Princípio de funcionamento das linhas de comunicação por fibra óptica. Linhas de comunicação de fibra óptica. Um exemplo de solução típica para instalação de linha de fibra

Comunicação de fibra óptica

Comunicação de fibra óptica- um tipo de telecomunicações com fio que utiliza radiação eletromagnética da faixa óptica (infravermelho próximo) como portadora de sinal de informação e cabos de fibra óptica como sistemas de guia. Graças à alta frequência portadora e aos amplos recursos de multiplexação, o rendimento das linhas de fibra óptica é muitas vezes maior do que o rendimento de todos os outros sistemas de comunicação e pode ser medido em terabits por segundo. A baixa atenuação da luz na fibra óptica permite o uso de comunicações de fibra óptica em distâncias significativas sem o uso de amplificadores. As comunicações de fibra óptica estão livres de interferência eletromagnética e são de difícil acesso para uso não autorizado - é tecnicamente extremamente difícil interceptar sub-repticiamente um sinal transmitido por um cabo óptico.

Base física

A comunicação por fibra óptica é baseada no fenômeno de reflexão interna total de ondas eletromagnéticas na interface entre dielétricos com diferentes índices de refração. Uma fibra óptica consiste em dois elementos – o núcleo, que é o guia direto da luz, e o revestimento. O índice de refração do núcleo é ligeiramente maior que o índice de refração do revestimento, devido ao qual o feixe de luz, experimentando múltiplas reflexões na interface núcleo-revestimento, se propaga no núcleo sem sair dele.

Aplicativo

As comunicações de fibra óptica são cada vez mais utilizadas em todas as áreas - desde computadores e espaço de bordo, sistemas de aeronaves e navios, até sistemas de transmissão de informação de longa distância, por exemplo, a linha de comunicação de fibra óptica Europa Ocidental - Japão, grande parte da qual passa pelo território da Rússia. Além disso, a extensão total das linhas subaquáticas de comunicação de fibra óptica entre continentes está a aumentar.

Veja também

• Canais de vazamento de informações transmitidas por linhas de comunicação óptica

Notas

Fundação Wikimedia. 2010.

• Linhas de comunicação de fibra óptica
• Cabo de fibra ótica

Veja o que é “Comunicação por fibra óptica” em outros dicionários:

COMUNICAÇÃO DE FIBRA ÓPTICA- Um tipo de telecomunicações com fio que utiliza radiação eletromagnética da faixa óptica (infravermelho próximo) como portadora de sinal de informação e cabos de fibra óptica como sistemas de guia. Dicionário de termos comerciais.… … Dicionário de termos comerciais

comunicação de fibra óptica- - [LG Sumenko. Dicionário Inglês-Russo sobre tecnologia da informação. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Tópicos tecnologia da informação em geral EN conexão de fibra ópticaFOComunicação de fibra óptica ...

comunicações mundiais de fibra óptica- - [LG Sumenko. Dicionário Inglês-Russo sobre tecnologia da informação. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Tópicos tecnologia da informação em geral EN link de fibra óptica ao redor do mundoFLAG ... Guia do Tradutor Técnico

COMUNICAÇÃO ÓPTICA- transmissão de informações por meio da luz. Os tipos mais simples (não informativos) de O. s. usado com con. século 18 (por exemplo, alfabeto semáforo). Com o advento dos lasers, tornou-se possível transferir gama de meios e princípios de produção, processamento... ... Enciclopédia física

Linha de transmissão de fibra óptica- (FOCL), linha de comunicação de fibra óptica (FOCL) é um sistema de fibra óptica que consiste em elementos passivos e ativos, projetado para transmitir informações na faixa óptica (geralmente infravermelho próximo). Conteúdo 1 ... Wikipédia

Comunicações de fibra óptica está ganhando popularidade rapidamente todos os dias. E, vale ressaltar, não é em vão. É baseado em uma fibra especial. Essa abordagem permite obter excelente desempenho na transmissão de informações em longas distâncias. O uso de tais cabos é totalmente justificado. A utilização de elementos de fibra óptica apresenta muitas vantagens.

As principais vantagens dos elementos de fibra óptica incluem:

• durabilidade;


• força;


• confiabilidade;


• resistência a influências mecânicas e externas;


• banda larga;


• Preço minimo;


• peso leve;


• dimensões compactas;


• resistência à interferência de ondas eletromagnéticas.

Esta lista pode continuar por muito tempo, pois a fibra óptica é realmente o meio mais perfeito para a transmissão de informações.

Existem dois tipos: modo único e multimodo. Ambos possuem os critérios mais importantes: dispersão e atenuação. A própria fibra inclui um núcleo e um revestimento. Vale ressaltar que eles diferem no índice de refração.

Quanto à propagação de ondas eletromagnéticas em uma fibra, uma fibra monomodo tem um diâmetro de núcleo de fibra de cerca de 8 a 10 mícrons. Este indicador é comparável ao comprimento de onda. No multimodo, o diâmetro é de 50 a 60 mícrons, o que permite a propagação de um grande número de raios.

História e características das comunicações de fibra óptica

Comunicações de fibra óptica– um método popular e procurado de transmissão de informações.

Apesar de esta tecnologia ter sido utilizada no mercado moderno há relativamente pouco tempo, o seu princípio remonta a 1840, quando Daniel Colladon e Jacques Babinette demonstraram a sua experiência. Este princípio era que a direção do feixe de luz era alterada por meio da refração.

No entanto, o método começou a ser utilizado ativamente nesta área já no século XX.

Este tipo de comunicação apresenta muitas vantagens, nomeadamente:

• baixa atenuação de sinal;


• disponibilidade de proteção contra acesso não autorizado;


• realizando funções dielétricas;


• longa vida útil, etc.

Devido ao fato da taxa de atenuação do sinal ser relativamente pequena, é possível construir um sistema de até 100 km ou mais. Por sua vez, a natureza de banda larga da fibra permite que as informações sejam transmitidas ao longo dessa linha a uma velocidade enorme. Normalmente pode variar até 1 Tbit por segundo. Apesar de o custo da soldadura e dos elementos individuais do sistema ser elevado, a construção deste tipo de ligação é bastante justificada. Seu uso é garantia de um sinal de alta qualidade, sem interferências e distorções.

Mais benefícios da comunicação por fibra óptica

As comunicações de fibra óptica são amplamente utilizadas para transmitir informações. A comunicação por fibra óptica possui uma série de características únicas, que determinam sua popularidade.

Esse tipo de comunicação surgiu em 1840, após a demonstração de um experimento com a alteração de um feixe de luz por meio de refração. No entanto, este tipo só recentemente começou a ser usado ativamente.

Há um grande número deles. Isto é diretamente:

1. Banda larga. Ao usar essa fibra, as informações podem ser transmitidas em alta velocidade. Varia até 1 Tbit por segundo. Este indicador se deve à frequência portadora extremamente alta.


2. Preço acessível. Essas fibras têm um preço razoável, o que permite que sejam utilizadas para diversos fins.


3. Baixa atenuação de sinal. Este critério permite construir linhas de comunicação de comprimento considerável. Pode variar até 100 km e acima.


4. Longo período de serviço. Este tipo de linha, como mostra a prática, pode funcionar perfeitamente durante pelo menos um quarto de século.


5. Resistência a interferências. Isso evita degradação e distorção da qualidade do sinal.


6. Disponibilidade de proteção contra acesso não autorizado de terceiros. Praticamente não há como interceptar informações transmitidas por esse tipo de comunicação sem destruir o cabo principal.


7. Segurança. A fibra óptica é o mesmo dielétrico. Portanto, aumenta significativamente a segurança contra incêndio e explosão de todo o sistema. Isto é especialmente verdadeiro em empresas que operam em ambientes de alto risco.

Estas são as principais vantagens dessas linhas. Devido a isso, são alcançados alto desempenho e excelente qualidade do sinal transmitido.

O que está incluído na comunicação por fibra óptica?

As linhas de fibra óptica são um sistema completo que inclui vários dispositivos.

Os principais incluem os seguintes dispositivos:

• receptor;


• transmissor;


• pré-amplificador;


• um microcircuito projetado para sincronizar e restaurar informações;


• bloco de código de conversão em paralelo e o próprio conversor;


• modelador a laser;


• cabo.

Hoje existem dois tipos de fibra. Estes são modo único e multimodo. Já pelo nome o princípio de funcionamento fica claro.

Se no primeiro apenas um feixe se propaga, no segundo há muitos. Isso se deve diretamente ao índice de refração. Na fibra monomodo é igual ao comprimento de onda da luz e na fibra multimodo é um pouco mais longo.

Vale ressaltar que ambos os tipos são caracterizados por dois indicadores mais importantes: dispersão e atenuação.

Manutenção de linhas de comunicação de fibra óptica

As linhas de comunicação de fibra óptica são muito populares. isso se deve diretamente às suas capacidades e características.

A manutenção das linhas de comunicação de fibra óptica deve ser realizada regularmente para evitar diversos erros, distorções nos sinais transmitidos e quebras.

Vale ressaltar que este tipo de operação deve ser confiado apenas a artesãos profissionais. Isso garante a eliminação completa de imprecisões. Além disso, tais operações podem prolongar significativamente a vida útil de elementos individuais e de todo o sistema.

A transmissão de informações é sempre relevante. Para que a retransmissão seja realizada da forma mais eficiente possível, você deve selecionar dispositivos potentes e produtivos. Antes de ligar o equipamento, ele deve ser configurado de acordo com os parâmetros exigidos.

Hoje, para tais sistemas, é importante o uso de linhas de comunicação de fibra óptica. A utilização de tais elementos apresenta muitas vantagens.

Tal sistema é composto por objetos ativos e passivos, além de cabos de fibra óptica, que operam, via de regra, na faixa do infravermelho. Principalmente para o seu vizinho.

A fibra óptica é de longe o meio mais avançado utilizado para transmissão de informações.

Entre a massa de suas vantagens, destacam-se as mais importantes. Esse:

• preço acessível;
• banda larga;
• compacidade;
• facilidade;
• baixa atenuação de sinal na fibra;
• resistência à interferência eletromagnética.

Para sistemas de transmissão de informação, o último critério é o mais importante. Assim, o sinal chega sem distorção em todo o seu caminho de propagação.

Mas esses elementos têm suas desvantagens. Em primeiro lugar, a necessidade de equipamentos ativos potentes na criação de todo o sistema.

A segunda desvantagem é que a instalação da fibra óptica é realizada apenas com a utilização de equipamentos de precisão. Esse equipamento é bastante caro.

