvențe înalte ale curentului de alimentare. Pe lângă cele verticale, folosesc:

1. Lasere cu feedback.
2. Rezonatoare Fabry-Perot.

Ratele mari de biți ale liniilor de comunicație la distanță lungă sunt obținute prin utilizarea modulatorilor externi: electro-absorbție, interferometre Mach-Zehnder. Sistemele externe elimină necesitatea modulării liniare a frecvenței a tensiunii de alimentare. Spectrul tăiat al semnalului discret este transmis în continuare. În plus, au fost dezvoltate și alte tehnici de codificare a purtătorului:

• Schimbarea de fază în cuadratura.
• Multiplexare cu diviziune ortogonală de frecvență.
• Modulația în cuadratura de amplitudine.

Procedura este efectuată de procesoare de semnal digital. Metodele vechi compensau doar componenta liniară. Berenger a exprimat modulatorul cu seria Wien, DAC-ul și amplificatorul modelat cu seria Volterra trunchiată, independentă de timp. Khana sugerează utilizarea unui model de transmițător polinomial în plus. De fiecare dată, coeficienții seriei se găsesc folosind o arhitectură de învățare indirectă. Dutel a înregistrat multe variante comune. Câmpurile de corelație încrucișată de fază și de cuadratura simulează imperfecțiunile sistemelor de sincronizare. Efectele neliniare sunt compensate în același mod.

Receptorii

Fotodetectorul realizează conversia inversă între lumină și electricitate. Cea mai mare parte a receptorilor cu stare solidă utilizează structura indiu-galiu-arsen. Uneori există fotodiode pin, cele de avalanșă. Structurile metal-semiconductor-metal sunt ideale pentru încorporarea regeneratoarelor și multiplexoarelor cu unde scurte. Convertoarele optoelectrice sunt adesea suplimentate cu amplificatoare de transimpedanță și limitatoare care produc un semnal digital. Apoi practică recuperarea ceasului cu bucla blocată în fază.

Transmiterea luminii prin sticlă: istorie

Fenomenul de refracție, care face posibilă comunicarea troposferică, este antipatic studenților. Formulele complexe și exemplele neinteresante distrug dragostea elevului pentru cunoaștere. Ideea unui ghid de lumină s-a născut în anii 1840: Daniel Colladon și Jacques Babinet (Paris) au încercat să-și înfrumusețeze propriile prelegeri cu experimente vizuale tentante. Profesorii din Europa medievală erau plătiți prost, așa că un aflux mare de studenți care aduceau bani părea o perspectivă binevenită. Lectorii au atras publicul prin orice mijloace. Un anume John Tyndall a profitat de idee 12 ani mai târziu, mult mai târziu publicând o carte (1870) care examinează legile opticii:

• Lumina trece prin interfața aer-apă și se observă refracția fasciculului față de perpendiculară. Dacă unghiul de contact al fasciculului cu linia ortogonală depășește 48 de grade, fotonii nu mai părăsesc lichidul. Energia este complet reflectată înapoi. Să numim limită unghiul limitator al mediului. Apa are 48 de grade și 27 de minute, sticla de silicat este de 38 de grade și 41 de minute, diamantul este de 23 de grade și 42 de minute.

Nașterea secolului al XIX-lea a adus linia telegrafică ușoară Sankt Petersburg - Varșovia cu o lungime de 1200 km. Regenerarea de către operatorii de mesaje a fost efectuată la fiecare 40 km. Mesajul a durat câteva ore, vremea și vizibilitatea au intervenit. Apariția comunicațiilor radio a înlocuit vechile tehnici. Primele linii optice datează de la sfârșitul secolului al XIX-lea. Medicilor le-a plăcut noul produs! Fibra de sticlă îndoită a făcut posibilă iluminarea oricărei cavități a corpului uman. Istoricii oferă următoarea cronologie pentru desfășurarea evenimentelor:

Ideea lui Henry Saint-Rene a fost continuată de coloniștii Lumii Noi (anii 1920), care au decis să îmbunătățească televiziunea. Clarence Hansell, John Logie Baird au devenit pionieri. Zece ani mai târziu (1930), studentul la medicină Heinrich Lamm a dovedit posibilitatea transmiterii imaginilor folosind ghidaje de sticlă. Căutătorul de cunoaștere a decis să examineze interiorul corpului. Calitatea imaginii a fost slabă și încercarea de a obține un brevet britanic a eșuat.

Nașterea fibrei

În mod independent, savantul olandez Abraham van Heel, britanicul Harold Hopkins, Narinder Singh Kapani au inventat fibra (1954). Meritul primului a fost în ideea de a acoperi miezul central cu o carcasă transparentă care avea un indice de refracție scăzut (aproape de aer). Protecția împotriva zgârieturilor de suprafață a îmbunătățit foarte mult calitatea transmisiei (contemporanii inventatorilor au văzut principalul obstacol în calea utilizării liniilor de fibră în pierderi mari). Britanicii și-au adus o contribuție serioasă, strângând un mănunchi de fibre în număr de 10.000 de bucăți, transmițând o imagine la o distanță de 75 cm Nota „Flexible fiberscope using static scanning” a împodobit revista Nature (1954).

Acest lucru este interesant! Narinder Singh Kapani a inventat termenul de fibră de sticlă într-un articol din American Science (1960).

1956 a adus lumii un nou gastroscop flexibil, autorii Basil Hirschowitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss (Universitatea din Michigan). O caracteristică specială a noului produs a fost învelișul de sticlă a fibrelor. Elias Snitzer (1961) a introdus ideea fibrei cu un singur mod. Atât de subțire încât doar o bucată din modelul de interferență încape în interior. Ideea i-a ajutat pe medici să examineze interiorul unei persoane (vii). Pierderea a fost de 1 dB/m. Nevoile de comunicare s-au extins mult mai departe. A fost necesar să se ajungă la un prag de 10-20 dB/km.

