Dom › Repair › Princip rada optičkih komunikacionih linija. Optičke komunikacijske linije. Primjer tipičnog rješenja za polaganje vlaknaste linije

Princip rada optičkih komunikacionih linija. Optičke komunikacijske linije. Primjer tipičnog rješenja za polaganje vlaknaste linije

Optička komunikacija

Optička komunikacija- vrsta žičane telekomunikacije koja koristi elektromagnetno zračenje optičkog (bliskog infracrvenog) opsega kao nosioca signala informacija, a optičke kablove kao sisteme za vođenje. Zahvaljujući visokoj frekvenciji nosioca i širokim mogućnostima multipleksiranja, propusnost optičkih linija je mnogo puta veća od propusnosti svih ostalih komunikacionih sistema i može se meriti u terabitima u sekundi. Nisko slabljenje svjetlosti u optičkim vlaknima omogućava korištenje optičkih komunikacija na značajnim udaljenostima bez upotrebe pojačala. Optičke komunikacije su slobodne od elektromagnetnih smetnji i teško im je pristupiti za neovlaštenu upotrebu – tehnički je izuzetno teško potajno presresti signal koji se prenosi preko optičkog kabla.

Fizička osnova

Optička komunikacija zasnovana je na fenomenu totalne unutrašnje refleksije elektromagnetnih talasa na granici između dielektrika različitih indeksa prelamanja. Optičko vlakno se sastoji od dva elementa - jezgra, koja je direktni svjetlovod, i omotača. Indeks prelamanja jezgra je nešto veći od indeksa prelamanja omotača, zbog čega se svjetlosni snop, doživljavajući višestruke refleksije na sučelju jezgra-obloga, širi u jezgru ne napuštajući ga.

Aplikacija

Optičke komunikacije se sve više koriste u svim oblastima – od kompjutera i brodskog prostora, sistema aviona i broda, do sistema za prenos informacija na velike udaljenosti, na primjer, optički komunikacijski vod Zapadna Evropa – Japan, čiji veliki dio prolazi kroz teritoriju Rusije. Osim toga, povećava se ukupna dužina podvodnih optičkih komunikacija između kontinenata.

vidi takođe

Kanali curenja informacija koje se prenose preko optičkih komunikacionih linija

Bilješke

Wikimedia fondacija. 2010.

Optičke komunikacijske linije
Fiber Optic Cable

Pogledajte šta je "optička komunikacija" u drugim rječnicima:

OPTIČKA KOMUNIKACIJA- Vrsta žičane telekomunikacije koja koristi elektromagnetno zračenje optičkog (bliskog infracrvenog) opsega kao nosioca signala informacija, a optičke kablove kao sisteme vodiča. Rečnik poslovnih pojmova… … Rječnik poslovnih pojmova

optička komunikacija- - [L.G. Sumenko. Englesko-ruski rječnik informacionih tehnologija. M.: Državno preduzeće TsNIIS, 2003.] Teme informacione tehnologije uopšte EN optička veza FOCoptička komunikacija sa vlaknima ...

komunikacije sa optičkim vlaknima širom svijeta- - [L.G. Sumenko. Englesko-ruski rječnik informacionih tehnologija. M.: Državno preduzeće TsNIIS, 2003.] Teme informacione tehnologije uopšte EN optička veza širom svetaFLAG ... Vodič za tehnički prevodilac

OPTIČKA KOMUNIKACIJA- prijenos informacija pomoću svjetlosti. Najjednostavniji (neinformativni) tipovi O. s. koristi se sa kon. 18. vijek (npr. semaforska abeceda). Pojavom lasera postao je moguć prelazak na optičku tehnologiju. niz sredstava i principa proizvodnje, obrade...... Fizička enciklopedija

Fiber Optic Transmission Line- (FOCL), Fiber-optic Communication Line (FOCL) je optički sistem koji se sastoji od pasivnih i aktivnih elemenata, dizajniran za prenos informacija u optičkom (obično bliskom infracrvenom) opsegu. Sadržaj 1 ... Wikipedia

Optičke komunikacije svakim danom brzo dobija na popularnosti. I, vredi napomenuti, nije uzalud. Bazira se na posebnom vlaknu. Ovaj pristup vam omogućava da postignete odlične performanse za prijenos informacija na velike udaljenosti. Upotreba ovakvih kablova je potpuno opravdana. Upotreba optičkih elemenata ima mnoge prednosti.

Glavne prednosti optičkih elemenata uključuju:

izdržljivost;

snaga;

pouzdanost;

otpornost na mehaničke i vanjske utjecaje;

širokopojasni;

minimalna cijena;

mala težina;

kompaktne dimenzije;

otpornost na smetnje elektromagnetnih talasa.

Ova lista se može nastaviti još dugo, jer je optičko vlakno zaista najsavršeniji medij za prijenos informacija.

Postoje dvije vrste: single-mode i multi-mode. Oba imaju najvažnije kriterije: disperziju i slabljenje. Samo vlakno uključuje jezgro i omotač. Važno je napomenuti da se razlikuju po indeksu prelamanja.

Što se tiče širenja elektromagnetnih talasa u vlaknu, jednomodno vlakno ima prečnik jezgre vlakna od oko 8-10 mikrona. Ovaj indikator je uporediv sa talasnom dužinom. U multimodu, prečnik je 50-60 mikrona, što omogućava širenje ogromnog broja zraka.

Istorijat i karakteristike optičkih komunikacija

Optičke komunikacije– popularan i tražen način prenošenja informacija.

Unatoč činjenici da se ova tehnologija na modernom tržištu koristi relativno nedavno, njen princip datira još iz 1840. godine, kada su Daniel Colladon i Jacques Babinette demonstrirali svoj eksperiment. Ovaj princip je bio da se smjer svjetlosnog snopa mijenja prelamanjem.

Međutim, metoda se počela aktivno koristiti u ovoj oblasti već u 20. stoljeću.

Ova vrsta komunikacije ima brojne prednosti, a to su:

nisko slabljenje signala;

dostupnost zaštite od neovlaštenog pristupa;

obavljanje dielektričnih funkcija;

dug radni vek itd.

Zbog činjenice da je brzina slabljenja signala relativno mala, moguće je izgraditi sistem do 100 km ili više. Zauzvrat, širokopojasna priroda vlakna omogućava da se informacije prenose duž takve linije ogromnom brzinom. Obično može varirati do 1 Tbit u sekundi. Unatoč činjenici da su troškovi zavarivanja i pojedinih elemenata sistema visoki, izgradnja ove vrste veze je sasvim opravdana. Njegova upotreba je garancija visokokvalitetnog signala bez smetnji i izobličenja.

Više prednosti komunikacije optičkim vlaknima

Optičke komunikacije se široko koriste za prijenos informacija. Optička komunikacija ima niz jedinstvenih karakteristika koje određuju njenu popularnost.

Ova vrsta komunikacije pojavila se davne 1840. godine nakon demonstracije eksperimenta sa promjenom svjetlosnog snopa putem refrakcije. Međutim, ova vrsta se tek nedavno počela aktivno koristiti.

Ima ih ogroman broj. Ovo je direktno:

Broadband. Koristeći takvo vlakno, informacije se mogu prenositi velikom brzinom. Ona varira do 1 Tbit u sekundi. Ovaj indikator je zbog izuzetno visoke frekvencije nosioca.

Pristupačna cijena. Takva vlakna imaju razumnu cijenu, što im omogućava da se koriste u mnoge svrhe.

Nisko slabljenje signala. Ovaj kriterij omogućava izgradnju komunikacijskih linija značajne dužine. Može varirati do 100 km i više.

Dug servisni period. Ova vrsta linije, kako pokazuje praksa, može savršeno funkcionirati najmanje četvrt stoljeća.

Otpornost na smetnje. Ovo sprečava degradaciju i izobličenje signala.

Dostupnost zaštite od neovlaštenog pristupa treće strane. Praktično ne postoji način da se presretnu informacije koje se prenose ovom vrstom komunikacije bez uništavanja glavnog kabla.

Sigurnost. Optičko vlakno je isti dielektrik. Stoga značajno povećava požarnu i eksplozivnu sigurnost cijelog sistema. Ovo se posebno odnosi na preduzeća koja posluju u visokorizičnim okruženjima.

Ovo su glavne prednosti ovakvih linija. Zbog toga se postižu visoke performanse i odličan kvalitet prenošenog signala.

Šta je uključeno u komunikaciju optičkim vlaknima?

Optičke linije su cijeli sistem koji uključuje niz uređaja.

Među glavnim su sljedeći uređaji:

prijemnik;

predajnik;

preamp;

mikrokolo dizajnirano za sinkronizaciju i vraćanje informacija;

blok koda za konverziju u paralelu i sam pretvarač;

laser shaper;

kabl.

Danas postoje dvije vrste vlakana. To su single mode i multimode. Već iz njihovog imena princip rada postaje jasan.

Ako se u prvom širi samo jedan snop, onda ga u drugom ima mnogo. To je direktno zbog indeksa prelamanja. Kod jednomodnog vlakna jednaka je talasnoj dužini svjetlosti, au multimodnom vlaknu nešto duža.

Vrijedi napomenuti da oba tipa karakteriziraju dva najvažnija indikatora: disperzija i slabljenje.

Održavanje optičkih komunikacijskih linija

Optičke komunikacijske linije su vrlo popularne. to je direktno zbog njihovih mogućnosti i karakteristika.

Održavanje optičkih komunikacijskih linija mora se provoditi redovno kako bi se izbjegle razne greške, izobličenja u prenesenim signalima i kvarovi.

Važno je napomenuti da ovu vrstu operacije treba vjerovati samo profesionalnim majstorima. Ovo garantuje potpuno eliminisanje netačnosti. Osim toga, takve operacije mogu značajno produžiti vijek trajanja kako pojedinačnih elemenata tako i cijelog sistema.

Prijenos informacija je uvijek relevantan. Da bi se releji izvršili što efikasnije, trebali biste odabrati moćne i produktivne uređaje. Prije pokretanja opreme, ona mora biti konfigurirana u skladu sa potrebnim parametrima.

Danas je za ovakve sisteme važno koristiti optičke komunikacione linije. Upotreba takvih elemenata ima brojne prednosti.

Takav sistem se sastoji od aktivnih i pasivnih objekata, kao i optičkih kablova, koji rade, po pravilu, u infracrvenom opsegu. Uglavnom komšiji.

Optičko vlakno je daleko najnapredniji medij koji se koristi za prijenos informacija.

Među masom njegovih prednosti treba istaknuti najvažnije. Ovo:

pristupačna cijena;
širokopojasni;
kompaktnost;
lakoća;
nisko slabljenje signala u vlaknu;
otpornost na elektromagnetne smetnje.

Za sisteme za prenos informacija poslednji kriterijum je najvažniji. Dakle, signal stiže bez izobličenja duž cijele putanje širenja.

Ali takvi elementi nisu bez svojih nedostataka. Prije svega, potreba za snažnom aktivnom opremom prilikom stvaranja cijelog sistema.

