› › Fiberoptiske kommunikasjonslinjer driftsprinsipp. Fiberoptiske kommunikasjonslinjer. Et eksempel på en typisk løsning for legging av fiberlinje

Fiberoptiske kommunikasjonslinjer driftsprinsipp. Fiberoptiske kommunikasjonslinjer. Et eksempel på en typisk løsning for legging av fiberlinje

Fiberoptisk kommunikasjon

Fiberoptisk kommunikasjon- en type kablet telekommunikasjon som bruker elektromagnetisk stråling fra det optiske (nær-infrarøde) området som en informasjonssignalbærer, og fiberoptiske kabler som ledesystemer. Takket være den høye bærefrekvensen og de brede multipleksingsmulighetene, er gjennomstrømningen av fiberoptiske linjer mange ganger høyere enn gjennomstrømningen til alle andre kommunikasjonssystemer og kan måles i terabit per sekund. Lav demping av lys i optisk fiber tillater bruk av fiberoptisk kommunikasjon over betydelige avstander uten bruk av forsterkere. Fiberoptisk kommunikasjon er fri for elektromagnetisk interferens og er vanskelig tilgjengelig for uautorisert bruk - det er teknisk ekstremt vanskelig å i det skjulte fange opp et signal som sendes over en optisk kabel.

Fysisk grunnlag

Fiberoptisk kommunikasjon er basert på fenomenet total intern refleksjon av elektromagnetiske bølger i grensesnittet mellom dielektrikum med forskjellige brytningsindekser. En optisk fiber består av to elementer - kjernen, som er den direkte lyslederen, og kledningen. Brytningsindeksen til kjernen er litt større enn brytningsindeksen til kledningen, på grunn av hvilken lysstrålen, som opplever flere refleksjoner ved kjernebekledningsgrensesnittet, forplanter seg i kjernen uten å forlate den.

applikasjon

Fiberoptisk kommunikasjon brukes i økende grad på alle områder - fra datamaskiner og rom om bord, fly- og skipssystemer, til systemer for langdistanseinformasjonsoverføring, for eksempel den fiberoptiske kommunikasjonslinjen Vest-Europa - Japan, hvorav store deler går gjennom Russlands territorium. I tillegg øker den totale lengden på undervanns fiberoptiske kommunikasjonslinjer mellom kontinenter.

se også

  • Kanaler for lekkasje av informasjon overført over optiske kommunikasjonslinjer

Notater


Wikimedia Foundation. 2010.

  • Fiberoptiske kommunikasjonslinjer
  • Fiberoptisk kabel

Se hva "Fiberoptisk kommunikasjon" er i andre ordbøker:

    FIBEROPTISK KOMMUNIKASJON- En type kablet telekommunikasjon som bruker elektromagnetisk stråling fra det optiske (nær-infrarøde) området som en informasjonssignalbærer, og fiberoptiske kabler som guidesystemer. Ordbok over forretningsbegreper. … … Ordbok med forretningsvilkår

    fiberoptisk kommunikasjon- - [L.G. Sumenko. Engelsk-russisk ordbok om informasjonsteknologi. M.: Statsforetak TsNIIS, 2003.] Emner informasjonsteknologi generelt EN fiberoptisk tilkoblingFOKoptisk fiberkommunikasjon ...

    verdensomspennende fiberoptisk kommunikasjon- - [L.G. Sumenko. Engelsk-russisk ordbok om informasjonsteknologi. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Emner informasjonsteknologi generelt EN fiberoptisk kobling rundt om i verdenFLAG ... Teknisk oversetterveiledning

    OPTISK KOMMUNIKASJON- overføring av informasjon ved hjelp av lys. De enkleste (uinformative) typene O. s. brukt med kon. 18. århundre (f.eks. semaforalfabet). Med inntoget av lasere ble det mulig å overføre rekke midler og prinsipper for produksjon, prosessering... ... Fysisk leksikon

    Fiberoptisk overføringslinje- (FOCL), Fiberoptisk kommunikasjonslinje (FOCL) er et fiberoptisk system som består av passive og aktive elementer, designet for å overføre informasjon i det optiske (vanligvis nær-infrarøde) området. Innhold 1 ... Wikipedia

Fiberoptisk kommunikasjonøker raskt i popularitet hver dag. Og det er verdt å merke seg, det er ikke forgjeves. Den er basert på en spesiell fiber. Denne tilnærmingen lar deg oppnå utmerket ytelse for overføring av informasjon over lange avstander. Bruken av slike kabler er helt berettiget. Bruken av fiberoptiske elementer har mange fordeler.

De viktigste fordelene med fiberoptiske elementer inkluderer:

  • varighet;

  • styrke;

  • pålitelighet;

  • motstand mot mekaniske og ytre påvirkninger;

  • bredbånd;

  • minstepris;

  • lett vekt;

  • kompakte dimensjoner;

  • motstand mot elektromagnetisk bølgeinterferens.

Denne listen kan fortsettes i svært lang tid, siden optisk fiber virkelig er det mest perfekte mediet for å overføre informasjon.

Det er to typer: enkeltmodus og multimodus. Begge har de viktigste kriteriene: spredning og demping. Selve fiberen inkluderer en kjerne og en kledning. Det er bemerkelsesverdig at de er forskjellige i brytningsindeks.

Når det gjelder forplantningen av elektromagnetiske bølger i en fiber, har en enkeltmodusfiber en fiberkjernediameter på omtrent 8-10 mikron. Denne indikatoren er sammenlignbar med bølgelengden. I multimodus er diameteren 50-60 mikron, noe som gjør det mulig å forplante et stort antall stråler.

Historie og funksjoner ved fiberoptisk kommunikasjon

Fiberoptisk kommunikasjon– en populær og ettertraktet metode for å overføre informasjon.

Til tross for at denne teknologien har blitt brukt på det moderne markedet relativt nylig, går prinsippet tilbake til 1840, da Daniel Colladon og Jacques Babinette demonstrerte eksperimentet sitt. Dette prinsippet var at retningen til lysstrålen ble endret gjennom brytning.

Metoden begynte imidlertid å bli aktivt brukt på dette området allerede på 1900-tallet.

Denne typen kommunikasjon har mange fordeler, nemlig:

  • lav signaldemping;

  • tilgjengelighet av beskyttelse mot uautorisert tilgang;

  • utføre dielektriske funksjoner;

  • lang levetid osv.

På grunn av det faktum at signaldempningshastigheten er relativt liten, er det mulig å bygge et system opp til 100 km eller mer. I sin tur gjør fiberens bredbåndsnatur det mulig å overføre informasjon langs en slik linje med enorm hastighet. Vanligvis kan det variere opptil 1 Tbit per sekund. Til tross for at kostnadene for sveising og individuelle elementer i systemet er høye, er konstruksjonen av denne typen tilkobling ganske berettiget. Bruken er en garanti for et signal av høy kvalitet uten forstyrrelser og forvrengning.

Flere fordeler med fiberoptisk kommunikasjon

Fiberoptisk kommunikasjon er mye brukt for å overføre informasjon. Fiberoptisk kommunikasjon har en rekke unike egenskaper, som bestemmer dens popularitet.

Denne typen kommunikasjon dukket opp tilbake i 1840 etter demonstrasjonen av et eksperiment med å endre en lysstråle gjennom refraksjon. Imidlertid har denne typen først nylig begynt å bli aktivt brukt.

Det er et stort antall av dem. Dette er direkte:

  1. Bredbånd. Ved å bruke slik fiber kan informasjon overføres i høy hastighet. Det varierer opptil 1 Tbit per sekund. Denne indikatoren skyldes den ekstremt høye bærefrekvensen.

  2. Rimelig pris. Slike fibre har en rimelig pris, noe som gjør at de kan brukes til mange formål.

  3. Lav signaldemping. Dette kriteriet gjør det mulig å konstruere kommunikasjonslinjer med betydelig lengde. Det kan variere opptil 100 km og oppover.

  4. Lang tjenestetid. Denne typen linjer, som praksis viser, kan fungere perfekt i minst et kvart århundre.

  5. Motstand mot forstyrrelser. Dette forhindrer forringelse og forvrengning av signalkvaliteten.

  6. Tilgjengelighet av beskyttelse mot uautorisert tredjeparts tilgang. Det er praktisk talt ingen måte å fange opp informasjon som overføres gjennom denne typen kommunikasjon uten å ødelegge hovedkabelen.

  7. Sikkerhet. Optisk fiber er det samme dielektrikumet. Derfor øker det brann- og eksplosjonssikkerheten til hele systemet betydelig. Dette gjelder spesielt i virksomheter som opererer i høyrisikomiljøer.

Dette er hovedfordelene med slike linjer. På grunn av dette oppnås høy ytelse og utmerket kvalitet på det overførte signalet.

Hva er inkludert i fiberoptisk kommunikasjon?

Fiberoptiske linjer er et helt system som inkluderer en rekke enheter.

De viktigste inkluderer følgende enheter:

  • mottaker;

  • sender;

  • forforsterker;

  • en mikrokrets designet for å synkronisere og gjenopprette informasjon;

  • blokk med konverteringskode til parallell og selve omformeren;

  • laser shaper;

  • kabel.

I dag finnes det to typer fiber. Disse er enkeltmodus og multimodus. Allerede fra navnet deres blir operasjonsprinsippet klart.

Hvis i den første bare en stråle forplanter seg, så er det mange i den andre. Dette er direkte på grunn av brytningsindeksen. I enkeltmodusfiber er den lik lysbølgelengden, og i multimodusfiber er den litt lengre.

Det er verdt å merke seg at begge typer er preget av to viktigste indikatorer: spredning og demping.

Vedlikehold av fiberoptiske kommunikasjonslinjer

Fiberoptiske kommunikasjonslinjer er veldig populære. dette er direkte på grunn av deres evner og egenskaper.

Vedlikehold av fiberoptiske kommunikasjonslinjer må utføres regelmessig for å unngå ulike feil, forvrengninger i overførte signaler og sammenbrudd.

Det er bemerkelsesverdig at denne typen operasjoner kun skal stoles på for profesjonelle håndverkere. Dette garanterer fullstendig eliminering av unøyaktigheter. I tillegg kan slike operasjoner forlenge levetiden til både individuelle elementer og hele systemet betydelig.

Overføring av informasjon er alltid relevant. For at videresending skal utføres så effektivt som mulig, bør du velge kraftige og produktive enheter. Før du starter utstyret, må det konfigureres i samsvar med de nødvendige parameterne.

I dag er det for slike systemer viktig å bruke fiberoptiske kommunikasjonslinjer. Bruken av slike elementer har mange fordeler.

Et slikt system består av aktive og passive objekter, samt fiberoptiske kabler, som som regel opererer i det infrarøde området. Hovedsakelig til din nabo.

Optisk fiber er det desidert mest avanserte mediet som brukes til å overføre informasjon.

Blant massen av fordelene, bør de viktigste fremheves. Dette:

  • rimelig pris;
  • bredbånd;
  • kompakthet;
  • letthet;
  • lav signaldempning i fiberen;
  • motstand mot elektromagnetisk interferens.