1964 este considerat un punct de cotitură: Dr. Kao a publicat o specificație vitală, introducând bazele teoretice ale comunicațiilor la distanță lungă. Documentul a folosit pe scară largă figura de mai sus. Omul de știință a demonstrat că sticla foarte purificată va ajuta la reducerea pierderilor. Fizicianul german (1965) Manfred Börner (Telefunken Research Labs, Ulm) a prezentat prima linie de telecomunicații operațională. NASA a trimis imediat imagini lunare folosind produse noi (dezvoltarile au fost secrete). Câțiva ani mai târziu (1970), trei angajați ai Corning Glass (vezi începutul subiectului) au depus un brevet de implementare a unui ciclu tehnologic pentru topirea oxidului de siliciu. Biroul a petrecut trei ani evaluând textul. Noul miez a crescut capacitatea canalului de 65.000 de ori față de cablul de cupru. Echipa Dr. Kao a încercat imediat să parcurgă o distanță semnificativă.

Acest lucru este interesant! 45 de ani mai târziu (2009), Kao a primit Premiul Nobel pentru Fizică.

Calculatoarele militare (1975) ale apărării aeriene americane (secțiunea NORAD, Munții Cheyenne) au primit noi comunicații. Internetul optic a apărut cu mult timp în urmă, înaintea computerelor personale! Doi ani mai târziu, un test de linie telefonică de 1,5 mile într-o suburbie din Chicago a transmis cu succes 672 de canale vocale. Suflatoarele de sticlă au lucrat neobosit: începutul anilor 1980 a adus apariția fibrei cu o atenuare de 4 dB/km. Oxidul de siliciu a fost înlocuit cu un alt semiconductor - germaniu.

Viteza de producție a cablului de înaltă calitate de către linia de producție a fost de 2 m/s. Chemie Thomas Mensah a dezvoltat o tehnologie care a mărit limita specificată de douăzeci de ori. Noul produs a devenit în sfârșit mai ieftin decât cablul de cupru. Ceea ce urmează este subliniat mai sus: a urmat o creștere a adoptării de noi tehnologii. Distanța dintre repetoare a fost de 70-150 km. Un amplificator cu fibră dopat cu ioni de Erbiu a redus dramatic costul liniilor de construcție. Vremurile celui de-al treisprezecelea plan cincinal au adus planetei 25 de milioane de kilometri de rețele de fibră optică.

Un nou impuls dezvoltării a fost dat de inventarea cristalelor fotonice. Anul 2000 a adus primele modele comerciale. Periodicitatea structurilor a permis o creștere semnificativă a puterii, designul fibrei a fost ajustat în mod flexibil pentru a urmări frecvența. În 2012, Nippon Telegraph and Telephone Company a atins viteze de 1 petabit/s pe o rază de 50 km cu o singură fibră.

Industria militară

Istoria marșului industriei militare americane, publicată în Monmouth Message, este cunoscută cu încredere. În 1958, managerul de cablu de la Fort Monmouth (Laboratoarele Corpului de Semnal ale Armatei Statelor Unite) a raportat despre pericolele fulgerelor și precipitațiilor. Oficialul l-a deranjat pe cercetătorul Sam Di Vita, cerându-i să găsească un înlocuitor pentru cuprul verde. Răspunsul conținea o propunere de a încerca semnale de sticlă, fibre și lumini. Cu toate acestea, inginerii unchiului Sam din acea vreme au fost neputincioși să rezolve problema.

În fierbinte septembrie 1959, Di Vita l-a întrebat pe locotenentul de gradul doi Richard Sturzebecher dacă știe formula sticlei capabile să transmită un semnal optic. Răspunsul conținea informații despre oxidul de siliciu, un eșantion de la Universitatea Alfred. Măsurarea indicelui de refracție al materialelor cu un microscop i-a dat lui Richard o durere de cap. 60-70% pulbere de sticlă a permis luminii radiante să treacă liber, iritând ochii. Având în vedere nevoia de cea mai pură sticlă, Sturzebecher a studiat tehnici moderne de producție folosind clorură de siliciu IV. Di Vita a găsit materialul potrivit, hotărând să lase guvernul negocierilor cu suflatorii de sticlă Corning.

Oficialul îi cunoștea bine pe muncitori, dar a decis să facă publică chestiunea pentru ca fabrica să primească un contract guvernamental. Între 1961 și 1962 ideea utilizării oxidului de siliciu pur a fost transferată laboratoarelor de cercetare. Creditele federale s-au ridicat la aproximativ 1 milion de dolari (între 1963 și 1970). Programul s-a încheiat (1985) cu dezvoltarea unei industrii de mai multe miliarde de dolari pentru producția de cabluri de fibră optică, care a început să înlocuiască rapid cablurile de cupru. Di Vita a rămas muncind, consultant pentru industrie, trăind până la 97 de ani (an deces - 2010).

Tipuri de cabluri

Cablul este format:

1. Miez.
2. Coajă.
3. Strat protector.

Fibra realizează reflectarea totală a semnalului. Materialul primelor două componente este în mod tradițional sticla. Uneori găsesc un înlocuitor ieftin - polimer. Cablurile optice sunt combinate prin fuziune. Alinierea nucleului va necesita abilitate. Cablurile multimodale cu o grosime de peste 50 de microni sunt mai ușor de lipit. Cele două soiuri globale diferă prin numărul de moduri:

• Multimode este echipat cu un miez gros (peste 50 de microni).
• Modul unic este mult mai subțire (mai puțin de 10 microni).