Drugi nedostatak je što se ugradnja optičkih vlakana vrši samo uz korištenje precizne opreme. Takva oprema je prilično skupa.

Još jedan nedostatak je visoka cijena otklanjanja kvarova. Međutim, u poređenju sa ogromnim brojem prednosti i funkcionalnih karakteristika, ovi nedostaci prelaze u drugi plan i potpuno su beznačajni.

Također treba napomenuti da se takva vlakna mogu koristiti u dvije varijante: single-mode i multimode. Ovo ime je direktno posljedica varijacija u širenju zračenja u njemu.

Kompanije koje se bave održavanjem optičkih komunikacionih linija na sajmu

Ruski međunarodni kompleks Expocentre Fairgrounds tradicionalno je domaćin velikog broja industrijskih i tematskih događaja. Jedan od njih - izložba "Komunikacija".

U okviru projekta, izlagačima se pruža odlična prilika da pohađaju poslovni program, steknu iskustvo, upoznaju se sa inovacijama u ovoj oblasti i prouče trenutno stanje industrije.

Izložba je strukturirana po salonima, što učesnicima pruža značajnu pogodnost. Jedna od oblasti je održavanje optičkih komunikacionih linija. Ovdje predstavnici ovog segmenta mogu naučiti osnovne principe i metode, koji mogu poboljšati situaciju.

Primjeri optičkih komunikacija i njihove prednosti na izložbi

Nije dovoljno samo znati prednosti optičkih komunikacija. Važno je znati ih pravilno primijeniti u praksi, što će osigurati najvišeg kvaliteta prenijeti signal. U tu svrhu se održavaju tematski i industrijski događaji.

Jedan od njih je izložba "Komunikacija", koji tradicionalno okuplja vodeće ličnosti i predstavnike industrije pod jednim krovom međunarodnog kompleksa Expocentre Fairgrounds.

Održavanje događaja na međunarodnom nivou ima značajan utjecaj na razvoj industrije u cjelini.

Međunarodna izložba "Komunikacija" Već dugi niz godina privlači pažnju predstavnika ove industrije.

Izložba je od velikog značaja jer doprinosi:

razvoj cjelokupne industrije na međunarodnom nivou;

lansiranje novih proizvoda na svjetsko tržište;

implementacija inovacija u proizvodnji;

razmjena iskustava i znanja;

povećanje konkurentnosti;

proučavanje glavnih tržišnih pravaca.

Svake godine vodeće ličnosti i predstavnici ovog segmenta okupljaju se u zidovima sajma Expocentra kako bi demonstrirali postojeća kretanja i dostignuća. Ovdje možete prisustvovati raznim konferencijama i simpozijumima na kojima se raspravlja o najvažnijim oblastima, a posebno o optičkim komunikacijama.

Pročitajte naše ostale članke:

Da li je to optičko vlakno Istraživački institut za komunikacije (FOCL) - sistem baziran na optičkom kablu, dizajniran za prenos informacija u optičkom (svetlosnom) opsegu. U skladu sa GOST 26599-85, termin FOCL zamijenjen je FOLP (fiber-optički dalekovod), ali se u svakodnevnoj praktičnoj upotrebi još uvijek koristi termin FOCL, pa ćemo se u ovom članku zadržati na njemu.

FOCL komunikacione linije (ako su pravilno instalirane) u odnosu na sve kablovske sisteme odlikuju se veoma visokom pouzdanošću, odličnim kvalitetom komunikacije, širokim propusnim opsegom, znatno većom dužinom bez pojačanja i skoro 100% otpornošću na elektromagnetne smetnje. Sistem je zasnovan tehnologija optičkih vlakana– svjetlo se koristi kao nosilac informacija, vrsta informacije koja se prenosi (analogna ili digitalna) nije bitna. Rad prvenstveno koristi infracrveno svjetlo, a prijenosni medij je fiberglas.

Opseg optičkih komunikacionih linija

Optički kabel se koristi za pružanje komunikacija i prijenosa informacija više od 40 godina, ali je zbog visoke cijene relativno nedavno postao široko korišten. Razvoj tehnologije omogućio je da proizvodnja bude ekonomičnija i cijena kabela pristupačnija, a njegove tehničke karakteristike i prednosti u odnosu na druge materijale brzo namiruju sve nastale troškove.

Trenutno, kada jedan objekat koristi kompleks slabostrujnih sistema odjednom (kompjuterska mreža, sistem kontrole pristupa, video nadzor, sigurnosni i protivpožarni alarmi, perimetarsko obezbeđenje, televizija, itd.), nemoguće je bez upotrebe optičkih vlakana. -optičke komunikacione linije. Samo upotreba optičkog kabla omogućava simultanu upotrebu svih ovih sistema, osigurava ispravan stabilan rad i obavljanje njihovih funkcija.

FOCL se sve više koristi kao temeljni sistem u razvoju i montaži, posebno za višespratnice, dugotrajne objekte i pri kombinovanju grupe objekata. Samo optički kablovi mogu obezbediti odgovarajući volumen i brzinu prenosa informacija. Sva tri podsistema mogu se realizovati na bazi optičkih vlakana, u podsistemu unutrašnjih trankova optički kablovi se podjednako često koriste sa kablovima sa upredenim paricama, au podsistemu eksternih trankova imaju dominantnu ulogu. Postoje optički kablovi za eksterne (spoljni kablovi) i interne (indoor kablovi), kao i kablovi za povezivanje za horizontalne žične komunikacije, opremanje pojedinačnih radnih mesta i povezivanje zgrada.

Unatoč relativno visokoj cijeni, upotreba optičkih vlakana postaje sve opravdanija i sve se više koristi.

Prednosti optičke komunikacijske linije (FOCL)) prije tradicionalnog "metalnog" prijenosa znači:

Wide bandwidth;
Beznačajno slabljenje signala, na primer, za signal od 10 MHz biće 1,5 dB/km u poređenju sa 30 dB/km za RG6 koaksijalni kabl;
Mogućnost “uzemljenja” je isključena, jer je optičko vlakno dielektrik i stvara električnu (galvansku) izolaciju između odašiljačkog i prijemnog kraja linije;
Visoka pouzdanost optičkog okruženja: optička vlakna ne oksidiraju, ne vlažu se i nisu podložna elektromagnetskim utjecajima
Ne izaziva smetnje u susednim kablovima ili u drugim kablovima sa optičkim vlaknima, jer je nosač signala lagan i ostaje potpuno unutar optičkog kabla;
Fiberglas je potpuno neosjetljiv na vanjske signale i elektromagnetne smetnje (EMI), bez obzira na kakvo napajanje kabel prolazi u blizini (110 V, 240 V, 10.000 V AC) ili vrlo blizu megavatnog predajnika. Udar groma na udaljenosti od 1 cm od kabla neće izazvati nikakve smetnje i neće uticati na rad sistema;
Informaciona sigurnost - informacije se prenose optičkim vlaknom "od tačke do tačke" i mogu se prisluškivati ili mijenjati samo fizičkim ometanjem dalekovoda
Optički kabel je lakši i manji - praktičniji je i lakši za ugradnju od električnog kabela istog promjera;
Nije moguće napraviti grananje kabla bez narušavanja kvaliteta signala. Svako neovlaštenje u sistemu se odmah detektuje na prijemnom kraju linije, što je posebno važno za sisteme bezbednosti i video nadzora;
Sigurnost od požara i eksplozije pri promjeni fizičko-hemijskih parametara

Trošak kabela se smanjuje svakim danom, njegov kvalitet i mogućnosti počinju da prevladavaju nad troškovima izgradnje niskostrujnih optičkih vodova

Ne postoje idealna i savršena rješenja, kao i svaki sistem, optičke komunikacione linije imaju svoje nedostatke:

Krhkost staklenih vlakana - ako je kabel jako savijen, vlakna se mogu slomiti ili zamutiti zbog pojave mikropukotina. Da bi se eliminisali i minimizirali ovi rizici, koriste se strukture za ojačanje kablova i pletenice. Prilikom ugradnje kabela potrebno je pridržavati se preporuka proizvođača (gdje je, posebno, standardiziran minimalni dozvoljeni radijus savijanja);
Složenost veze u slučaju puknuća zahtijeva poseban alat i kvalifikacije izvođača;
Složena tehnologija proizvodnje kako samog vlakna tako i komponenti optičke veze;
Složenost konverzije signala (u opremi interfejsa);
Relativno visoka cijena optičke terminalne opreme. Međutim, oprema je skupa u apsolutnom smislu. Odnos cene i propusnog opsega za optičke linije je bolji nego za druge sisteme;
Zamućenje vlakana zbog izlaganja zračenju (međutim, postoje dopirana vlakna sa visokom otpornošću na zračenje).

Instalacija optičkih komunikacionih sistema zahteva odgovarajući nivo kvalifikacije izvođača, jer se završetak kablova vrši posebnim alatima, sa posebnom preciznošću i veštinom, za razliku od drugih prenosnih medija. Postavke za usmjeravanje i prebacivanje signala zahtijevaju posebne kvalifikacije i vještinu, tako da ne biste trebali štedjeti novac u ovoj oblasti i bojati se preplatiti za profesionalce; otklanjanje poremećaja u sistemu i posljedica pogrešne instalacije kabela koštat će više.

Princip rada optičkog kabla.

Sama ideja o prenošenju informacija pomoću svjetlosti, a da ne spominjemo fizički princip rada, većini običnih ljudi nije sasvim jasna. Nećemo ulaziti duboko u ovu temu, ali ćemo pokušati objasniti osnovni mehanizam djelovanja optičkih vlakana i opravdati tako visoke pokazatelje performansi.

Koncept optičkih vlakana oslanja se na osnovne zakone refleksije i prelamanja svjetlosti. Zahvaljujući svom dizajnu, fiberglas može zadržati svjetlosne zrake unutar svjetlosnog vodiča i spriječiti ih da “prođu kroz zidove” prilikom prijenosa signala na mnogo kilometara. Osim toga, nije tajna da je brzina svjetlosti veća.

Optika je bazirana na efektu prelamanja pri maksimalnom upadnom kutu, gdje se javlja potpuna refleksija. Ovaj fenomen nastaje kada zraka svjetlosti napusti gustu sredinu i uđe u manje gustu sredinu pod određenim uglom. Na primjer, zamislimo apsolutno nepokretnu površinu vode. Posmatrač gleda ispod vode i mijenja ugao gledanja. IN određenom trenutku ugao gledanja postaje takav da posmatrač neće moći da vidi objekte koji se nalaze iznad površine vode. Ovaj ugao se naziva ugao ukupne refleksije. Pod ovim uglom posmatrač će videti samo objekte pod vodom, činiće se kao da gleda u ogledalo.

Unutrašnja jezgra optičkog kabla ima veći indeks prelamanja od omotača i dolazi do efekta totalne refleksije. Iz tog razloga, zrak svjetlosti, prolazeći kroz unutrašnje jezgro, ne može preći svoje granice.

