что значит оптический канал связи
Оптоволоконная связь
Оптоволоконная связь — средство связи на больших расстояниях, построенное на основе волоконно-оптических линий связи. Представляет собой связь между источником оптического излучения (полупроводниковым лазером или светодиодом) и приёмником (фотодиодом) через оптическое волокно. Скорость передачи данных может измеряться сотнями гигабит в секунду.
Содержание
Применение
Оптоволоконная связь находит всё более широкое применение во всех областях — от компьютеров и бортовых космических, самолётных и корабельных систем, до систем передачи информации на большие расстояния, например, в настоящее время успешно используется волоконно-оптическая линия связи Западная Европа — Япония, большая часть которой проходит по территории России. Кроме того, увеличивается суммарная протяжённость подводных волоконно-оптических линий связи между континентами.
Оптоволоконный канал в каждый дом (англ. Fiber to the premises (FTTP) или Fiber to the home (FTTH)) — термин, используемый телекоммуникационными провайдерами, для обозначения широкополосных телекоммуникационных систем, базирующихся на проведении оптоволоконного канала и его завершения на территории конечного пользователя путём установки терминального оптического оборудования для предоставления комплекса телекоммуникационных услуг (Triple Play), включающего:
Стоимость использования оптоволоконной технологии уменьшается, что делает данную услугу конкурентноспособной по сравнению с традиционными услугами. Прогноз KMI Research оценивает объём рынка FTTP, включая оборудование, кабельные системы в 28 миллиардов рублей к 2009 году.
История
В 1966 Као и Хокман из STC Laboratory (STL) представили оптические нити из обычного стекла, которые имели затухание в 1000 дБ/км (в то время как затухание в коаксиальном кабеле составляло всего 5-10 дБ/км) из-за примесей, которые в них содержались и которые в принципе можно было удалить.
22 апреля 1977 года в Лонг Бич штата Калифорния General Telephone and Electronics впервые использовали оптический канал для передачи телефонного трафика на скорости 6 Мбит/с.
ТАТ-8 разрабатывался как первый подводный оптоволоконный кабель между Соединенными Штатами и Европой.
Волоконно-оптическая линия связи
Преимущества Волоконно-оптического кабеля на медным
Начитавшись хвалебных постов о преимуществе оптического кабеля над медным, пришёл к выводу, что эти статьи писали люди далекие от технологий связи, либо уверовавшими в свою правоту производители оптического кабеля.
В статье ниже мы разберемся, какие же всё-таки преимущества волоконно-оптического кабеля над медным.
Зачастую, когда речь идет о замерах пропускной способности, большинство материалов представленных на сайтах инсталляторов волоконно-оптического кабеля причисляют ВОСЛ к касте сверхскоростной связи. Но на самом деле дела обстоят иначе. Как у меди, так и у оптоволокна, на данный момент приблизительно одинаковая пропускная способность от 100 до 112 Гбит/с. Так что скорость передачи данных по волоконно-оптическому кабелю нельзя считать преимуществом. Так как более высокие показатели скорости были достигнуты экспериментальным путем и данное оборудование, не найти в свободной продаже. Ниже в статье будут приведены примеры скоростные показателей обоих технологий.
Трансивер оптический – это оптический модуль, предназначенный для приема и передачи сигнала в волоконно-оптических линиях связи.
Подключиться к кабелю можно элементарно, причем без тестирования сети рефлектометром, это невозможно определить в отличии от медного. Назову вам несколько методов подключения к оптоволоконной сети.
Информация носит сугубо ознакомительный характер.
От себя могу добавить, метод оптического туннелирования со снятием утечки сигнала через жидкостную среду на считывающий элемент.
Показатели скорости прохода данных по медной витой паре
Медная витая пара делиться на несколько категорий по прописной способности и маркируется буквами CAT, согласно международной системе классификации. Медная витая пара может делиться на классы. А-высший класс (чистая медь, диаметр жилы выше стандарта категории, В-высокий (вторичная медь или медь с примесями других металлов, диаметр жилы равный свой категории), С-средний класс или CCA- Cooper Clad Aluminum, (жилы из алюминия, плакированного медью. Плакирование — это процесс соединения двух и более металлов термомеханическим и химическим способом, напыления или протягивания. D-низкий обмедненный кабель с заниженным показателем сличения жилы. Недавно были добавлены ещё несколько классов кабеля «E, «EA»,»F»,»FA». Кабель данных классов имеет высокую пропускную способность и степень защиты кабеля от внешних электромагнитных помех.