For informasjonsoverføringssystemer er det siste kriteriet viktigst. Dermed kommer signalet uten forvrengning langs hele forplantningsbanen.

Men slike elementer er ikke uten sine ulemper. Først av alt, behovet for kraftig aktivt utstyr når du lager hele systemet.

Den andre ulempen er at installasjon av optisk fiber kun utføres ved bruk av presisjonsutstyr. Slikt utstyr er ganske dyrt.

En annen ulempe er de høye kostnadene ved å korrigere sammenbrudd. Imidlertid, sammenlignet med det store antallet fordeler og funksjonelle egenskaper, forsvinner disse ulempene i bakgrunnen og er helt ubetydelige.

Det skal også bemerkes at slik fiber kan brukes i to varianter: enkeltmodus og multimodus. Dette navnet er direkte på grunn av variasjoner i forplantningen av stråling i den.

Selskaper som tilbyr vedlikehold av fiberoptiske kommunikasjonslinjer på utstillingen

Det russiske internasjonale komplekset Expocentre Fairgrounds er tradisjonelt vert for et stort antall industri- og temaarrangementer. En av dem - utstilling "Kommunikasjon".

Som en del av prosjektet får utstillere en utmerket mulighet til å delta på et forretningsprogram, få erfaring, bli kjent med innovasjoner på dette området og studere bransjens nåværende tilstand.

Utstillingen er strukturert av salonger, noe som gir betydelig bekvemmelighet for deltakerne. Et av områdene er vedlikehold av fiberoptiske kommunikasjonslinjer. Her kan representanter for dette segmentet lære de grunnleggende prinsippene og metodene, som kan forbedre situasjonen.

Eksempler på fiberoptisk kommunikasjon og dens fordeler på utstillingen

Det er ikke nok bare å kjenne fordelene med fiberoptisk kommunikasjon. Det er viktig å kunne anvende dem riktig i praksis, noe som vil sikre høyeste kvalitet overført signal. Det er for dette formålet det arrangeres tematiske og bransjearrangementer.

En av dem er utstilling "Kommunikasjon", som tradisjonelt samler ledende skikkelser og representanter for industrien under ett tak i det internasjonale komplekset Expocentre Fairgrounds.

Å holde et arrangement i internasjonal skala har en betydelig innvirkning på utviklingen av bransjen som helhet.

Internasjonal utstilling "Kommunikasjon" I mange år nå har det tiltrukket seg oppmerksomheten til representanter for denne industrien.

Utstillingen er av stor betydning da den bidrar til:

  • utvikling av hele industrien på internasjonalt nivå;

  • lansering av nye produkter på verdensmarkedet;

  • implementering av innovasjoner i produksjonen;

  • utveksling av erfaring og kunnskap;

  • øke konkurranseevnen;

  • studere de viktigste markedsretningene.

Hvert år samles ledende skikkelser og representanter for segmentet innenfor veggene til Expocentre Fairgrounds for å demonstrere eksisterende utvikling og prestasjoner. Her kan du delta på ulike konferanser og symposier hvor de viktigste områdene diskuteres, spesielt fiberoptisk kommunikasjon.

Les våre andre artikler:

Er det fiberoptisk Research Institute of Communications (FOCL) - et system basert på en fiberoptisk kabel, designet for å overføre informasjon i det optiske (lys) området. I samsvar med GOST 26599-85 er begrepet FOCL erstattet av FOLP (fiberoptisk overføringslinje), men i daglig praktisk bruk brukes fortsatt begrepet FOCL, så i denne artikkelen vil vi holde oss til det.

FOCL kommunikasjonslinjer (hvis de er riktig installert) sammenlignet med alle kabelsystemer utmerker seg med svært høy pålitelighet, utmerket kommunikasjonskvalitet, bred båndbredde, betydelig større lengde uten forsterkning og nesten 100 % immunitet mot elektromagnetisk interferens. Systemet er basert fiberoptikkteknologi– lys brukes som informasjonsbærer; typen informasjon som overføres (analog eller digital) spiller ingen rolle. Arbeidet bruker primært infrarødt lys, overføringsmediet er glassfiber.

Omfang av fiberoptiske kommunikasjonslinjer

Fiberoptisk kabel har blitt brukt til å gi kommunikasjon og informasjonsoverføring i mer enn 40 år, men på grunn av de høye kostnadene har den blitt mye brukt relativt nylig. Utviklingen av teknologi har gjort det mulig å gjøre produksjonen mer økonomisk og kostnadene for kabelen rimeligere, og dens tekniske egenskaper og fordeler fremfor andre materialer raskt betale for alle kostnadene som påløper.

For tiden, når ett anlegg bruker et kompleks av svakstrømssystemer på en gang (datanettverk, adgangskontrollsystem, videoovervåking, sikkerhets- og brannalarmer, perimetersikkerhet, fjernsyn osv.), er det umulig å klare seg uten bruk av fiber -optiske kommunikasjonslinjer. Kun bruk av fiberoptisk kabel gjør det mulig å bruke alle disse systemene samtidig, sikrer korrekt stabil drift og ytelse av deres funksjoner.

FOCL brukes i økende grad som et grunnleggende system i utvikling og installasjon, spesielt for fleretasjes bygninger, langtidsbygg og ved kombinasjon av en gruppe objekter. Bare fiberoptiske kabler kan gi riktig volum og hastighet på informasjonsoverføring. Alle tre delsystemene kan implementeres på basis av optisk fiber; i delsystemet til interne trunker brukes optiske kabler like ofte med tvunnet par kabler, og i delsystemet til eksterne trunker spiller de en dominerende rolle. Det finnes fiberoptiske kabler for utvendige (utendørs kabler) og innvendige (innendørs kabler), samt koblingsledninger for horisontal ledningskommunikasjon, utstyr for individuelle arbeidsplasser og sammenkobling av bygninger.

Til tross for de relativt høye kostnadene, blir bruken av optisk fiber mer berettiget og blir mer utbredt.

Fordeler fiberoptiske kommunikasjonslinjer (FOCL)) før tradisjonell "metall"-overføring betyr:

  • Bred båndbredde;
  • Ubetydelig signaldemping, for eksempel, for et 10 MHz signal vil det være 1,5 dB/km sammenlignet med 30 dB/km for RG6 koaksialkabel;
  • Muligheten for "jordsløyfer" er utelukket, siden optisk fiber er et dielektrikum og skaper elektrisk (galvanisk) isolasjon mellom sende- og mottaksendene av linjen;
  • Høy pålitelighet av det optiske miljøet: optiske fibre oksiderer ikke, blir ikke våte og er ikke utsatt for elektromagnetisk påvirkning
  • Forårsaker ikke forstyrrelser i tilstøtende kabler eller i andre fiberoptiske kabler, siden signalbæreren er lett og den forblir helt inne i den fiberoptiske kabelen;
  • Glassfiber er fullstendig ufølsom for eksterne signaler og elektromagnetisk interferens (EMI), uansett hvilken strømforsyning kabelen går i nærheten av (110 V, 240 V, 10 000 V AC) eller svært nær en megawatt-sender. Et lynnedslag i en avstand på 1 cm fra kabelen vil ikke produsere noen forstyrrelse og vil ikke påvirke driften av systemet;
  • Informasjonssikkerhet - informasjon overføres via optisk fiber "fra punkt til punkt", og den kan bare avlyttes eller endres ved fysisk forstyrrelse av overføringslinjen
  • Fiberoptisk kabel er lettere og mindre - det er mer praktisk og enklere å installere enn en elektrisk kabel med samme diameter;
  • Det er ikke mulig å lage en kabelgren uten å skade signalkvaliteten. Eventuell tukling med systemet oppdages umiddelbart ved mottakerenden av linjen, dette er spesielt viktig for sikkerhets- og videoovervåkingssystemer;
  • Brann- og eksplosjonssikkerhet ved endring av fysiske og kjemiske parametere
  • Kostnaden for kabelen synker hver dag, dens kvalitet og evner begynner å vinne over kostnadene ved å bygge lavstrøms fiberoptiske linjer

Det er ingen ideelle og perfekte løsninger; som ethvert system har fiberoptiske kommunikasjonslinjer sine ulemper:

  • Skjørhet av glassfiber - hvis kabelen er sterkt bøyd, kan fibrene knekke eller bli grumsete på grunn av forekomsten av mikrosprekker. For å eliminere og minimere disse risikoene, brukes kabelforsterkende strukturer og fletter. Når du installerer kabelen, er det nødvendig å følge produsentens anbefalinger (hvor spesielt den minste tillatte bøyeradius er standardisert);
  • Kompleksiteten til forbindelsen i tilfelle brudd krever et spesielt verktøy og kvalifikasjonene til utøveren;
  • Kompleks produksjonsteknologi for både selve fiberen og komponentene i den fiberoptiske koblingen;
  • Kompleksiteten til signalkonvertering (i grensesnittutstyr);
  • Relativt høye kostnader for optisk terminalutstyr. Utstyret er imidlertid dyrt i absolutte tall. Forholdet mellom pris og båndbredde for fiberoptiske linjer er bedre enn for andre systemer;
  • Uklarhet av fiberen på grunn av strålingseksponering (det finnes imidlertid dopede fibre med høy strålingsmotstand).

Installasjon av fiberoptiske kommunikasjonssystemer krever et passende kvalifikasjonsnivå fra entreprenøren, siden kabelterminering utføres med spesialverktøy, med spesiell presisjon og dyktighet, i motsetning til andre overføringsmedier. Innstillinger for ruting og signalbytte krever spesielle kvalifikasjoner og ferdigheter, så du bør ikke spare penger på dette området og være redd for å betale for mye for profesjonelle; eliminering av forstyrrelser i systemet og konsekvensene av feil kabelinstallasjon vil koste mer.

Driftsprinsipp for fiberoptisk kabel.

Selve ideen om å overføre informasjon ved hjelp av lys, for ikke å nevne det fysiske operasjonsprinsippet, er ikke helt klart for de fleste vanlige mennesker. Vi vil ikke gå dypt inn i dette emnet, men vi vil prøve å forklare den grunnleggende virkningsmekanismen til optisk fiber og rettferdiggjøre slike høyytelsesindikatorer.

Konseptet med fiberoptikk er avhengig av de grunnleggende lovene for refleksjon og brytning av lys. Takket være designen kan glassfiber holde lysstråler inne i lyslederen og hindre dem i å "passere gjennom vegger" når de sender et signal over mange kilometer. I tillegg er det ingen hemmelighet at lyshastigheten er høyere.

Fiberoptikk er basert på effekten av brytning ved maksimal innfallsvinkel, hvor total refleksjon oppstår. Dette fenomenet oppstår når en lysstråle forlater et tett medium og kommer inn i et mindre tett medium i en viss vinkel. La oss for eksempel forestille oss en helt ubevegelig overflate av vann. Observatøren ser fra under vannet og endrer synsvinkel. På et visst tidspunkt blir synsvinkelen slik at observatøren ikke vil kunne se objekter som befinner seg over vannoverflaten. Denne vinkelen kalles vinkelen for total refleksjon. I denne vinkelen vil observatøren bare se objekter under vann, det vil virke som om han ser inn i et speil.