Postoji nekoliko vrsta optičkih kablova:

Sa stepenastim profilom - tipična, najjeftinija opcija, distribucija svjetlosti se odvija u "koracima", dok je ulazni impuls deformiran zbog različitih dužina putanja svjetlosnih zraka
Sa glatkim "multi-mode" profilom - svjetlosni zraci se šire približno jednakom brzinom u "talasima", dužina njihovih putanja je uravnotežena, što omogućava poboljšanje karakteristika pulsa;
Single-mode fiberglass - najskuplja opcija, omogućava vam da rastegnete zrake ravno, karakteristike prijenosa impulsa postaju gotovo besprijekorne.

Optički kabel je i dalje skuplji od drugih materijala, njegova instalacija i završetak je složeniji, i zahtijeva kvalifikovane izvođače, ali budućnost prijenosa informacija nesumnjivo leži u razvoju ovih tehnologija i taj proces je nepovratan.

Optička linija uključuje aktivne i pasivne komponente. Na odašiljajućem kraju optičkog kabla nalazi se LED ili laserska dioda, čije se zračenje modulira odašiljačkim signalom. Što se tiče video nadzora, to će biti video signal, a za prenos digitalnih signala logika je očuvana. Tokom prijenosa, infracrvena dioda je modulirana u svjetlini i pulsira u skladu s varijacijama signala. Za primanje i pretvaranje optičkog signala u električni signal, fotodetektor se obično nalazi na kraju prijema.

Aktivne komponente uključuju multipleksere, regeneratore, pojačala, lasere, fotodiode i modulatore.

Multiplekser– kombinuje više signala u jedan, tako da se jedan optički kabl može koristiti za prenos više signala u realnom vremenu istovremeno. Ovi uređaji su neophodni u sistemima sa nedovoljnim ili ograničenim brojem kablova.

Postoji nekoliko tipova multipleksora, koji se razlikuju po svom tehničke specifikacije, funkcije i područja primjene:

spektralna podjela (WDM) - najjednostavniji i najjeftiniji uređaji, prenose optičke signale iz jednog ili više izvora koji rade na različitim talasnim dužinama preko jednog kabla;
frekvencijska modulacija i multipleksiranje frekvencijske podjele (FM-FDM) – uređaji su prilično imuni na šum i izobličenje, s dobre karakteristike i kola srednje složenosti, imaju 4,8 i 16 kanala, optimalni za video nadzor.
Amplitudna modulacija s djelomično potisnutim bočnim pojasom (AVSB-FDM) - sa visokokvalitetnom optoelektronikom, omogućavaju vam prijenos do 80 kanala, optimalnih za pretplatničku televiziju, ali skupih za video nadzor;
Pulsno kodna modulacija (PCM - FDM) - skup uređaj, potpuno digitalan, koji se koristi za distribuciju digitalnog video i video nadzora;

U praksi se često koriste kombinacije ovih metoda. Regenerator je uređaj koji vraća oblik optičkog impulsa, koji, šireći se duž vlakna, trpi izobličenje. Regeneratori mogu biti ili čisto optički ili električni, koji pretvaraju optički signal u električni signal, obnavljaju ga, a zatim ga ponovo pretvaraju u optički.

Pojačalo- pojačava snagu signala do potrebnog naponskog nivoa, može biti optički i električni, vrši optičko-elektronsku i elektronsko-optičku konverziju signala.

LED diode i laseri- izvor monohromatskog koherentnog optičkog zračenja (svetlo za kabl). Za sisteme sa direktnom modulacijom, istovremeno obavlja i funkcije modulatora koji pretvara električni signal u optički.

Fotodetektor(Fotodioda) - uređaj koji prima signal na drugom kraju optičkog kabla i vrši optoelektronsku konverziju signala.

Modulator- uređaj koji modulira optički val koji prenosi informaciju prema zakonu električnog signala. U većini sistema ovu funkciju obavlja laser, ali u sistemima sa indirektnom modulacijom u tu svrhu se koriste zasebni uređaji.

Pasivne komponente optičkih linija uključuju:

Optički kabl – djeluje kao medij za prijenos signala. Vanjski omotač kabela može biti izrađen od različitih materijala: polivinil hlorida, polietilena, polipropilena, teflona i drugih materijala. Optički kabel može imati različite vrste oklopa i specifične zaštitne slojeve (na primjer, male staklene igle za zaštitu od glodara). Po dizajnu može biti:

Optička sprega- uređaj koji se koristi za povezivanje dva ili više optičkih kablova.

Optički križ- uređaj dizajniran za završetak optičkog kabla i povezivanje aktivne opreme na njega.

Šiljci– namijenjeno za trajno ili polutrajno spajanje vlakana;

Konektori– da ponovo povežete ili isključite kabl;

Spojnice– uređaji koji raspoređuju optičku snagu više vlakana u jedno;

Prekidači– uređaji koji redistribuiraju optičke signale pod ručnom ili elektronskom kontrolom

Instalacija optičkih komunikacionih linija, njene karakteristike i postupak.

Stakloplastika je vrlo jak, ali lomljiv materijal, iako se zahvaljujući svojoj zaštitnoj ljusci može tretirati gotovo kao da je električni. Međutim, kada instalirate kabel, morate se pridržavati zahtjeva proizvođača za:

„Maksimalno izduženje” i „maksimalna sila kidanja”, izražena u njutnima (oko 1000 N ili 1 kN). U optičkom kablu, najveći dio naprezanja se stavlja na strukturu čvrstoće (ojačana plastika, čelik, kevlar ili njihova kombinacija). Svaka vrsta konstrukcije ima svoje individualne karakteristike i stepen zaštite; ako napetost pređe navedeni nivo, optičko vlakno se može oštetiti.
“Minimalni radijus savijanja” – učinite krivine glatkijim, izbjegavajte oštre krivine.
“Mehanička čvrstoća” izražava se u N/m (njutnima/metrima) - zaštita kabla od fizičkog naprezanja (može ga nagaziti ili čak pregaziti vozilom. Treba biti izuzetno oprezan i posebno osigurati raskrsnice i priključke , opterećenje se značajno povećava zbog male površine kontakta.

Optički kabel se obično isporučuje namotan na drvene bubnjeve sa izdržljivim plastičnim zaštitnim slojem ili drvenim trakama po obodu. Vanjski slojevi kabla su najranjiviji, pa je prilikom ugradnje potrebno zapamtiti težinu bubnja, zaštititi ga od udaraca i padova, te poduzeti sigurnosne mjere prilikom skladištenja. Najbolje je da bubnjeve skladištite vodoravno, ali ako leže okomito, onda bi im se rubovi (okviri) trebali dodirivati.

Postupak i karakteristike ugradnje optičkog kabla:

Prije ugradnje potrebno je pregledati bubnjeve kabela na oštećenja, udubljenja i ogrebotine. Ako postoji bilo kakva sumnja, bolje je odmah odložiti kabl radi naknadnog detaljnog pregleda ili odbijanja. Kratki komadi (manje od 2 km) mogu se provjeriti za kontinuitet vlakana pomoću bilo koje svjetiljke. Fiber kabel za infracrveni prijenos jednako dobro prenosi i običnu svjetlost.
Zatim ispitajte rutu za potencijalne probleme (oštre uglove, začepljene kablovske kanale, itd.), ako ih ima, promijenite rutu kako biste smanjili rizike.
Kabl rasporedite duž trase tako da priključne tačke i priključne tačke za pojačala budu na pristupačnim, ali zaštićenim od nepovoljnih faktora, mestima. Važno je da pri budućim priključcima ostanu dovoljne rezerve kablova. Otvoreni krajevi kablova moraju biti zaštićeni vodootpornim poklopcima. Cijevi se koriste za minimiziranje naprezanja savijanja i oštećenja od prolaznog saobraćaja. Dio kabla je ostavljen na oba kraja kablovske linije čija dužina zavisi od planirane konfiguracije).
Prilikom polaganja kabla ispod zemlje, dodatno se štiti od oštećenja na mjestima lokalnog opterećenja, kao što su kontakt s heterogenim materijalom za zatrpavanje i neravnine rova. Za to se kabl u rovu polaže na sloj pijeska 50-150 cm i prekriva istim slojem pijeska od 50-150 cm. Dno rova mora biti ravno, bez izbočina; prilikom zakopavanja kamenje koje može oštetiti kabel treba ukloniti. Treba napomenuti da do oštećenja kabla može doći i odmah i tokom rada (nakon zasipanja kabla), na primjer, od stalnog pritiska; kamen koji se ne uklanja može postepeno progurati kroz kabel. Rad na dijagnostici i pronalaženju i otklanjanju kršenja već zakopanog kabela koštat će mnogo više od točnosti i poštivanja sigurnosnih mjera opreza tijekom instalacije. Dubina rova ovisi o vrsti tla i očekivanom površinskom opterećenju. U tvrdoj stijeni dubina će biti 30 cm, u mekoj stijeni ili ispod kolovoza 1 m. Preporučena dubina je 40-60 cm, sa debljinom pješčanog sloja od 10 do 30 cm.
Najčešći način je polaganje kabla u rov ili nosač direktno iz bubnja. Kod postavljanja veoma dugih vodova, bubanj se postavlja na vozilo, kako se mašina kreće, sajla se postavlja na svoje mesto, nema potrebe za žurbom, tempo i redosled odmotavanja bubnja se podešava ručno.
Prilikom polaganja kabla u nosač, najvažnije je da se ne prekorači kritični radijus savijanja i mehaničko opterećenje. Kabl treba polagati u jednoj ravni, ne stvarati tačke koncentrisanog opterećenja, izbegavati oštre uglove, pritiske i ukrštanja sa drugim kablovima i trasama na trasi i ne savijati kabl.
Provlačenje optičkog kabla kroz vodove je slično povlačenju konvencionalnog kabla, ali nemojte koristiti pretjeranu fizičku silu niti kršiti specifikacije proizvođača. Kada koristite stezaljke za spajalice, zapamtite da opterećenje ne smije pasti na vanjski omotač kabela, već na strukturu napajanja. Za smanjenje trenja mogu se koristiti talk ili polistirenske granule; za korištenje drugih maziva konsultujte proizvođača.
U slučajevima kada kabel već ima zaptivku na kraju, prilikom ugradnje kabela treba posebno paziti da ne oštetite konektore, ne kontaminirate ih ili ih izložite prekomjernom opterećenju u području priključka.
Nakon ugradnje, kabel u nosaču je pričvršćen najlonskim sponama, ne smije kliziti ili savijati. Ako karakteristike površine ne dozvoljavaju upotrebu posebnih pričvršćivača kablova, upotreba stezaljki je prihvatljiva, ali uz izuzetan oprez kako se kabl ne bi oštetio. Preporučljivo je koristiti stezaljke sa plastičnim zaštitnim slojem, za svaki kabel treba koristiti posebnu stezaljku i ni u kojem slučaju ne treba vezivati nekoliko kabela zajedno. Bolje je ostaviti malo labavosti između krajnjih tačaka pričvršćivanja kabla, a ne naprezati kabl, inače će slabo reagovati na temperaturne fluktuacije i vibracije.
Ako je optičko vlakno oštećeno tokom instalacije, označite područje i ostavite dovoljnu količinu kabla za naknadno spajanje.