CAT1 полоса пропуска сигнала — 100 кГц. Состоит из оной витой пары применяется для передачи, голосовых сообщений по телефонной или проводной модемной связи. Скорость передачи данных до 0.5 Мбит/с.
CAT2 полоса пропуска сигнала — 1000 кГц. Состоит из двух витых пар, поменяется с телефонии, домофонии старшего поколения. Скорость передачи данных до 4Мбит/с.
CAT3 полоса пропуска сигнала — 16 МГц., и класс кабеля «С». Состоит из двух витых или 4 пар обмедненного кабеля. Используется для снижения затрат при прокладке сетей не требовательных к передаче данных, обладает поддержкой стандарта связи IEEE 802.3. Скорость передачи данных по двум витым парам 10Мбит/с. до 100 Мбит/с по четырем, до 50 метров.
CAT4 полоса пропуска сигнала — 20 МГц. Состоит из четырех витых пар медного кабеля категории В. обмедненного кабеля. Обладает поддержкой стандарта связи IEEE 802.3. Использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4. Скорость передачи данных до 16Мбит/ по одной пате.
CAT5 полоса пропуска сигнала — 100 МГц. Состоит из четырех витых пар медного кабеля категории «D». Используется для снижения затрат при прокладке локальных сетей не требовательных к передаче данных. Скорость передачи данных по двум витым парам 100 Мбит/с. до 1Гбит/с по четырем, до 50 метров.
CAT5e полоса пропуска сигнала — 125 МГц. Это усовершенствованный аналог, витой пары пятой категории. Скорость передачи данных по двум витым парам 100 Мбит/с. до 1Гбит/с по четырем, до 100 метров.
CAT6 полоса пропуска сигнала — 250 МГц класс «E». Состоит из четырех витых пар медного кабеля используется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 10Гбит/с, на расстояние, не превышающее 55 метров.
CAT7 полоса пропуска сигнала 600 — 700 МГц. Класс «F Состоит из четырех витых пар медного кабеля используется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 10Гбит/с, на расстояние, не превышающее 100 метров
Дополнительную информацию читайте в разделе проводная компьютерная сеть
Показатели скорости прохода данных оптоволоконному кабелю по одному волокну
Мы не будем рассматривать частные случаи, получения максимальных скоростей и описывать новую технологию передачи данных по одному волокну потоком данных до 26 Тбит/с. Как как данная технология является экспериментальной и оборудование, на котором был поставлен эксперимент группой немецких инженеров во главе профессором Вольфгангом Фройде, не доступно в обычной продаже. 
Факторы влияния на показатели скорости прохода данных оптоволоконному кабелю
Межмодовая, поляризационная или хроматическая дисперсия является настоящим барьером для пропускной способности оптоволоконного кабеля. Чем больше длинная волоконно-оптического кабеля, тем больше пагубное влияние эффектов на скорость передачи данных.
Для начала давайте разберемся что такое дисперсия.
Дисперсия от лат. dispersio (рассеивание). Простым языком это диапазон значений
случайной величины относительно её математического ожидания.
Типы оптоволоконной дисперсии
Межмодовая дисперсия простым языком — изменение длин светового импульса при прохождении через оптоволокно, когда вся энергия не достигает конца оптоволокна одновременно.
Расширение импульса в многомодовом оптоволокне
Хроматическая дисперсия простым языком — влияние суммарной скорости прохождения световых импульсов от разности длины волны передаваемого сигнала.
Поляризационная модовая дисперсия простым языком- это разница времени отражения импульса сигнала, из-за изменения геометрических характеристик симметрии волокна.
Факторы появления поляризационной модовой дисперсии в одномодовом волокне.
Разница между многомодовым и одномодовым волокном простым языком
В чем разница одномодовый и многомодовый кабель.