Den indre kjernen i en fiberoptisk kabel har en høyere brytningsindeks enn kappen og effekten av total refleksjon oppstår. Av denne grunn kan ikke en lysstråle, som passerer gjennom den indre kjernen, gå utover sine grenser.

Det finnes flere typer fiberoptiske kabler:

  • Med en trinnformet profil - det typiske, billigste alternativet, skjer lysfordelingen i "trinn", mens inngangspulsen deformeres på grunn av forskjellige lengder på banene til lysstråler
  • Med en jevn "multi-modus" profil - lysstråler forplanter seg med omtrent like hastigheter i "bølger", lengden på banene deres er balansert, dette gjør det mulig å forbedre egenskapene til pulsen;
  • Single-mode glassfiber - det dyreste alternativet, lar deg strekke bjelkene rett, pulsoverføringsegenskapene blir nesten feilfrie.

Fiberoptisk kabel er fortsatt dyrere enn andre materialer, installasjonen og termineringen er mer komplisert og krever kvalifiserte utøvere, men fremtiden for informasjonsoverføring ligger utvilsomt i utviklingen av disse teknologiene, og denne prosessen er irreversibel.

Den fiberoptiske linjen inkluderer aktive og passive komponenter. Ved overføringsenden av den fiberoptiske kabelen er det en LED- eller laserdiode, deres stråling moduleres av sendesignalet. I forhold til videoovervåking vil dette være et videosignal, for overføring av digitale signaler er logikken bevart. Under overføring moduleres den infrarøde dioden i lysstyrke og pulserer i henhold til signalvariasjoner. For å motta og konvertere et optisk signal til et elektrisk signal, er en fotodetektor vanligvis plassert ved mottakerenden.


Aktive komponenter inkluderer multipleksere, regeneratorer, forsterkere, lasere, fotodioder og modulatorer.

Multiplekser– kombinerer flere signaler til ett, slik at en enkelt fiberoptisk kabel kan brukes til å overføre flere sanntidssignaler samtidig. Disse enhetene er uunnværlige i systemer med utilstrekkelig eller begrenset antall kabler.

Det finnes flere typer multipleksere, de er forskjellige i deres tekniske spesifikasjoner, funksjoner og bruksområder:

  • spektraldivisjon (WDM) - de enkleste og billigste enhetene, overfører optiske signaler fra en eller flere kilder som opererer ved forskjellige bølgelengder via en kabel;
  • frekvensmodulasjon og frekvensdelingsmultipleksing (FM-FDM) – enheter er ganske immune mot støy og forvrengning, med gode egenskaper og kretser med middels kompleksitet, har 4,8 og 16 kanaler, optimalt for videoovervåking.
  • Amplitudemodulasjon med delvis undertrykt sidebånd (AVSB-FDM) - med optoelektronikk av høy kvalitet lar de deg overføre opptil 80 kanaler, optimalt for abonnent-TV, men dyrt for videoovervåking;
  • Pulskodemodulasjon (PCM - FDM) - en kostbar enhet, helt digital, brukt til distribusjon av digital video og videoovervåking;

I praksis brukes ofte kombinasjoner av disse metodene. En regenerator er en enhet som gjenoppretter formen til en optisk puls, som, forplanter seg langs fiberen, gjennomgår forvrengning. Regeneratorer kan enten være rent optiske eller elektriske, som konverterer et optisk signal til et elektrisk signal, gjenoppretter det og deretter konverterer det tilbake til optisk.

Forsterker- forsterker signaleffekten til ønsket spenningsnivå, kan være optisk og elektrisk, utfører optisk-elektronisk og elektron-optisk signalkonvertering.

LED og lasere- kilde til monokrom koherent optisk stråling (lys for kabel). For systemer med direkte modulasjon utfører den samtidig funksjonene til en modulator som konverterer et elektrisk signal til et optisk.

Fotodetektor(Photodiode) - en enhet som mottar et signal i den andre enden av en fiberoptisk kabel og utfører optoelektronisk signalkonvertering.

Modulator- en enhet som modulerer en optisk bølge som bærer informasjon i henhold til loven om et elektrisk signal. I de fleste systemer utføres denne funksjonen av en laser, men i systemer med indirekte modulering brukes separate enheter til dette formålet.

Passive komponenter i fiberoptiske linjer inkluderer:

Fiberoptisk kabel – fungerer som et medium for signaloverføring. Den ytre kappen til kabelen kan være laget av forskjellige materialer: polyvinylklorid, polyetylen, polypropylen, teflon og andre materialer. En optisk kabel kan ha ulike typer rustninger og spesifikke beskyttelseslag (for eksempel små glassnåler for å beskytte mot gnagere). Etter design kan det være:


Optisk kopling- en enhet som brukes til å koble til to eller flere optiske kabler.

Optisk kryss- en enhet utformet for å terminere en optisk kabel og koble aktivt utstyr til den.

Pigger– beregnet for permanent eller semi-permanent skjøting av fibre;

Koblinger– for å koble til eller fra kabelen igjen;

Koblinger– enheter som fordeler den optiske kraften til flere fibre til én;

Brytere– enheter som omfordeler optiske signaler under manuell eller elektronisk kontroll

Installasjon av fiberoptiske kommunikasjonslinjer, funksjoner og prosedyre.

Glassfiber er et veldig sterkt, men sprøtt materiale, men takket være det beskyttende skallet kan det behandles nesten som om det var elektrisk. Men når du installerer kabelen, må du overholde produsentens krav til:

  • "Maksimal forlengelse" og "maksimal bruddkraft", uttrykt i newton (ca. 1000 N eller 1 kN). I en optisk kabel er det meste av belastningen plassert på styrkestrukturen (armert plast, stål, Kevlar eller en kombinasjon av disse). Hver type struktur har sine egne individuelle egenskaper og grad av beskyttelse; hvis spenningen overstiger det spesifiserte nivået, kan den optiske fiberen bli skadet.
  • «Minimum bøyeradius» – gjør bøyningene jevnere, unngå skarpe bøyninger.
  • "Mekanisk styrke", det uttrykkes i N/m (newton/meter) - beskyttelse av kabelen mot fysisk påkjenning (den kan tråkkes på eller til og med kjøres over av kjøretøy. Du bør være ekstremt forsiktig og spesielt sikre kryss og koblinger , øker belastningen kraftig på grunn av liten kontaktflate.

Den optiske kabelen leveres vanligvis viklet på tretromler med et slitesterkt plastbeskyttelseslag eller trelister rundt omkretsen. De ytre lagene av kabelen er de mest sårbare, så under installasjonen er det nødvendig å huske vekten på trommelen, beskytte den mot støt og fall, og ta sikkerhetstiltak under lagring. Det er best å lagre tromlene horisontalt, men hvis de ligger vertikalt, bør kantene (kantene) berøre hverandre.

Prosedyre og funksjoner for installasjon av fiberoptisk kabel:

  1. Før installasjon er det nødvendig å inspisere kabeltromlene for skader, bulker og riper. Hvis det er mistanke, er det bedre å umiddelbart legge kabelen til side for påfølgende detaljert undersøkelse eller avvisning. Korte stykker (mindre enn 2 km) kan kontrolleres for fiberkontinuitet med en hvilken som helst lommelykt. Fiberkabel for infrarød overføring overfører like godt vanlig lys.
  2. Deretter undersøker du ruten for potensielle problemer (skarpe hjørner, tilstoppede kabelkanaler osv.), hvis noen, gjør endringer i ruten for å minimere risikoen.
  3. Fordel kabelen langs ruten på en slik måte at tilkoblingspunktene og tilkoblingspunktene for forsterkere er tilgjengelige, men beskyttet mot uønskede faktorer, steder. Det er viktig at det forblir tilstrekkelige kabelreserver ved fremtidige tilkoblinger. Åpne kabelender må beskyttes med vanntette hetter. Rør brukes for å minimere bøyestress og skade fra passerende trafikk. En del av kabelen er igjen i begge ender av kabellinjen; lengden avhenger av den planlagte konfigurasjonen).
  4. Ved legging av en kabel under bakken er den i tillegg beskyttet mot skader ved lokale belastningspunkter, slik som kontakt med heterogent tilbakefyllingsmateriale og grøfteujevnheter. For å gjøre dette legges kabelen i grøften på et lag med sand 50-150 cm og dekkes med samme lag med sand 50-150 cm. Bunnen av grøften må være flat, uten fremspring; ved nedgraving, steiner som kan skade kabelen bør fjernes. Det skal bemerkes at skade på kabelen kan oppstå både umiddelbart og under drift (etter tilbakefylling av kabelen), for eksempel fra konstant trykk; en ikke-fjernet stein kan gradvis presse gjennom kabelen. Arbeid med diagnostikk og søk og eliminering av brudd på en allerede nedgravd kabel vil koste mye mer enn nøyaktighet og overholdelse av forholdsregler under installasjonen. Dybden på grøften avhenger av jordtype og forventet overflatebelastning. I hardt fjell vil dybden være 30 cm, i bløt fjell eller under vei 1 m. Anbefalt dybde er 40-60 cm, med en sandbedtykkelse på 10 til 30 cm.
  5. Den vanligste metoden er å legge kabelen i en grøft eller brett direkte fra trommelen. Når du installerer veldig lange linjer, plasseres trommelen på kjøretøyet, når maskinen beveger seg, kabelen legges på plass, det er ikke nødvendig å skynde seg, tempoet og rekkefølgen for avvikling av trommelen justeres manuelt.
  6. Når du legger kabelen i et brett, er det viktigste å ikke overskride den kritiske bøyeradius og mekanisk belastning. Kabelen skal legges i ett plan, ikke skape punkter med konsentrerte belastninger, unngå skarpe vinkler, trykk og skjæringer med andre kabler og traseer på traseen, og ikke bøy kabelen.
  7. Å trekke en fiberoptisk kabel gjennom ledninger ligner på å trekke konvensjonell kabel, men bruk ikke overdreven fysisk kraft eller bryt produsentens spesifikasjoner. Når du bruker stiftklemmer, husk at lasten ikke skal falle på den ytre kappen av kabelen, men på kraftstrukturen. For å redusere friksjonen kan talkum eller polystyrengranulat brukes; for bruk av andre smøremidler, kontakt produsenten.
  8. I tilfeller der kabelen allerede har en endeforsegling, når du installerer kabelen, bør du være spesielt forsiktig så du ikke skader kontaktene, forurenser dem eller utsetter dem for overdreven belastning i tilkoblingsområdet.
  9. Etter installasjon er kabelen i skuffen sikret med nylonbånd, den skal ikke gli eller synke. Hvis overflateegenskapene ikke tillater bruk av spesielle kabelfester, er bruk av klemmer akseptabelt, men med ekstrem forsiktighet for ikke å skade kabelen. Det anbefales å bruke klemmer med et beskyttende plastlag, det skal brukes en separat klemme for hver kabel og du skal ikke i noe tilfelle binde flere kabler sammen. Det er bedre å la det være litt slakk mellom endepunktene på kabelfestet fremfor å sette kabelen under spenning, ellers vil den reagere dårlig på temperatursvingninger og vibrasjoner.
  10. Hvis den optiske fiberen blir skadet under installasjonen, merk området og la det være tilstrekkelig med kabel for påfølgende skjøting.