Outra desvantagem é o alto custo de correção de avarias. No entanto, em comparação com o grande número de vantagens e características funcionais, essas desvantagens ficam em segundo plano e são completamente insignificantes.

Deve-se notar também que tal fibra pode ser utilizada em duas variedades: monomodo e multimodo. Esse nome se deve diretamente às variações na propagação da radiação nele.

Empresas que prestam manutenção de linhas de comunicação de fibra óptica na exposição

O complexo internacional russo Expocentre Fairgrounds acolhe tradicionalmente um grande número de eventos industriais e temáticos. Um deles - exposição "Comunicação".

Como parte do projeto, os expositores têm uma excelente oportunidade de participar de um programa de negócios, ganhar experiência, conhecer as novidades da área e estudar o estado atual do setor.

A exposição é estruturada por salões, o que proporciona grande comodidade aos participantes. Uma das áreas é a manutenção de linhas de comunicação de fibra óptica. Aqui, os representantes deste segmento podem aprender os princípios e métodos básicos que podem melhorar a situação.

Exemplos de comunicações por fibra óptica e suas vantagens na exposição

Não basta apenas conhecer as vantagens das comunicações por fibra óptica. É importante saber aplicá-los corretamente na prática, o que garantirá mais alta qualidade sinal transmitido. É com esse propósito que são realizados eventos temáticos e do setor.

Um deles é exposição "Comunicação", que tradicionalmente reúne figuras de destaque e representantes da indústria sob o mesmo teto do complexo internacional Expocentre Fairgrounds.

A realização de um evento em escala internacional tem um impacto significativo no desenvolvimento da indústria como um todo.

Exposição Internacional "Comunicação" Há muitos anos vem atraindo a atenção de representantes do setor.

A exposição é de grande importância porque contribui para:

• desenvolvimento de toda a indústria a nível internacional;


• lançamento de novos produtos no mercado mundial;


• implementação de inovações na produção;


• troca de experiências e conhecimentos;


• aumento da competitividade;


• estudando as principais direções do mercado.

Todos os anos, personalidades e representantes do segmento se reúnem dentro dos muros do Expocentre Fairgrounds para demonstrar os desenvolvimentos e conquistas existentes. Aqui poderá assistir a diversas conferências e simpósios onde são discutidas as áreas mais importantes, nomeadamente as comunicações por fibra óptica.

Leia nossos outros artigos:

É fibra óptica Instituto de Pesquisa de Comunicações (FOCL) - sistema baseado em cabo de fibra óptica, projetado para transmitir informações na faixa óptica (luz). De acordo com GOST 26599-85, o termo FOCL foi substituído por FOLP (linha de transmissão de fibra óptica), mas no uso prático diário o termo FOCL ainda é usado, portanto, neste artigo iremos mantê-lo.

As linhas de comunicação FOCL (se instaladas corretamente), em comparação com todos os sistemas de cabos, distinguem-se pela altíssima confiabilidade, excelente qualidade de comunicação, ampla largura de banda, comprimento significativamente maior sem amplificação e quase 100% de imunidade a interferências eletromagnéticas. O sistema é baseado tecnologia de fibra óptica– a luz é utilizada como portadora de informação; o tipo de informação transmitida (analógica ou digital) não importa. A obra utiliza principalmente luz infravermelha, sendo o meio de transmissão a fibra de vidro.

Escopo das linhas de comunicação de fibra óptica

O cabo de fibra óptica tem sido usado para fornecer comunicações e transferência de informações há mais de 40 anos, mas devido ao seu alto custo, tornou-se amplamente utilizado há relativamente pouco tempo. O desenvolvimento da tecnologia permitiu tornar a produção mais econômica e o custo do cabo mais acessível, e suas características técnicas e vantagens sobre outros materiais compensam rapidamente todos os custos incorridos.

Atualmente, quando uma instalação utiliza um complexo de sistemas de baixa corrente ao mesmo tempo (rede de computadores, sistema de controle de acesso, videovigilância, alarmes de segurança e incêndio, segurança perimetral, televisão, etc.), é impossível prescindir do uso de fibra -linhas de comunicação óptica. Somente a utilização de cabo de fibra óptica permite a utilização de todos estes sistemas simultaneamente, garante o correto funcionamento estável e o desempenho de suas funções.

O FOCL é cada vez mais utilizado como sistema fundamental no desenvolvimento e instalação, especialmente em edifícios de vários andares, edifícios de longa duração e na combinação de um grupo de objetos. Somente cabos de fibra óptica podem fornecer o volume e a velocidade adequados de transferência de informações. Todos os três subsistemas podem ser implementados com base em fibra óptica, no subsistema de troncos internos os cabos ópticos são utilizados com igual frequência com cabos de par trançado, e no subsistema de troncos externos desempenham um papel dominante. Existem cabos de fibra óptica para externos (cabos externos) e internos (cabos internos), bem como cabos de conexão para comunicações de fiação horizontal, equipando locais de trabalho individuais e conectando edifícios.

Apesar do custo relativamente elevado, a utilização de fibra óptica está a tornar-se mais justificada e cada vez mais utilizada.

Vantagens linhas de comunicação de fibra óptica (FOCL)) antes da tradicional transmissão “metálica” significa:

• Largura de banda ampla;
• Atenuação de sinal insignificante, por exemplo, para um sinal de 10 MHz será de 1,5 dB/km comparado a 30 dB/km para cabo coaxial RG6;
• A possibilidade de “loops de terra” está excluída, uma vez que a fibra óptica é um dielétrico e cria isolamento elétrico (galvânico) entre as extremidades de transmissão e recepção da linha;
• Alta confiabilidade do ambiente óptico: as fibras ópticas não oxidam, não se molham e não estão sujeitas a influência eletromagnética
• Não causa interferência em cabos adjacentes ou em outros cabos de fibra óptica, pois a portadora do sinal é leve e permanece completamente dentro do cabo de fibra óptica;
• A fibra de vidro é completamente insensível a sinais externos e interferência eletromagnética (EMI), independentemente da fonte de alimentação em que o cabo passa (110 V, 240 V, 10.000 V CA) ou muito próximo de um transmissor de megawatt. A queda de um raio a uma distância de 1 cm do cabo não produzirá nenhuma interferência e não afetará o funcionamento do sistema;
• Segurança da informação - as informações são transmitidas via fibra óptica “ponto a ponto” e só podem ser espionadas ou alteradas interferindo fisicamente na linha de transmissão
• O cabo de fibra óptica é mais leve e menor - é mais prático e fácil de instalar do que um cabo elétrico do mesmo diâmetro;
• Não é possível fazer uma ramificação do cabo sem prejudicar a qualidade do sinal. Qualquer violação do sistema é imediatamente detectada no terminal receptor da linha, o que é especialmente importante para sistemas de segurança e videovigilância;
• Segurança contra incêndio e explosão ao alterar parâmetros físicos e químicos

• O custo do cabo diminui a cada dia, sua qualidade e capacidades começam a prevalecer sobre os custos de construção de linhas de fibra óptica de baixa corrente

Não existem soluções ideais e perfeitas; como qualquer sistema, as linhas de comunicação de fibra óptica têm suas desvantagens:

• Fragilidade da fibra de vidro - se o cabo estiver fortemente dobrado, as fibras podem quebrar ou ficar turvas devido à ocorrência de microfissuras. Para eliminar e minimizar esses riscos, são utilizadas estruturas e tranças de reforço de cabos. Na instalação do cabo é necessário seguir as recomendações do fabricante (onde, em particular, é padronizado o raio de curvatura mínimo permitido);
• A complexidade da ligação em caso de ruptura exige ferramenta especial e qualificação do executor;
• Tecnologia complexa de fabricação da própria fibra e dos componentes do link de fibra óptica;
• Complexidade de conversão de sinal (em equipamentos de interface);
• Custo relativamente alto de equipamentos terminais ópticos. Contudo, o equipamento é caro em termos absolutos. A relação preço/largura de banda das linhas de fibra óptica é melhor do que a de outros sistemas;
• Embaçamento da fibra devido à exposição à radiação (no entanto, existem fibras dopadas com alta resistência à radiação).

A instalação de sistemas de comunicação por fibra óptica exige um nível adequado de qualificação do contratante, uma vez que a terminação dos cabos é realizada com ferramentas especiais, com especial precisão e habilidade, ao contrário de outros meios de transmissão. As configurações de roteamento e comutação de sinal exigem qualificações e habilidades especiais, portanto você não deve economizar dinheiro nesta área e ter medo de pagar a mais aos profissionais, pois eliminar interrupções no sistema e as consequências da instalação incorreta do cabo custará mais caro.

Princípio de funcionamento do cabo de fibra óptica.

A própria ideia de transmitir informações por meio da luz, sem falar no princípio físico de funcionamento, não é totalmente clara para a maioria das pessoas comuns. Não nos aprofundaremos neste tema, mas tentaremos explicar o mecanismo básico de ação da fibra óptica e justificar tais indicadores de alto desempenho.

O conceito de fibra óptica baseia-se nas leis fundamentais de reflexão e refração da luz. Graças ao seu design, a fibra de vidro pode reter os raios de luz dentro do guia de luz e evitar que eles “atravessem as paredes” ao transmitir um sinal por muitos quilômetros. Além disso, não é segredo que a velocidade da luz é maior.

A fibra óptica baseia-se no efeito da refração no ângulo máximo de incidência, onde ocorre a reflexão total. Este fenômeno ocorre quando um raio de luz sai de um meio denso e entra em um meio menos denso em um determinado ângulo. Por exemplo, vamos imaginar uma superfície de água absolutamente imóvel. O observador olha debaixo d'água e muda seu ângulo de visão. EM certo momento o ângulo de visão torna-se tal que o observador não será capaz de ver objetos localizados acima da superfície da água. Este ângulo é chamado de ângulo de reflexão total. Nesse ângulo, o observador verá apenas objetos debaixo d'água, parecerá que está se olhando em um espelho.

O núcleo interno de um cabo de fibra óptica possui um índice de refração maior que a bainha e ocorre o efeito de reflexão total. Por esta razão, um raio de luz, passando pelo núcleo interno, não pode ultrapassar seus limites.

Existem vários tipos de cabos de fibra óptica:

• Com perfil escalonado - a opção típica e mais barata, a distribuição da luz ocorre em “passos”, enquanto o pulso de entrada é deformado devido aos diferentes comprimentos das trajetórias dos raios de luz
• Com um perfil “multimodo” suave – os raios de luz se propagam em velocidades aproximadamente iguais em “ondas”, os comprimentos de seus caminhos são equilibrados, o que permite melhorar as características do pulso;
• Fibra de vidro monomodo - a opção mais cara, permite esticar os feixes retos, as características de transmissão de pulso tornam-se quase perfeitas.