В данной статье я попытаюсь разъяснить простым языком, в чем разница между многомодовым и о одноммодовым волокном. Работая долгие годы в этой сфере, столкнулся с тем то что не каждый монтажник, занимающийся прокладкой оптического кабеля, может разобраться в тонкостях данной темы.
В чем же основное различие, все очень просто, из самого названия многомодовый или одноммодовым кабель. Что такое (мод) – световой импульс, который движется по оптоволоконому кабелю оп оптического передатчика к приемнику. Вот получается, что в одномодовом один (мод) – световой импульс, а в многомодовом их несколько. И тут возникает мысль, зачем же использовать одномод, если в многомоде с большее количество (модов) идущих по одному волокну, наверно и скорость выше. Нет это не так. Многомодовый кабель, был создан для удешевления, стоимости оптического оборудования оборудования. Так как для передачи светового сигнала, достаточно недорогого оптического модуля, роль излучателя в котором, исполняет диод, а не дорогостоящий лазер.
Одномодовый оптический кабель – обладает диаметром сердечника от 8,3 до 10 микрон и поддерживает передачу только одного импульса (мода). Для сравнения толщина человеческого волоса в микронах колеблется в пределах от 50 до120 микрон. Следовательно, внутренний диаметр волокна 5 раз тоньше самого тонкого человеческого волоса. По такой жиле световой импульс может передаваться на расстояние в 240 км, на скорости передачи данных в 155Мбит/с без использования оптических повторителей. В одномодовом оптическом кабеле используются длина волны сетевого потока 1310 или 1550 нанометров, это зависит от типа оптического лазера. Одномод очень привередлив к качеству сварки, особенно это будет зависит от длинны оптоволоконной линии. Читайте в разделе сварка оптоволокна. На сегодняшний день, возможно получить стабильные 100Гбит/с, до 40 километров по одной жиле, при этом используются не стандартные коэффициенты длинны волны от 1295.56/1300.05 1304.58 до 1309.14 нанометров.
Многомодовый оптический кабель — обладает диаметром сердечника от 50 до 100 микрон и поддерживает передачу нескольких импульсов (мода) одновременно. Типичные диаметры сердечника многомодового волокна 50, 62,5, и 100 микрометров. В большинстве случаем данный кабель используется для построение локальных сетей, из невысокой стоимость оптических модулей с применение диода. Способность многомодового кабеля передать до 10 Гигабит в секунду на расстояние до 200 метров. В многоводовом оптическом кабеле используются длина волны сетевого потока 850 до 1300 нанометров. Раз
Многомодовое оптическое волокно делится на два типа передачи импульса, ступенчатое и градиентное.
Градиентное оптоволокно, имеет более низкий показатель дисперсии импульса, что дает более высокие показатели пропускной способности.
Читайте так же дополнительную информацию, в разделе сварка оптоволокна.
Оптоволоконные сети – что это такое, и для чего они нужны?
Всем привет и сегодня речь у нас поёдет о не особо известных, но широко применяемых оптоволоконных связях. По-другому их можно ещё называть как ВОЛС или волоконно-оптические линии связи. Достаточно длинное название, поэтому в широких кругах чаще используется простое сокращение как «оптика» или «оптоволокно». На самом деле это не совсем одно и тоже, но обо всё по порядку.
ВОЛС — это специализированные линии связи, по которым передача информации идёт путём светового пучка в определённой кодировке. Эту технологию в первую очередь применяют для передачи данных в локальных и глобальных сетях на достаточно большое расстояние. Но её также используют и в военной промышленности, медицине и в других не сетевых сферах.
Принцип действия
И так мы уже разобрались, что такое ВОЛС, но каким же образом по ним передаётся информация. В подобных сетях используется оптоволокно. Оно состоит из центральной жили и имеет небольшой размер. Жила обычно сделана как вы, наверное, уже догадались из стекла. Именно по жиле и идёт передача данных пучком света.
Но тут сразу же встаёт вопрос – а как увеличить передачу на большее расстояние? Для этого используют второй слой стекла, который обволакивает центральную жилу и при передаче информации отражает свет. Ранее думали использовать в качестве отражения зеркала или подобие зеркальных поверхностей – но как оказалось, такой материал был бы очень дорогим.