I prinsippet er det ikke mye forskjellig å legge en fiberoptisk kabel fra å installere en vanlig kabel. Hvis du følger alle anbefalingene vi har angitt, vil det ikke være noen problemer under installasjon og drift, og systemet ditt vil fungere i lang tid, effektivt og pålitelig.

Et eksempel på en typisk løsning for å legge en fiberoptisk linje

Oppgaven er å organisere et fiberoptisk kommunikasjonssystem mellom to separate bygg av et produksjonsbygg og et administrasjonsbygg. Avstanden mellom bygninger er 500 m.

Estimat for installasjon av fiberoptisk kommunikasjonssystem
Nei. Navn på utstyr, materialer, arbeid Enhet fra-i Antall Pris pr. Mengde, i rub.
JEG. FOCL-systemutstyr, inkludert: 25 783
1.1. Kryss optisk vegg (SHKON) 8 porter PC. 2 2600 5200
1.2. Mediekonverter 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550nm PC. 2 2655 5310
1.3. Optisk kobling gjennom passasje PC. 3 3420 10260
1.4. Bryterboks 600x400 PC. 2 2507 5013
II. Kabelruter og materialer til det fiberoptiske kommunikasjonssystemet, inkludert: 25 000
2.1. Optisk kabel med ekstern kabel 6 kN, sentralmodul, 4 fibre, single-mode G.652. m. 200 41 8200
2.2. Optisk kabel med intern støttekabel, sentralmodul, 4 fibre, enkeltmodus G.652. m. 300 36 10800
2.3. Andre forbruksvarer (koblinger, skruer, dybler, isolasjonstape, festemidler, etc.) sett 1 6000 6000
III. SAMLEDE KOSTNADER PÅ UTSTYR OG MATERIALER (post I+post II) 50 783
IV. Transport- og anskaffelseskostnader, 10 % *post III 5078
V. Arbeid med installasjon og bytte av utstyr, inkludert: 111 160
5.1. Montering av bannere enheter 4 8000 32000
5.2. Kabling m. 500 75 37500
5.3. Montering og sveising av koblinger enheter 32 880 28160
5.4. Installasjon av koblingsutstyr enheter 9 1500 13500
VI. TOTAL ESTIMERT (artikkel III+vare IV+vare V) 167 021

Forklaringer og kommentarer:

  1. Rutens totale lengde er 500 m, inkludert:
    • fra gjerdet til produksjonsbygget og administrasjonsbygget er 100 m hver (totalt 200 m);
    • langs gjerdet mellom bygninger 300 moh.
  2. Kabelinstallasjon utføres åpen metode, gjelder også:
    • fra bygninger til gjerdet (200 m) med luft (haling) ved bruk av materialer spesialisert for legging av fiberoptiske linjer;
    • mellom bygninger (300 m) langs et gjerde laget av armerte betongplater, festes kabelen i midten av gjerdet ved hjelp av metallklemmer.
  3. For å organisere fiberoptiske kommunikasjonslinjer brukes en spesialisert selvbærende (innebygd kabel) pansret kabel.

Fiberoptiske linjer kalles linjer designet for å overføre informasjon i det optiske området. I følge det sovjetiske informasjonsbyrået var veksthastigheten for bruk av fiberoptiske linjer på slutten av 80-tallet 40%. Fagforeningseksperter antok at noen land helt ville forlate kobberkjerner. Kongressen vedtok en økning på 25 % i volumet av kommunikasjonslinjer for den 12. femårsplanen. Den trettende, også designet for å utvikle fiberoptikk, så Sovjetunionens kollaps, den første mobiloperatører. Forresten sviktet ekspertenes prognose angående det økende behovet for kvalifisert personell...

Driftsprinsipp

Hva er årsakene til den kraftige økningen i popularitet til høyfrekvente signaler? Moderne lærebøker nevner å redusere behovet for signalregenerering, kostnader og øke kanalkapasiteten. Sovjetiske ingeniører fant ut, resonnement annerledes: kobberkabler, rustninger, skjermer står for 50% av verdens kobberproduksjon, 25% av bly. Et utilstrekkelig kjent faktum ble hovedårsaken til at Nikola Teslas sponsorer av Wardenclyffe Tower-prosjektet ble forlatt (navnet ble gitt av etternavnet til filantropen som donerte landet). En berømt serbisk forsker ønsket å overføre informasjon og energi trådløst, og skremte mange lokale eiere av kobbersmelteverk. 80 år senere har bildet endret seg dramatisk: folk innså behovet for å redde ikke-jernholdige metaller.

Materialet som brukes til å lage fiberen er... glass. Et vanlig silikat, smaksatt med en god del egenskapsmodifiserende polymerer. Sovjetiske lærebøker, i tillegg til de angitte årsakene til populariteten til den nye teknologien, heter:

  1. Lav signaldemping, noe som førte til en reduksjon i behovet for regenerering.
  2. Ingen gnistdannelse, derfor brannsikkerhet, null eksplosjonsfare.
  3. Ingen kortslutning, reduserte vedlikeholdskrav.
  4. Ufølsom for elektromagnetisk interferens.
  5. Lav vekt, relativt små dimensjoner.

I utgangspunktet skulle fiberoptiske linjer koble sammen store motorveier: mellom byer, forsteder og automatiske telefonsentraler. USSR-eksperter kalte kabelrevolusjonen beslektet med fremkomsten av solid-state elektronikk. Utviklingen av teknologi har gjort det mulig å bygge nettverk som er fri for lekkasjestrømmer og krysstale. En seksjon som er hundrevis av kilometer lang er blottet for aktive signalregenereringsmetoder. Lengden på en enkeltmoduskabel er vanligvis 12 km, og lengden på en multimoduskabel er 4 km. Den siste milen er ofte belagt med kobber. Leverandører er vant til å dedikere endepunkter til individuelle brukere. Det er ingen høye hastigheter, sender/mottakerne er billige, muligheten til å levere strøm til enheten samtidig, og brukervennlighet av lineære moduser.

Sender

Typiske stråledannere er halvleder-LED, inkludert solid-state lasere. Spektralbredden til signalet som sendes ut av et typisk pn-kryss er 30-60 nm. Effektiviteten til de første solid-state enhetene nådde knapt 1%. Grunnlaget for tilkoblede lysdioder er ofte indium-gallium-arsen-fosfor-strukturen. Ved å sende ut ved en lavere frekvens (1,3 µm), gir enhetene betydelig spektrumspredning. Den resulterende spredningen begrenser bithastigheten (10-100 Mbps). Derfor er lysdioder egnet for å bygge lokale nettverksressurser (avstand 2-3 km).

Frekvensdeling med multipleksing utføres av flerfrekvensdioder. I dag blir ufullkomne halvlederstrukturer aktivt erstattet av vertikalemitterende lasere, som forbedrer spektrale egenskaper betydelig. økende hastighet. Prisen er den samme. Stimulert utslippsteknologi gir mye høyere effekter (hundrevis av mW). Koherent stråling gir en effektivitet av enkeltmoduslinjer på 50 %. Effekten av kromatisk dispersjon reduseres, noe som gir mulighet for høyere bithastigheter.

Den korte laderekombinasjonstiden gjør det enkelt å modulere strålingen med høye frekvenser av forsyningsstrømmen. I tillegg til vertikale bruker de:

  1. Lasere med tilbakemelding.
  2. Fabry-Perot resonatorer.

Høye bithastigheter for oppnås ved å bruke eksterne modulatorer: elektroabsorpsjon, Mach-Zehnder-interferometre. Eksterne systemer eliminerer behovet for lineær frekvensmodulering av forsyningsspenningen. Kuttespekteret til det diskrete signalet overføres videre. I tillegg har andre bærerkodingsteknikker blitt utviklet:

  • Kvadratur faseskift-tasting.
  • Ortogonal frekvensdelingsmultipleksing.
  • Amplitude kvadraturmodulasjon.

Prosedyren utføres av digitale signalprosessorer. Gamle metoder kompenserte kun for den lineære komponenten. Berenger uttrykte modulatoren med Wien-serien, DAC og forsterker modellert med avkortet, tidsuavhengig Volterra-serie. Khana foreslår å bruke en polynomsendermodell i tillegg. Hver gang blir koeffisientene til serien funnet ved hjelp av en indirekte læringsarkitektur. Dutel spilte inn mange vanlige varianter. Fasekorrelasjon og kvadraturfelt simulerer ufullkommenhet i synkroniseringssystemer. Ikke-lineære effekter kompenseres på samme måte.

Mottakere

Fotodetektoren utfører omvendt konvertering mellom lys og elektrisitet. Brorparten av solid-state-mottakere bruker indium-gallium-arsen-strukturen. Noen ganger er det pin-fotodioder, skred. Metall-halvleder-metallstrukturer er ideelle for å bygge inn regeneratorer og kortbølgemultipleksere. Optoelektriske omformere er ofte supplert med transimpedansforsterkere og limitere som produserer et digitalt signal. Deretter øver de på klokkegjenoppretting med faselåst sløyfe.

Overføring av lys med glass: historie

Fenomenet refraksjon, som gjør troposfærisk kommunikasjon mulig, mislikes av elevene. Komplekse formler og uinteressante eksempler dreper en elevs kjærlighet til kunnskap. Ideen om en lysguide ble født tilbake på 1840-tallet: Daniel Colladon og Jacques Babinet (Paris) prøvde å pynte sine egne forelesninger med fristende, visuelle eksperimenter. Lærere i middelalderens Europa ble dårlig betalt, så en stor tilstrømning av studenter som kom med penger virket som et velkomment perspektiv. Foreleserne lokket publikum på alle måter. En viss John Tyndall utnyttet ideen 12 år senere, og ga mye senere ut en bok (1870) som undersøkte optikkens lover:

  • Lys passerer luft-vann-grensesnittet, og brytning av strålen i forhold til perpendikulæren observeres. Hvis kontaktvinkelen til strålen med den ortogonale linjen overstiger 48 grader, slutter fotoner å forlate væsken. Energien reflekteres fullstendig tilbake. La oss kalle grensen for mediets begrensende vinkel. Vann er 48 grader 27 minutter, silikatglass er 38 grader 41 minutter, diamant er 23 grader 42 minutter.

Fødselen av 1800-tallet brakte den lette telegraflinjen St. Petersburg - Warszawa med en lengde på 1200 km. Regenerering av meldingsoperatører ble utført hver 40. km. Meldingen fortsatte i flere timer, vær og sikt forstyrret. Fremkomsten av radiokommunikasjon erstattet de gamle teknikkene. De første optiske linjene dateres tilbake til slutten av 1800-tallet. Legene likte det nye produktet! Bøyd glassfiber gjorde det mulig å belyse ethvert hulrom i menneskekroppen. Historikere tilbyr følgende tidslinje for utvikling av hendelser:


Ideen til Henry Saint-Rene ble videreført av nybyggerne i den nye verden (1920-tallet), som bestemte seg for å forbedre TV. Clarence Hansell, John Logie Baird ble pionerer. Ti år senere (1930) beviste medisinstudent Heinrich Lamm muligheten for å overføre bilder ved hjelp av glassguider. Kunnskapssøkeren bestemte seg for å undersøke innsiden av kroppen. Bildekvaliteten var dårlig, og et forsøk på å få britisk patent mislyktes.