O cabo de fibra óptica ainda é mais caro que outros materiais, a sua instalação e terminação é mais complicada e requer executantes qualificados, mas o futuro da transmissão de informação reside sem dúvida no desenvolvimento destas tecnologias e este processo é irreversível.

A linha de fibra óptica inclui componentes ativos e passivos. Na extremidade de transmissão do cabo de fibra óptica existe um LED ou diodo laser, sua radiação é modulada pelo sinal de transmissão. Em relação à videovigilância, este será um sinal de vídeo; para a transmissão de sinais digitais, a lógica é preservada. Durante a transmissão, o diodo infravermelho é modulado em brilho e pulsa de acordo com as variações do sinal. Para receber e converter um sinal óptico em um sinal elétrico, um fotodetector geralmente está localizado na extremidade receptora.

Os componentes ativos incluem multiplexadores, regeneradores, amplificadores, lasers, fotodiodos e moduladores.

Multiplexador– combina vários sinais em um, de modo que um único cabo de fibra óptica possa ser usado para transmitir vários sinais em tempo real simultaneamente. Estes dispositivos são indispensáveis ​​em sistemas com número insuficiente ou limitado de cabos.

Existem vários tipos de multiplexadores, eles diferem em sua especificações técnicas, funções e áreas de aplicação:

• divisão por divisão espectral (WDM) - os dispositivos mais simples e baratos, transmitem sinais ópticos de uma ou mais fontes operando em diferentes comprimentos de onda através de um cabo;
• modulação de frequência e multiplexação por divisão de frequência (FM-FDM) – os dispositivos são bastante imunes a ruído e distorção, com boas características e circuitos de média complexidade, possuem 4,8 e 16 canais, ideais para videovigilância.
• Modulação de amplitude com banda lateral parcialmente suprimida (AVSB-FDM) - com optoeletrônica de alta qualidade, permitem transmitir até 80 canais, ideais para televisão por assinante, mas caros para videovigilância;
• Modulação por código de pulso (PCM - FDM) - um dispositivo caro, totalmente digital, utilizado para distribuição de vídeo digital e videovigilância;

Na prática, combinações destes métodos são frequentemente utilizadas. Um regenerador é um dispositivo que restaura a forma de um pulso óptico que, ao se propagar ao longo da fibra, sofre distorção. Os regeneradores podem ser puramente ópticos ou elétricos, que convertem um sinal óptico em um sinal elétrico, restauram-no e depois o convertem novamente em óptico.

Amplificador- amplifica a potência do sinal para o nível de tensão necessário, pode ser óptico e elétrico, realiza conversão de sinal óptico-eletrônico e eletrônico-óptico.

LEDs e Lasers- fonte de radiação óptica coerente monocromática (luz para cabo). Para sistemas com modulação direta, desempenha simultaneamente as funções de um modulador que converte um sinal elétrico em óptico.

Fotodetector(Fotodiodo) - dispositivo que recebe um sinal na outra extremidade de um cabo de fibra óptica e realiza a conversão do sinal optoeletrônico.

Modulador- um dispositivo que modula uma onda óptica que transporta informações de acordo com a lei de um sinal elétrico. Na maioria dos sistemas, esta função é executada por um laser, mas em sistemas com modulação indireta, dispositivos separados são utilizados para esta finalidade.

Os componentes passivos das linhas de fibra óptica incluem:

Cabo de fibra ótica – atua como um meio para transmissão de sinal. A bainha externa do cabo pode ser feita de diversos materiais: policloreto de vinila, polietileno, polipropileno, Teflon e outros materiais. Um cabo óptico pode ter vários tipos de armadura e camadas protetoras específicas (por exemplo, pequenas agulhas de vidro para proteção contra roedores). Por design, pode ser:

Acoplamento óptico- um dispositivo usado para conectar dois ou mais cabos ópticos.

Cruz óptica- um dispositivo projetado para terminar um cabo óptico e conectar equipamentos ativos a ele.

Espigões– destinado à emenda permanente ou semipermanente de fibras;

Conectores– para reconectar ou desconectar o cabo;

Acopladores– dispositivos que distribuem a potência óptica de várias fibras em uma;

Comuta– dispositivos que redistribuem sinais ópticos sob controle manual ou eletrônico

Instalação de linhas de comunicação em fibra óptica, suas características e procedimento.

A fibra de vidro é um material muito forte, mas quebradiço, embora graças ao seu invólucro protetor possa ser tratada quase como se fosse elétrica. No entanto, ao instalar o cabo, você deve atender aos requisitos dos fabricantes para:

• “Alongamento máximo” e “força máxima de ruptura”, expressos em newtons (cerca de 1000 N ou 1 kN). Em um cabo óptico, a maior parte da tensão é colocada na estrutura de resistência (plástico reforçado, aço, Kevlar ou uma combinação destes). Cada tipo de estrutura possui características individuais e grau de proteção; se a tensão ultrapassar o nível especificado, a fibra óptica pode ser danificada.
• “Raio mínimo de curvatura” – torne as dobras mais suaves, evite curvas acentuadas.
• “Resistência mecânica”, é expressa em N/m (newtons/metros) - proteção do cabo contra esforços físicos (pode ser pisado ou mesmo atropelado por veículos. Deve-se ter extremo cuidado e proteger especialmente as interseções e conexões , a carga aumenta muito devido à pequena área de contato.

O cabo óptico geralmente é fornecido enrolado em tambores de madeira com uma camada protetora de plástico durável ou tiras de madeira ao redor da circunferência. As camadas externas do cabo são as mais vulneráveis, por isso durante a instalação é necessário lembrar o peso do tambor, protegê-lo de choques e quedas e tomar medidas de segurança durante o armazenamento. É melhor armazenar os tambores horizontalmente, mas se eles ficarem verticalmente, suas bordas (aros) deverão se tocar.

Procedimento e características de instalação do cabo de fibra óptica:

1. Antes da instalação, é necessário inspecionar os tambores de cabos quanto a danos, amassados ​​e arranhões. Se houver alguma suspeita, é melhor deixar imediatamente o cabo de lado para posterior exame detalhado ou rejeição. Pedaços curtos (menos de 2 km) podem ser verificados quanto à continuidade da fibra usando qualquer lanterna. O cabo de fibra para transmissão infravermelha também transmite luz comum.
2. Em seguida, examine a rota em busca de possíveis problemas (cantos agudos, canais a cabo entupidos, etc.) e, se houver, faça alterações na rota para minimizar os riscos.
3. Distribua o cabo ao longo do percurso de forma que os pontos de conexão e pontos de conexão dos amplificadores fiquem em locais acessíveis, mas protegidos de fatores adversos. É importante que permaneçam reservas suficientes de cabos em futuras ligações. As extremidades abertas dos cabos devem ser protegidas com tampas impermeáveis. Os tubos são usados ​​para minimizar a tensão de flexão e os danos causados ​​pelo tráfego que passa. Uma parte do cabo é deixada em ambas as extremidades da linha de cabo; seu comprimento depende da configuração planejada).
4. Ao colocar o cabo no subsolo, ele fica adicionalmente protegido contra danos em pontos de carga locais, como contato com material de aterro heterogêneo e irregularidades da vala. Para isso, o cabo da vala é colocado sobre uma camada de areia de 50-150 cm e coberto com a mesma camada de areia de 50-150 cm. O fundo da vala deve ser plano, sem saliências; ao enterrar, pedras que pode danificar o cabo deve ser removido. Deve-se observar que danos ao cabo podem ocorrer imediatamente e durante a operação (após o preenchimento do cabo), por exemplo, devido à pressão constante; uma pedra não removida pode empurrar gradualmente o cabo. O trabalho de diagnóstico, localização e eliminação de violações de um cabo já enterrado custará muito mais do que precisão e conformidade com as precauções de segurança durante a instalação. A profundidade da vala depende do tipo de solo e da carga superficial esperada. Em rocha dura a profundidade será de 30 cm, em rocha mole ou sob estrada 1 m A profundidade recomendada é de 40-60 cm, com espessura de leito de areia de 10 a 30 cm.
5. O método mais comum é colocar o cabo em uma vala ou bandeja diretamente do tambor. Na instalação de cabos muito longos, o tambor é colocado no veículo, à medida que a máquina se move, o cabo é colocado no seu lugar, não há necessidade de pressa, o ritmo e a ordem de desenrolamento do tambor são ajustados manualmente.
6. Ao colocar o cabo em uma bandeja, o mais importante é não exceder o raio de curvatura crítico e a carga mecânica. O cabo deve ser colocado em um plano, não criar pontos de cargas concentradas, evitar ângulos agudos, pressão e interseções com outros cabos e rotas na rota e não dobrar o cabo.
7. Puxar cabos de fibra óptica através de conduítes é semelhante a puxar cabos convencionais, mas não use força física excessiva nem viole as especificações do fabricante. Ao usar grampos, lembre-se que a carga não deve recair sobre a bainha externa do cabo, mas sim sobre a estrutura de potência. Para reduzir o atrito podem ser utilizados grânulos de talco ou poliestireno; para utilização de outros lubrificantes consultar o fabricante.
8. Nos casos em que o cabo já possui vedação na extremidade, ao instalar o cabo, deve-se ter especial cuidado para não danificar os conectores, contaminá-los ou submetê-los a cargas excessivas na área de conexão.
9. Após a instalação, o cabo na bandeja é preso com tiras de náilon e não deve escorregar ou ceder. Se as características da superfície não permitirem o uso de fixações especiais de cabos, o uso de braçadeiras é aceitável, mas com extremo cuidado para não danificar o cabo. Recomenda-se a utilização de pinças com camada protetora de plástico; deve-se utilizar uma pinça separada para cada cabo e em nenhum caso amarrar vários cabos entre si. É melhor deixar uma pequena folga entre as pontas da fixação do cabo em vez de colocar o cabo sob tensão, caso contrário ele reagirá mal às flutuações de temperatura e vibrações.
10. Se a fibra óptica for danificada durante a instalação, marque a área e deixe um suprimento suficiente de cabo para emendas posteriores.

Em princípio, instalar um cabo de fibra óptica não é muito diferente de instalar um cabo normal. Se seguir todas as recomendações que indicamos, não haverá problemas durante a instalação e operação e seu sistema funcionará por muito tempo, de forma eficiente e confiável.

Um exemplo de solução típica para instalação de linha de fibra óptica

A tarefa é organizar um sistema de comunicação de fibra óptica entre dois edifícios separados de um edifício de produção e um edifício administrativo. A distância entre edifícios é de 500 m.