U principu, polaganje optičkog kabla se ne razlikuje mnogo od instaliranja običnog kabla. Ako se pridržavate svih preporuka koje smo naveli, neće biti problema tokom instalacije i rada, a vaš sistem će raditi dugo, efikasno i pouzdano.

Primjer tipičnog rješenja za polaganje optičke linije

Zadatak je da se organizuje optički komunikacioni sistem između dve odvojene zgrade proizvodne zgrade i upravne zgrade. Udaljenost između zgrada je 500 m.

Predračun za ugradnju optičkog komunikacionog sistema

br.	Naziv opreme, materijala, rada	Jedinica od-i	Kol	Cijena po jednom.	Iznos, u rubljama.
I.	Oprema sistema FOCL, uključujući:				25 783
1.1.	Križni optički zid (SHKON) 8 portova	PC.	2	2600	5200
1.2.	Konverter medija 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550nm	PC.	2	2655	5310
1.3.	Optička spojnica kroz prolaz	PC.	3	3420	10260
1.4.	Razvodna kutija 600x400	PC.	2	2507	5013
II.	Kabelske trase i materijali optičkog komunikacionog sistema, uključujući:				25 000
2.1.	Optički kabl sa eksternim kablom 6 kN, centralni modul, 4 vlakna, single-mode G.652.	m.	200	41	8200
2.2.	Optički kabl sa unutrašnjim nosećim kablom, centralni modul, 4 vlakna, single mode G.652.	m.	300	36	10800
2.3.	Ostali potrošni materijal (konektori, vijci, tiple, izolaciona traka, pričvršćivači, itd.)	set	1	6000	6000
III.	UKUPNI TROŠKOVI OPREME I MATERIJALA (stavka I+tačka II)				50 783
IV.	*Troškovi transporta i nabavke 10% tačka III**				5078
V.	Radovi na instalaciji i prebacivanju opreme, uključujući:				111 160
5.1.	Postavljanje banera	jedinice	4	8000	32000
5.2.	Kabliranje	m.	500	75	37500
5.3.	Montaža i zavarivanje konektora	jedinice	32	880	28160
5.4.	Instalacija sklopne opreme	jedinice	9	1500	13500
VI.	UKUPNO PROCJENA (stavka III+stavka IV+stavka V)				167 021

Objašnjenja i komentari:

Ukupna dužina trase je 500 m, uključujući:
- od ograde do proizvodne zgrade i upravne zgrade po 100 m (ukupno 200 m);
- uz ogradu između objekata 300 m.
Izvodi se instalacija kablova otvorena metoda, uključujući:
- od zgrada do ograde (200 m) zračnim putem (povlačenjem) korištenjem materijala specijalizovanih za polaganje optičkih vodova;
- između objekata (300 m) uz ogradu od armirano-betonskih ploča, kabl se učvršćuje na sredini ograde pomoću metalnih obujmica.
Za organizaciju optičkih komunikacijskih linija koristi se specijalizirani samonosivi (ugrađeni kabel) oklopni kabel.

Optičke linije se nazivaju linije dizajnirane za prijenos informacija u optičkom opsegu. Prema sovjetskom informacionom birou, krajem 80-ih, stopa rasta upotrebe optičkih linija bila je 40%. Stručnjaci Unije pretpostavili su da će neke zemlje potpuno napustiti bakrene jezgre. Na kongresu je odlučeno o povećanju obima komunikacionih linija za 25% za 12. petogodišnji plan. Trinaesti, takođe dizajniran za razvoj optičkih vlakana, doživio je raspad SSSR-a, prvi mobilni operateri. Inače, prognoze stručnjaka o rastućoj potrebi za kvalifikovanim kadrovima su se izjalovile...

Princip rada

Koji su razlozi za nagli porast popularnosti visokofrekventnih signala? Moderni udžbenici spominju smanjenje potrebe za regeneracijom signala, troškove i povećanje kapaciteta kanala. Sovjetski inženjeri su otkrili, razmišljajući drugačije: bakarni kablovi, oklop, ekrani čine 50% svjetske proizvodnje bakra, 25% olova. Nedovoljno poznata činjenica postala je glavni razlog odustajanja sponzora Nikole Tesle od projekta Wardenclyffe Tower (ime je dato po prezimenu filantropa koji je poklonio zemljište). Poznati srpski naučnik želeo je da bežično prenosi informacije i energiju, uplašivši mnoge lokalne vlasnike topionica bakra. 80 godina kasnije, slika se dramatično promijenila: ljudi su shvatili potrebu za štednjom obojenih metala.

Materijal koji se koristi za izradu vlakana je... staklo. Običan silikat, aromatizovan sa dosta polimera koji modifikuju svojstva. Sovjetski udžbenici, pored navedenih razloga popularnosti nove tehnologije, navode:

Nisko slabljenje signala, što je uzrokovalo smanjenje potrebe za regeneracijom.
Nema varničenja, dakle požarna sigurnost, nula opasnosti od eksplozije.
Nema kratkog spoja, smanjeni zahtjevi za održavanjem.
Neosetljiv na elektromagnetne smetnje.
Mala težina, relativno male dimenzije.

U početku su optičke linije trebale da povezuju velike autoputeve: između gradova, predgrađa i automatske telefonske centrale. Stručnjaci iz SSSR-a su revoluciju kablova nazvali sličnom pojavi solid-state elektronike. Razvoj tehnologije je omogućio izgradnju mreža koje su bez struja curenja i preslušavanja. Dionica duga stotinama kilometara je lišena aktivnih metoda regeneracije signala. Dužina jednomodnog kabla je obično 12 km, a višemodnog kabla 4 km. Posljednja milja je često obložena bakrom. Provajderi su navikli da krajnje tačke posvećuju pojedinačnim korisnicima. Nema velikih brzina, primopredajnici su jeftini, mogućnost istovremenog napajanja uređaja i jednostavnost korištenja linearnih modova.

Predajnik

Tipični snopovi su poluvodičke LED diode, uključujući lasere u čvrstom stanju. Spektralna širina signala koji emituje tipični pn spoj je 30-60 nm. Efikasnost prvih solid-state uređaja jedva je dostigla 1%. Osnova povezanih LED dioda često je struktura indijum-galijum-arsen-fosfor. Emitujući na nižoj frekvenciji (1,3 µm), uređaji pružaju značajnu disperziju spektra. Rezultirajuća disperzija uvelike ograničava brzinu prijenosa (10-100 Mbps). Stoga su LED diode pogodne za izgradnju lokalnih mrežnih resursa (udaljenost 2-3 km).

Frekvencijska podjela s multipleksiranjem se vrši višefrekventnim diodama. Danas se nesavršene poluvodičke strukture aktivno zamjenjuju vertikalnim emitujućim laserima, koji značajno poboljšavaju spektralne karakteristike. povećanje brzine. Cijena je ista. Tehnologija stimulirane emisije donosi mnogo veće snage (stotine mW). Koherentno zračenje obezbeđuje efikasnost jednomodnih linija od 50%. Efekat hromatske disperzije je smanjen, omogućavajući veće bitrate.

Kratko vrijeme rekombinacije punjenja olakšava modulaciju zračenja visokim frekvencijama struje napajanja. Osim vertikalnih, koriste:

Laseri sa povratnom spregom.
Fabry-Perot rezonatori.

Visoke bitrate dalekovodnih komunikacionih linija postižu se upotrebom eksternih modulatora: elektroapsorpcionih, Mach-Zehnderovih interferometara. Eksterni sistemi eliminišu potrebu za linearnom frekvencijskom modulacijom napona napajanja. Presečeni spektar diskretnog signala se dalje prenosi. Osim toga, razvijene su i druge tehnike kodiranja nosioca:

Kvadraturni fazni pomak.
Multipleksiranje ortogonalne frekvencijske podjele.
Amplitudna kvadraturna modulacija.

Proceduru provode digitalni signalni procesori. Stare metode kompenzirale su samo linearnu komponentu. Berenger je izrazio modulator sa Wien serijom, DAC i pojačalo modelovano sa skraćenom, vremenski nezavisnom Volterra serijom. Khana predlaže korištenje polinomskog modela predajnika kao dodatak. Svaki put se koeficijenti serije pronalaze korištenjem arhitekture indirektnog učenja. Dutel je snimio mnoge uobičajene varijante. Unakrsna korelacija faza i kvadraturna polja simuliraju nesavršenosti u sistemima za sinhronizaciju. Nelinearni efekti se kompenzuju na isti način.

Prijemnici

Fotodetektor vrši obrnutu konverziju između svjetlosti i struje. Lavovski dio solid-state prijemnika koristi strukturu indijum-galijum-arsen. Ponekad postoje pin fotodiode, lavinske. Strukture metal-poluprovodnik-metal idealne su za ugradnju regeneratora i kratkotalasnih multipleksera. Optoelektrični pretvarači se često dopunjuju transimpedansnim pojačalima i limiterima koji proizvode digitalni signal. Zatim vježbaju oporavak takta s fazno zaključanom petljom.

Prenos svjetlosti staklom: istorijat

Fenomen refrakcije, koji omogućava troposfersku komunikaciju, učenicima se ne sviđa. Složene formule i nezanimljivi primjeri ubijaju učenikovu ljubav prema znanju. Ideja o svjetlosnom vodiču rođena je 1840-ih: Daniel Colladon i Jacques Babinet (Pariz) pokušali su uljepšati vlastita predavanja primamljivim, vizualnim eksperimentima. Nastavnici u srednjovjekovnoj Evropi bili su slabo plaćeni, pa se veliki priliv učenika koji su donosili novac činio dobrodošlom. Predavači su namamili publiku na bilo koji način. Izvjesni John Tyndall iskoristio je tu ideju 12 godina kasnije, mnogo kasnije objavio knjigu (1870) koja ispituje zakone optike:

Svetlost prolazi granicu vazduh-voda i primećuje se prelamanje zraka u odnosu na okomicu. Ako ugao kontakta zraka sa ortogonalnom linijom prelazi 48 stepeni, fotoni prestaju da napuštaju tečnost. Energija se potpuno reflektuje nazad. Granicom nazovimo granični ugao sredine. Voda je 48 stepeni 27 minuta, silikatno staklo je 38 stepeni 41 minuta, dijamant je 23 stepena 42 minuta.

Rođenje 19. veka donelo je svetlosnu telegrafsku liniju Sankt Peterburg - Varšava u dužini od 1200 km. Regeneracija od strane operatera poruka je vršena svakih 40 km. Poruka je trajala nekoliko sati; vrijeme i vidljivost su se ometali. Pojava radio komunikacija zamijenila je stare tehnike. Prve optičke linije datiraju s kraja 19. stoljeća. Lekarima se svidio novi proizvod! Savijena staklena vlakna omogućila su osvjetljavanje bilo koje šupljine ljudskog tijela. Historičari nude sljedeći vremenski okvir razvoja događaja:

Ideju Henryja Saint-Renea nastavili su doseljenici Novog svijeta (1920-ih), koji su odlučili poboljšati televiziju. Clarence Hansell, John Logie Baird su postali pioniri. Deset godina kasnije (1930.), student medicine Heinrich Lamm dokazao je mogućnost prenošenja slika pomoću staklenih vodilica. Tragač za znanjem odlučio je da ispita unutrašnjost tijela. Kvalitet slike je bio loš, a pokušaj da se dobije britanski patent nije uspio.