Fødselen av fiber

Uavhengig oppfant den nederlandske forskeren Abraham van Heel, briten Harold Hopkins, Narinder Singh Kapani fiber (1954). Fordelen med den første var ideen om å dekke den sentrale kjernen med et gjennomsiktig skall som hadde lav brytningsindeks (nær luft). Beskyttelse mot overflateriper forbedret overføringskvaliteten betydelig (oppfinnernes samtidige så hovedhindringen for å bruke fiberlinjer ved store tap). Britene ga også et seriøst bidrag, og samlet en bunt med fibre som nummererte 10 000 stykker, og sendte et bilde i en avstand på 75 cm. Notatet "Flexible fiberscope using static scanning" prydet tidsskriftet Nature (1954).

Dette er interessant! Narinder Singh Kapani laget begrepet glassfiber i en artikkel i American Science (1960).

1956 brakte verden et nytt fleksibelt gastroskop, forfattere Basil Hirschowitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss (University of Michigan). Et spesielt trekk ved det nye produktet var glassskallet til fibrene. Elias Snitzer (1961) introduserte ideen om single-mode fiber. Så tynn at bare en flekk av interferensmønsteret passer inn. Ideen hjalp leger med å undersøke innsiden til en (levende) person. Tapet var 1 dB/m. Kommunikasjonsbehovet utvidet seg mye lenger. Det var nødvendig å nå en terskel på 10-20 dB/km.

1964 regnes som et vendepunkt: Dr. Kao publiserte en viktig spesifikasjon, som introduserte det teoretiske grunnlaget for langdistansekommunikasjon. Dokumentet gjorde utstrakt bruk av figuren ovenfor. Forskeren har bevist at høyt renset glass vil bidra til å redusere tap. Tysk fysiker (1965) Manfred Börner (Telefunken Research Labs, Ulm) presenterte den første operative telekommunikasjonslinjen. NASA sendte umiddelbart ned månebilder ved å bruke nye produkter (utviklingen var hemmelig). Noen år senere (1970) inngav tre ansatte i Corning Glass (se begynnelsen av emnet) et patent som implementerte en teknologisk syklus for smelting av silisiumoksid. Byrået brukte tre år på å evaluere teksten. Den nye kjernen økte kanalens kapasitet med 65 000 ganger i forhold til kobberkabel. Dr. Kaos team forsøkte umiddelbart å tilbakelegge en betydelig avstand.

Dette er interessant! 45 år senere (2009) ble Kao tildelt Nobelprisen i fysikk.

Militære datamaskiner (1975) fra det amerikanske luftforsvaret (NORAD-seksjonen, Cheyenne Mountains) fikk ny kommunikasjon. Det optiske Internett dukket opp for lenge siden, før personlige datamaskiner! To år senere gjennomførte en telefonlinjetest på 1,5 mil i en forstad i Chicago med suksess 672 talekanaler. Glassblåsere jobbet utrettelig: tidlig på 1980-tallet kom fiber med en demping på 4 dB/km. Silisiumoksid ble erstattet av en annen halvleder - germanium.

Produksjonshastigheten av kabel av høy kvalitet ved produksjonslinjen var 2 m/s. Chemie Thomas Mensah utviklet en teknologi som økte den angitte grensen tjue ganger. Det nye produktet har endelig blitt billigere enn kobberkabel. Det som følger er skissert ovenfor: en økning i innføringen av ny teknologi fulgte. Avstanden mellom repeatere var 70-150 km. En fiberforsterker dopet med Erbium-ioner har dramatisk redusert kostnadene for å bygge linjer. Tidene for den trettende femårsplanen brakte planeten 25 millioner kilometer med fiberoptiske nettverk.

En ny drivkraft til utvikling ble gitt ved oppfinnelsen av fotoniske krystaller. År 2000 brakte de første kommersielle modellene. Periodisiteten til strukturene tillot en betydelig økning i kraft, fiberdesignet ble fleksibelt justert for å følge frekvensen. I 2012 oppnådde Nippon Telegraph and Telephone Company hastigheter på 1 petabit/s over en rekkevidde på 50 km med en enkelt fiber.

Militær industri

Historien om marsjen til den amerikanske militærindustrien, publisert i Monmouth Message, er pålitelig kjent. I 1958 rapporterte kabelsjefen ved Fort Monmouth (Signal Corps Labs of the United States Army) om farene ved lyn og nedbør. Den offisielle forstyrret forskeren Sam Di Vita, og ba ham finne en erstatning for det grønne kobberet. Svaret inneholdt et forslag om å prøve glass, fiber og lyssignaler. Onkel Sams ingeniører på den tiden var imidlertid maktesløse til å løse problemet.

I varme september 1959 spurte Di Vita andrerangs løytnant Richard Sturzebecher om han kjente formelen for glass som er i stand til å overføre et optisk signal. Svaret inneholdt informasjon om silisiumoksid, en prøve ved Alfred University. Å måle brytningsindeksen til materialer med et mikroskop ga Richard hodepine. 60-70 % glasspulver lot strålende lys passere fritt og irriterte øynene. Med behovet for det reneste glasset i tankene, studerte Sturzebecher moderne produksjonsteknikker ved bruk av silisiumklorid IV. Di Vita fant materialet passende, og bestemte seg for å overlate regjeringen til forhandlinger med Corning glassblåsere.

Tjenestemannen kjente arbeiderne godt, men bestemte seg for å offentliggjøre saken slik at anlegget skulle få en statlig kontrakt. Mellom 1961 og 1962 ble ideen om å bruke rent silisiumoksid overført til forskningslaboratorier. Føderale bevilgninger utgjorde rundt 1 million dollar (mellom 1963 og 1970). Programmet ble avsluttet (1985) med utviklingen av en industri med flere milliarder dollar for produksjon av fiberoptiske kabler, som raskt begynte å erstatte kobberkabler. Di Vita fortsatte å jobbe, konsulent for industrien, levde til 97 år (dødsår - 2010).

Typer kabler

Kabelen er dannet:

  1. Kjerne.
  2. Shell.
  3. Beskyttende deksel.

Fiberen realiserer total refleksjon av signalet. Materialet til de to første komponentene er tradisjonelt glass. Noen ganger finner de en billig erstatning - polymer. Optiske kabler kombineres ved fusjon. Å justere kjernen vil kreve ferdigheter. Multimoduskabler med en tykkelse på over 50 mikron er lettere å lodde. De to globale variantene er forskjellige i antall moduser:

  • Multimode er utstyrt med en tykk kjerne (over 50 mikron).
  • Enkeltmodus er mye tynnere (mindre enn 10 mikron).

Paradoks: en mindre kabel gir langdistansekommunikasjon. Kostnaden for et firekjerners transatlantisk hav er 300 millioner dollar. Kjernen er belagt med en lysbestandig polymer. The New Scientist magazine (2013) publiserte eksperimentene til en vitenskapelig gruppe fra University of Southampton, som dekket en rekkevidde på 310 meter... med en bølgeleder! Det passive dielektriske elementet viste en hastighet på 77,3 Tbit/s. Veggene i det hule røret er dannet av en fotonisk krystall. Informasjonsstrømmen beveget seg med en hastighet på 99,7 % av lyset.

Fotonisk krystallfiber

En ny type kabel er dannet av et sett med rør, konfigurasjonen ligner en avrundet honningkake. Fotoniske krystaller ligner naturlig perlemor, og danner periodiske konformasjoner som er forskjellige i brytningsindeks. Noen bølgelengder er dempet inne i slike rør. Kabelen demonstrerer passbåndet, strålen som gjennomgår Bragg-brytning reflekteres. På grunn av tilstedeværelsen av forbudte soner, beveger det koherente signalet seg langs lyslederen.

Introduksjon

I dag spiller kommunikasjon en viktig rolle i vår verden. Og hvis tidligere kobberkabler og ledninger ble brukt til å overføre informasjon, er tiden kommet for optiske teknologier og fiberoptiske kabler. Nå, når du ringer til den andre siden av verden (for eksempel fra Russland til Amerika) eller laster ned en favorittmelodi fra Internett som er på et nettsted et sted i Australia, tenker vi ikke engang på hvordan vi klarer oss å gjøre dette. Og dette skjer takket være bruken av fiberoptiske kabler. For å koble mennesker sammen, bringe dem nærmere hverandre eller til den ønskede informasjonskilden, må kontinenter kobles sammen. For tiden utføres informasjonsutveksling mellom kontinenter hovedsakelig gjennom undersjøiske fiberoptiske kabler. For tiden legges fiberoptiske kabler langs bunnen av Stillehavet og Atlanterhavet, og nesten hele verden er "viklet inn" i et nettverk av fiberkommunikasjonssystemer (Laser Mag.-1993.-No. 3; Laser Focus World.- 1992.-28, nr. 12; Telecom mag.-1993.-Nr. 25; AEU: J. Asia Electron. Union.-1992.-Nr. 5). Europeiske land er forbundet over Atlanterhavet med fiberlinjer til Amerika. USA, gjennom Hawaii-øyene og øya Guam - med Japan, New Zealand og Australia. En fiberoptisk kommunikasjonslinje forbinder Japan og Korea med det russiske fjerne østen. I vest er Russland forbundet med de europeiske landene St. Petersburg - Kingisepp - Danmark og St. Petersburg - Vyborg - Finland, i sør - med de asiatiske landene Novorossiysk - Tyrkia. Samtidig er hoveddrivkraften bak utviklingen av fiberoptiske kommunikasjonslinjer Internett.

Fiberoptiske nettverk er absolutt et av de mest lovende områdene innen kommunikasjon. Kapasiteten til optiske kanaler er størrelsesorden høyere enn informasjonslinjer basert på kobberkabel.

Optisk fiber regnes som det mest perfekte mediet for å overføre store strømmer av informasjon over lange avstander. Den er laget av kvarts, som er basert på silisiumdioksid - et utbredt og rimelig materiale, i motsetning til kobber. Den optiske fiberen er svært kompakt og lett, med en diameter på bare rundt 100 mikron.

I tillegg er optisk fiber immun mot elektromagnetiske felt, noe som eliminerer noen av de typiske problemene med kobberkommunikasjonssystemer. Optiske nettverk er i stand til å overføre signaler over lange avstander med mindre tap. Til tross for at denne teknologien fortsatt er dyr, faller prisene på optiske komponenter stadig, mens egenskapene til kobberlinjer nærmer seg grenseverdiene og krever stadig flere kostnader for videreutvikling av dette området.

Det virker for meg som temaet fiberoptiske kommunikasjonslinjer for øyeblikket er relevant, lovende og interessant å vurdere. Derfor velger jeg det for kursarbeidet mitt og tror at FOCL er fremtiden.