Orçamento para instalação de sistema de comunicação por fibra óptica

Não.	Nome do equipamento, materiais, obra	Unidade de-eu	Quantidade	Preço por um.	Quantidade, em rublos.
EU.	Equipamento do sistema FOCL, incluindo:				25 783
1.1.	Parede óptica cruzada (SHKON) 8 portas	PC.	2	2600	5200
1.2.	Conversor de mídia 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550nm	PC.	2	2655	5310
1.3.	Acoplamento óptico através de passagem	PC.	3	3420	10260
1.4.	Caixa de comutação 600x400	PC.	2	2507	5013
II.	Rotas de cabos e materiais do sistema de comunicação de fibra óptica, incluindo:				25 000
2.1.	Cabo óptico com cabo externo 6 kN, módulo central, 4 fibras, monomodo G.652.	m.	200	41	8200
2.2.	Cabo óptico com cabo suporte interno, módulo central, 4 fibras, monomodo G.652.	m.	300	36	10800
2.3.	Outros consumíveis (conectores, parafusos, buchas, fita isolante, fixadores, etc.)	definir	1	6000	6000
III.	CUSTO TOTAL DE EQUIPAMENTOS E MATERIAIS (item I+item II)				50 783
4.	Custos de transporte e compras, 10% *item III				5078
V.	Trabalhos de instalação e comutação de equipamentos, incluindo:				111 160
5.1.	Instalação de banners	unidades	4	8000	32000
5.2.	Cabeamento	m.	500	75	37500
5.3.	Instalação e soldagem de conectores	unidades	32	880	28160
5.4.	Instalação de equipamentos de comutação	unidades	9	1500	13500
VI.	TOTAL ESTIMADO (item III+item IV+item V)				167 021

Explicações e comentários:

1. A extensão total do percurso é de 500 m, incluindo:
   • da cerca ao prédio de produção e ao prédio administrativo tem 100 m cada (total 200 m);
   • ao longo da cerca entre edifícios 300 m.
2. A instalação do cabo é realizada método aberto, Incluindo:
   • dos edifícios até a cerca (200 m) por via aérea (transporte) utilizando materiais especializados para colocação de linhas de fibra óptica;
   • entre edifícios (300 m) ao longo de uma cerca feita de lajes de concreto armado, o cabo é fixado no meio da cerca por meio de clipes metálicos.
3. Para organizar linhas de comunicação de fibra óptica, é utilizado um cabo blindado especializado autossustentável (cabo embutido).

As linhas de fibra óptica são chamadas de linhas projetadas para transmitir informações na faixa óptica. Segundo o Gabinete de Informação Soviético, no final da década de 80, a taxa de crescimento da utilização de linhas de fibra óptica era de 40%. Os especialistas da União presumiram que alguns países abandonariam completamente os núcleos de cobre. O congresso decidiu aumentar em 25% o volume das linhas de comunicação para o 12º Plano Quinquenal. O décimo terceiro, também concebido para desenvolver fibras ópticas, viu o colapso da URSS, o primeiro operadoras móveis. Aliás, a previsão dos especialistas sobre a crescente necessidade de pessoal qualificado falhou...

Princípio de funcionamento

Quais são as razões para o forte aumento na popularidade dos sinais de alta frequência? Os livros didáticos modernos mencionam a redução da necessidade de regeneração de sinal, o custo e o aumento da capacidade do canal. Os engenheiros soviéticos descobriram, raciocinando de forma diferente: cabos, armaduras e telas de cobre respondem por 50% da produção mundial de cobre e 25% do chumbo. Um fato pouco conhecido tornou-se o principal motivo do abandono dos patrocinadores do projeto da Torre Wardenclyffe por Nikola Tesla (o nome foi dado pelo sobrenome do filantropo que doou o terreno). Um famoso cientista sérvio queria transmitir informações e energia sem fio, assustando muitos proprietários locais de fundições de cobre. 80 anos depois, o quadro mudou drasticamente: as pessoas perceberam a necessidade de economizar metais não ferrosos.

O material usado para fazer a fibra é... vidro. Um silicato comum, aromatizado com uma boa quantidade de polímeros modificadores de propriedades. Os livros soviéticos, além das razões indicadas para a popularidade da nova tecnologia, nomeiam:

1. Baixa atenuação do sinal, o que causou redução na necessidade de regeneração.
2. Sem faíscas, portanto, segurança contra incêndio, risco zero de explosão.
3. Sem curto-circuito, requisitos de manutenção reduzidos.
4. Insensível à interferência eletromagnética.
5. Baixo peso, dimensões relativamente pequenas.

Inicialmente, as linhas de fibra óptica deveriam conectar grandes rodovias: entre cidades, subúrbios e centrais telefônicas automáticas. Os especialistas da URSS consideraram a revolução dos cabos semelhante ao advento da eletrônica de estado sólido. O desenvolvimento da tecnologia tornou possível construir redes livres de correntes de fuga e diafonia. Uma seção com centenas de quilômetros de extensão é desprovida de métodos ativos de regeneração de sinal. O comprimento de um cabo monomodo é geralmente de 12 km e o de um cabo multimodo é de 4 km. A última milha costuma ser revestida com cobre. Os provedores estão acostumados a dedicar endpoints a usuários individuais. Não existem altas velocidades, os transceptores são baratos, a capacidade de fornecer energia simultaneamente ao dispositivo e a facilidade de uso dos modos lineares.

Transmissor

Formadores de feixe típicos são LEDs semicondutores, incluindo lasers de estado sólido. A largura espectral do sinal emitido por uma junção pn típica é de 30-60 nm. A eficiência dos primeiros dispositivos de estado sólido mal atingiu 1%. A base dos LEDs conectados é frequentemente a estrutura índio-gálio-arsênico-fósforo. Ao emitir em uma frequência mais baixa (1,3 µm), os dispositivos proporcionam uma dispersão significativa do espectro. A dispersão resultante limita bastante a taxa de bits (10-100 Mbps). Portanto, os LEDs são adequados para construir recursos de rede local (distância de 2 a 3 km).

A divisão de frequência com multiplexação é realizada por diodos multifrequenciais. Hoje, estruturas semicondutoras imperfeitas estão sendo ativamente substituídas por lasers emissores verticais, que melhoram significativamente as características espectrais. aumentando a velocidade. O preço é o mesmo. A tecnologia de emissão estimulada traz potências muito maiores (centenas de mW). A radiação coerente fornece uma eficiência de linhas monomodo de 50%. O efeito da dispersão cromática é reduzido, permitindo taxas de bits mais altas.

O curto tempo de recombinação de carga facilita a modulação da radiação com altas frequências da corrente de alimentação. Além dos verticais, utilizam:

1. Lasers com feedback.
2. Ressonadores Fabry-Perot.

Altas taxas de bits de linhas de comunicação de longa distância são alcançadas usando moduladores externos: eletroabsorção, interferômetros Mach-Zehnder. Os sistemas externos eliminam a necessidade de modulação de frequência linear da tensão de alimentação. O espectro cortado do sinal discreto é transmitido posteriormente. Além disso, outras técnicas de codificação de portadora foram desenvolvidas:

• Modulação de mudança de fase em quadratura.
• Multiplexação de Divisão de Frequência Ortogonal.
• Modulação em quadratura de amplitude.

O procedimento é realizado por processadores de sinais digitais. Os métodos antigos compensavam apenas o componente linear. Berenger expressou o modulador com a série Wien, o DAC e o amplificador modelados com a série Volterra truncada e independente do tempo. Khana sugere o uso adicional de um modelo de transmissor polinomial. Cada vez, os coeficientes da série são encontrados usando uma arquitetura de aprendizagem indireta. Dutel registrou muitas variantes comuns. Correlação cruzada de fase e campos de quadratura simulam imperfeições em sistemas de sincronização. Os efeitos não lineares são compensados ​​da mesma forma.

Receptores

O fotodetector realiza a conversão reversa entre luz e eletricidade. A maior parte dos receptores de estado sólido usa a estrutura índio-gálio-arsênico. Às vezes existem fotodiodos de pinos, de avalanche. Estruturas metálicas-semicondutoras-metálicas são ideais para incorporar regeneradores e multiplexadores de ondas curtas. Os conversores optoelétricos são frequentemente complementados com amplificadores e limitadores de transimpedância que produzem um sinal digital. Em seguida, eles praticam a recuperação do clock com loop de bloqueio de fase.

Transmissão de luz pelo vidro: história

O fenômeno da refração, que possibilita a comunicação troposférica, não é apreciado pelos alunos. Fórmulas complexas e exemplos desinteressantes matam o amor do aluno pelo conhecimento. A ideia de um guia de luz nasceu na década de 1840: Daniel Colladon e Jacques Babinet (Paris) tentaram embelezar suas próprias palestras com experimentos visuais tentadores. Os professores na Europa medieval eram mal pagos, por isso um grande afluxo de estudantes trazendo dinheiro parecia uma perspectiva bem-vinda. Os palestrantes atraíram o público por qualquer meio. Um certo John Tyndall aproveitou a ideia 12 anos depois, publicando muito mais tarde um livro (1870) examinando as leis da óptica:

• A luz passa pela interface ar-água e a refração do feixe em relação à perpendicular é observada. Se o ângulo de contato do feixe com a linha ortogonal ultrapassar 48 graus, os fótons param de sair do líquido. A energia é completamente refletida de volta. Chamaremos o limite de ângulo limite do meio. A água está a 48 graus e 27 minutos, o vidro de silicato está a 38 graus e 41 minutos, o diamante está a 23 graus e 42 minutos.

O nascimento do século 19 trouxe a linha telegráfica leve São Petersburgo - Varsóvia com uma extensão de 1.200 km. A regeneração pelos operadores de mensagens foi realizada a cada 40 km. A mensagem durou várias horas; o clima e a visibilidade interferiram. O advento das comunicações por rádio substituiu as técnicas antigas. As primeiras linhas ópticas datam do final do século XIX. Os médicos gostaram do novo produto! A fibra de vidro dobrada permitiu iluminar qualquer cavidade do corpo humano. Os historiadores oferecem o seguinte cronograma para o desenvolvimento dos eventos:

A ideia de Henry Saint-Rene foi continuada pelos colonos do Novo Mundo (década de 1920), que decidiram melhorar a televisão. Clarence Hansell e John Logie Baird tornaram-se pioneiros. Dez anos depois (1930), o estudante de medicina Heinrich Lamm comprovou a possibilidade de transmissão de imagens por meio de guias de vidro. O buscador de conhecimento decidiu examinar o interior do corpo. A qualidade da imagem era ruim e uma tentativa de obter uma patente britânica falhou.