Paradox: un cablu mai mic oferă comunicații pe distanțe lungi. Costul unui transatlantic cu patru nuclee este de 300 de milioane de dolari. Miezul este acoperit cu un polimer rezistent la lumină. Revista New Scientist (2013) a publicat experimentele unui grup științific de la Universitatea din Southampton, care a acoperit o rază de acțiune de 310 de metri... cu un ghid de undă! Elementul dielectric pasiv a prezentat o viteză de 77,3 Tbit/s. Pereții tubului tubular sunt formați dintr-un cristal fotonic. Fluxul de informații s-a deplasat cu viteza de 99,7% a luminii.

Fibră de cristal fotonic

Un nou tip de cablu este format dintr-un set de tuburi, configurația seamănă cu un fagure rotunjit. Cristalele fotonice seamănă cu sideful natural, formând conformații periodice care diferă ca indice de refracție. Unele lungimi de undă sunt atenuate în interiorul unor astfel de tuburi. Cablul demonstrează banda de trecere, fasciculul care suferă refracția Bragg este reflectat. Datorită prezenței zonelor interzise, ​​semnalul coerent se deplasează de-a lungul ghidajului de lumină.

Primul design al lui Ye și Yariv (1978) constă din două sau mai multe straturi concentrice din materiale diferite. Desenele sunt actualizate constant cu specii proaspete. Russell (1996, autorul termenului de fibră de cristal fotonic) a introdus un set celular de fibre doi ani mai târziu, au ghicit că vor înlocui miezul cu un gol. Atenuarea realizată este impresionantă:

1. Hollow – 1,2 dB/km.
2. Solid – 0,37 dB/km.

Tehnologia de producție este similară cu cea tradițională. Piesa de prelucrat relativ groasă este scoasă treptat. Părul iese la kilometri lungime. Materialele trec prin etapa de cercetare.

Frecvențele

Viteza și raza de transmisie sunt limitate de efectele de dispersie și de atenuare. Cercetătorii au descoperit lungimi de undă care minimizează dezavantajele. Au fost create mai multe ferestre utilizate de telecomunicații:

1. O – 1260..1360 nm.
2. E – 1360..1460 nm.
3. S – 1460..1530 nm.
4. C – 1530..1565 nm.
5. L – 1565..1625 nm.
6. U – 1625..1675 nm.

Ferestrele sunt continue sistemele de comunicare existente pot consta din două sau trei în același timp. Din punct de vedere istoric, primul decalaj (800-900 nm) a fost acum eliminat deoarece pierderile s-au dovedit a fi prohibitiv de mari. Ferestrele O, E sunt caracterizate prin dispersie zero. S, C sunt mai des folosite, demonstrând avantajele atenuării minime (rază maximă de transmisie).

Optica deschide oportunități grozave acolo unde sunt necesare comunicații de mare viteză, cu un randament ridicat. Aceasta este o tehnologie bine dovedită, de înțeles și convenabilă. În domeniul Audio-Vizual, deschide noi perspective și oferă soluții care nu sunt disponibile prin alte metode. Optica a pătruns în toate domeniile cheie - sisteme de supraveghere, săli de control și centre de situație, facilități militare și medicale și zone cu condiții de funcționare extreme. Liniile de fibră optică oferă un grad ridicat de protecție a informațiilor confidențiale și permit transmiterea de date necomprimate, cum ar fi grafică și video de înaltă rezoluție, cu acuratețe a pixelilor. Noi standarde și tehnologii ale liniilor de comunicații prin fibră optică. Fibra este viitorul SCS (sisteme de cablare structurată)? Construim o rețea de întreprindere.

Cablu de fibră optică (alias fibră optică).- acesta este un tip de cablu fundamental diferit față de cele două tipuri de cablu electric sau de cupru luate în considerare. Informațiile despre acesta sunt transmise nu printr-un semnal electric, ci printr-un semnal ușor. Elementul său principal este fibra de sticlă transparentă, prin care lumina circulă pe distanțe mari (până la zeci de kilometri) cu o atenuare nesemnificativă.

Structura cablului de fibră optică este foarte simplăși este similar cu structura unui cablu electric coaxial (Fig. 1). Doar în locul unui fir central de cupru, aici se folosește fibră de sticlă subțire (aproximativ 1 - 10 microni în diametru), iar în loc de izolație internă se folosește o carcasă de sticlă sau plastic, care nu permite luminii să iasă dincolo de fibra de sticlă. În acest caz, vorbim despre modul așa-numitului reflectare internă totală a luminii de la limita a două substanțe cu indici de refracție diferiți (coaja de sticlă are un indice de refracție mult mai mic decât fibra centrală). De obicei, nu există împletituri metalice pe cablu, deoarece nu este necesară protecția împotriva interferențelor electromagnetice externe. Cu toate acestea, uneori este încă folosit pentru protecția mecanică împotriva mediului (un astfel de cablu este uneori numit cablu blindat; poate combina mai multe cabluri de fibră optică sub o singură manta).

Cablul de fibră optică are performanțe excepționale privind imunitatea la zgomot și secretul informațiilor transmise. În principiu, nicio interferență electromagnetică externă nu poate distorsiona semnalul luminos, iar semnalul în sine nu generează radiații electromagnetice externe. Este aproape imposibil să vă conectați la acest tip de cablu pentru interceptarea neautorizată a rețelei, deoarece acest lucru ar compromite integritatea cablului. Lățimea de bandă posibilă teoretic a unui astfel de cablu ajunge la 1012 Hz, adică 1000 GHz, ceea ce este incomparabil mai mare decât cea a cablurilor electrice. Costul cablului cu fibră optică a scăzut constant și este acum aproximativ același cu costul cablului coaxial subțire.

Atenuare tipică a semnalului în cablurile de fibră optică la frecvențele utilizate în rețelele locale variază de la 5 la 20 dB/km, ceea ce corespunde aproximativ cu performanța cablurilor electrice la frecvențe joase. Dar in cazul unui cablu de fibra optica, pe masura ce creste frecventa semnalului transmis, atenuarea creste foarte usor, iar la frecvente inalte (mai ales peste 200 MHz), avantajele acestuia fata de un cablu electric sunt de necontestat pur si simplu nu; concurenți.