1. Skapelseshistorie

Selv om fiberoptikk er et mye brukt og populært kommunikasjonsmiddel, er selve teknologien enkel og utviklet for lenge siden. Eksperimentet med å endre retningen til en lysstråle ved brytning ble demonstrert av Daniel Colladon og Jacques Babinet tilbake i 1840. Den praktiske anvendelsen av teknologien ble funnet først i det tjuende århundre.

På 1920-tallet demonstrerte eksperimentørene Clarence Hasnell og John Berd muligheten for å overføre bilder gjennom optiske rør.

Oppfinnelsen av fiberoptikk i 1970 av Corning-spesialister anses å være et vendepunkt i historien til utviklingen av fiberoptiske teknologier. Utviklerne klarte å lage en leder som er i stand til å opprettholde minst én prosent av den optiske signaleffekten i en avstand på én kilometer. Etter dagens standarder er dette en ganske beskjeden prestasjon, men den gang, for nesten 40 år siden, var det en nødvendig betingelse for å utvikle en ny type kablet kommunikasjon.

E De første storskala eksperimentene knyttet til fremveksten av FDDI-standarden. Disse første generasjonsnettene er fortsatt i drift i dag.

E Massiv bruk av fiberoptikk knyttet til produksjon av billigere komponenter. Veksthastigheten for fiberoptiske nettverk er eksplosiv.

E Økning i informasjonsoverføringshastigheter, fremvekst av bølgemultipleksteknologier (WDM, DWDM) / Nye typer fiber.

2. Fiberoptiske kommunikasjonslinjer som konsept

1 Optisk fiber og dens typer

En fiberoptisk kommunikasjonslinje (FOCL) er en type overføringssystem der informasjon overføres langs optiske dielektriske bølgeledere, kjent som optisk fiber. Så hva er det?

En optisk fiber er en ekstremt tynn glassylinder, kalt kjernen, dekket med et lag glass (fig. 1), kalt kledningen, med en annen brytningsindeks enn kjernen. En fiber er preget av diametrene til disse områdene - for eksempel betyr 50/125 en fiber med en kjernediameter på 50 mikron og en ytre kledningsdiameter på 125 mikron.

Fig.1 Optisk fiberstruktur

Lys forplanter seg langs fiberkjernen ved suksessive totale interne refleksjoner ved grensesnittet mellom kjernen og kledningen; dens oppførsel er på mange måter lik hvordan den ville vært om den falt i et rør hvis vegger var dekket med et speillag. Men i motsetning til et konvensjonelt speil, hvis refleksjon er ganske ineffektiv, er total intern refleksjon i hovedsak nær ideell - dette er deres grunnleggende forskjell, som lar lys reise lange avstander langs fiberen med minimalt tap.

En fiber laget på denne måten ((Fig. 2) a)) kalles en trinnvis indeksfiber og multimodusfiber fordi det er mange mulige baner, eller moduser, for en lysstråle å forplante seg.

Dette mangfoldet av moduser resulterer i pulsspredning (utvidelse) fordi hver modus går en annen vei gjennom fiberen, og derfor har forskjellige moduser forskjellige overføringsforsinkelser når de beveger seg fra den ene enden av fiberen til den andre. Resultatet av dette fenomenet er en begrensning av den maksimale frekvensen som effektivt kan overføres for en gitt fiberlengde - å øke enten frekvensen eller fiberlengden utover grensene fører i hovedsak til at påfølgende pulser smelter sammen, noe som gjør dem umulige å skille. For typisk multimodusfiber er denne grensen omtrent 15 MHz km, noe som betyr at et videosignal med en båndbredde på for eksempel 5 MHz kan overføres over en maksimal avstand på 3 km (5 MHz x 3 km = 15 MHz km) . Forsøk på å sende et signal over en større avstand vil resultere i progressivt tap av høye frekvenser.

Fig.2 Typer optisk fiber

For mange applikasjoner er dette tallet uakseptabelt høyt, og det ble søkt etter en fiberdesign med større båndbredde. En måte er å redusere fiberdiameteren til svært små verdier (8-9 µm), slik at bare én modus blir mulig. Enkeltmodusfibre, som de kalles ((fig. 2) b)) er svært effektive til å redusere spredning, og den resulterende båndbredden - mange GHz km - gjør dem ideelle for offentlige telefon- og telegrafnettverk (PTT) og kabel-tv-nettverk. . Dessverre krever fibre med så liten diameter bruk av en kraftig, nøyaktig innrettet og derfor relativt kostbar laserdiodeemitter, noe som reduserer deres attraktivitet for mange applikasjoner som involverer en kort lengde av den utformede linjen.

Ideelt sett trenger du en fiber med en båndbredde i samme størrelsesorden som single-mode fiber, men med en diameter som ligner på multimode, slik at det er mulig bruk rimelige LED-sendere. Til en viss grad oppfylles disse kravene av multimodusfiber med en gradientendring i brytningsindeks ((fig. 2) c)). Den ligner multimode trinnindeksfiberen diskutert ovenfor, men brytningsindeksen til kjernen er ikke ensartet - den varierer jevnt fra en maksimal verdi i midten til lavere verdier i periferien. Dette fører til to konsekvenser. For det første beveger lyset seg langs en svakt buet bane, og for det andre, og enda viktigere, er forskjellene i forplantningsforsinkelse mellom forskjellige moduser minimale. Dette er fordi høye moduser, som går inn i fiberen i en større vinkel og reiser en lengre avstand, faktisk begynner å forplante seg med en høyere hastighet når de beveger seg bort fra sentrum og inn i området der brytningsindeksen avtar, og vanligvis beveger seg raskere enn lavere -ordre moduser som gjenstår nær aksen i fiberen, i området med høy brytningsindeks. Økningen i hastighet kompenserer bare for den lengre tilbakelagte distansen.

Multimode graderte indeksfibre er ikke ideelle, men de har fortsatt veldig god båndbredde. Derfor, i de fleste korte og mellomlange linjer, er valget av denne typen fiber å foretrekke. I praksis betyr dette at båndbredde kun sjelden er en parameter som må tas i betraktning.

Dette er imidlertid ikke tilfellet for demping. Det optiske signalet dempes i alle fibre, med en hastighet avhengig av bølgelengden til senderens lyskilde (fig. 3). Som nevnt tidligere er det tre bølgelengder der optisk fiberdempning typisk er minimal - 850, 1310 og 1550 nm. Disse er kjent som gjennomsiktighetsvinduer. For multimodussystemer er 850 nm-vinduet det første og mest brukte (laveste kostnad). Ved denne bølgelengden har gradert multimodusfiber av god kvalitet en dempning på ca. 3 dB/km, noe som gjør det mulig å implementere TV-kommunikasjon med lukket krets over avstander over 3 km.

Fig.3 Avhengighet av dempning på bølgelengde

Ved en bølgelengde på 1310 nm viser den samme fiberen en enda lavere dempning på 0,7 dB/km, og lar dermed kommunikasjonsrekkevidden økes proporsjonalt til omtrent 12 km. 1310 nm er også det første driftsvinduet for single-mode fiberoptiske systemer, med en dempning på ca 0,5 dB/km, som i kombinasjon med laserdiodesendere gir mulighet for kommunikasjonslinjer på over 50 km. Det andre gjennomsiktighetsvinduet - 1550 nm - brukes til å lage enda lengre kommunikasjonslinjer (fiberdempning mindre enn 0,2 dB/km).

2 Klassifisering av FOC

Fiberoptisk kabel har eksistert i lang tid, og støtter til og med tidlige Ethernet-standarder for 10 Mbps gjennomstrømning. Den første av dem ble kalt FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), og den påfølgende ble kalt 10BaseF.

I dag er det flere dusin selskaper i verden som produserer optiske kabler til ulike formål. Den mest kjente av dem: AT&T, General Cable Company (USA); Siecor (Tyskland); BICC-kabel (Storbritannia); Les cables de Lion (Frankrike); Nokia (Finland); NTT, Sumitomo (Japan), Pirelli (Italia).

De avgjørende parametrene ved produksjon av fiberoptiske kabler er driftsforhold og kommunikasjonslinjekapasitet. I henhold til driftsforhold er kabler delt inn i to hovedgrupper (fig. 4)

Interne er beregnet for installasjon inne i bygninger og konstruksjoner. De er kompakte, lette og har som regel en kort totallengde.

Stamlinjer er designet for å legge kabelkommunikasjon i brønner, i bakken, på støtter langs kraftledninger og under vann. Disse kablene er beskyttet mot ytre påvirkninger og har en konstruksjonslengde på mer enn to kilometer.

For å sikre høy gjennomstrømning av kommunikasjonslinjer produseres fiberoptiske kabler som inneholder et lite antall (opptil 8) enkeltmodusfibre med lav demping, og kabler for distribusjonsnettverk kan inneholde opptil 144 fibre, både enkeltmodus og multimodus, avhengig av på avstandene mellom nettverkssegmenter.

Fig.4 Klassifisering av FOC

3 Fordeler og ulemper med fiberoptisk signaloverføring

3.1 Fordeler med fiberoptiske kommunikasjonslinjer

For mange bruksområder er fiberoptikk å foretrekke på grunn av en rekke fordeler.

Lavt overføringstap. Fiberoptiske kabler med lavt tap lar deg overføre bildesignaler over lange avstander uten bruk av routingforsterkere eller repeatere. Dette er spesielt nyttig for langdistanseoverføringsordninger - for eksempel motorvei- eller jernbaneovervåkingssystemer, der repeaterfrie strekninger på 20 km ikke er uvanlige.

Bredbåndssignaloverføring. Den brede overføringsbåndbredden til optisk fiber gjør at video, lyd og digitale data av høy kvalitet kan overføres samtidig over en enkelt fiberoptisk kabel.

Immunitet mot forstyrrelser og forstyrrelser. Den fiberoptiske kabelens fullstendige ufølsomhet for ekstern elektrisk støy og forstyrrelser sikrer stabil drift av systemene selv i tilfeller hvor installatørene ikke tok tilstrekkelig hensyn til plasseringen av nærliggende strømnett osv.

Elektrisk isolasjon. Fraværet av elektrisk ledningsevne for fiberoptisk kabel gjør at problemer knyttet til endringer i jordpotensiale, som de som finnes i kraftverk eller jernbane, elimineres. Den samme egenskapen eliminerer risikoen for utstyrsskade forårsaket av strømstøt fra lyn, etc.

Lette og kompakte kabler. Den ekstremt lille størrelsen på optiske fibre og fiberoptiske kabler lar deg blåse nytt liv i overfylte kabelkanaler. For eksempel tar én koaksialkabel opp samme mengde plass som 24 optiske kabler, som hver visstnok kan bære 64 videokanaler og 128 lyd- eller videosignaler samtidig.

Tidløs kommunikasjonslinje. Ved ganske enkelt å bytte ut terminalutstyret i stedet for selve kablene, kan fiberoptiske nettverk oppgraderes til å bære mer informasjon. På den annen side kan deler av eller til og med hele nettverket brukes til en helt annen oppgave, for eksempel å kombinere et lokalnettverk og et lukket TV-system i en kabel.