O nascimento da fibra

Independentemente, o cientista holandês Abraham van Heel, o britânico Harold Hopkins e Narinder Singh Kapani inventaram a fibra (1954). O mérito do primeiro estava na ideia de cobrir o núcleo central com uma casca transparente e de baixo índice de refração (próximo ao ar). A proteção contra arranhões superficiais melhorou muito a qualidade da transmissão (os contemporâneos dos inventores viram o principal obstáculo ao uso de linhas de fibra em grandes perdas). Os britânicos também deram uma contribuição importante, coletando um feixe de fibras de 10.000 peças, transmitindo uma imagem a uma distância de 75 cm.A nota “Fibroscópio flexível usando varredura estática” adornava a revista Nature (1954).

Isto é interessante! Narinder Singh Kapani cunhou o termo fibra de vidro em um artigo na American Science (1960).

1956 trouxe ao mundo um novo gastroscópio flexível, autores Basil Hirschowitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss (Universidade de Michigan). Uma característica especial do novo produto foi a casca de vidro das fibras. Elias Snitzer (1961) introduziu a ideia da fibra monomodo. Tão fino que apenas uma partícula do padrão de interferência cabe dentro dele. A ideia ajudou os médicos a examinar o interior de uma pessoa (viva). A perda foi de 1 dB/m. As necessidades de comunicação foram muito além. Foi necessário atingir um limite de 10-20 dB/km.

1964 é considerado um ponto de viragem: o Dr. Kao publicou uma especificação vital, introduzindo os fundamentos teóricos das comunicações de longa distância. O documento fez uso extensivo da figura acima. O cientista provou que o vidro altamente purificado ajuda a reduzir as perdas. O físico alemão (1965) Manfred Börner (Telefunken Research Labs, Ulm) apresentou a primeira linha operacional de telecomunicações. A NASA imediatamente enviou imagens lunares usando novos produtos (os desenvolvimentos eram secretos). Alguns anos depois (1970), três funcionários da Corning Glass (veja o início do tópico) depositaram uma patente implementando um ciclo tecnológico para fundição de óxido de silício. A agência passou três anos avaliando o texto. O novo núcleo aumentou a capacidade do canal em 65 mil vezes em relação ao cabo de cobre. A equipe do Dr. Kao imediatamente tentou cobrir uma distância significativa.

Isto é interessante! 45 anos depois (2009), Kao recebeu o Prêmio Nobel de Física.

Computadores militares (1975) da defesa aérea dos EUA (seção NORAD, Montanhas Cheyenne) receberam novas comunicações. A Internet óptica surgiu há muito tempo, antes dos computadores pessoais! Dois anos depois, um teste de linha telefônica de 2,4 quilômetros em um subúrbio de Chicago transportou com sucesso 672 canais de voz. Os sopradores de vidro trabalharam incansavelmente: o início da década de 1980 trouxe o advento da fibra com atenuação de 4 dB/km. O óxido de silício foi substituído por outro semicondutor - o germânio.

A velocidade de produção de cabos de alta qualidade pela linha de produção foi de 2 m/s. Chemie Thomas Mensah desenvolveu uma tecnologia que aumentou o limite especificado em vinte vezes. O novo produto finalmente ficou mais barato que o cabo de cobre. O que se segue foi descrito acima: seguiu-se um aumento na adoção de novas tecnologias. O espaçamento dos repetidores foi de 70 a 150 km. Um amplificador de fibra dopado com íons de érbio reduziu drasticamente o custo de construção de linhas. Os tempos do Décimo Terceiro Plano Quinquenal trouxeram ao planeta 25 milhões de quilômetros de redes de fibra óptica.

Um novo impulso ao desenvolvimento foi dado pela invenção dos cristais fotônicos. O ano 2000 trouxe os primeiros modelos comerciais. A periodicidade das estruturas permitiu um aumento significativo na potência, o desenho da fibra foi ajustado de forma flexível para acompanhar a frequência. Em 2012, a Nippon Telegraph and Telephone Company alcançou velocidades de 1 petabit/s num alcance de 50 km com uma única fibra.

Indústria militar

A história da marcha da indústria militar dos EUA, publicada na Mensagem de Monmouth, é conhecida com segurança. Em 1958, o gerenciador de cabos de Fort Monmouth (Signal Corps Labs do Exército dos Estados Unidos) relatou sobre os perigos dos raios e da precipitação. O oficial perturbou o pesquisador Sam Di Vita, pedindo-lhe que encontrasse um substituto para o cobre verde. A resposta continha uma proposta para testar sinais de vidro, fibra e luz. No entanto, os engenheiros do Tio Sam da época eram impotentes para resolver o problema.

No quente setembro de 1959, Di Vita perguntou ao tenente Richard Sturzebecher se ele conhecia a fórmula do vidro capaz de transmitir um sinal óptico. A resposta continha informações sobre o óxido de silício, uma amostra da Alfred University. Medir o índice de refração de materiais com um microscópio deu dor de cabeça a Richard. 60-70% de pó de vidro permitia que a luz radiante passasse livremente, irritando os olhos. Pensando na necessidade do vidro mais puro, Sturzebecher estudou técnicas modernas de produção usando cloreto de silício IV. Di Vita achou o material adequado, decidindo deixar o governo nas negociações com os sopradores de vidro da Corning.

O responsável conhecia bem os trabalhadores, mas decidiu tornar o assunto público para que a fábrica recebesse um contrato governamental. Entre 1961 e 1962 a ideia de utilizar óxido de silício puro foi transferida para laboratórios de pesquisa. As dotações federais totalizaram cerca de US$ 1 milhão (entre 1963 e 1970). O programa terminou (1985) com o desenvolvimento de uma indústria multibilionária de produção de cabos de fibra óptica, que começou a substituir rapidamente os cabos de cobre. Di Vita continuou trabalhando, prestando consultoria para a indústria, vivendo até os 97 anos (ano do falecimento - 2010).

Tipos de cabos

O cabo é formado:

1. Essencial.
2. Concha.
3. Capa protetora.

A fibra realiza reflexão total do sinal. O material dos dois primeiros componentes é tradicionalmente vidro. Às vezes eles encontram um substituto barato - o polímero. Os cabos ópticos são combinados por fusão. Alinhar o núcleo exigirá habilidade. Cabos multimodo com espessura superior a 50 mícrons são mais fáceis de soldar. As duas variedades globais diferem no número de modos:

• O multimodo está equipado com um núcleo espesso (mais de 50 mícrons).
• O modo único é muito mais fino (menos de 10 mícrons).

Paradoxo: um cabo menor fornece comunicação de longa distância. O custo de um transatlântico de quatro núcleos é de 300 milhões de dólares. O núcleo é revestido com um polímero resistente à luz. A revista New Scientist (2013) publicou as experiências de um grupo científico da Universidade de Southampton, que percorreram um alcance de 310 metros... com um guia de ondas! O elemento dielétrico passivo apresentou velocidade de 77,3 Tbit/s. As paredes do tubo oco são formadas por um cristal fotônico. O fluxo de informações movia-se à velocidade de 99,7% da luz.

Fibra de cristal fotônico

Um novo tipo de cabo é formado por um conjunto de tubos, cuja configuração lembra um favo de mel arredondado. Os cristais fotônicos lembram a madrepérola natural, formando conformações periódicas que diferem no índice de refração. Alguns comprimentos de onda são atenuados dentro de tais tubos. O cabo demonstra a banda passante, o feixe submetido à refração de Bragg é refletido. Devido à presença de zonas proibidas, o sinal coerente move-se ao longo do guia de luz.

Introdução

Hoje, a comunicação desempenha um papel importante em nosso mundo. E se antes eram usados ​​​​cabos e fios de cobre para transmitir informações, agora chegou a hora das tecnologias ópticas e dos cabos de fibra óptica. Agora, ao fazer uma ligação para o outro lado do mundo (por exemplo, da Rússia para a América) ou baixar uma melodia favorita da Internet que está em um site em algum lugar da Austrália, nem pensamos em como administramos para fazer isso. E isso acontece graças ao uso de cabos de fibra óptica. Para ligar as pessoas, aproximá-las umas das outras ou da fonte de informação desejada, os continentes têm de estar ligados. Atualmente, a troca de informações entre continentes é realizada principalmente através de cabos submarinos de fibra óptica. Atualmente, cabos de fibra óptica são colocados ao longo do fundo dos oceanos Pacífico e Atlântico e quase todo o mundo está “enredado” em uma rede de sistemas de comunicação de fibra (Laser Mag.-1993.-No. 3; Laser Focus World.- 1992.-28, No. 12; Telecom mag.-1993.-No. 25; AEU: J. Asia Electron. Union.-1992.-No. 5). Os países europeus estão ligados através do Atlântico por linhas de fibra à América. EUA, passando pelas ilhas havaianas e pela ilha de Guam - com Japão, Nova Zelândia e Austrália. Uma linha de comunicação de fibra óptica conecta o Japão e a Coreia ao Extremo Oriente Russo. No oeste, a Rússia está ligada aos países europeus de São Petersburgo - Kingisepp - Dinamarca e São Petersburgo - Vyborg - Finlândia, no sul - com os países asiáticos de Novorossiysk - Turquia. Ao mesmo tempo, a principal força motriz do desenvolvimento das linhas de comunicação de fibra óptica é a Internet.

As redes de fibra óptica são certamente uma das áreas mais promissoras no domínio das comunicações. A capacidade dos canais ópticos é muito superior à das linhas de informação baseadas em cabos de cobre.

A fibra óptica é considerada o meio mais perfeito para transmitir grandes fluxos de informações em longas distâncias. É feito de quartzo, à base de dióxido de silício - um material muito difundido e barato, ao contrário do cobre. A fibra óptica é muito compacta e leve, com diâmetro de apenas cerca de 100 mícrons.

Além disso, a fibra óptica é imune a campos eletromagnéticos, o que elimina alguns dos problemas típicos dos sistemas de comunicação de cobre. As redes ópticas são capazes de transmitir sinais por longas distâncias com menos perdas. Apesar de esta tecnologia ainda ser cara, os preços dos componentes ópticos estão em constante queda, enquanto as capacidades das linhas de cobre se aproximam dos seus valores limites e exigem cada vez mais custos para o desenvolvimento desta área.

Parece-me que o tema das linhas de comunicação por fibra óptica é atualmente relevante, promissor e interessante de considerar. É por isso que o escolhi para o meu trabalho de curso e acredito que o FOCL é o futuro.

1. História da criação

Embora a fibra óptica seja um meio de comunicação amplamente utilizado e popular, a tecnologia em si é simples e desenvolvida há muito tempo. A experiência de mudar a direção de um feixe de luz por refração foi demonstrada por Daniel Colladon e Jacques Babinet em 1840. A aplicação prática da tecnologia foi encontrada apenas no século XX.