Вы когда-нибудь бывали на море или озере в лучах заката. Помните, как свет от солнца под большим углом отражался от воды. Хотя как вы, наверное, знаете, вода прозрачная. Но при увеличении угла и плотности между двумя материалами – свет начинает отражаться от разных сред.
Именно эту технологию и используют в оптоволоконной связи. Сердечник и внешняя оболочка имеют разную плотность и структуру, из-за чего луч света, отражаясь, распространяется куда дальше. Для передачи и воспроизведения света используется полупроводниковый или диодный лазер.
Если окунуться в историю, то первыми трудами, который заложили основу «оптики» – было исследование Даниелем Колладоном и Жаком Бабинеттом. Они в первую очередь изучали возможности преломления света. Но если быть точнее, то прародителем стал Кларенс Хаснелл – он в первые применил свет для передачи изображения через специальные трубки.
Отличие от витой пары
Если окунуться в 2000-е годы, то возможно кто-то вспомнит, что тогда в России и других странах СНГ использовался только интернет по типу aDLS. Когда интернет пришёл в РФ, то страна была просто не готова к этому. По всей стране не было ничего подходящего, чтобы передавать информацию от компьютера к компьютеру.
Именно тогда пришла идея использовать старые телефонные провода. Напомню, что это обычные два проводка без оплётки и дополнительной защиты. В результате интернет всё же появился, но имел очень маленькую скорость. Также многие жаловались, на лаги, прерывания, постоянное отваливающийся интернет.
Все эти проблемы были связаны как раз со способом передачи информации. По двум проводкам без оплётки очень сложно было передавать данные – так как при передаче многие пакеты терялись или изменялись в результате помех от электромагнитных волн. На смену телефонным линиям пришла витая пара.
Витая пара — это скрученные пары проводов во одной внешней оплётке. Чаще всего используется именно витая пара с 4 парами (8 проводков). Данный вид коммуникации уже стал намного надёжнее телефонного кабеля. В качестве защиты от радиоволн придумали нехитрую штуку – а именно скручивание.
Скорость при это выросла в несколько раз. Но была проблема быстрого затухания сигнала. Подобные провода могут бить до 100 метров, не дальше. А при увеличении скорости будет падать и диапазон действия.
Вот тут на смену пришла оптоволоконная связь. Скорость выросла ещё сильнее, но также увеличилось дальность отправки пакета. Если раньше приходилось каждые 100 метров устанавливать повторители, то при передаче с помощью «оптики» дальность стала больше на несколько километров.
Но что самое интересное – волоконная связь почти полностью защищена от электромагнитного воздействия. Также подобные провода почти неподвержены температурным скачкам и могут работать как в сильную жару, так и в дикий холод.
Частота передачи с помощью света выше поэтому минимальная скорость начинается от 1 Гбит в секунду. При передаче в витой паре при задействовании всех пар скорость будет 1 Гбит в секунду. Но при этом провод будет очень дорогим, так как для достижения такого результата нужно защитить каждый провод «экраном» от воздействия внешней среды.
К недостаткам ВОЛС можно отнести только сложность в монтаже и сварке. Для этого нужно специальное оборудования и знания. При «сварке» или по-другому соединении двух оптических кабелей – нужно добиться идеального соединения между центральными жилами и внешним стеклом. Иначе свет будет затухать именно на этом участке или коэффициент преломления будет не правильным.
Передача данных в сетях
Все происходит аналогично. Изначально отправительное устройство кодирует информацию в виде пакетов. Далее данные переводятся в тот формат, который можно передать с помощью света через ВОЛС. После этого информация отправляется по линиям связи. Почти моментально она доходит до приёмника. Ему же остаётся перевести данные в формат, понятный для компьютера, коммутатора, роутера или другого сетевого оборудования.
Сегодня оптоволоконные сети есть почти во всех городах. Подключение домов имеет непосредственно через «оптику». Кабель идёт к центральному коммутатору. Далее от него с помощью витой пары провода идут в каждый дом. Сейчас некоторые провайдеры начали подключать клиентов по оптоволокну. То есть вместо той же витой пары – используется «стекло».