Rođenje vlakana

Nezavisno, holandski naučnik Abraham van Heel, britanski Harold Hopkins, Narinder Sing Kapani izmislili su vlakna (1954). Zasluga prvog bila je u ideji da se središnje jezgro pokrije prozirnom školjkom koja je imala nizak indeks loma (blizu zraka). Zaštita od površinskih ogrebotina uvelike je poboljšala kvalitet prenosa (suvremenici pronalazača videli su glavnu prepreku korišćenju optičkih linija u velikim gubicima). Ozbiljan doprinos dali su i Britanci, koji su prikupili snop vlakana od 10.000 komada koji su prenijeli sliku na udaljenosti od 75 cm.Napomena „Fleksibilni fiberskop pomoću statičkog skeniranja“ krasila je časopis Nature (1954).

Ovo je zanimljivo! Narinder Singh Kapani je skovao pojam stakloplastike u članku u American Science (1960).

1956. donijela je svijetu novi fleksibilni gastroskop, autori Basil Hirschowitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss (Univerzitet Michigan). Posebnost novog proizvoda bila je staklena školjka vlakana. Elias Snitzer (1961) uveo je ideju o jednomodnom vlaknu. Toliko tanak da samo jedna mrlja interferentnog uzorka stane unutra. Ideja je pomogla doktorima da ispitaju unutrašnjost (žive) osobe. Gubitak je bio 1 dB/m. Komunikacijske potrebe su se proširile mnogo dalje. Bilo je potrebno dostići prag od 10-20 dB/km.

1964. se smatra prekretnicom: dr Kao je objavio vitalnu specifikaciju, uvodeći teorijske osnove komunikacija na daljinu. Dokument je u velikoj mjeri koristio gornju sliku. Naučnik je dokazao da će visoko pročišćeno staklo pomoći u smanjenju gubitaka. Njemački fizičar (1965.) Manfred Börner (Telefunken Research Labs, Ulm) predstavio je prvu operativnu telekomunikacionu liniju. NASA je odmah poslala slike Mjeseca koristeći nove proizvode (razvijanje je bilo tajno). Nekoliko godina kasnije (1970.), troje zaposlenih u Corning Glassu (vidi početak teme) prijavilo je patent kojim se implementira tehnološki ciklus za topljenje silicijum oksida. Biro je proveo tri godine evaluirajući tekst. Novo jezgro je povećalo kapacitet kanala za 65.000 puta u odnosu na bakarni kabl. Tim dr Kao je odmah pokušao da pređe značajnu udaljenost.

Ovo je zanimljivo! 45 godina kasnije (2009), Kao je dobio Nobelovu nagradu za fiziku.

Vojni kompjuteri (1975) američke protivvazdušne odbrane (sekcija NORAD, planine Čejen) dobili su nove komunikacije. Optički internet se pojavio davno, prije personalnih računara! Dvije godine kasnije, test telefonske linije od 1,5 milje u predgrađu Čikaga uspješno je prenio 672 govorna kanala. Stakloduvači su radili neumorno: rane 1980-te donijele su pojavu vlakana sa slabljenjem od 4 dB/km. Silicijum oksid je zamenjen drugim poluprovodnikom - germanijumom.

Brzina proizvodnje visokokvalitetnog kabla proizvodnom linijom iznosila je 2 m/s. Chemie Thomas Mensah razvio je tehnologiju koja je povećala navedeno ograničenje dvadeset puta. Novi proizvod je konačno postao jeftiniji od bakrenog kabla. Ono što slijedi je navedeno gore: uslijedio je nalet u usvajanju nove tehnologije. Razmak repetitora je bio 70-150 km. Pojačalo sa vlaknima dopirano erbijevim jonima dramatično je smanjilo troškove izgradnje linija. Vremena Trinaeste petogodišnje planete donijela su planeti 25 miliona kilometara optičkih mreža.

Novi podsticaj razvoju dao je pronalazak fotonskih kristala. 2000. godina donosi prve komercijalne modele. Periodičnost struktura je omogućila značajno povećanje snage, dizajn vlakana je fleksibilno prilagođen da prati frekvenciju. U 2012. godini, Nippon Telegraph and Telephone Company postigla je brzinu od 1 petabit/s u rasponu od 50 km sa jednim vlaknom.

Vojna industrija

Istorija marša američke vojne industrije, objavljena u Monmouth Message-u, pouzdano je poznata. Godine 1958., voditelj kablova u Fort Monmouth-u (Laboratorija za signalni korpus vojske Sjedinjenih Država) je izvijestio o opasnostima od munja i padavina. Službenik je uznemirio istraživača Sama Di Vitu, tražeći od njega da pronađe zamjenu za zeleni bakar. Odgovor je sadržavao prijedlog da se isprobaju staklo, vlakna i svjetlosni signali. Međutim, tadašnji inženjeri Ujka Sama bili su nemoćni da riješe problem.

U vrelom septembru 1959. Di Vita je pitao poručnika drugog ranga Richarda Sturzebechera da li zna formulu za staklo koje može prenijeti optički signal. Odgovor je sadržavao informacije o silicijum oksidu, uzorku sa Univerziteta Alfred. Od mjerenja indeksa prelamanja materijala mikroskopom Richarda je zaboljela glava. 60-70% staklenog praha je omogućilo zračenju svjetlost da slobodno prođe, iritirajući oči. Imajući na umu potrebu za najčistijim staklom, Sturzebecher je proučavao moderne proizvodne tehnike koristeći silicijum hlorid IV. Di Vita je smatrao da je materijal prikladan, odlučivši prepustiti vladu pregovorima sa Corning staklopuhačima.

Zvaničnik je dobro poznavao radnike, ali je odlučio da stvar objavi kako bi fabrika dobila državni ugovor. Između 1961. i 1962. ideja o korištenju čistog silicijum oksida prenijeta je u istraživačke laboratorije. Federalna izdvajanja iznosila su oko milion dolara (između 1963. i 1970.). Program je završio (1985.) razvojem više milijardi dolara vredne industrije za proizvodnju optičkih kablova, koja je počela brzo da zamenjuje bakrene kablove. Di Vita je ostao da radi, konsalting za industriju, doživio je 97 godina (godina smrti - 2010).

Vrste kablova

Kabl se formira:

Core.
Shell.
Zaštitni poklopac.

Vlakno ostvaruje potpunu refleksiju signala. Materijal prve dvije komponente je tradicionalno staklo. Ponekad pronađu jeftinu zamjenu - polimer. Optički kablovi su kombinovani fuzijom. Poravnavanje jezgra zahtijeva vještinu. Višemodni kablovi debljine preko 50 mikrona su lakši za lemljenje. Dvije globalne varijante razlikuju se po broju načina:

Multimode je opremljen debelim jezgrom (preko 50 mikrona).
Single-mode je mnogo tanji (manje od 10 mikrona).

Paradoks: manji kabl omogućava komunikaciju na daljinu. Cijena transatlantic sa četiri jezgre je 300 miliona dolara. Jezgro je presvučeno polimerom otpornim na svjetlost. Magazin New Scientist (2013) objavio je eksperimente naučne grupe sa Univerziteta u Sautemptonu, koji su pokrili opseg od 310 metara... sa talasovodom! Pasivni dielektrični element pokazao je brzinu od 77,3 Tbit/s. Zidovi šuplje cijevi formirani su fotonskim kristalom. Protok informacija kretao se brzinom od 99,7% svjetlosti.

Fotonsko kristalno vlakno

Nov tip kabla formiran je od seta cijevi, konfiguracija podsjeća na zaobljeno saće. Fotonski kristali podsjećaju na prirodni sedef, formirajući periodične konformacije koje se razlikuju po indeksu prelamanja. Neke valne dužine su oslabljene unutar takvih cijevi. Kabl pokazuje propusni opseg, snop koji prolazi kroz Braggovu refrakciju se reflektuje. Zbog prisutnosti zabranjenih zona, koherentni signal se kreće duž svjetlosnog vodiča.

Uvod

Danas komunikacija igra važnu ulogu u našem svijetu. I ako su se ranije bakreni kablovi i žice koristili za prijenos informacija, sada je došlo vrijeme za optičke tehnologije i optičke kablove. Sada, kada telefoniramo na drugi kraj svijeta (npr. iz Rusije u Ameriku) ili preuzimamo omiljenu melodiju s interneta koja se nalazi na web stranici negdje u Australiji, ni ne razmišljamo o tome kako se snalazimo da uradim ovo. A to se događa zahvaljujući upotrebi optičkih kablova. Da bi se ljudi povezali, približili jedni drugima ili željenom izvoru informacija, kontinenti moraju biti povezani. Trenutno se razmjena informacija između kontinenata odvija uglavnom putem podmorskih optičkih kablova. Trenutno su optički kablovi položeni duž dna Tihog i Atlantskog okeana i skoro ceo svet je "upleten" u mrežu optičkih komunikacionih sistema (Laser Mag.-1993.-br.3; Laser Focus World.- 1992.-28, br. 12; Telekom mag.-1993.-br. 25; AEU: J. Asia Electron. Union.-1992.-br. 5). Evropske zemlje povezane su preko Atlantika optičkim linijama sa Amerikom. SAD, preko Havajskih ostrva i ostrva Guam - sa Japanom, Novim Zelandom i Australijom. Optička komunikaciona linija povezuje Japan i Koreju sa ruskim Dalekim istokom. Na zapadu, Rusija je povezana sa evropskim zemljama Sankt Peterburg - Kingisepp - Danska i Sankt Peterburg - Viborg - Finska, na jugu - sa azijskim zemljama Novorosiysk - Turska. Istovremeno, glavna pokretačka snaga razvoja optičkih komunikacijskih linija je Internet.

Optičke mreže zasigurno su jedno od najperspektivnijih područja u oblasti komunikacija. Kapacitet optičkih kanala je za redove veličine veći od kapaciteta informacionih linija baziranih na bakrenom kablu.

Optičko vlakno se smatra najsavršenijim medijem za prijenos velikih tokova informacija na velike udaljenosti. Izrađen je od kvarca, koji se temelji na silicijum dioksidu - rasprostranjenom i jeftinom materijalu, za razliku od bakra. Optičko vlakno je vrlo kompaktno i lagano, s promjerom od samo oko 100 mikrona.

Osim toga, optička vlakna su imuna na elektromagnetna polja, što eliminiše neke od tipičnih problema bakarnih komunikacionih sistema. Optičke mreže su sposobne prenositi signale na velike udaljenosti uz manje gubitke. Unatoč činjenici da je ova tehnologija još uvijek skupa, cijene optičkih komponenti konstantno padaju, dok se mogućnosti bakrenih vodova približavaju graničnim vrijednostima i zahtijevaju sve veće troškove za daljnji razvoj ovog područja.

Čini mi se da je tema optičkih komunikacijskih linija trenutno relevantna, obećavajuća i zanimljiva za razmatranje. Zato ga biram za svoj kurs i vjerujem da je FOCL budućnost.