Na década de 1920, os experimentadores Clarence Hasnell e John Berd demonstraram a possibilidade de transmissão de imagens através de tubos ópticos.

A invenção da fibra óptica em 1970 pelos especialistas da Corning é considerada um ponto de viragem na história do desenvolvimento das tecnologias de fibra óptica. Os desenvolvedores conseguiram criar um condutor capaz de manter pelo menos um por cento da potência do sinal óptico a uma distância de um quilômetro. Pelos padrões atuais, esta é uma conquista bastante modesta, mas, há quase 40 anos, era uma condição necessária para desenvolver um novo tipo de comunicação com fio.

E As primeiras experiências em grande escala relacionadas com o surgimento do padrão FDDI. Estas redes de primeira geração ainda estão em operação hoje.

E Utilização massiva de fibra óptica associada à produção de componentes mais baratos. A taxa de crescimento das redes de fibra óptica é explosiva.

E Aumento das velocidades de transmissão de informação, surgimento de tecnologias multiplex de ondas (WDM, DWDM) / Novos tipos de fibras.

2. Linhas de comunicação de fibra óptica como conceito

1 Fibra óptica e seus tipos

Uma linha de comunicação de fibra óptica (FOCL) é um tipo de sistema de transmissão no qual as informações são transmitidas ao longo de guias de onda dielétricos ópticos, conhecidos como fibra óptica. Então o que é?

Uma fibra óptica é um cilindro de vidro extremamente fino, denominado núcleo, coberto por uma camada de vidro (Fig. 1), denominada revestimento, com índice de refração diferente do núcleo. A fibra é caracterizada pelos diâmetros destas regiões - por exemplo, 50/125 significa uma fibra com um diâmetro de núcleo de 50 mícrons e um diâmetro de revestimento externo de 125 mícrons.

Fig.1 Estrutura de fibra óptica

A luz se propaga ao longo do núcleo da fibra por sucessivas reflexões internas totais na interface entre o núcleo e o revestimento; seu comportamento é em muitos aspectos semelhante ao que aconteceria se caísse em um cano cujas paredes estivessem cobertas por uma camada espelhada. Porém, ao contrário de um espelho convencional, cuja reflexão é bastante ineficiente, a reflexão interna total é essencialmente próxima do ideal - esta é a sua diferença fundamental, permitindo que a luz percorra longas distâncias ao longo da fibra com perdas mínimas.

Uma fibra feita dessa maneira ((Fig. 2) a)) é chamada de fibra de índice escalonado e fibra multimodo porque existem muitos caminhos ou modos possíveis para a propagação de um feixe de luz.

Essa multiplicidade de modos resulta na dispersão (ampliação) do pulso porque cada modo percorre um caminho diferente através da fibra e, portanto, diferentes modos têm diferentes atrasos de transmissão à medida que viajam de uma extremidade à outra da fibra. O resultado deste fenômeno é uma limitação da frequência máxima que pode ser efetivamente transmitida para um determinado comprimento de fibra - aumentar a frequência ou o comprimento da fibra além dos limites faz com que pulsos sucessivos se fundam, tornando-os impossíveis de distinguir. Para fibra multimodo típica, esse limite é de aproximadamente 15 MHz km, o que significa que um sinal de vídeo com largura de banda de, por exemplo, 5 MHz pode ser transmitido por uma distância máxima de 3 km (5 MHz x 3 km = 15 MHz km). . A tentativa de transmitir um sinal a uma distância maior resultará na perda progressiva de altas frequências.

Fig.2 Tipos de fibra óptica

Para muitas aplicações, esse número é inaceitavelmente alto, e estava em andamento uma busca por um projeto de fibra com largura de banda mais ampla. Uma maneira é reduzir o diâmetro da fibra para valores muito pequenos (8-9 µm), de modo que apenas um modo se torne possível. As fibras monomodo, como são chamadas ((Fig. 2) b)) são muito eficazes na redução da dispersão, e a largura de banda resultante - muitos GHz km - as torna ideais para redes públicas de telefonia e telégrafo (PTT) e redes de televisão a cabo. . Infelizmente, fibras de diâmetro tão pequeno requerem o uso de um emissor de diodo laser poderoso, precisamente alinhado e, portanto, relativamente caro, o que reduz sua atratividade para muitas aplicações que envolvem um comprimento curto da linha projetada.

Idealmente, você precisa de uma fibra com largura de banda da mesma ordem de grandeza da fibra monomodo, mas com diâmetro semelhante ao multimodo, para que haja uso possível transmissores LED baratos. Até certo ponto, esses requisitos são atendidos pela fibra multimodo com uma mudança de gradiente no índice de refração ((Fig. 2) c)). Assemelha-se à fibra multimodo de índice escalonado discutida acima, mas o índice de refração de seu núcleo não é uniforme - varia suavemente de um valor máximo no centro a valores mais baixos na periferia. Isto leva a duas consequências. Primeiro, a luz viaja ao longo de um caminho ligeiramente curvo e, segundo, e mais importante, as diferenças no atraso de propagação entre os diferentes modos são mínimas. Isso ocorre porque os modos altos, entrando na fibra em um ângulo maior e percorrendo uma distância maior, na verdade começam a se propagar a uma velocidade mais alta à medida que se afastam do centro para a região onde o índice de refração diminui e geralmente viajam mais rápido do que os modos mais baixos. -modos de ordem que permanecem próximos ao eixo da fibra, na região de alto índice de refração. O aumento na velocidade apenas compensa a maior distância percorrida.

As fibras de índice graduado multimodo não são ideais, mas ainda apresentam uma largura de banda muito boa. Portanto, na maioria das linhas de comprimento curto e médio, a escolha deste tipo de fibra é preferível. Na prática, isto significa que a largura de banda raramente é um parâmetro que precisa ser levado em consideração.

No entanto, este não é o caso da atenuação. O sinal óptico atenua em todas as fibras, a uma taxa que depende do comprimento de onda da fonte de luz transmissora (Fig. 3). Conforme mencionado anteriormente, existem três comprimentos de onda nos quais a atenuação da fibra óptica é normalmente mínima – 850, 1310 e 1550 nm. Estas são conhecidas como janelas de transparência. Para sistemas multimodo, a janela de 850 nm é a primeira e mais utilizada (menor custo). Neste comprimento de onda, a fibra multimodo graduada de boa qualidade apresenta uma atenuação de cerca de 3 dB/km, tornando possível implementar comunicações de circuito fechado de TV em distâncias superiores a 3 km.

Fig.3 Dependência da atenuação do comprimento de onda

No comprimento de onda de 1310 nm, a mesma fibra apresenta uma atenuação ainda menor de 0,7 dB/km, permitindo assim que o alcance de comunicação seja aumentado proporcionalmente para aproximadamente 12 km. 1310 nm é também a primeira janela operacional para sistemas de fibra óptica monomodo, com uma atenuação de cerca de 0,5 dB/km, que, em combinação com transmissores de diodo laser, permite linhas de comunicação com mais de 50 km de comprimento. A segunda janela de transparência - 1550 nm - é usada para criar linhas de comunicação ainda mais longas (atenuação da fibra inferior a 0,2 dB/km).

2 Classificação do FOC

O cabo de fibra óptica já existe há muito tempo, suportando até mesmo os primeiros padrões Ethernet para taxa de transferência de 10 Mbps. O primeiro deles foi denominado FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), e o subsequente foi denominado 10BaseF.

Hoje existem várias dezenas de empresas no mundo que produzem cabos ópticos para diversos fins. As mais famosas delas: AT&T, General Cable Company (EUA); Siecor (Alemanha); Cabo BICC (Reino Unido); Les cables de Lion (França); Nokia (Finlândia); NTT, Sumitomo (Japão), Pirelli (Itália).

Os parâmetros determinantes na produção de cabos de fibra óptica são as condições de operação e a capacidade da linha de comunicação. De acordo com as condições de operação, os cabos são divididos em dois grupos principais (Fig. 4)

Os internos destinam-se à instalação no interior de edifícios e estruturas. São compactos, leves e, via de regra, possuem comprimento total curto.

As linhas troncais são projetadas para estabelecer comunicações por cabo em poços, no solo, em suportes ao longo de linhas de energia e debaixo d'água. Estes cabos estão protegidos de influências externas e têm um comprimento de construção superior a dois quilómetros.

Para garantir alto rendimento das linhas de comunicação, são produzidos cabos de fibra óptica contendo um pequeno número (até 8) fibras monomodo com baixa atenuação, e cabos para redes de distribuição podem conter até 144 fibras, tanto monomodo quanto multimodo, dependendo nas distâncias entre segmentos de rede.

Fig.4 Classificação do FOC

3 Vantagens e desvantagens da transmissão de sinal por fibra óptica

3.1 Vantagens das linhas de comunicação de fibra óptica

Para muitas aplicações, a fibra óptica é preferível devido a uma série de vantagens.

Baixa perda de transmissão. Os cabos de fibra óptica de baixa perda permitem transmitir sinais de imagem por longas distâncias sem o uso de amplificadores ou repetidores de roteamento. Isto é especialmente útil para esquemas de transmissão de longa distância - por exemplo, sistemas de vigilância rodoviária ou ferroviária, onde seções de 20 km sem repetidores não são incomuns.

Transmissão de sinal de banda larga. A ampla largura de banda de transmissão da fibra óptica permite que vídeo, áudio e dados digitais de alta qualidade sejam transmitidos simultaneamente através de um único cabo de fibra óptica.

Imunidade a interferências e interferências. A total insensibilidade do cabo de fibra óptica a ruídos e interferências elétricas externas garante a operação estável dos sistemas, mesmo nos casos em que os instaladores não prestaram atenção suficiente à localização de redes de energia próximas, etc.

Isolamento elétrico. A ausência de condutividade elétrica para cabos de fibra óptica significa que os problemas associados a alterações no potencial do solo, como aqueles encontrados em usinas de energia ou ferrovias, são eliminados. Esta mesma propriedade elimina o risco de danos ao equipamento causados ​​por surtos de corrente causados ​​por raios, etc.

Cabos leves e compactos. O tamanho extremamente pequeno das fibras ópticas e dos cabos de fibra óptica permite que você dê nova vida a canais de cabos lotados. Por exemplo, um cabo coaxial ocupa a mesma quantidade de espaço que 24 cabos ópticos, cada um dos quais pode supostamente transportar 64 canais de vídeo e 128 sinais de áudio ou vídeo simultaneamente.