Скорость на таких соединениях выше. При этом вырастает и качество связи и интернета. Из-за более высокой надёжности – значение отклика ниже и лагов меньше. Но тут нужно учитывать, что для подключения такого кабеля нужны специальные маршрутизаторы.
А еще у нас есть статья по схожей теме от Блондинки – ЧИТАЕМ ТУТ.
ВОЛС (волоконно-оптические линии связи)
Самой высокой пропускной способностью среди всех существующих средств связи обладает оптическое волокно (диэлектрические волноводы). Волоконно-оптические кабели применяются для создания ВОЛС – волоконно-оптических линий связи, способных обеспечить самую высокую скорость передачи информации (в зависимости от типа используемого активного оборудования скорость передачи может составлять десятки гигабайт и даже терабайт в секунду).
Кварцевое стекло, являющееся несущей средой ВОЛС, помимо уникальных пропускных характеристик, обладает ещё одним ценным свойством – малыми потерями и нечувствительностью к электромагнитным полям. Это выгодно отличает его от обычных медных кабельных систем.
Данная система передачи информации, как правило, используется при постройке рабочих объектов в качестве внешних магистралей, объединяющих разрозненные сооружения или корпуса, а также многоэтажные здания. Она может использоваться и в качестве внутреннего носителя структурированной кабельной системы (СКС), однако законченные СКС полностью из волокна встречаются реже – в силу высокой стоимости строительства оптических линий связи.
Применение ВОЛС позволяет локально объединить рабочие места, обеспечить высокую скорость загрузки Интернета одновременно на всех машинах, качественную телефонную связь и телевизионный приём.
Преимущества ВОЛС
При грамотном проектировании будущей системы (этот этап подразумевает решение архитектурных вопросов, а также выбор подходящего оборудования и способов соединения несущих кабелей) и профессиональном монтаже применение волоконно-оптических линий обеспечивает ряд существенных преимуществ:
Область применения ВОЛС
Как уже было сказано выше, волоконно-оптические кабели (ВОК) используются для передачи сигналов вокруг (между) зданий и внутри объектов. При построении вешних коммуникационных магистралей предпочтение отдаётся оптическим кабелям, а внутри зданий (внутренние подсистемы) наравне с ними используется традиционная витая пара. Таким образом, различают ВОК для внешней (outdoor cables) и внутренней (indoor cables) прокладки.
К отдельному виду относятся соединительные кабели: внутри помещений они используются в качестве соединительных шнуров и коммуникаций горизонтальной разводки – для оснащения отдельных рабочих мест, а снаружи – для объединения зданий.
Монтаж волоконно-оптического кабеля осуществляется с помощью специальных инструментов и приборов.
Технологии соединения ВОЛС
Длина коммуникационных магистралей ВОЛС может достигать сотен километров (например, при постройке коммуникаций между городами), тогда как стандартная длина оптических волокон составляет несколько километров (в том числе потому, что работа со слишком большими длинами в некоторых случаях весьма неудобна). Таким образом, при построении трассы необходимо решить проблему сращивания отдельных световодов.
Различают два типа соединений: разъёмные и неразъёмные. В первом случае для соединения применяются оптические коннекторы (это связано с дополнительными финансовыми затратами, и, кроме того, при большом количестве промежуточных разъёмных соединений увеличиваются оптические потери).
Для неразъёмного соединения локальных участков (монтажа трасс) применяются механические соединители, клеевое сращивание и сваривание волокон. В последнем случае используют аппараты для сварки оптических волокон. Предпочтение тому или иному методу отдаётся с учётом назначения и условий применения оптики.
Сварка оптических волокон
Наиболее распространённой на сегодняшний день является технология сварки волокон.
Аппараты для сварки оптического волокна
Самое качественное соединение с минимальными потерями обеспечивает сваривание волокон. Этот метод используется при создании высокоскоростных ВОЛС. Во время сваривания происходит оплавление концов световода, для этого в качестве источника тепловой энергии могут использоваться газовая горелка, электрический заряд или лазерное излучение.
Каждый из методов имеет свои преимущества. Лазерная сварка благодаря отсутствию примесей позволяет получать самые чистые соединения. Для прочной сварки многомодовых волокон, как правило, используют газовые горелки. Наиболее распространенной является электрическая сварка, обеспечивающая высокую скорость и качество выполнения работ. Длительность плавления различных типов оптовых волокон отличается.
Для сварочных работ применяются специальный инструмент и дорогостоящее сварочное оборудование – автоматическое или полуавтоматическое. Современные сварочные аппараты позволяют контролировать качество сварки, а также проводить тестирование мест соединения на растяжение. Усовершенствованные модели оснащены программами, которые позволяют оптимизировать процесс сварки под конкретный тип оптоволокна.
После сращения место соединения защищается плотно насаживаемыми трубками, которые обеспечивают дополнительную механическую защиту.
Склеивание оптических волокон
Технология склеивания волокон применяется реже, в основном при производстве патч кордов и пигтейлов. Она включает несколько технологических операций. В частности, перед соединением оптические кабели проходят предварительную подготовку: в местах будущих соединений удаляются защитное покрытие и лишнее волокно (подготовленный участок очищается от гидрофобного состава). Для надёжной фиксации световода в соединителе (коннекторе) используется эпоксидный клей, которым заполняется внутреннее пространство коннектора (он вводится в корпус разъёма с помощью шприца или дозатора). Для затвердевания и просушки клея применяется специальная печка, способная создать температуру 100 град. С.
После затвердевания клея излишки волокна удаляются, а наконечник коннектора шлифуется и полируется (качество скола имеет первостепенное значение). Для обеспечения высокой точности выполнение данных работ контролируется с помощью 200-кратного микроскопа. Полировка может осуществляться вручную или с помощью полированной машины.
Механическое соединение оптических волокон
Ещё один метод сращивания элементов оптоволокна в единую линию ВОЛС – механическое соединение. Этот способ обеспечивает меньшую чистоту соединения, чем сваривание, однако затухание сигнала в данном случае всё-таки меньше, чем при использовании оптических коннекторов.
Преимущество этого метода перед остальными состоит в том, что для проведения работ используются простые приспособления (например, монтажный столик), которые позволяют проводить работы в труднодоступных местах или внутри малогабаритных конструкций.
Механическое сращивание подразумевает использование специальных соединителей – так называемых сплайсов. Существует несколько разновидностей механических соединителей, которые представляют собой вытянутую конструкцию с каналом для входа и фиксации сращиваемых оптических волокон. Сама фиксация обеспечивается с помощью предусмотренных конструкцией защёлок. После соединения сплайсы дополнительно защищаются муфтами или коробами.
Механические соединители могут использоваться неоднократно. В частности, их применяют во время проведения ремонтных или восстановительных работ на линии.
ВОЛС: типы оптических волокон
Оптические волокна, используемые для построения ВОЛС, отличаются по материалу изготовления и по модовой структуре света. Что касается материала, различают полностью стеклянные волокна (со стеклянной сердцевиной и стеклянной оптической оболочкой), полностью пластиковые волокна (с пластиковой сердцевиной и оболочкой) и комбинированные модели (со стеклянной сердцевиной и с пластиковой оболочкой). Самую лучшую пропускную способность обеспечивают стеклянные волокна, более дешёвый пластиковый вариант используют в том случае, если требования к параметрам затухания и пропускной способности не критичны.
По типу путей, которые проходит свет в сердцевине волокна, различают одно- и многомодовые волокна (в первом случае распространяется один луч света, во втором – несколько: десятки, сотни и даже тысячи).
Все современные ВОК (и одно-, и многомодовые), с помощью которых создаются линии передачи данных, имеют одинаковый внешний диаметр – 125 мкм. Толщина первичного защитного буферного покрытия составляет 250 мкм. Толщина вторичного буферного покрытия составляет 900 мкм (используется для защиты соединительных шнуров и внутренних кабелей). Оболочка многоволоконных кабелей для удобства работы окрашивается в различные цвета (для каждого волокна).
Диагностика волоконно-оптических линий связи
Основным инструментом для диагностики волоконно-оптических линий связи является оптический рефлектометр. Пример работы с таким прибором смотрите в следующем видео:
Примеры оборудования
Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.