1. Istorija stvaranja

Iako je optička vlakna široko korišteno i popularno sredstvo komunikacije, sama tehnologija je jednostavna i razvijena davno. Eksperiment sa promjenom smjera svjetlosnog snopa prelamanjem demonstrirali su Daniel Colladon i Jacques Babinet davne 1840. godine. Praktična primena tehnologije pronađena je tek u dvadesetom veku.

Tokom 1920-ih, eksperimentatori Clarence Hasnell i John Berd demonstrirali su mogućnost prenošenja slika kroz optičke cijevi.

Pronalazak optičkih vlakana 1970. godine od strane stručnjaka Corninga smatra se prekretnicom u istoriji razvoja optičkih tehnologija. Programeri su uspjeli stvoriti provodnik koji je sposoban održati najmanje jedan posto snage optičkog signala na udaljenosti od jednog kilometra. Za današnje standarde, ovo je prilično skromno dostignuće, ali je tada, prije skoro 40 godina, bio neophodan uslov za razvoj nove vrste žične komunikacije.

E Prvi veliki eksperimenti vezani su za pojavu FDDI standarda. Ove mreže prve generacije su i danas u funkciji.

E Masovna upotreba optičkih vlakana povezana je sa proizvodnjom jeftinijih komponenti. Stopa rasta optičkih mreža je eksplozivna.

E Povećanje brzine prenosa informacija, pojava talasnih multipleks tehnologija (WDM, DWDM) / Nove vrste vlakana.

2. Optičke komunikacione linije kao koncept

1 Optičko vlakno i njegove vrste

Optička komunikacijska linija (FOCL) je vrsta prijenosnog sistema u kojem se informacije prenose duž optičkih dielektričnih talasovoda, poznatih kao optičko vlakno. Pa šta je to?

Optičko vlakno je izuzetno tanak stakleni cilindar, nazvan jezgro, prekriven slojem stakla (slika 1), koji se naziva obloga, sa drugačijim indeksom prelamanja od jezgre. Vlakno karakteriziraju prečnici ovih područja - na primjer, 50/125 znači vlakno s prečnikom jezgre od 50 mikrona i vanjskim prečnikom omotača od 125 mikrona.

Slika 1 Struktura optičkog vlakna

Svjetlost se širi duž jezgre vlakna uzastopnim ukupnim unutrašnjim refleksijama na međuprostoru između jezgre i omotača; njegovo ponašanje je na mnogo načina slično onome što bi bilo kada bi upao u cijev čiji su zidovi prekriveni slojem ogledala. Međutim, za razliku od konvencionalnog ogledala, čija je refleksija prilično neefikasna, ukupna unutrašnja refleksija je u suštini blizu idealne - to je njihova fundamentalna razlika, omogućavajući svjetlosti da putuje na velike udaljenosti duž vlakna uz minimalne gubitke.

Vlakno napravljeno na ovaj način ((Slika 2) a)) naziva se stepenastim indeksnim vlaknom i multimodnim vlaknom jer postoji mnogo mogućih puteva, ili modova, za širenje snopa svjetlosti.

Ova višestrukost modova rezultira disperzijom impulsa (proširenjem) jer svaki mod putuje različitom putanjom kroz vlakno, pa stoga različiti načini imaju različita kašnjenja prijenosa dok putuju od jednog kraja vlakna do drugog. Rezultat ovog fenomena je ograničenje maksimalne frekvencije koja se može efikasno prenijeti za datu dužinu vlakna - povećanje frekvencije ili dužine vlakna izvan granica u suštini uzrokuje spajanje uzastopnih impulsa, čineći ih nemogućim za razlikovanje. Za tipično višemodno vlakno, ovo ograničenje je približno 15 MHz km, što znači da se video signal sa propusnim opsegom od, na primjer, 5 MHz može prenijeti na maksimalnu udaljenost od 3 km (5 MHz x 3 km = 15 MHz km) . Pokušaj prijenosa signala na veću udaljenost rezultirat će progresivnim gubitkom visokih frekvencija.

Sl.2 Vrste optičkih vlakana

Za mnoge aplikacije ova brojka je neprihvatljivo visoka, a u toku je potraga za dizajnom vlakana sa širim propusnim opsegom. Jedan od načina je smanjenje promjera vlakana na vrlo male vrijednosti (8-9 µm), tako da je moguć samo jedan način rada. Jednomodna vlakna, kako se nazivaju ((Slika 2) b)) vrlo su efikasna u smanjenju disperzije, a rezultirajuća propusnost - mnogo GHz km - čini ih idealnim za javne telefonske i telegrafske mreže (PTT) i kablovske televizijske mreže. . Nažalost, vlakna tako malog prečnika zahtevaju upotrebu snažnog, precizno poravnatog, a samim tim i relativno skupog laserskog diodnog emitera, što umanjuje njihovu atraktivnost za mnoge primene koje uključuju kratku dužinu projektovane linije.

U idealnom slučaju, potrebno vam je vlakno sa propusnim opsegom istog reda veličine kao i jednomodno vlakno, ali s promjerom sličnim multimodnom, tako da postoji moguća upotreba jeftini LED predajnici. U određenoj mjeri, ove zahtjeve zadovoljavaju višemodno vlakno sa gradijentnom promjenom indeksa prelamanja ((Slika 2) c)). Podsjeća na višemodno vlakno s stepenastim indeksom o kojem smo gore govorili, ali indeks loma njegove jezgre nije ujednačen - glatko varira od maksimalne vrijednosti u centru do nižih vrijednosti na periferiji. To dovodi do dvije posljedice. Prvo, svjetlost putuje blago zakrivljenom putanjom, a drugo, što je još važnije, razlike u kašnjenju širenja između različitih modova su minimalne. To je zato što visoki modovi, ulazeći u vlakno pod većim uglom i putujući na većoj udaljenosti, zapravo počinju da se šire većom brzinom kako se udaljavaju od centra u područje u kojem se indeks loma smanjuje i općenito putuju brže od nižeg. -modovi reda koji ostaju blizu ose u vlaknu, u području visokog indeksa prelamanja. Povećanje brzine samo kompenzira veću pređenu udaljenost.

Višemodna indeksna vlakna nisu idealna, ali i dalje pokazuju vrlo dobar propusni opseg. Stoga je u većini kratkih i srednjih linija poželjniji izbor ove vrste vlakana. U praksi, to znači da je propusni opseg samo rijetko parametar koji treba uzeti u obzir.

Međutim, to nije slučaj sa prigušenjem. Optički signal slabi u svim vlaknima, brzinom koja zavisi od talasne dužine izvora svetlosti predajnika (slika 3). Kao što je ranije pomenuto, postoje tri talasne dužine na kojima je slabljenje optičkih vlakana obično minimalno - 850, 1310 i 1550 nm. Oni su poznati kao prozori transparentnosti. Za multimod sisteme, 850 nm prozor je prvi i najčešće korišten (najniža cijena). Na ovoj talasnoj dužini, kvalitetno procenjeno višemodno vlakno pokazuje slabljenje od oko 3 dB/km, što omogućava implementaciju TV komunikacija zatvorenog kruga na udaljenostima većim od 3 km.

Slika 3. Zavisnost slabljenja od talasne dužine

Na talasnoj dužini od 1310 nm, isto vlakno pokazuje još niže slabljenje od 0,7 dB/km, što omogućava da se komunikacijski opseg proporcionalno poveća na približno 12 km. 1310 nm je ujedno i prvi operativni prozor za sisteme sa jednom modom optičkih vlakana, sa prigušenjem od oko 0,5 dB/km, koji u kombinaciji sa laserskim diodnim predajnicima omogućava komunikacijske linije dužine preko 50 km. Drugi prozor transparentnosti - 1550 nm - koristi se za kreiranje još dužih komunikacijskih linija (slabljenje vlakana manje od 0,2 dB/km).

2 Klasifikacija FOC-a

Optički kabel postoji već dugo vremena, čak podržava i rane Ethernet standarde za propusnost od 10 Mbps. Prvi od njih se zvao FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), a sljedeći se zvao 10BaseF.

Danas u svijetu postoji nekoliko desetina kompanija koje proizvode optičke kablove za različite namjene. Najpoznatiji od njih: AT&T, General Cable Company (SAD); Siecor (Njemačka); BICC kabel (UK); Les cables de Lion (Francuska); Nokia (Finska); NTT, Sumitomo (Japan), Pirelli (Italija).

Odlučujući parametri u proizvodnji optičkih kablova su radni uslovi i kapacitet komunikacione linije. Prema uslovima rada, kablovi se dele u dve glavne grupe (slika 4)

Interni su namijenjeni za ugradnju unutar zgrada i objekata. Oni su kompaktni, lagani i po pravilu imaju kratku ukupnu dužinu.

Magistralni vodovi su dizajnirani za polaganje kablovskih komunikacija u bunarima, u zemlji, na nosačima duž dalekovoda i pod vodom. Ovi kablovi su zaštićeni od spoljašnjih uticaja i imaju konstrukcijsku dužinu veću od dva kilometra.

Da bi se osigurala visoka propusnost komunikacionih linija, proizvode se optički kablovi koji sadrže mali broj (do 8) jednomodnih vlakana sa niskim prigušenjem, a kablovi za distributivne mreže mogu sadržavati do 144 vlakna, jednomodnih i višemodnih, ovisno na udaljenosti između segmenata mreže.

Slika 4 Klasifikacija FOC-a

3 Prednosti i nedostaci prijenosa signala optičkim vlaknima

3.1 Prednosti optičkih komunikacionih linija

Za mnoge primjene, optička vlakna su poželjnija zbog niza prednosti.

Nizak gubitak prijenosa. Optički kablovi sa malim gubicima omogućavaju vam da prenosite signale slike na velike udaljenosti bez upotrebe pojačivača ili repetitora. Ovo je posebno korisno za sheme prijenosa na velike udaljenosti - na primjer, sisteme za nadzor autoputa ili željeznice, gdje dionice od 20 km bez repetitora nisu neuobičajene.

Širokopojasni prijenos signala. Široki propusni opseg prijenosa optičkih vlakana omogućava simultani prijenos visokokvalitetnih video, audio i digitalnih podataka preko jednog optičkog kabla.

Imunitet na smetnje i smetnje. Potpuna neosetljivost optičkog kabla na spoljašnje električne šumove i smetnje obezbeđuje stabilan rad sistema čak i u slučajevima kada instalateri nisu obratili dovoljno pažnje na lokaciju obližnjih elektroenergetskih mreža itd.

Električna izolacija. Odsustvo električne provodljivosti za optički kabl znači da su eliminisani problemi povezani sa promenama potencijala zemlje, kao što su oni koji se nalaze u elektranama ili železnicama. Ovo isto svojstvo eliminira rizik od oštećenja opreme uzrokovanih strujnim udarima od groma itd.