Linha de comunicação atemporal. Simplesmente substituindo o equipamento terminal em vez dos próprios cabos, as redes de fibra óptica podem ser atualizadas para transportar mais informações. Por outro lado, parte ou mesmo toda a rede pode ser utilizada para uma tarefa completamente diferente, por exemplo, combinar uma rede local e um sistema de circuito fechado de TV em um único cabo.

Explosão e segurança contra incêndio. Devido à ausência de faíscas, a fibra óptica aumenta a segurança da rede em refinarias químicas e de petróleo, no atendimento a processos tecnológicos de alto risco.

Custo-benefício das linhas de comunicação de fibra óptica. A fibra é feita de quartzo, que tem como base dióxido de silício, um material muito difundido e, portanto, barato, ao contrário do cobre.

Longa vida útil. Com o tempo, a fibra sofre degradação. Isto significa que a atenuação no cabo instalado aumenta gradualmente. Porém, graças ao aperfeiçoamento das modernas tecnologias de produção de fibras ópticas, esse processo é significativamente desacelerado e a vida útil do FOC é de aproximadamente 25 anos. Durante esse período, diversas gerações/padrões de sistemas transceptores podem mudar.

3.2 Desvantagens das linhas de fibra óptica

Alta complexidade de instalação. Pessoal altamente qualificado e ferramentas especiais. Portanto, na maioria das vezes, o cabo de fibra óptica é vendido na forma de peças pré-cortadas de diferentes comprimentos, em ambas as extremidades das quais já estão instalados os tipos de conectores necessários. O uso de cabos de fibra óptica requer receptores e transmissores ópticos especiais que convertem sinais de luz em sinais elétricos e vice-versa.

O cabo de fibra óptica é menos durável e flexível que o cabo elétrico. O raio de curvatura permitido típico é de cerca de 10 a 20 cm; com raios de curvatura menores, a fibra central pode quebrar.

O cabo de fibra óptica é sensível à radiação ionizante, o que reduz a transparência da fibra de vidro, ou seja, aumenta a atenuação do sinal.

3. Componentes eletrônicos de linhas de fibra óptica. Princípio da transferência de informações

Na forma mais geral, o princípio de transmissão de informações em sistemas de comunicação de fibra óptica pode ser explicado usando (Fig. 5).

Fig.5 Princípio de transmissão de informações em sistemas de comunicação por fibra óptica

1 Transmissores para fibra óptica

O componente mais importante de um transmissor de fibra óptica é a fonte de luz (geralmente um laser semicondutor ou LED (Figura 6)). Ambos têm o mesmo propósito – gerar um feixe de luz microscópico que pode ser injetado na fibra com alta eficiência e modulado (alterado em intensidade) em alta frequência. Os lasers fornecem intensidade de feixe mais alta que os LEDs e permitem taxas de modulação mais altas; portanto, são frequentemente usados ​​para linhas de banda larga de longa distância, como telecomunicações ou televisão a cabo. Por outro lado, os LEDs são dispositivos mais baratos e duráveis, e também são bastante adequados para a maioria dos sistemas de pequeno ou médio porte.

Fig.6 Métodos para introdução de radiação óptica em fibra óptica

Além de sua finalidade funcional (ou seja, qual sinal deve transmitir), um transmissor de fibra óptica é caracterizado por mais dois parâmetros importantes, definindo suas propriedades. Uma é a potência de saída óptica (intensidade). O segundo é o comprimento de onda (ou cor) da luz emitida. Normalmente são 850, 1310 ou 1550 nm, valores selecionados a partir da condição de correspondência com os chamados. “janelas de transparência” nas características de transmissão do material de fibra óptica.

3.2 Receptores para fibra óptica

Os receptores de fibra óptica realizam a tarefa vital de detectar radiação óptica extremamente fraca emitida pela extremidade de uma fibra e amplificar o sinal elétrico resultante até o nível necessário com distorção e ruído mínimos. O nível mínimo de radiação exigido por um receptor para fornecer qualidade de sinal de saída aceitável é chamado de sensibilidade; A diferença entre a sensibilidade do receptor e a potência de saída do transmissor determina a perda máxima permitida do sistema em dB. Para a maioria dos sistemas de vigilância de circuito fechado de TV com transmissor LED, o valor típico é de 10 a 15 dB. Idealmente, o receptor deve operar normalmente quando o sinal de entrada varia muito, uma vez que geralmente é impossível prever antecipadamente qual será exatamente o grau de atenuação na linha de comunicação (isto é, comprimento da linha, número de junções, etc.). Muitos designs de receptores simples usam ajustes manuais de ganho durante a instalação do sistema para atingir o nível de saída desejado. Isto é indesejável porque as mudanças na atenuação da linha são inevitáveis ​​devido ao envelhecimento ou mudanças de temperatura, etc., o que dita a necessidade de ajustar periodicamente o ganho. Todos os receptores de fibra óptica utilizam controle automático de ganho, que monitora o nível médio do sinal óptico de entrada e altera o ganho do receptor de acordo. Nenhum ajuste manual é necessário durante a instalação ou durante a operação.

cabo de comunicação de fibra óptica

4. Áreas de aplicação de linhas de comunicação de fibra óptica

As linhas de comunicação de fibra óptica (FOCL) permitem transmitir sinais analógicos e digitais por longas distâncias. Eles também são usados ​​em distâncias menores e mais gerenciáveis, como no interior de edifícios. O número de utilizadores da Internet está a crescer - e estamos a construir rapidamente novos centros de processamento de dados (DPCs), para cuja interligação é utilizada fibra óptica. Na verdade, ao transmitir sinais a uma velocidade de 10 Gbit/s, os custos são semelhantes aos das linhas de “cobre”, mas a óptica consome significativamente menos energia. Durante muitos anos, os defensores da fibra e do cobre têm lutado entre si pela prioridade nas redes corporativas. Perda de tempo!

Na verdade, o número de aplicações da óptica está a aumentar, principalmente devido às vantagens acima mencionadas sobre o cobre. Equipamentos de fibra óptica são amplamente utilizados em instituições médicas, por exemplo, para comutação de sinais de vídeo locais em salas cirúrgicas. Os sinais ópticos não têm nada a ver com eletricidade, o que é ideal para a segurança do paciente.

As tecnologias de fibra óptica também são preferidas pelos militares, uma vez que os dados transmitidos são difíceis ou mesmo impossíveis de ler do exterior. As linhas de fibra óptica fornecem um alto grau de proteção de informações confidenciais e permitem a transmissão de dados não compactados, como gráficos e vídeos de alta resolução, com precisão de pixels. A óptica penetrou em todas as áreas-chave – sistemas de vigilância, salas de controle e centros de situação em áreas com condições operacionais extremas.

A redução do custo dos equipamentos permitiu a utilização de tecnologias ópticas em áreas tradicionalmente de cobre - em grandes empresas industriais para organização de sistemas automatizados de controle de processos (APCS), no setor de energia, em sistemas de segurança e videovigilância. A capacidade de transmitir um grande fluxo de informações por longas distâncias torna a óptica ideal e procurada em quase todas as áreas da indústria, onde o comprimento das linhas de cabos pode atingir vários quilômetros. Se para um cabo de par trançado a distância é limitada a 450 metros, para a óptica 30 km não é o limite.

Como exemplo do uso de linhas de comunicação de fibra óptica, gostaria de dar uma descrição de um sistema de segurança de vigilância por vídeo em circuito fechado em uma usina de energia típica. Este tema tornou-se especialmente relevante e procurado recentemente, depois que o Governo da Federação Russa adotou uma resolução sobre o combate ao terrorismo e uma lista de objetos de vital importância a serem protegidos.

5. Sistemas de vigilância de TV de fibra óptica

O processo de desenvolvimento do sistema normalmente inclui dois componentes:

Seleção de componentes do caminho de transmissão ativo adequados com base na função (ou funções) necessária (ou funções), no tipo e número de fibras disponíveis ou oferecidas e no alcance máximo de transmissão.

Projetos de infraestrutura passiva de cabos de fibra óptica, incluindo tipos e especificações de cabos de backbone, caixas de junção, painéis de conexão de fibra.

1 Componentes do caminho de transmissão de vigilância por vídeo

Primeiro de tudo – quais componentes são realmente necessários para atender às especificações do sistema?

Sistemas de câmeras fixas - Esses sistemas são extremamente simples e normalmente consistem em um transmissor de fibra óptica em miniatura e um receptor modular ou montado em rack. O transmissor geralmente é pequeno o suficiente para ser montado diretamente no corpo da câmera e é fornecido com um conector coaxial de baioneta, um conector óptico 'ST' e terminais para conectar uma fonte de alimentação de baixa tensão (geralmente 12 VCC ou CA). O sistema de vigilância de uma usina típica consiste em várias dezenas dessas câmeras, cujos sinais são transmitidos para a estação de controle central e, neste caso, os receptores são montados em rack em uma placa 3U padrão de 19 polegadas com potência comum fornecer.

Sistemas baseados em câmeras controladas com dispositivos PTZ - tais sistemas são mais complexos, pois é necessário um canal adicional para transmitir os sinais de controle da câmera. De um modo geral, existem dois tipos de sistemas de controlo remoto para tais câmaras - aqueles que requerem transmissão unidireccional de sinais de controlo remoto (da estação central para as câmaras) e aqueles que requerem transmissão bidireccional. Os sistemas de transmissão bidirecionais estão se tornando cada vez mais populares porque permitem que cada câmera confirme o recebimento de cada sinal de controle e, portanto, proporcionam maior precisão e confiabilidade de controle. Dentro de cada um desses grupos existe uma ampla gama de requisitos de interface, incluindo RS232, RS422 e RS485. Outros sistemas não utilizam uma interface digital, mas transmitem dados como uma sequência sinais sonoros através de um canal analógico, semelhante aos sinais de discagem por tom de dupla frequência na telefonia.

Fig.6 Transmissão de sinais de controle remoto para um dispositivo rotativo em uma fibra

Todos esses sistemas também podem funcionar com cabos de fibra óptica utilizando equipamentos adequados. Em circunstâncias normais, a transmissão simultânea de sinais ópticos em direções opostas na mesma fibra é indesejável, pois ocorrerá interferência devido à reflexão dispersa na fibra. Em sistemas de circuito fechado de TV, esse efeito cria ruído na imagem sempre que os controles da câmera são acionados.