Eksplosjon og brannsikkerhet. På grunn av fraværet av gnister, øker optisk fiber nettverkssikkerheten ved kjemiske og oljeraffinerier, når de betjener høyrisikoteknologiske prosesser.

Kostnadseffektivitet for fiberoptiske kommunikasjonslinjer. Fiberen er laget av kvarts, som er basert på silisiumdioksid, et utbredt og derfor rimelig materiale, i motsetning til kobber.

Lang levetid. Over tid opplever fiberen nedbrytning. Dette betyr at dempningen i den installerte kabelen gradvis øker. Men takket være perfeksjonen til moderne teknologier for produksjon av optiske fibre, er denne prosessen betydelig bremset, og levetiden til FOC er omtrent 25 år. I løpet av denne tiden kan flere generasjoner/standarder for transceiversystemer endres.

3.2 Ulemper med fiberoptiske linjer

Høy kompleksitet ved installasjon. Høyt kvalifisert personell og spesialverktøy. Derfor selges oftest fiberoptisk kabel i form av ferdigkuttede stykker av forskjellige lengder, i begge ender av hvilke den nødvendige typen kontakter allerede er installert. Bruk av fiberoptisk kabel krever spesielle optiske mottakere og sendere som konverterer lyssignaler til elektriske signaler og omvendt.

Fiberoptisk kabel er mindre slitesterk og fleksibel enn elektrisk kabel. Den typiske tillatte bøyeradiusen er ca. 10 - 20 cm, med mindre bøyeradius kan den sentrale fiberen knekke.

Fiberoptisk kabel er følsom for ioniserende stråling, noe som reduserer gjennomsiktigheten til glassfiberen, det vil si øker signaldemping.

3. Elektroniske komponenter av fiberoptiske linjer. Prinsippet for informasjonsoverføring

I den mest generelle formen kan prinsippet for informasjonsoverføring i fiberoptiske kommunikasjonssystemer forklares ved hjelp av (fig. 5).

Fig.5 Prinsipp for informasjonsoverføring i fiberoptiske kommunikasjonssystemer

1 Sendere for fiberoptikk

Den viktigste komponenten i en fiberoptisk sender er lyskilden (vanligvis en halvlederlaser eller LED (Figur 6)). Begge tjener samme formål - å generere en mikroskopisk lysstråle som kan injiseres inn i fiberen med høy effektivitet og moduleres (endret i intensitet) med høy frekvens. Lasere gir høyere stråleintensitet enn lysdioder og tillater høyere modulasjonshastigheter; derfor brukes de ofte til langdistanse bredbåndslinjer, for eksempel telekommunikasjon eller kabel-TV. På den annen side er LED billigere og mer holdbare enheter, og egner seg også ganske godt til de fleste små eller mellomstore systemer.

Fig. 6 Metoder for å introdusere optisk stråling i optisk fiber

I tillegg til sitt funksjonelle formål (dvs. hvilket signal den skal sende), er en fiberoptisk sender preget av ytterligere to viktige parametere, definere dens egenskaper. Den ene er dens optiske utgangseffekt (intensitet). Den andre er bølgelengden (eller fargen) til lyset som sendes ut. Vanligvis er dette 850, 1310 eller 1550 nm, verdier valgt fra betingelsen for å matche den såkalte. "transparensvinduer" i overføringsegenskapene til det optiske fibermaterialet.

3.2 Mottakere for fiberoptikk

Fiberoptikkmottakere utfører den viktige oppgaven med å oppdage ekstremt svak optisk stråling som sendes ut fra enden av en fiber og forsterke det resulterende elektriske signalet til det nødvendige nivået med minimal forvrengning og støy. Minimumsnivået av stråling som kreves av en mottaker for å gi akseptabel utgangssignalkvalitet kalles følsomhet; Forskjellen mellom mottakerens følsomhet og senderens utgangseffekt bestemmer det maksimalt tillatte systemtapet i dB. For de fleste lukkede TV-overvåkingssystemer med LED-sender er det typiske tallet 10-15 dB. Ideelt sett bør mottakeren fungere normalt når inngangssignalet varierer mye, siden det vanligvis er umulig å forutsi på forhånd nøyaktig hva graden av dempning i kommunikasjonslinjen vil være (dvs. linjelengde, antall knutepunkter, etc.). Mange enkle mottakerdesign bruker manuelle forsterkningsjusteringer under systeminstallasjonen for å oppnå ønsket utgangsnivå. Dette er uønsket fordi endringer i linjedempning er uunngåelige på grunn av aldring eller temperaturendringer, etc., noe som nødvendiggjør behovet for periodisk å justere forsterkningen. Alle fiberoptiske mottakere bruker automatisk forsterkningskontroll, som overvåker gjennomsnittsnivået til det optiske inngangssignalet og endrer mottakerforsterkningen tilsvarende. Ingen manuell justering er nødvendig verken under installasjon eller under drift.

optisk fiber kommunikasjonskabel

4. Bruksområder for fiberoptiske kommunikasjonslinjer

Fiberoptiske kommunikasjonslinjer (FOCL) lar deg overføre analoge og digitale signaler over lange avstander. De brukes også over mindre, mer håndterbare avstander, for eksempel inne i bygninger. Antallet Internett-brukere vokser – og vi bygger raskt nye databehandlingssentre (DPCer), for sammenkoblingen som brukes optisk fiber. Faktisk, når du sender signaler med en hastighet på 10 Gbit/s, ligner kostnadene på "kobber"-linjer, men optikken bruker betydelig mindre energi. I mange år har forkjempere for fiber og kobber kjempet mot hverandre om prioritet i bedriftsnettverk. Bortkastet tid!

Faktisk øker antallet applikasjoner for optikk, hovedsakelig på grunn av de ovennevnte fordelene fremfor kobber. Fiberoptisk utstyr er mye brukt i medisinske institusjoner, for eksempel for å bytte lokale videosignaler i operasjonsstuer. Optiske signaler har ingenting med elektrisitet å gjøre, noe som er ideelt for pasientsikkerheten.

Fiberoptiske teknologier foretrekkes også av militæret, siden de overførte dataene er vanskelige eller til og med umulige å lese fra utsiden. Fiberoptiske linjer gir en høy grad av beskyttelse av konfidensiell informasjon og tillater overføring av ukomprimerte data som høyoppløselig grafikk og video med pikselnøyaktighet. Optikk har trengt inn i alle nøkkelområder – overvåkingssystemer, kontrollrom og situasjonssentraler i områder med ekstreme driftsforhold.

Å redusere kostnadene for utstyr har gjort det mulig å bruke optiske teknologier i tradisjonelt kobberområder - i store industribedrifter for organisering av automatiserte prosesskontrollsystemer (APCS), i energisektoren, i sikkerhets- og videoovervåkingssystemer. Evnen til å overføre en stor informasjonsflyt over lange avstander gjør optikk ideell og etterspurt i nesten alle områder av industrien, hvor lengden på kabellinjer kan nå flere kilometer. Hvis avstanden for en tvunnet parkabel er begrenset til 450 meter, er ikke 30 km grensen for optikk.

Som et eksempel på bruk av fiberoptiske kommunikasjonslinjer, vil jeg gi en beskrivelse av et lukket sløyfe sikkerhetssystem for videoovervåking ved et typisk kraftverk. Dette emnet har blitt spesielt relevant og etterspurt nylig, etter at regjeringen i Den russiske føderasjonen vedtok en resolusjon om bekjempelse av terrorisme og en liste over viktige gjenstander som skal beskyttes.

5. Fiberoptiske TV-overvåkingssystemer

Systemutviklingsprosessen inkluderer vanligvis to komponenter:

Valg av passende aktive overføringsbanekomponenter basert på nødvendig funksjon (eller funksjoner), type og antall fibre tilgjengelig eller tilbudt, og maksimal overføringsrekkevidde.

Fiberoptisk kabel passiv infrastrukturdesign, inkludert ryggradskabeltyper og spesifikasjoner, koblingsbokser, fiberpatchpaneler.

1 Videoovervåkingsoverføringsbanekomponenter

Først av alt - hvilke komponenter kreves faktisk for å oppfylle systemspesifikasjonene?

Faste kamerasystemer - Disse systemene er ekstremt enkle og består typisk av en miniatyr fiberoptisk sender og enten en modulær eller stativmontert mottaker. Senderen er ofte liten nok til å monteres direkte i kamerahuset, og er utstyrt med en koaksial bajonettkontakt, en optisk 'ST'-kontakt og terminaler for tilkobling av lavspentstrømforsyning (vanligvis 12 VDC eller AC). Overvåkingssystemet til et typisk kraftverk består av flere dusin av disse kameraene, signalene fra disse sendes til den sentrale kontrollstasjonen, og i dette tilfellet er mottakerne rackmontert på et standard 19-tommers 3U-kort med en felles strøm forsyning.

Systemer basert på kontrollerte kameraer med PTZ-enheter - slike systemer er mer komplekse, siden det kreves en ekstra kanal for å overføre kamerakontrollsignaler. Generelt sett er det to typer fjernkontrollsystemer for slike kameraer - de som krever enveis overføring av fjernkontrollsignaler (fra sentralstasjonen til kameraene) og de som krever toveis overføring. Toveis overføringssystemer blir stadig mer populære fordi de lar hvert kamera bekrefte mottak av hvert kontrollsignal, og gir derfor større nøyaktighet og pålitelighet av kontroll. Innenfor hver av disse gruppene er det et bredt spekter av grensesnittkrav, inkludert RS232, RS422 og RS485. Andre systemer bruker ikke et digitalt grensesnitt, men overfører data som en sekvens lydsignaler over en analog kanal, som ligner på tofrekvenssignaler i telefoni.

Fig.6 Overføring av fjernkontrollsignaler for en roterende enhet over en fiber

Alle disse systemene kan også fungere med fiberoptiske kabler ved bruk av riktig utstyr. Under normale omstendigheter er samtidig overføring av optiske signaler i motsatte retninger på samme fiber uønsket, da krysstale vil oppstå på grunn av spredt refleksjon i fiberen. I TV-systemer med lukket krets skaper denne effekten støy i bildet når kamerakontrollene er aktivert.

For å oppnå toveis overføring over en enkelt fiber uten å forårsake gjensidig interferens, er det nødvendig at senderne i forskjellige ender av fiberen opererer ved forskjellige bølgelengder, for eksempel henholdsvis 850 nm og 1300 nm (fig. 6). En bølgelengdedelingsmultiplekser (WDM) kobler er koblet til hver ende av fiberen, som sikrer at hver mottaker mottar kun den nødvendige bølgelengden av lys (for eksempel 850 nm) fra senderen i motsatt ende av fiberen. Uønskede refleksjoner fra nær-ende-senderen er funnet å være i "feil" område (dvs. 1300 nm) og kuttes deretter.

Ytterligere funksjoner - selv om valget av et fast kamera eller et kamera på en PTZ-enhet tilfredsstiller kravene til de fleste TV-overvåkingssystemer med lukket krets, er det en rekke systemer som krever ytterligere funksjoner, for eksempel overføring av lydinformasjon - for generell varsling, hjelpemeldinger til forbrukeren eller intercomkommunikasjon med en ekstern post . På den annen side kan en del av et integrert sikkerhetssystem inkludere sensorkontakter som utløses i tilfelle brann eller fremmede personer. Alle disse signalene kan overføres over optisk fiber - enten den samme som brukes av nettverket, eller en annen.

2 Multipleksing av videosignaler

Opptil 64 video- og opptil 128 lyd- eller digitale datasignaler kan multiplekses på en enkelt enkeltmodusfiber, eller et litt mindre antall på multimodus. I denne sammenheng refererer multipleksing til samtidig overføring av fullskjermvideosignaler i sanntid, snarere enn visningen med liten eller delt skjerm som begrepet oftere refereres til.

Evnen til å overføre flere signaler og tilleggsinformasjon over flere optiske fibre er svært verdifull, spesielt for langdistanse-TV-overvåkingssystemer med lukket krets som motorveier eller jernbaner, hvor det ofte er avgjørende å minimere antall fiberoptiske kabler. For andre applikasjoner, med kortere avstander og vidt spredte kameraer, er ikke fordelene like klare, og her bør man først vurdere bruken av en egen fiberlink for hvert videosignal. Valget om å multiplekse eller ikke er ganske komplisert og bør bare tas etter å ha vurdert alle aspekter, inkludert systemtopologi, totale kostnader og sist men ikke minst nettverksfeiltoleranse.

3 Kabelnettverksinfrastruktur

Når overføringsveikravene er bestemt, utvikles den fiberoptiske kabelnettverksinfrastrukturen, som inkluderer ikke bare selve kablene, men også alle hjelpekomponentene - koblingsbokser, kabelforlengelsespaneler, bypass-kabler.

Den første oppgaven er å bekrefte riktigheten av valget av antall og type optiske fibre bestemt på stadiet for valg av banekomponenter. Hvis systemet ikke er veldig langt (dvs. ikke lenger enn ca. 10 km) og ikke involverer multipleks overføring av videosignaler, vil mest sannsynlig det optimale valget være 50/125 μm eller 62,5/125 μm gradert indeksfiber. Tradisjonelt er 50/125 µm fiber valgt for TV-systemer med lukket krets, og 62,5/125 µm for lokale nettverk. I alle fall er hver av dem egnet for hver av disse oppgavene, og generelt brukes 62,5/125 mikron fiber i de fleste land til begge formål.

Antall fibre som kreves kan bestemmes basert på antall og relative plassering av kamrene og om ensrettet eller toveis brukes. fjernkontroll eller multipleksing. Fordi rørene. Kabler beregnet for montering i utvendige kanaler er vanligvis vanntett med enten aluminiumstape (tørre hule rør) eller vannavvisende fyllmasse (gelfylte kabler). Brannsikkerhetskabel.

Mange kortslutnings-TV-systemer har en stjernekonfigurasjon, der en enkelt kabelseksjon legges fra hvert kamera til kontrollstasjonen. For slike systemer vil det optimale kabeldesignet inneholde to fibre - henholdsvis for overføring av videosignaler og fjernkontroll. Denne konfigurasjonen gir 100 % kabelkapasitet siden om nødvendig kan både video- og fjernkontrollsignaler overføres over samme fiber. Mer omfattende nettverk kan ha nytte av å bruke en "invertert gren- og tretopologi" (fig. 7). I slike nettverk fører en to-kjerners fiberoptisk kabel fra hvert kamera til en lokal "hub" hvor de kobles til en enkelt flerkjernekabel. Selve konsentratoren er ikke mye mer komplisert enn en konvensjonell allværskoblingsboks og kan ofte kombineres med utstyrshuset til et av kameraene.

Kostnadsøkningen ved å legge fiberoptiske linjer til en eksisterende kabel er ubetydelig, spesielt sammenlignet med kostnadene ved tilhørende offentlige arbeider, bør muligheten for å installere kabler med ekstra kapasitet vurderes seriøst.

Grøftede fiberoptiske kabler kan inneholde ståltrådsarmering. Ideelt sett bør alle kabler være konstruert av flammehemmende materialer med lavt røykutslipp for å tilfredsstille lokale forskrifter, beregnet for installasjon i eksterne kabelkanaler eller direkte i grøfter, vanligvis av en hulrørsdesign som inneholder fra 2 til 24 fibre i en eller flere

Fig.7 Tretopologi til et fiberoptisk nettverk

Ved kontrollstasjonen kommer den fiberoptiske inngangskabelen vanligvis inn i en grensesnittenhet montert i et 19" rack, hvor hver fiber har sin egen individuelle 'ST'-kontakt. For endelig grensesnitt med mottakeren, korte, høystive adapterkabler med matchende 'ST'- koblinger brukes. koblinger i hver ende. Ingen spesielle ferdigheter kreves for å utføre alt installasjonsarbeid, annet enn en rimelig forståelse av behovet for forsiktig håndtering av optisk fiber (ikke bøy fiberen for eksempel med en radius mindre enn 10 fiberdiametre) og kravene til generell hygiene (dvs. renslighet).

4
Optisk tapsbudsjett

Det kan virke rart at beregninger av optisk tapsbudsjett skjer så sent i designprosessen, men faktisk er nøyaktige beregninger først mulig når kabelnettverksinfrastrukturen er fullstendig definert. Hensikten med beregningen er å bestemme tapene for den verste signalveien (vanligvis den lengste) og sikre at utstyret som velges for overføringsveien passer innenfor de oppnådde grensene med en rimelig margin.

Beregningen er ganske enkel og består av vanlig summering av tap i desibel for alle komponenter i banen, inkludert dempning i kabelen (dB/km x lengde i km) pluss både koblinger og tap ved skjøtene. Den største vanskeligheten er ganske enkelt å trekke ut de nødvendige tapstallene fra produsentens dokumentasjon.

Avhengig av oppnådd resultat, kan det være nødvendig å revurdere utstyret som er valgt for overføringsveien for å sikre akseptable tap. Det kan for eksempel være nødvendig å bestille utstyr med forbedrede optiske parametere, og dersom dette ikke er tilgjengelig bør du vurdere å bytte til et transparensvindu med lengre bølgelengde, hvor tapene er lavere.

5 Systemtesting og igangkjøring

De fleste installatører av fiberoptiske nettverk gir optiske testresultater for det fiberoptiske nettverket som tas i bruk. Som et minimum bør de inkludere ende-til-ende optiske effektmålinger for hver fiberlink - dette tilsvarer en integritetstest for et konvensjonelt kobbernettverk med elektriske multipleksere. Disse resultatene presenteres som linjetapsverdier i dB og kan sammenlignes direkte med spesifikasjonene for utstyret som er valgt for overføringsveien. Det anses generelt som normalt å ha en minimal tapsmargin (lovede utstyrsparametere minus målt verdi) på 3 dB for de uunngåelige aldringsprosessene som skjer i fiberoptiske linjer, spesielt i sendere.

Konklusjon

Eksperter har ofte den oppfatning at fiberoptiske løsninger er mye dyrere enn kobberløsninger. I den siste delen av arbeidet mitt vil jeg gjerne oppsummere det som ble sagt tidligere og prøve å finne ut om dette er sant eller ikke, ved å sammenligne de optiske løsningene til 3M Volution-selskapet med et standard skjermet system i 6. kategori, som har de nærmeste egenskapene til multimodusoptikk

Den estimerte kostnaden for et typisk system inkluderte prisen på en 24-porters patchpanelport (per abonnent), abonnent- og patchledninger, abonnentmodul, samt kostnaden for en horisontal kabel per 100 meter (se tabell 1).

Tabell 1 Beregning av kostnaden for en SCS-abonnentport for kategori 6 kobber og optikk


Denne enkle beregningen viste at kostnaden for en fiberoptisk løsning bare er 35 % mer enn en kategori 6 tvunnet parløsning, så ryktene om de enorme kostnadene for optikk er noe overdrevet. Dessuten er kostnadene for de viktigste optiske komponentene i dag sammenlignbare eller til og med lavere enn for skjermede systemer i sjette kategori, men dessverre er ferdige optiske patching- og abonnentledninger fortsatt flere ganger dyrere enn kobber-motstykkene. Men hvis lengden på abonnentkanaler i det horisontale delsystemet av en eller annen grunn overstiger 100 m, er det rett og slett ikke noe alternativ til optikk.

Samtidig gjør den lave dempningsverdien til optisk fiber og dens immunitet mot ulike elektromagnetiske forstyrrelser den til en ideell løsning for dagens og fremtidige kabelsystemer.

Strukturerte kablingssystemer, som bruker fiberoptikk for både trunk- og horisontalkabling, gir forbrukerne en rekke betydelige fordeler: en mer fleksibel design, et mindre bygningsfotavtrykk, større sikkerhet og bedre håndterbarhet.

Bruk av optisk fiber på arbeidsplasser vil gjøre det mulig i fremtiden å bytte til nye nettverksprotokoller, som Gigabit og 10 Gigabit Ethernet, til minimale kostnader. Dette er mulig takket være en rekke nyere fremskritt innen fiberoptiske teknologier: multimodusfiber med forbedret optisk ytelse og båndbredde; optiske kontakter med liten formfaktor som krever mindre fotavtrykk og installasjonskostnader; Planare laserdioder med vertikalt hulrom muliggjør langdistansedataoverføring til lave kostnader.

Et bredt spekter av løsninger for bygging av optiske kablingssystemer sikrer en jevn, kostnadseffektiv overgang fra kobber til helt optiske strukturerte kablingssystemer.

Liste over brukt litteratur

1. Guk M. Maskinvare for lokale nettverk/M. Guk - St. Petersburg: Peter Publishing House, 2000.-572 s.

Løsninger for teleoperatører og telekommunikasjon

Energi. Elektroteknikk. Forbindelse.

Optiske kabler

Rodina O.V. Fiberoptiske kommunikasjonslinjer/O.V. Rodina - M.: Hotline, 2009.-400c.

Populært i kategorien:
Handlingsplan for å sette opp en terminal fra Sberbank - zolnirt — LiveJournal Periodisk feil i innkjøpssystemet 4309 på 1s
Handlingsplan for å sette opp en terminal fra Sberbank - zolnirt -...
lese
Programvare for arbeid med KKM stroke-m
Programvare for arbeid med KKM stroke-m
lese
Installere Microsoft Office på en Windows-datamaskin
Installere Microsoft Office på en Windows-datamaskin
lese
Hva er DVDRip, CAMRip, TS, TC, DVDSrc, etc.
Hva er DVDRip, CAMRip, TS, TC, DVDSrc, etc.
lese

Siste artikler
Ava i kontakt: hva er det? Hva er awk? Hvordan...
lese
Markedskapasitet: hva er det og hvordan er det...
lese
Etterlengtede belønninger for gamle verdensspillere...
lese
Wifi Analyzer er et program for å analysere WiFi ...
lese
Fem grunner til ikke å kaste den gamle harddisken
lese
VirusTotal: Online virusskanning...
lese
Hvordan forby betalte abonnementer fra operatører...
lese
Måter å sette inn penger på Skype Top up...
lese
Topp