Lagani i kompaktni kablovi. Izuzetno mala veličina optičkih vlakana i optičkih kablova omogućava vam da udahnete novi život u pretrpane kablovske kanale. Na primjer, jedan koaksijalni kabel zauzima istu količinu prostora kao 24 optička kabla, od kojih svaki navodno može prenijeti 64 video kanala i 128 audio ili video signala istovremeno.

Bezvremenska linija komunikacije. Jednostavnom zamjenom terminalne opreme umjesto samih kablova, optičke mreže se mogu nadograditi kako bi prenijele više informacija. S druge strane, dio ili čak cijela mreža može se koristiti za potpuno drugačiji zadatak, na primjer, kombinovanje lokalne mreže i zatvorenog TV sistema u jednom kablu.

Sigurnost od eksplozije i požara. Zbog odsustva varničenja, optičko vlakno povećava sigurnost mreže u hemijskim i naftnim rafinerijama, pri servisiranju visokorizičnih tehnoloških procesa.

Isplativost optičkih komunikacionih linija. Vlakno je napravljeno od kvarca, koji je baziran na silicijum dioksidu, rasprostranjenom i stoga jeftinom materijalu, za razliku od bakra.

Dug radni vek. Vremenom, vlakno doživljava degradaciju. To znači da se slabljenje u instaliranom kablu postepeno povećava. Međutim, zahvaljujući savršenstvu modernih tehnologija za proizvodnju optičkih vlakana, ovaj proces je značajno usporen, a vijek trajanja FOC-a je otprilike 25 godina. Tokom ovog vremena može se promijeniti nekoliko generacija/standarda primopredajnih sistema.

3.2 Nedostaci optičkih linija

Visoka složenost instalacije. Visoko kvalifikovano osoblje i specijalni alati. Stoga se najčešće optički kabel prodaje u obliku unaprijed izrezanih komada različitih dužina, na čija su oba kraja već ugrađeni potrebni tipovi konektora. Upotreba optičkog kabla zahtijeva posebne optičke prijemnike i predajnike koji pretvaraju svjetlosne signale u električne i obrnuto.

Optički kabel je manje izdržljiv i fleksibilan od električnog kabela. Tipični dozvoljeni radijus savijanja je oko 10 - 20 cm, sa manjim radijusima savijanja centralno vlakno može puknuti.

Optički kabel je osjetljiv na jonizujuće zračenje, što smanjuje prozirnost staklenog vlakna, odnosno povećava slabljenje signala.

3. Elektronske komponente optičkih linija. Princip prenosa informacija

U najopštijem obliku, princip prenosa informacija u optičkim komunikacionim sistemima može se objasniti korišćenjem (slika 5).

Slika 5 Princip prenosa informacija u optičkim komunikacionim sistemima

1 Predajnici za optička vlakna

Najvažnija komponenta predajnika sa optičkim vlaknima je izvor svjetlosti (obično poluvodički laser ili LED (slika 6)). Oba služe istoj svrsi – generiranje mikroskopskog svjetlosnog snopa koji se može ubrizgati u vlakno sa visokom efikasnošću i modulirati (promjeniti intenzitet) na visokoj frekvenciji. Laseri pružaju veći intenzitet snopa od LED dioda i omogućavaju veće stope modulacije; stoga se često koriste za dalekosežne širokopojasne linije, kao što su telekomunikacije ili kablovska televizija. S druge strane, LED diode su jeftiniji i izdržljiviji uređaji, a takođe su prilično pogodni za većinu malih i srednjih sistema.

Slika 6 Metode za uvođenje optičkog zračenja u optičko vlakno

Osim funkcionalne namjene (tj. koji signal treba da odašilje), optički predajnik karakteriziraju još dva važnih parametara, definišući njegova svojstva. Jedan je njegova optička izlazna snaga (intenzitet). Druga je talasna dužina (ili boja) emitovane svetlosti. Obično je to 850, 1310 ili 1550 nm, vrijednosti koje se biraju iz uslova podudaranja tzv. „prozori transparentnosti“ u karakteristikama prenosa materijala optičkih vlakana.

3.2 Prijemnici za optička vlakna

Prijemnici s optičkim vlaknima obavljaju vitalni zadatak detekcije ekstremno slabog optičkog zračenja koje se emituje sa kraja vlakna i pojačavanja rezultirajućeg električnog signala do potrebnog nivoa uz minimalno izobličenje i šum. Minimalni nivo zračenja potreban prijemniku da obezbedi prihvatljiv kvalitet izlaznog signala naziva se osetljivost; Razlika između osjetljivosti prijemnika i izlazne snage predajnika određuje maksimalni dozvoljeni gubitak sistema u dB. Za većinu zatvorenih TV nadzornih sistema sa LED predajnikom, tipična brojka je 10-15 dB. U idealnom slučaju, prijemnik bi trebao raditi normalno kada ulazni signal varira u velikoj mjeri, jer je obično nemoguće unaprijed predvidjeti koji će tačno biti stepen slabljenja u komunikacijskoj liniji (tj. dužina linije, broj spojeva, itd.). Mnogi jednostavni dizajni prijemnika koriste ručno podešavanje pojačanja tokom instalacije sistema kako bi postigli željeni nivo izlaza. Ovo je nepoželjno jer su promjene u slabljenju linije neizbježne zbog starenja ili promjena temperature, itd., što zahtijeva periodično prilagođavanje pojačanja. Svi optički prijemnici koriste automatsku kontrolu pojačanja, koja prati prosječan nivo ulaznog optičkog signala i u skladu s tim mijenja pojačanje prijemnika. Nije potrebno ručno podešavanje ni tokom instalacije ni tokom rada.

optički komunikacijski kabel

4. Područja primjene optičkih komunikacionih linija

Optičke komunikacijske linije (FOCL) omogućuju prijenos analognih i digitalnih signala na velike udaljenosti. Koriste se i na manjim udaljenostima kojima se lakše upravlja, kao što su unutar zgrada. Broj korisnika interneta raste - a mi ubrzano gradimo nove centre za obradu podataka (DPC) za čije se međusobno povezivanje koristi optičko vlakno. Zaista, pri prijenosu signala brzinom od 10 Gbit/s, troškovi su slični "bakarnim" linijama, ali optika troši znatno manje energije. Dugi niz godina, zagovornici vlakana i bakra međusobno se bore za prioritet u korporativnim mrežama. Gubitak vremena!

Zaista, broj primjena za optiku raste, uglavnom zbog gore navedenih prednosti u odnosu na bakar. Optička oprema se široko koristi u medicinskim ustanovama, na primjer, za prebacivanje lokalnih video signala u operacionim salama. Optički signali nemaju nikakve veze sa strujom, što je idealno za sigurnost pacijenata.

Tehnologije optičkih vlakana preferiraju i vojska, jer je prenesene podatke teško ili čak nemoguće pročitati izvana. Optičke linije pružaju visok stepen zaštite povjerljivih informacija i omogućavaju prijenos nekomprimiranih podataka kao što su grafika visoke rezolucije i video s preciznošću piksela. Optika je prodrla u sve ključne oblasti – sisteme nadzora, kontrolne sobe i situacione centre u područjima sa ekstremnim uslovima rada.

Smanjenje troškova opreme omogućilo je korišćenje optičkih tehnologija u tradicionalno bakarnim oblastima - u velikim industrijskim preduzećima za organizovanje automatizovanih sistema upravljanja procesima (APCS), u energetskom sektoru, u sistemima bezbednosti i video nadzora. Mogućnost prijenosa velikog protoka informacija na velike udaljenosti čini optiku idealnom i traženom u gotovo svim područjima industrije, gdje dužina kablovskih vodova može doseći nekoliko kilometara. Ako je za kabel upredene parice udaljenost ograničena na 450 metara, onda za optiku 30 km nije granica.

Kao primjer korištenja optičkih komunikacijskih linija, želio bih da dam opis sigurnosnog sistema zatvorene petlje za video nadzor u tipičnoj elektrani. Ova tema je postala posebno aktuelna i tražena nedavno, nakon što je Vlada Ruske Federacije usvojila rezoluciju o suzbijanju terorizma i listu vitalno važnih objekata koje treba zaštititi.

5. Fiber optički TV sistemi za nadzor

Proces razvoja sistema obično uključuje dvije komponente:

Odabir odgovarajućih komponenti aktivnog puta prijenosa na osnovu tražene funkcije (ili funkcija), vrste i broja dostupnih ili ponuđenih vlakana i maksimalnog raspona prijenosa.

Dizajn pasivne infrastrukture optičkih kablova, uključujući tipove i specifikacije kablova za kičmu, razvodne kutije, fiber patch panele.

1 Komponente puta prijenosa video nadzora

Prije svega – koje su komponente zapravo potrebne da bi se zadovoljile specifikacije sistema?

Sistemi fiksnih kamera - Ovi sistemi su izuzetno jednostavni i obično se sastoje od minijaturnog optičkog predajnika i modularnog prijemnika ili prijemnika montiranog u stalak. Predajnik je često dovoljno mali da se montira direktno u kućište kamere i ima koaksijalni bajonet konektor, optički 'ST' konektor i terminale za povezivanje niskonaponskog napajanja (obično 12 VDC ili AC). Sistem nadzora tipične elektrane sastoji se od nekoliko desetina ovih kamera, signali sa kojih se prenose do centralne kontrolne stanice, a u ovom slučaju prijemnici su montirani na standardnu 19-inčnu 3U karticu sa zajedničkim napajanjem. snabdevanje.

Sistemi zasnovani na kontrolisanim kamerama sa PTZ uređajima - takvi sistemi su složeniji, jer je potreban dodatni kanal za prenos kontrolnih signala kamere. Uopšteno govoreći, postoje dvije vrste sistema daljinskog upravljanja za takve kamere - oni koji zahtijevaju jednosmjerni prijenos signala daljinskog upravljanja (od centralne stanice do kamera) i oni koji zahtijevaju dvosmjerni prijenos. Dvosmjerni sistemi prijenosa postaju sve popularniji jer omogućavaju svakoj kameri da potvrdi prijem svakog kontrolnog signala, te stoga pružaju veću tačnost i pouzdanost upravljanja. Unutar svake od ovih grupa postoji širok raspon zahtjeva za interfejsom, uključujući RS232, RS422 i RS485. Drugi sistemi ne koriste digitalni interfejs već prenose podatke kao niz zvučni signali preko analognog kanala, slično signalima dvofrekventnog tonskog biranja u telefoniji.

Slika 6 Prenos signala daljinskog upravljanja za rotacioni uređaj preko jednog vlakna

Svi ovi sistemi mogu raditi i sa optičkim kablovima koristeći odgovarajuću opremu. U normalnim okolnostima, istovremeni prijenos optičkih signala u suprotnim smjerovima na istom vlaknu je nepoželjan, jer će doći do unakrsnog razgovora zbog raspršene refleksije u vlaknu. U TV sistemima zatvorenog kruga, ovaj efekat stvara šum na slici kad god se aktiviraju kontrole kamere.