Liniile de comunicație prin fibră optică (FOCL) fac posibilă transmiterea semnalelor analogice și digitale pe distanțe mari, în unele cazuri de peste zeci de kilometri. Ele sunt, de asemenea, utilizate pe distanțe mai mici, mai „controlabile”, cum ar fi în interiorul clădirilor. Exemple de soluții pentru construirea SCS (sisteme de cablare structurată) pentru construirea unei rețele de întreprindere sunt aici: Construirea unei rețele de întreprindere: Diagrama de construcție SCS - Optică orizontală. , Construirea unei rețele de întreprindere: Schema de construcție SCS - Sistem de cablu optic centralizat. , Construirea unei rețele de întreprindere: Schema de construcție SCS - Sistem de cablu optic de zonă.

Avantajele opticii sunt binecunoscute: imunitate la zgomot și interferențe, cabluri de diametru mic cu lățime de bandă uriașă, rezistență la hacking și interceptare a informațiilor, fără nevoie de repetoare și amplificatoare etc.
Au fost cândva probleme cu terminarea liniilor optice, dar astăzi au fost în mare măsură rezolvate, așa că lucrul cu această tehnologie a devenit mult mai ușor. Există, totuși, o serie de probleme care trebuie luate în considerare numai în contextul domeniilor de aplicare. Ca și în cazul transmisiei cu cupru sau radio, calitatea comunicației prin fibră optică depinde de cât de bine sunt potrivite semnalul de ieșire al transmițătorului și stadiul de intrare al receptorului. Specificarea incorectă a puterii semnalului are ca rezultat creșterea ratei de eroare a biților de transmisie; prea multă putere și amplificatorul receptorului „saturat” prea puțin și apare o problemă de zgomot, deoarece începe să interfereze cu semnalul util. Iată cei mai critici doi parametri ai unei linii de fibră optică: puterea de ieșire a emițătorului și pierderile de transmisie - atenuare în cablul optic care conectează emițătorul și receptorul.

Există două tipuri diferite de cablu de fibră optică:

* cablu multimod sau multimod, mai ieftin, dar de calitate inferioară;
* cablu monomod, mai scump, dar are caracteristici mai bune comparativ cu primul.

Tipul de cablu va determina numărul de moduri de propagare, sau „căi”, pe care lumina se deplasează în interiorul cablului.

Cablu multimod, cel mai frecvent utilizat în proiecte industriale mici, rezidențiale și comerciale, are cel mai mare coeficient de atenuare și funcționează doar pe distanțe scurte. Tipul mai vechi de cablu, 62,5/125 (aceste numere caracterizează diametrele interioare/exterioare ale fibrei în microni), numit adesea „OM1”, are o lățime de bandă limitată și este folosit pentru a transmite date la viteze de până la 200 Mbps.
Recent, au fost introduse cabluri 50/125 „OM2” și „OM3”, oferind viteze de 1 Gbit/s pe distanțe de până la 500 m și 10 Gbit/s pe distanțe de până la 300 m.

Cablu monomod utilizat în conexiuni de mare viteză (peste 10 Gbit/s) sau pe distanțe lungi (până la 30 km). Pentru transmisia audio și video, cel mai potrivit este utilizarea cablurilor „OM2”.
Rainer Steil, vicepreședinte de marketing pentru Extron Europa, observă că liniile de fibră optică au devenit mai accesibile și sunt din ce în ce mai utilizate pentru crearea de rețele în interiorul clădirilor, ceea ce duce la o creștere a utilizării sistemelor AV bazate pe tehnologii optice. Steil spune: „În ceea ce privește integrarea, liniile de fibră optică oferă deja câteva avantaje cheie astăzi.
În comparație cu infrastructura similară cu cablu de cupru, optica permite utilizarea simultană a semnalelor video analogice și digitale, oferind o soluție unică de sistem pentru lucrul cu formatele video existente și viitoare.
În plus, pentru că Optica oferă un randament foarte mare, același cablu va funcționa cu rezoluții mai mari în viitor. FOCL se adaptează cu ușurință la noile standarde și formate care apar în procesul de dezvoltare a tehnologiilor AV.”

Un alt expert recunoscut în domeniu este Jim Hayes, președintele Fiber Optic Association of America, care a fost fondată în 1995 și promovează profesionalismul în domeniul fibrei optice și are peste 27.000 de profesioniști calificați în instalații optice. El spune următoarele despre popularitatea în creștere a liniilor de fibră optică: „Beneficiul este viteza de instalare și costul scăzut al componentelor. Utilizarea opticii în telecomunicații este în creștere, în special în sistemele Fiber-To-The-Home* (FTTH). wireless activat, și în domeniul securității (camere de supraveghere).
Segmentul FTTH pare să crească mai rapid decât alte piețe din toate țările dezvoltate. Aici, în SUA, rețelele de control al traficului, serviciile municipale (administrație, pompieri, poliție) și instituțiile de învățământ (școli, biblioteci) sunt construite pe fibră optică.
Numărul utilizatorilor de internet este în creștere - și construim rapid noi centre de procesare a datelor (DPC), pentru a căror interconectare se folosește fibra optică. Într-adevăr, la transmiterea semnalelor cu o viteză de 10 Gbit/s, costurile sunt similare cu liniile „cupru”, dar optica consumă mult mai puțină energie. De mulți ani, susținătorii fibrei și cuprului s-au luptat între ei pentru prioritate în rețelele corporative. Pierdere de timp!
Astăzi, conectivitatea WiFi a devenit atât de bună încât utilizatorii de netbook-uri, laptop-uri și iPhone-uri au dat preferință mobilității. Și acum, în rețelele locale corporative, optica este folosită pentru comutarea cu puncte de acces fără fir.”
Într-adevăr, numărul de aplicații pentru optică este în creștere, în principal datorită avantajelor menționate mai sus față de cupru.
Optica a pătruns în toate domeniile cheie - sisteme de supraveghere, săli de control și centre de situație, facilități militare și medicale și zone cu condiții de funcționare extreme. Costurile reduse ale echipamentelor au făcut posibilă utilizarea tehnologiei optice în zonele tradiționale „de cupru” - în sălile de conferințe și stadioane, în centrele de retail și de transport.
Rainer Steil de la Extron comentează: „Echipamentele cu fibră optică sunt utilizate pe scară largă în mediile medicale, de exemplu pentru comutarea semnalelor video locale în sălile de operație. Semnalele optice nu au nicio legătură cu electricitatea, ceea ce este ideal pentru siguranța pacientului. FOCL-urile sunt perfecte și pentru școlile de medicină, unde este necesar să se distribuie semnale video din mai multe săli de operație în mai multe săli de clasă, astfel încât elevii să poată urmări progresul operației „în direct”.
Tehnologiile cu fibră optică sunt și ele preferate de armată, deoarece datele transmise sunt dificil sau chiar imposibil de „citit” din exterior.
Liniile de fibră optică oferă un grad ridicat de protecție a informațiilor confidențiale și permit transmiterea de date necomprimate, cum ar fi grafică și video de înaltă rezoluție, cu acuratețe a pixelilor.
Capacitatea de a transmite pe distanțe mari face ca optica să fie ideală pentru sistemele de semnalizare digitală din centrele comerciale mari, unde lungimea liniilor de cablu poate ajunge la câțiva kilometri. Dacă pentru un cablu cu pereche răsucită distanța este limitată la 450 de metri, atunci pentru optică 30 km nu este limita.”
Când vine vorba de utilizarea fibrei optice în industria audio-vizuală, doi factori principali conduc la progres. În primul rând, aceasta este dezvoltarea intensivă a sistemelor de transmisie audio și video bazate pe IP, care se bazează pe rețele cu lățime de bandă mare - liniile de fibră optică sunt ideale pentru ei.
În al doilea rând, există o cerință larg răspândită de a transmite video HD și imagini de computer HR pe distanțe mai mari de 15 metri - și aceasta este limita pentru transmisia HDMI prin cupru.
Există cazuri în care semnalul video pur și simplu nu poate fi „distribuit” printr-un cablu de cupru și este necesară utilizarea fibrei optice - astfel de situații stimulează dezvoltarea de noi produse. Byung Ho Park, vicepreședinte de marketing la Opticis, explică: „Lățimea de bandă de date UXGA de 60 Hz și culoarea de 24 de biți necesită o viteză totală de 5 Gbps sau 1,65 Gbps per canal de culoare. HDTV are o lățime de bandă puțin mai mică. Producătorii împing piața, dar piața îi împinge și pe jucători să folosească imagini de calitate superioară. Există anumite aplicații care necesită afișaje capabile să afișeze 3-5 milioane de pixeli sau o adâncime de culoare de 30-36 de biți. La rândul său, acest lucru va necesita o viteză de transmisie de aproximativ 10 Gbit/s.”
Astăzi, mulți producători de echipamente de comutare oferă versiuni de extensie video (extendere) pentru lucrul cu linii optice. ATEN International, TRENDnet, Rextron, Gefen iar alții produc diverse modele pentru o gamă largă de formate video și computer.
În acest caz, datele de serviciu - HDCP** și EDID*** - pot fi transmise folosind o linie optică suplimentară, iar în unele cazuri - printr-un cablu separat de cupru care conectează emițătorul și receptorul.
Deoarece HD a devenit standardul pentru piața de difuzare,„Alte piețe – piețele de instalare, de exemplu – au început, de asemenea, să folosească protecția împotriva copierii pentru conținut în formatele DVI și HDMI”, spune Jim Giachetta, vicepreședinte senior de inginerie la Multidyne. „Folosind dispozitivul nostru HDMI-ONE, utilizatorii pot trimite un semnal video de la un player DVD sau Blu-ray către un monitor sau afișaj situat la până la 1000 de metri distanță. „Anterior, niciun dispozitiv multimod nu accepta protecția împotriva copierii HDCP.”

Cei care lucrează cu linii de fibră optică nu trebuie să uite de problemele specifice de instalare - terminarea cablului. În acest sens, mulți producători produc atât conectorii înșiși, cât și kiturile de instalare, care includ instrumente specializate, precum și produse chimice.
Între timp, orice element al unei linii de fibră optică, fie că este un prelungitor, un conector sau o joncțiune a unui cablu, trebuie verificat pentru atenuarea semnalului folosind un contor optic - acest lucru este necesar pentru a evalua bugetul total de putere (bugetul de putere, principalul indicator calculat al unei linii de fibră optică). Desigur, puteți asambla manual conectori de cablu de fibră, „în genunchi”, dar calitatea și fiabilitatea cu adevărat înalte sunt garantate numai atunci când utilizați cabluri „tăiate” gata făcute, produse din fabrică, care au fost supuse unor teste amănunțite în mai multe etape.
În ciuda lățimii de bandă enorme a liniilor de comunicație prin fibră optică, mulți au încă dorința de a „înghesui” mai multe informații într-un singur cablu.
Aici, dezvoltarea merge în două direcții - multiplexarea spectrală (WDM optic), când mai multe raze de lumină cu lungimi de undă diferite sunt trimise într-un ghid de lumină, iar cealaltă - serializarea / deserializarea datelor (SerDes engleză), când codul paralel este convertit în serial și invers.
Cu toate acestea, echipamentele de multiplexare a spectrului sunt costisitoare datorită designului complex și utilizării componentelor optice miniaturale, dar nu mărește viteza de transmisie. Dispozitivele logice de mare viteză utilizate în echipamentele SerDes cresc, de asemenea, costul proiectului.
În plus, astăzi sunt produse echipamente care vă permit să multiplexați și să demultiplexați datele de control - USB sau RS232/485 - din fluxul total de lumină. În acest caz, fluxurile de lumină pot fi trimise de-a lungul unui cablu în direcții opuse, deși prețul dispozitivelor care efectuează aceste „smecherii” depășește de obicei costul unui ghid de lumină suplimentar pentru returnarea datelor.

Optica deschide oportunități grozave acolo unde sunt necesare comunicații de mare viteză, cu un randament ridicat. Aceasta este o tehnologie bine dovedită, de înțeles și convenabilă. În domeniul Audio-Vizual, deschide noi perspective și oferă soluții care nu sunt disponibile prin alte metode. Cel puțin fără efort semnificativ de muncă și costuri financiare.

În funcție de domeniul principal de aplicare, cablurile de fibră optică sunt împărțite în două tipuri principale:

Cablu intern:
La instalarea liniilor de fibră optică în spații închise, se folosește de obicei un cablu de fibră optică cu un tampon dens (pentru a proteja împotriva rozătoarelor). Folosit pentru a construi SCS ca trunchi sau cablu orizontal. Suporta transmisia de date pe distante scurte si medii. Ideal pentru cablare orizontală.

Cablu extern:
Cablu fibră optică cu un tampon dens, blindat cu bandă de oțel, rezistent la umiditate. Este utilizat pentru așezarea exterioară atunci când se creează un subsistem de autostrăzi externe și se conectează clădiri individuale. Poate fi instalat în canale de cabluri. Potrivit pentru instalare directă în sol.

Cablu extern autoportant de fibră optică:
Cablul de fibra optica este autoportant, cu un cablu de otel. Folosit pentru instalare externă pe distanțe lungi în cadrul rețelelor telefonice. Suportă transmisia semnalului TV prin cablu, precum și transmisia de date. Potrivit pentru instalare în canale de cabluri și instalații aeriene.

Avantajele liniilor de comunicație cu fibră optică:

• Transmiterea informațiilor prin linii de fibră optică are o serie de avantaje față de transmisia prin cablu de cupru. Implementarea rapidă a Vols în rețelele informaționale este o consecință a avantajelor care decurg din caracteristicile de propagare a semnalului în fibra optică.
• Lățime de bandă largă - datorită frecvenței purtătoare extrem de ridicate de 1014 Hz. Acest lucru face posibilă transmiterea fluxurilor de informații de mai mulți terabiți pe secundă pe o fibră optică. Lățimea de bandă mare este unul dintre cele mai importante avantaje ale fibrei optice față de cupru sau orice alt mediu de transmisie a informațiilor.
• Atenuare scăzută a semnalului luminos în fibră. Fibra optică industrială produsă în prezent de producători interni și străini are o atenuare de 0,2-0,3 dB la o lungime de undă de 1,55 microni pe kilometru. Atenuarea scăzută și dispersia scăzută fac posibilă construirea de secțiuni de linii fără retransmitere cu o lungime de până la 100 km sau mai mult.
• Nivelul scăzut de zgomot din cablul de fibră optică vă permite să măriți lățimea de bandă prin transmiterea diferitelor modulații de semnale cu redundanță de cod redus.
• Imunitate ridicată la zgomot. Deoarece fibra este realizată dintr-un material dielectric, este imună la interferența electromagnetică de la sistemele de cablare din cupru din jur și echipamentele electrice care pot induce radiații electromagnetice (linii electrice, motoare electrice etc.). Cablurile cu mai multe fibre evită, de asemenea, problema de diafonie electromagnetică asociată cu cablurile de cupru cu mai multe perechi.
• Greutate și volum reduse. Cablurile de fibră optică (FOC) au greutate și volum mai puține în comparație cu cablurile de cupru pentru aceeași lățime de bandă. De exemplu, un cablu telefonic de 900 de perechi cu un diametru de 7,5 cm poate fi înlocuit cu o singură fibră cu un diametru de 0,1 cm Dacă fibra este „îmbrăcată” în mai multe teci de protecție și acoperită cu armătură de bandă de oțel, diametrul de. un astfel de cablu de fibră optică va fi de 1,5 cm, care de câteva ori mai mic decât cablul telefonic în cauză.
• Securitate ridicată împotriva accesului neautorizat. Deoarece FOC practic nu emite în raza radio, este dificil să auziți informațiile transmise prin el fără a perturba recepția și transmisia. Sistemele de monitorizare (monitorizare continuă) a integrității liniei de comunicație optică, folosind proprietățile de înaltă sensibilitate ale fibrei, pot opri instantaneu canalul de comunicare „piratat” și pot suna o alarmă. Sistemele de senzori care folosesc efectele de interferență ale semnalelor luminoase propagate (atât prin fibre diferite, cât și prin polarizări diferite) au o sensibilitate foarte mare la vibrații și diferențe mici de presiune. Astfel de sisteme sunt necesare în special atunci când se creează linii de comunicare în guvern, în sectorul bancar și în alte servicii speciale care au cerințe sporite pentru protecția datelor.
• Izolarea galvanică a elementelor de rețea. Acest avantaj al fibrei optice constă în proprietatea sa izolatoare. Fibra ajută la evitarea buclelor electrice de împământare care pot apărea atunci când două dispozitive de rețea neizolate conectate prin cablu de cupru au conexiuni de împământare în puncte diferite ale clădirii, cum ar fi la etaje diferite. Acest lucru poate duce la o diferență mare de potențial, care poate deteriora echipamentele de rețea. Pentru fibre, această problemă pur și simplu nu există.
• Siguranța la explozie și incendiu. Datorită absenței scânteilor, fibra optică crește securitatea rețelei la rafinăriile chimice și de petrol, atunci când deservesc procesele tehnologice cu risc ridicat.
• Eficiența costurilor a liniilor de comunicație prin fibră optică. Fibra este fabricată din cuarț, care are la bază dioxid de siliciu, un material răspândit și, prin urmare, ieftin, spre deosebire de cupru. În prezent, costul fibrei în raport cu o pereche de cupru este de 2:5. În același timp, FOC vă permite să transmiteți semnale pe distanțe mult mai lungi fără a transmite. Numărul de repetoare pe linii lungi este redus când se utilizează FOC. Când se utilizează sisteme de transmisie soliton, s-au atins intervale de 4000 km fără regenerare (adică folosind doar amplificatoare optice la nodurile intermediare) la rate de transmisie de peste 10 Gbit/s.
• Durată lungă de viață. În timp, fibra suferă degradare. Aceasta înseamnă că atenuarea în cablul instalat crește treptat. Cu toate acestea, datorită perfecțiunii tehnologiilor moderne pentru producția de fibre optice, acest proces este încetinit semnificativ, iar durata de viață a FOC este de aproximativ 25 de ani. În acest timp, mai multe generații/standarde de sisteme transceiver se pot schimba.
• Alimentare de la distanță. În unele cazuri, este necesară alimentarea de la distanță a unui nod de rețea de informații. Fibra optică nu este capabilă să îndeplinească funcțiile unui cablu de alimentare. Cu toate acestea, în aceste cazuri, un cablu mixt poate fi utilizat atunci când, împreună cu fibrele optice, cablul este echipat cu un element conductiv de cupru. Acest cablu este utilizat pe scară largă atât în ​​Rusia, cât și în străinătate.

Cu toate acestea, cablul de fibră optică are și câteva dezavantaje:

• Cel mai important dintre ele este complexitatea ridicată a instalării (la instalarea conectorilor este necesară precizia micronului; atenuarea conectorului depinde în mare măsură de precizia tăierii fibrei de sticlă și de gradul de lustruire a acesteia). Pentru instalarea conectorilor, se folosește sudarea sau lipirea folosind un gel special care are același indice de refracție a luminii ca și fibra de sticlă. În orice caz, acest lucru necesită personal înalt calificat și unelte speciale. Prin urmare, cel mai adesea, cablul de fibră optică este vândut sub formă de bucăți pre-tăiate de lungimi diferite, la ambele capete ale cărora sunt deja instalate tipul necesar de conectori. Trebuie reținut că instalarea defectuoasă a conectorului reduce drastic lungimea admisă a cablului, determinată de atenuare.
• De asemenea, trebuie să ne amintim că utilizarea cablului de fibră optică necesită receptoare și transmițătoare optice speciale care convertesc semnalele luminoase în semnale electrice și invers, ceea ce uneori crește semnificativ costul rețelei în ansamblu.
• Cablurile de fibră optică permit ramificarea semnalului (se produc splittere (cuple) pasive speciale pentru 2-8 canale pentru aceasta), dar, de regulă, sunt folosite pentru a transmite date doar într-o singură direcție între un emițător și un receptor. La urma urmei, orice ramificare slăbește inevitabil foarte mult semnalul luminos și, dacă există multe ramuri, atunci este posibil ca lumina pur și simplu să nu ajungă la capătul rețelei. În plus, splitter-ul are și pierderi interne, astfel încât puterea totală a semnalului la ieșire este mai mică decât puterea de intrare.
• Cablul de fibră optică este mai puțin durabil și mai puțin flexibil decât cablul electric. Raza de îndoire permisă tipică este de aproximativ 10 - 20 cm, cu raze de îndoire mai mici, fibra centrală se poate rupe. Nu tolerează întinderea cablurilor și mecanice, precum și influențele de strivire.
• Cablul de fibră optică este, de asemenea, sensibil la radiațiile ionizante, ceea ce reduce transparența fibrei de sticlă, adică crește atenuarea semnalului. Schimbările bruște de temperatură au, de asemenea, un impact negativ asupra acesteia, iar fibra de sticlă se poate crăpa.
• Cablul de fibră optică este utilizat numai în rețelele cu topologie în stea și inel. Nu există probleme de coordonare sau de împământare în acest caz. Cablul asigură izolarea galvanică ideală a computerelor din rețea. În viitor, este posibil ca acest tip de cablu să înlocuiască cablurile electrice, sau cel puțin să le înlocuiască foarte mult.

Perspective pentru dezvoltarea liniilor de fibră optică:

• Odată cu cerințele tot mai mari ale noilor aplicații de rețea, utilizarea tehnologiilor de fibră optică în sistemele de cablare structurată devine din ce în ce mai importantă. Care sunt avantajele și caracteristicile utilizării tehnologiilor optice în subsistemul cablului orizontal, precum și la locurile de muncă ale utilizatorilor?
• După ce am analizat schimbările în tehnologiile de rețea în ultimii 5 ani, este ușor de observat că standardele SCS de cupru au rămas în urma cursei „înarmărilor de rețea”. Fără să aibă timp să instaleze SCS din a treia categorie, întreprinderile au fost nevoite să treacă la a cincea, acum la a șasea, iar utilizarea categoriei a șaptea este chiar după colț.
• Evident, dezvoltarea tehnologiilor de rețea nu se va opri aici: gigabit per loc de muncă va deveni în curând un standard de facto, și ulterior de jure, iar pentru LAN-urile (rețelele locale) ale unei întreprinderi mari sau chiar mijlocii, 10 Gbit/s Etnernet nu va fi neobișnuit.
• Prin urmare, este foarte important să folosiți un sistem de cablare care să facă față cu ușurință vitezei în creștere a aplicațiilor de rețea timp de cel puțin 10 ani - aceasta este durata minimă de viață a SCS definită de standardele internaționale.
• Mai mult, atunci când se schimbă standardele pentru protocoalele LAN, este necesar să se evite reinstalarea cablurilor noi, care anterior a cauzat costuri semnificative pentru funcționarea SCS și pur și simplu nu este acceptabilă în viitor.
• Un singur mediu de transmisie în SCS satisface aceste cerințe - optica. Cablurile optice au fost folosite în rețelele de telecomunicații de mai bine de 25 de ani, iar recent au găsit o utilizare pe scară largă și în televiziunea prin cablu și LAN.
• În rețelele LAN, ele sunt utilizate în principal pentru a construi canale de cablu principal între clădiri și în clădirile în sine. , asigurând în același timp viteze mari de transfer de date între segmentele acestor rețele. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiilor moderne de rețea actualizează utilizarea fibrei optice ca mediu principal pentru conectarea directă a utilizatorilor.

Noi standarde și tehnologii pentru liniile de comunicații prin fibră optică:

În ultimii ani, pe piață au apărut mai multe tehnologii și produse care fac mult mai ușoară și mai ieftină utilizarea fibrei optice într-un sistem de cablare orizontală și conectarea acesteia la stațiile de lucru ale utilizatorilor.

Printre aceste noi soluții, în primul rând, aș dori să evidențiez conectorii optici cu factor de formă mic - SFFC (conectori cu factor de formă mic), diode laser plane cu cavitate verticală - VCSEL (lasere cu emisie de suprafață cu cavitate verticală) și fibre optice multimode de nouă generație.

Trebuie remarcat faptul că tipul recent aprobat de fibră optică multimodală OM-3 are o lățime de bandă de peste 2000 MHz/km la o lungime de undă laser de 850 nm. Acest tip de fibră asigură transmiterea în serie a fluxurilor de date cu protocolul 10 Gigabit Ethernet pe o distanță de 300 m. Utilizarea noilor tipuri de fibră optică multimodală și lasere VCSEL de 850 nanometri asigură cel mai mic cost de implementare a soluțiilor 10 Gigabit Ethernet.

Dezvoltarea de noi standarde pentru conectorii de fibră optică a făcut din sistemele de fibră optică un concurent serios pentru soluțiile din cupru. În mod tradițional, sistemele cu fibră optică necesitau de două ori mai mulți conectori și cabluri de corecție decât sistemele de cupru – locațiile de telecomunicații necesitau o amprentă mult mai mare pentru a găzdui echipamente optice, atât pasive, cât și active.

Conectorii optici cu factor de formă mic, introduși recent de un număr de producători, oferă o densitate de porturi de două ori mai mare decât soluțiile anterioare, deoarece fiecare conector cu factor de formă mic conține două fibre optice în loc de doar una.

În același timp, dimensiunile atât ale elementelor optice pasive - conexiuni încrucișate etc., cât și ale echipamentelor de rețea active sunt reduse, ceea ce permite reducerea de patru ori a costurilor de instalare (comparativ cu soluțiile optice tradiționale).

De menționat că organismele americane de standardizare EIA și TIA au decis în 1998 să nu reglementeze utilizarea vreunui tip specific de conectori optici cu factor de formă mic, ceea ce a dus la apariția pe piață a șase tipuri de soluții concurente în acest domeniu: MT -RJ, LC, VF-45, Opti-Jack, LX.5 și SCDC. Există și noi evoluții astăzi.

Cel mai popular conector miniatural este conectorul de tip MT-RJ, care are un singur vârf de polimer cu două fibre optice în interior. Designul său a fost proiectat de un consorțiu de companii condus de AMP Netconnect, bazat pe conectorul multi-fibră MT dezvoltat în Japonia. AMP Netconnect a oferit astăzi peste 30 de licențe pentru producerea acestui tip de conector MT-RJ.

Conectorul MT-RJ datorează o mare parte din succesul său designului său extern, care este similar cu cel al conectorului modular de cupru RJ-45 cu 8 pini. Performanța conectorului MT-RJ s-a îmbunătățit considerabil în ultimii ani - AMP Netconnect oferă conectori MT-RJ cu chei care împiedică conectarea eronată sau neautorizată la sistemul de cablu. În plus, o serie de companii dezvoltă versiuni monomod ale conectorului MT-RJ.

Conectorii LC ai companiei sunt la cerere destul de mare pe piața soluțiilor de cabluri optice Avaya(http://www.avaya.com). Designul acestui conector se bazează pe utilizarea unui vârf din ceramică cu diametrul redus la 1,25 mm și a unei carcase din plastic cu un zăvor exterior de tip pârghie pentru fixarea în mufa mufei de conectare.

Conectorul este disponibil atât în ​​versiuni simplex cât și duplex. Principalul avantaj al conectorului LC este pierderea medie scăzută și abaterea sa standard, care este de numai 0,1 dB. Această valoare asigură funcționarea stabilă a sistemului de cabluri în ansamblu. Instalarea furcii LC urmează o procedură standard de lipire și lustruire epoxidice. Astăzi, conectorii și-au găsit utilizarea printre producătorii de transceiver de 10 Gbit/s.

Corning Cable Systems (http://www.corning.com/cablesystems) produce atât conectori LC, cât și MT-RJ. În opinia ei, industria SCS a făcut alegerea în favoarea conectorilor MT-RJ și LC. Compania a lansat recent primul conector MT-RJ monomod și versiunile UniCam ale conectorilor MT-RJ și LC, care au timp de instalare scurt. În același timp, pentru a instala conectori de tip UniCam, nu este nevoie să folosiți adeziv epoxidic și poli