Para conseguir a transmissão bidirecional em uma única fibra sem causar interferência mútua, é necessário que os transmissores nas diferentes extremidades da fibra operem em diferentes comprimentos de onda, por exemplo, 850 nm e 1300 nm, respectivamente (Fig. 6). Um acoplador multiplexador por divisão de comprimento de onda (WDM) é conectado a cada extremidade da fibra, o que garante que cada receptor receba apenas o comprimento de onda de luz necessário (por exemplo, 850 nm) do transmissor na extremidade oposta da fibra. Reflexões indesejadas do transmissor próximo são encontradas na faixa “errada” (ou seja, 1300 nm) e são cortadas de acordo.

Capacidades adicionais - embora a escolha de uma câmera fixa ou de uma câmera em um dispositivo PTZ satisfaça os requisitos da maioria dos sistemas de vigilância de circuito fechado de TV, há uma série de sistemas que exigem capacidades adicionais, por exemplo, a transmissão de informações de áudio - para notificação geral, mensagens auxiliares ao consumidor ou comunicação intercomunicante com posto remoto. Por outro lado, parte de um sistema de segurança integrado pode incluir contatos de sensores que são acionados em caso de incêndio ou aparecimento de estranhos. Todos esses sinais podem ser transmitidos por fibra óptica - seja a mesma utilizada pela rede ou outra diferente.

2 Multiplexação de sinais de vídeo

Até 64 sinais de vídeo e até 128 sinais de áudio ou dados digitais podem ser multiplexados em uma única fibra monomodo ou um número um pouco menor em multimodo. Neste contexto, multiplexação refere-se à transmissão simultânea de sinais de vídeo em tela cheia em tempo real, em vez da exibição de quadros pequenos ou tela dividida, à qual o termo é mais comumente referido.

A capacidade de transmitir múltiplos sinais e informações adicionais através de múltiplas fibras ópticas é altamente valiosa, especialmente para sistemas de vigilância de circuito fechado de TV de longa distância, como rodovias ou ferrovias, onde minimizar o número de cabos de fibra óptica é muitas vezes vital. Para outras aplicações, com distâncias mais curtas e câmeras amplamente dispersas, os benefícios não são tão claros, e aqui a primeira consideração deveria ser a utilização de um link de fibra separado para cada sinal de vídeo. A escolha de multiplexar ou não é bastante complexa e só deve ser feita após considerar todos os aspectos, incluindo a topologia do sistema, os custos globais e, por último mas não menos importante, a tolerância a falhas da rede.

3 Infraestrutura de rede a cabo

Uma vez determinados os requisitos do caminho de transmissão, é desenvolvida a infraestrutura da rede de cabos de fibra óptica, que inclui não apenas os próprios cabos, mas também todos os componentes auxiliares - caixas de junção, painéis de extensão de cabos, cabos de bypass.

A primeira tarefa é confirmar a exatidão da escolha do número e tipo de fibras ópticas determinadas na fase de seleção dos componentes do caminho. Se o sistema não for muito longo (ou seja, não mais do que cerca de 10 km) e não envolver transmissão multiplexada de sinais de vídeo, então, muito provavelmente, a escolha ideal será fibra de índice graduado de 50/125 μm ou 62,5/125 μm. Tradicionalmente, a fibra de 50/125 µm é selecionada para sistemas de circuito fechado de TV e 62,5/125 µm para redes locais. Em qualquer caso, cada um deles é adequado para cada uma destas tarefas e, em geral, na maioria dos países, a fibra de 62,5/125 mícrons é utilizada para ambos os fins.

O número de fibras necessárias pode ser determinado com base no número e localização relativa das câmaras e se é usado unidirecional ou bidirecional. controle remoto ou multiplexação. Porque os canos. Os cabos destinados à instalação em dutos externos são geralmente impermeabilizados com fita de alumínio (tubos ocos secos) ou com enchimento hidrorrepelente (cabos preenchidos com gel). Cabo de segurança contra incêndio.

Muitos sistemas de TV de curto-circuito têm configuração em estrela, onde uma única seção de cabo é colocada de cada câmera até a estação de controle. Para tais sistemas, o design ideal do cabo conterá duas fibras - respectivamente para transmissão de sinais de vídeo e controle remoto. Esta configuração fornece 100% da capacidade do cabo, já que, se necessário, os sinais de vídeo e de controle remoto podem ser transmitidos pela mesma fibra. Redes mais extensas podem se beneficiar do uso de uma “topologia de ramo e árvore invertida” (Fig. 7). Nessas redes, um cabo de fibra óptica de dois núcleos leva de cada câmera a um “hub” local, onde são conectadas em um único cabo multinúcleo. O concentrador em si não é muito mais complicado do que uma caixa de junção convencional para qualquer clima e muitas vezes pode ser combinado com a caixa do equipamento de uma das câmeras.

O aumento de custo ao adicionar linhas de fibra óptica a um cabo existente é insignificante, especialmente quando comparado com o custo das obras públicas associadas, a possibilidade de instalação de cabos com capacidade extra deve ser seriamente considerada.

Os cabos de fibra ótica escavados podem conter reforço de fio de aço. Idealmente, todos os cabos devem ser construídos com materiais retardadores de chama com baixa emissão de fumaça para atender aos códigos locais, destinados à instalação em dutos de cabos externos ou diretamente em valas, geralmente com um projeto de tubo oco contendo de 2 a 24 fibras em uma ou mais

Fig.7 Topologia em árvore de uma rede de fibra óptica

Na estação de controle, o cabo de fibra óptica de entrada geralmente vem em uma unidade de interface montada em um rack de 19", com cada fibra tendo seu próprio conector 'ST' individual. Para a interface final com o receptor, cabos adaptadores curtos e de alta rigidez com conectores 'ST' de acoplamento são usados. conectores em cada extremidade. Nenhuma habilidade especial é necessária para realizar todo o trabalho de instalação, além de uma compreensão razoável da necessidade de manuseio cuidadoso da fibra óptica (por exemplo, não dobre a fibra com um raio inferior a 10 diâmetros de fibra) e os requisitos de higiene geral (ou seja, limpeza).

4
Orçamento de Perda Óptica

Pode parecer estranho que os cálculos do orçamento de perda óptica ocorram tão tarde no processo de design, mas, na verdade, quaisquer cálculos precisos só são possíveis depois que a infraestrutura da rede de cabos estiver totalmente definida. O objetivo do cálculo é determinar as perdas para o pior caminho do sinal (geralmente o mais longo) e garantir que o equipamento selecionado para o caminho de transmissão se enquadra nos limites obtidos com uma margem razoável.

O cálculo é bastante simples e consiste na soma usual das perdas em decibéis de todos os componentes do caminho, incluindo a atenuação no cabo (dB/km x comprimento em km) mais os conectores e as perdas nas juntas. A maior dificuldade é simplesmente extrair os valores de perdas necessários da documentação do fabricante.

Dependendo do resultado obtido, pode ser necessário reavaliar os equipamentos selecionados para o caminho de transmissão para garantir perdas aceitáveis. Por exemplo, pode ser necessário encomendar equipamento com parâmetros ópticos melhorados e, se não estiver disponível, deve considerar mudar para uma janela de transparência com comprimento de onda maior, onde as perdas são menores.

5 Teste e comissionamento do sistema

A maioria dos instaladores de redes de fibra óptica fornece resultados de testes ópticos para a rede de fibra óptica que está sendo comissionada. No mínimo, eles devem incluir medições de potência óptica ponta a ponta para cada link de fibra – isto equivale a um teste de integridade para uma rede convencional de cobre com multiplexadores elétricos. Esses resultados são apresentados como valores de perda de linha em dB e podem ser comparados diretamente com as especificações do equipamento selecionado para o caminho de transmissão. Geralmente é considerado normal ter uma margem de perda mínima (parâmetros do equipamento prometidos menos o valor medido) de 3 dB para os inevitáveis ​​processos de envelhecimento que ocorrem nas linhas de fibra óptica, especialmente nos transmissores.

Conclusão

Os especialistas costumam ter a opinião de que as soluções de fibra óptica são muito mais caras que as de cobre. Na parte final do meu trabalho, gostaria de resumir o que foi dito anteriormente e tentar descobrir se isso é verdade ou não, comparando as soluções ópticas da empresa 3M Volution com um sistema blindado padrão de 6ª categoria, que tem as propriedades mais próximas da óptica multimodo

O custo estimado de um sistema típico incluiu o preço de uma porta patch panel de 24 portas (por assinante), cabos de assinante e patch cords, módulo de assinante, bem como o custo de um cabo horizontal por 100 metros (ver Tabela 1).

Tabela 1 Cálculo do custo de uma porta de assinante SCS para cobre e óptica categoria 6

Este cálculo simples mostrou que o custo de uma solução de fibra óptica é apenas 35% superior ao de uma solução de par trançado de Categoria 6, portanto os rumores sobre o enorme custo da óptica são um tanto exagerados. Além disso, o custo dos principais componentes ópticos hoje é comparável ou até menor do que o dos sistemas blindados da 6ª categoria, mas, infelizmente, os patches ópticos prontos e os cabos de assinante ainda são várias vezes mais caros que seus equivalentes de cobre. No entanto, se por algum motivo o comprimento dos canais de assinante no subsistema horizontal exceder 100 m, simplesmente não há alternativa à óptica.

Ao mesmo tempo, o baixo valor de atenuação da fibra óptica e sua imunidade a diversas interferências eletromagnéticas a tornam uma solução ideal para os sistemas de cabos atuais e futuros.

Os sistemas de cabeamento estruturado, que utilizam fibra ótica tanto para o cabeamento tronco quanto para o cabeamento horizontal, proporcionam aos consumidores uma série de benefícios significativos: um design mais flexível, uma área ocupada menor no edifício, maior segurança e melhor capacidade de gerenciamento.

A utilização de fibra óptica nos locais de trabalho permitirá, no futuro, a mudança para novos protocolos de rede, como Gigabit e 10 Gigabit Ethernet, a um custo mínimo. Isto é possível graças a vários avanços recentes nas tecnologias de fibra óptica: fibra multimodo com melhor desempenho óptico e largura de banda; conectores ópticos de fator de forma pequeno que exigem menos espaço e custos de instalação; Os diodos laser de cavidade vertical plana permitem a transmissão de dados de longa distância a baixo custo.

Uma ampla gama de soluções para a construção de sistemas de cabeamento óptico garante uma transição suave e econômica de sistemas de cabeamento estruturado de cobre para sistemas totalmente ópticos.

Lista de literatura usada

1. Guk M. Hardware de redes locais/M. Guk - São Petersburgo: Editora Peter, 2000.-572 p.

Soluções para operadoras de telecomunicações e telecomunicações

Energia. Engenharia elétrica. Conexão.

Cabos ópticos

Rodina O.V. Linhas de comunicação de fibra óptica/O.V. Rodina - M.: Linha direta, 2009.-400c.