Da bi se postigao dvosmjerni prijenos preko jednog vlakna bez izazivanja međusobne smetnje, neophodno je da predajnici na različitim krajevima vlakna rade na različitim talasnim dužinama, na primjer, 850 nm i 1300 nm, respektivno (slika 6). Spojnik s podjelom talasnih dužina (WDM) spojen je na svaki kraj vlakna, što osigurava da svaki prijemnik prima samo potrebnu talasnu dužinu svjetlosti (na primjer, 850 nm) od predajnika na suprotnom kraju vlakna. Utvrđeno je da su neželjene refleksije od predajnika bliskog kraja u "pogrešnom" opsegu (tj. 1300 nm) i u skladu s tim su odsječene.

Dodatne mogućnosti – iako izbor fiksne kamere ili kamere na PTZ uređaju zadovoljava zahtjeve većine zatvorenih sistema TV nadzora, postoji niz sistema koji zahtijevaju dodatne mogućnosti, na primjer, prijenos audio informacija – za opće obavještenje, pomoćne poruke potrošaču ili interfonska komunikacija sa udaljenom poštom. S druge strane, dio integriranog sigurnosnog sistema može uključivati kontakte senzora koji se aktiviraju u slučaju požara ili pojave stranaca. Svi ovi signali se mogu prenositi preko optičkog vlakna - bilo istog onog koji koristi mreža, ili drugog.

2 Multipleksiranje video signala

Do 64 video i do 128 audio ili digitalnih signala podataka mogu se multipleksirati na jednom jednomodnom vlaknu, ili nešto manji broj na multimodnom. U ovom kontekstu, multipleksiranje se odnosi na istovremeni prijenos video signala preko cijelog ekrana u realnom vremenu, a ne na prikaz malog kadra ili podijeljenog ekrana na koji se taj izraz češće spominje.

Sposobnost prijenosa više signala i dodatnih informacija preko više optičkih vlakana je vrlo vrijedna, posebno za daljinske zatvorene TV nadzorne sisteme kao što su autoputevi ili željeznice, gdje je minimiziranje broja optičkih kablova često od vitalnog značaja. Za druge aplikacije, sa kraćim udaljenostima i široko raspršenim kamerama, prednosti nisu tako jasne, i ovdje bi prvo trebalo uzeti u obzir korištenje odvojene optičke veze za svaki video signal. Izbor da li ćete multipleksirati ili ne je prilično složen i treba ga napraviti samo nakon razmatranja svih aspekata, uključujući topologiju sistema, ukupne troškove i, na kraju, ali ne i najmanje važno, toleranciju grešaka na mreži.

3 Infrastruktura kablovske mreže

Kada se odrede zahtjevi za trasom prenosa, razvija se infrastruktura optičke kablovske mreže koja uključuje ne samo same kablove, već i sve pomoćne komponente - razvodne kutije, panele za proširenje kablova, bajpas kablove.

Prvi zadatak je potvrditi ispravnost izbora broja i vrste optičkih vlakana koji su određeni u fazi odabira komponenti puta. Ako sistem nije jako dugačak (tj. ne duži od oko 10 km) i ne uključuje multipleksirani prijenos video signala, tada će, najvjerovatnije, optimalan izbor biti 50/125 μm ili 62,5/125 μm gradirani indeks vlakana. Tradicionalno, 50/125 µm vlakno se bira za TV sisteme zatvorenog kruga, a 62,5/125 µm za lokalne mreže. U svakom slučaju, svaki od njih je pogodan za svaki od ovih zadataka, a općenito se u većini zemalja koristi vlakno 62,5/125 mikrona za obje svrhe.

Broj potrebnih vlakana može se odrediti na osnovu broja i relativnog položaja komora i da li se koristi jednosmjerno ili dvosmjerno. daljinski upravljač ili multipleksiranje. Zbog cijevi. Kablovi namijenjeni za ugradnju u vanjske kanale obično su vodootporni ili aluminijskom trakom (suhe šuplje cijevi) ili vodoodbojnim punilom (kablovi punjeni gelom). Protivpožarni kabl.

Mnogi TV sistemi sa kratkim spojem imaju zvjezdastu konfiguraciju, gdje je jedan dio kabla položen od svake kamere do kontrolne stanice. Za takve sisteme, optimalni dizajn kabla će sadržavati dva vlakna - za prijenos video signala i daljinsko upravljanje. Ova konfiguracija pruža 100% kapacitet kabla jer se, ako je potrebno, i video i daljinski signali mogu prenositi preko istog vlakna. Opsežnije mreže mogu imati koristi od korištenja “topologije obrnute grane i stabla” (slika 7). U takvim mrežama, dvožilni optički kabel vodi od svake kamere do lokalnog “hub” gdje su povezani u jedan višežilni kabel. Sam koncentrator nije mnogo komplikovaniji od konvencionalne razvodne kutije za sve vremenske prilike i često se može kombinovati sa kućištem opreme jedne od kamera.

Povećanje troškova pri dodavanju optičkih vodova postojećem kablu je zanemarljivo, posebno u poređenju sa troškovima pratećih javnih radova, treba ozbiljno razmotriti mogućnost ugradnje kablova sa dodatnim kapacitetom.

Ukopani optički kablovi mogu sadržavati ojačanje čeličnom žicom. U idealnom slučaju, svi kablovi bi trebali biti izrađeni od materijala koji usporavaju plamen s malom emisijom dima kako bi zadovoljili lokalne propise, namijenjeni za ugradnju u vanjske kabelske kanale ili direktno u rovove, obično od šuplje cijevi koja sadrži od 2 do 24 vlakna u jednom ili više

Slika 7 Topologija stabla optičke mreže

Na kontrolnoj stanici, ulazni optički kabl obično dolazi u jedinicu interfejsa montiranu u 19" stalak, pri čemu svako vlakno ima svoj individualni 'ST' konektor. Za konačno povezivanje sa prijemnikom, kratki adapterski kablovi visoke čvrstoće sa Koriste se spojni 'ST'- konektori. konektori na svakom kraju. Za izvođenje svih instalacijskih radova nije potrebna nikakva posebna vještina, osim razumnog razumijevanja potrebe za pažljivim rukovanjem optičkim vlaknom (na primjer, nemojte savijati vlakno sa radijusa manji od 10 prečnika vlakana) i zahtjevima opšte higijene (tj. čistoća).

4
Optički gubitak budžeta

Može izgledati čudno da se proračuni proračuna optičkih gubitaka dešavaju tako kasno u procesu projektovanja, ali u stvari, bilo kakve tačne kalkulacije su moguće tek kada je infrastruktura kablovske mreže u potpunosti definisana. Svrha proračuna je da se utvrde gubici za najgori put signala (obično najduži) i da se osigura da oprema odabrana za put prenosa odgovara dobijenim granicama sa razumnom marginom.

Proračun je prilično jednostavan i sastoji se od uobičajenog zbrajanja gubitaka u decibelima svih komponenti puta, uključujući slabljenje u kablu (dB/km x dužina u km) plus oba konektora i gubitke na spojevima. Najveća poteškoća je jednostavno izvlačenje potrebnih podataka o gubicima iz dokumentacije proizvođača.

Ovisno o dobivenom rezultatu, možda će biti potrebno ponovno procijeniti opremu odabranu za put prijenosa kako bi se osigurali prihvatljivi gubici. Na primjer, možda će biti potrebno naručiti opremu s poboljšanim optičkim parametrima, a ako ona nije dostupna, razmislite o prelasku na prozor transparentnosti sa većom valnom dužinom, gdje su gubici manji.

5 Testiranje sistema i puštanje u rad

Većina instalatera optičkih mreža daje rezultate optičkih testova za optičku mrežu koja se pušta u rad. U najmanju ruku, oni bi trebali uključivati end-to-end mjerenja optičke snage za svaku vezu vlakana - ovo je ekvivalentno testu integriteta za konvencionalnu bakrenu mrežu sa električnim multiplekserima. Ovi rezultati su predstavljeni kao vrijednosti gubitka linije u dB i mogu se direktno uporediti sa specifikacijama opreme odabrane za put prijenosa. Općenito se smatra normalnim imati minimalnu marginu gubitka (obećani parametri opreme minus izmjerena vrijednost) od 3 dB za neizbježne procese starenja koji se javljaju u optičkim linijama, posebno u predajnicima.

Zaključak

Stručnjaci često imaju mišljenje da su rješenja optičkih vlakana mnogo skuplja od bakrenih. U završnom dijelu rada, želio bih sumirati ono što je ranije rečeno i pokušati utvrditi da li je to istina ili ne, upoređujući optička rješenja kompanije 3M Volution sa standardnim oklopljenim sistemom 6. kategorije, koji ima najbliža svojstva multimodnoj optici

Procijenjeni trošak tipičnog sistema uključivao je cijenu porta patch panela sa 24 porta (po pretplatniku), pretplatničke i patch kablove, pretplatnički modul, kao i cijenu horizontalnog kabla na 100 metara (vidi tabelu 1).

Tabela 1. Obračun cijene SCS pretplatničkog porta za bakar i optiku kategorije 6

Ova jednostavna računica pokazala je da je cijena rješenja optičkih vlakana samo 35% veća od rješenja upredenih parica kategorije 6, tako da su glasine o enormnoj cijeni optike pomalo pretjerane. Štoviše, cijena glavnih optičkih komponenti danas je usporediva ili čak niža nego za zaštićene sisteme 6. kategorije, ali, nažalost, gotovi optički patching i pretplatnički kablovi su još uvijek nekoliko puta skuplji od svojih bakrenih kolega. Međutim, ako iz nekog razloga dužina pretplatničkih kanala u horizontalnom podsistemu prelazi 100 m, optici jednostavno nema alternative.

Istovremeno, niska vrijednost slabljenja optičkog vlakna i njegova otpornost na razne elektromagnetne smetnje čine ga idealnim rješenjem za današnje i buduće kablovske sisteme.

Strukturirani kablovski sistemi, koji koriste optička vlakna i za magistralne i za horizontalne kablove, pružaju potrošačima niz značajnih prednosti: fleksibilniji dizajn, manji otisak zgrade, veću sigurnost i bolju upravljivost.

Upotreba optičkih vlakana na radnim mjestima omogućit će u budućnosti prelazak na nove mrežne protokole, kao što su Gigabit i 10 Gigabit Ethernet, uz minimalne troškove. To je moguće zahvaljujući brojnim nedavnim napretcima u tehnologijama optičkih vlakana: multimodno vlakno sa poboljšanim optičkim performansama i propusnim opsegom; optički konektori malog oblika koji zahtijevaju manje površine i troškove instalacije; Laserske diode s planarnom vertikalnom šupljinom omogućavaju prijenos podataka na velike udaljenosti uz niske troškove.

Širok spektar rješenja za izgradnju optičkih kablovskih sistema osigurava gladak, isplativ prijelaz sa bakrenih na potpuno optičke strukturirane kablovske sisteme.

Spisak korišćene literature

1. Guk M. Hardver lokalnih mreža/M. Guk - Sankt Peterburg: Izdavačka kuća Peter, 2000.-572 str.

Rješenja za telekom operatere i telekomunikacije

Energija. Elektrotehnika. Veza.

Optički kablovi

Rodina O.V. Optičke komunikacijske linije/O.V. Rodina - M.: Hotline, 2009.-400c.

Popularno u kategoriji: