Funktionsprincip för fiberoptiska kommunikationslinjer. Fiberoptiska kommunikationslinjer. Ett exempel på en typisk lösning för att lägga en fiberlinje

Fiberoptisk kommunikation

Fiberoptisk kommunikation- en typ av trådbunden telekommunikation som använder elektromagnetisk strålning från det optiska (nära-infraröda) området som informationssignalbärare och fiberoptiska kablar som styrsystem. Tack vare den höga bärvågsfrekvensen och breda multiplexeringsmöjligheterna är genomströmningen av fiberoptiska linjer många gånger högre än genomströmningen för alla andra kommunikationssystem och kan mätas i terabit per sekund. Låg dämpning av ljus i optisk fiber tillåter användning av fiberoptisk kommunikation över betydande avstånd utan användning av förstärkare. Fiberoptisk kommunikation är fri från elektromagnetiska störningar och är svåra att komma åt för obehörig användning - det är tekniskt sett extremt svårt att i smyg fånga upp en signal som sänds över en optisk kabel.

Fysisk grund

Fiberoptisk kommunikation är baserad på fenomenet total intern reflektion av elektromagnetiska vågor i gränssnittet mellan dielektrika med olika brytningsindex. En optisk fiber består av två element - kärnan, som är den direkta ljusledaren, och beklädnaden. Kärnans brytningsindex är något större än beklädnadens brytningsindex, på grund av vilket ljusstrålen, som upplever flera reflektioner vid kärnans beklädnadsgränssnitt, fortplantar sig i kärnan utan att lämna den.

Ansökan

Fiberoptisk kommunikation används alltmer inom alla områden - från datorer och rymd-, flyg- och fartygssystem ombord, till system för långdistansinformationsöverföring, till exempel den fiberoptiska kommunikationslinjen Västeuropa - Japan, varav en stor del passerar genom Rysslands territorium. Dessutom ökar den totala längden av fiberoptiska mellan kontinenter.

se även

• Kanaler för läckage av information som överförs via optiska kommunikationslinjer

Anteckningar

Wikimedia Foundation. 2010.

• Fiberoptiska kommunikationslinjer
• Fiberoptisk kabel

Se vad "Fiberoptisk kommunikation" är i andra ordböcker:

FIBEROPTISK KOMMUNIKATION- En typ av trådbunden telekommunikation som använder elektromagnetisk strålning från det optiska (nära-infraröda) området som informationssignalbärare och fiberoptiska kablar som styrsystem. Ordbok över affärstermer.… … Ordbok över affärstermer

fiberoptisk kommunikation- - [L.G. Sumenko. Engelsk-rysk ordbok om informationsteknologi. M.: Statsföretaget TsNIIS, 2003.] Ämnen informationsteknik i allmänhet EN fiberoptisk anslutningFOCoptisk fiberkommunikation ...

världsomspännande fiberoptisk kommunikation- - [L.G. Sumenko. Engelsk-rysk ordbok om informationsteknologi. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Ämnen informationsteknik i allmänhet EN fiberoptisk länk runt om i världenFLAG … Teknisk översättarguide

OPTISK KOMMUNIKATION- överföring av information med hjälp av ljus. De enklaste (oinformativa) typerna av O. s. används med kon. 1700-talet (t.ex. semaforalfabetet). Med tillkomsten av lasrar blev det möjligt att överföra utbud av metoder och principer för produktion, bearbetning... ... Fysisk uppslagsverk

Fiberoptisk transmissionslinje- (FOCL), Fiberoptisk kommunikationslinje (FOCL) är ett fiberoptiskt system som består av passiva och aktiva element, designat för att överföra information i det optiska (vanligtvis nära-infraröda) området. Innehåll 1 ... Wikipedia

Fiberoptisk kommunikation vinner snabbt popularitet varje dag. Och det är värt att notera, det är inte förgäves. Den är baserad på en speciell fiber. Detta tillvägagångssätt låter dig uppnå utmärkt prestanda för att överföra information över långa avstånd. Användningen av sådana kablar är helt motiverad. Användningen av fiberoptiska element har många fördelar.

De viktigaste fördelarna med fiberoptiska element inkluderar:

• varaktighet;


• styrka;


• pålitlighet;


• motstånd mot mekanisk och yttre påverkan;


• bredband;


• minimipris;


• lättvikt;


• kompakta dimensioner;


• motstånd mot elektromagnetiska vågor.

Denna lista kan fortsätta under mycket lång tid, eftersom optisk fiber verkligen är det mest perfekta mediet för att överföra information.

Det finns två typer: enkelläge och multiläge. Båda har de viktigaste kriterierna: spridning och dämpning. Själva fibern inkluderar en kärna och en beklädnad. Det är anmärkningsvärt att de skiljer sig i brytningsindex.

När det gäller utbredningen av elektromagnetiska vågor i en fiber har en singelmodsfiber en fiberkärndiameter på cirka 8-10 mikron. Denna indikator är jämförbar med våglängden. I multimode är diametern 50-60 mikron, vilket gör det möjligt att sprida ett stort antal strålar.

Historik och funktioner för fiberoptisk kommunikation

Fiberoptisk kommunikation– en populär och eftertraktad metod för att överföra information.

Trots att denna teknik har använts på den moderna marknaden relativt nyligen, går dess princip tillbaka till 1840, då Daniel Colladon och Jacques Babinette demonstrerade sitt experiment. Denna princip var att ljusstrålens riktning ändrades genom brytning.

Metoden började dock användas aktivt inom detta område redan på 1900-talet.

Denna typ av kommunikation har många fördelar, nämligen:

• låg signaldämpning;


• tillgång till skydd mot obehörig åtkomst;


• utföra dielektriska funktioner;


• lång livslängd osv.

På grund av att signaldämpningshastigheten är relativt liten är det möjligt att bygga ett system upp till 100 km eller mer. I sin tur tillåter fiberns bredbandskaraktär information att överföras längs en sådan linje med enorm hastighet. Vanligtvis kan det variera upp till 1 Tbit per sekund. Trots det faktum att kostnaden för svetsning och enskilda delar av systemet är hög, är konstruktionen av denna typ av anslutning ganska motiverad. Dess användning är en garanti för en högkvalitativ signal utan störningar och distorsion.

Fler fördelar med fiberoptisk kommunikation

Fiberoptisk kommunikation används i stor utsträckning för att överföra information. Fiberoptisk kommunikation har ett antal unika egenskaper, som avgör dess popularitet.

Denna typ av kommunikation dök upp redan 1840 efter demonstrationen av ett experiment med att ändra en ljusstråle genom refraktion. Denna typ har dock först nyligen börjat användas aktivt.

Det finns ett stort antal av dem. Detta är direkt:

1. Bredband. Genom att använda sådan fiber kan information överföras med hög hastighet. Det varierar upp till 1 Tbit per sekund. Denna indikator beror på den extremt höga bärfrekvensen.


2. Överkomligt pris. Sådana fibrer har ett rimligt pris, vilket gör att de kan användas för många ändamål.


3. Låg signaldämpning. Detta kriterium gör det möjligt att konstruera kommunikationslinjer med avsevärd längd. Det kan variera upp till 100 km och uppåt.


4. Lång servicetid. Denna typ av lina, som praxis visar, kan fungera perfekt i minst ett kvarts sekel.


5. Motståndskraft mot störningar. Detta förhindrar försämring och förvrängning av signalkvaliteten.


6. Tillgång till skydd mot obehörig åtkomst från tredje part. Det finns praktiskt taget inget sätt att fånga upp information som överförs genom denna typ av kommunikation utan att förstöra huvudkabeln.


7. Säkerhet. Optisk fiber är samma dielektrikum. Därför ökar det brand- och explosionssäkerheten avsevärt för hela systemet. Detta gäller särskilt i företag som verkar i högriskmiljöer.

Dessa är de viktigaste fördelarna med sådana linjer. På grund av detta uppnås hög prestanda och utmärkt kvalitet på den överförda signalen.

Vad ingår i fiberoptisk kommunikation?

Fiberoptiska linjer är ett helt system som inkluderar ett antal enheter.

De viktigaste inkluderar följande enheter:

• mottagare;


• sändare;


• förförstärkare;


• en mikrokrets utformad för att synkronisera och återställa information;


• block av konverteringskod till parallell och själva omvandlaren;


• laserformare;


• kabel.

Idag finns det två typer av fiber. Dessa är single mode och multimode. Redan från deras namn blir operationsprincipen tydlig.

Om i den första bara en stråle utbreder sig, så finns det många i den andra. Detta beror direkt på brytningsindex. I singelmodsfiber är den lika med ljusvåglängden, och i multimodfiber är den något längre.

Det är värt att notera att båda typerna kännetecknas av två viktigaste indikatorer: spridning och dämpning.

Underhåll av fiberoptiska kommunikationslinjer

Fiberoptiska kommunikationslinjer är mycket populära. detta beror direkt på deras kapacitet och egenskaper.

Underhåll av fiberoptiska kommunikationsledningar måste utföras regelbundet för att undvika olika fel, förvrängningar i sända signaler och haverier.

Det är anmärkningsvärt att denna typ av operation endast bör lita på professionella hantverkare. Detta garanterar fullständig eliminering av felaktigheter. Dessutom kan sådana operationer avsevärt förlänga livslängden för både enskilda element och hela systemet.

Överföring av information är alltid relevant. För att reläet ska kunna utföras så effektivt som möjligt bör du välja kraftfulla och produktiva enheter. Innan du startar utrustningen måste den konfigureras i enlighet med de nödvändiga parametrarna.

Idag är det för sådana system viktigt att använda fiberoptiska kommunikationslinjer. Användningen av sådana element har många fördelar.

Ett sådant system består av aktiva och passiva objekt, såväl som fiberoptiska kablar, som som regel fungerar i det infraröda området. Främst till din granne.

Optisk fiber är det överlägset mest avancerade mediet som används för att överföra information.

Bland massan av dess fördelar bör de viktigaste lyftas fram. Detta:

• överkomligt pris;
• bredband;
• kompakthet;
• lätthet;
• låg signaldämpning i fibern;
• motstånd mot elektromagnetiska störningar.

För informationsöverföringssystem är det sista kriteriet viktigast. Således kommer signalen utan distorsion längs hela dess utbredningsbana.

Men sådana element är inte utan sina nackdelar. Först av allt, behovet av kraftfull aktiv utrustning när man skapar hela systemet.

Den andra nackdelen är att installation av optisk fiber endast utförs genom användning av precisionsutrustning. Sådan utrustning är ganska dyr.

En annan nackdel är den höga kostnaden för att korrigera haverier. Men jämfört med det enorma antalet fördelar och funktionella egenskaper, tonar dessa nackdelar in i bakgrunden och är helt obetydliga.

Det bör också noteras att sådan fiber kan användas i två varianter: enkelläge och multiläge. Detta namn beror direkt på variationer i spridningen av strålning i den.

Företag som tillhandahåller underhåll av fiberoptiska kommunikationslinjer på mässan

Det ryska internationella komplexet Expocentre Fairgrounds är traditionellt värd för ett stort antal industri- och tematiska evenemang. En av dem - utställning "Kommunikation".

Som en del av projektet ges utställare en utmärkt möjlighet att gå ett företagsprogram, skaffa sig erfarenhet, bekanta sig med innovationer inom detta område och studera branschens aktuella läge.

Utställningen är strukturerad av salonger, vilket ger stor bekvämlighet för deltagarna. Ett av områdena är underhåll av fiberoptiska kommunikationslinjer. Här kan representanter för detta segment lära sig de grundläggande principerna och metoderna, vilket kan förbättra situationen.

Exempel på fiberoptisk kommunikation och dess fördelar på mässan

Det räcker inte att bara känna till fördelarna med fiberoptisk kommunikation. Det är viktigt att kunna tillämpa dem korrekt i praktiken, vilket säkerställer högsta kvalitetöverförd signal. Det är för detta ändamål som tematiska och branschevenemang hålls.

En av dem är utställning "Kommunikation", som traditionellt samlar ledande personer och representanter för branschen under ett och samma tak i det internationella komplexet Expocentre Fairgrounds.

Att hålla ett evenemang i internationell skala har en betydande inverkan på utvecklingen av branschen som helhet.

Internationell utställning "Kommunikation" I många år nu har det uppmärksammats av företrädare för denna industri.

Utställningen är av stor betydelse då den bidrar till:

• utveckling av hela branschen på internationell nivå;


• lansering av nya produkter på världsmarknaden;


• implementering av innovationer i produktionen;


• utbyte av erfarenhet och kunskap;


• öka konkurrenskraften;


• studera de viktigaste marknadsriktningarna.

Varje år samlas ledande figurer och representanter för segmentet inom väggarna på Expocentre Fairgrounds för att visa befintliga utvecklingar och prestationer. Här kan du delta i olika konferenser och symposier där de viktigaste områdena diskuteras, i synnerhet fiberoptisk kommunikation.

Läs våra andra artiklar:

Är det fiberoptik Research Institute of Communications (FOCL) - ett system baserat på en fiberoptisk kabel, utformad för att överföra information i det optiska (ljus) området. I enlighet med GOST 26599-85 har termen FOCL ersatts av FOLP (fiberoptisk transmissionslinje), men i dagligt praktiskt bruk används fortfarande termen FOCL, så i den här artikeln kommer vi att hålla oss till det.

FOCL-kommunikationslinjer (om de är korrekt installerade) jämfört med alla kabelsystem kännetecknas av mycket hög tillförlitlighet, utmärkt kommunikationskvalitet, bred bandbredd, betydligt längre längd utan förstärkning och nästan 100 % immunitet mot elektromagnetiska störningar. Systemet är baserat fiberoptikteknik– Ljus används som informationsbärare, vilken typ av information som överförs (analog eller digital) spelar ingen roll. Verket använder främst infrarött ljus, transmissionsmediet är glasfiber.

Omfattning av fiberoptiska kommunikationslinjer

Fiberoptisk kabel har använts för att tillhandahålla kommunikation och informationsöverföring i mer än 40 år, men på grund av dess höga kostnad har den blivit allmänt använd relativt nyligen. Teknikutvecklingen har gjort det möjligt att göra produktionen mer ekonomisk och kostnaden för kabeln mer överkomlig, och dess tekniska egenskaper och fördelar gentemot andra material snabbt betalar alla kostnader som uppstår.

För närvarande, när en anläggning använder ett komplex av svagströmssystem på en gång (datanätverk, passersystem, videoövervakning, säkerhet och brandlarm, perimetersäkerhet, tv, etc.), är det omöjligt att göra utan användning av fiber -optiska kommunikationslinjer. Endast användningen av fiberoptisk kabel gör det möjligt att använda alla dessa system samtidigt, säkerställer korrekt stabil drift och prestanda för deras funktioner.

FOCL används i allt större utsträckning som ett grundläggande system vid utveckling och installation, speciellt för flervåningsbyggnader, långtidsbyggnader och vid kombination av en grupp objekt. Endast fiberoptiska kablar kan ge lämplig volym och hastighet för informationsöverföring. Alla tre delsystemen kan implementeras på basis av optisk fiber; i delsystemet med interna trunkar används optiska kablar lika ofta med partvinnade kablar, och i delsystemet med externa trunkar spelar de en dominerande roll. Det finns fiberoptiska kablar för externa (utomhuskablar) och invändiga (inomhuskablar), samt anslutningssladdar för horisontell ledningskommunikation, utrustning av enskilda arbetsplatser och sammankoppling av byggnader.

Trots den relativt höga kostnaden blir användningen av optisk fiber mer berättigad och blir mer allmänt använd.

Fördelar fiberoptiska kommunikationslinjer (FOCL)) före traditionell "metall"-överföring betyder:

• Bred bandbredd;
• Obetydlig signaldämpning, till exempel, för en 10 MHz-signal blir den 1,5 dB/km jämfört med 30 dB/km för RG6-koaxialkabel;
• Möjligheten till "jordslingor" är utesluten, eftersom optisk fiber är en dielektrikum och skapar elektrisk (galvanisk) isolering mellan sändnings- och mottagningsändarna av ledningen;
• Hög tillförlitlighet för den optiska miljön: optiska fibrer oxiderar inte, blir inte blöta och utsätts inte för elektromagnetisk påverkan
• Orsakar inte störningar i intilliggande kablar eller i andra fiberoptiska kablar, eftersom signalbäraren är lätt och den förblir helt inuti den fiberoptiska kabeln;
• Glasfiber är helt okänsligt för externa signaler och elektromagnetiska störningar (EMI), oavsett vilken strömkälla kabeln går nära (110 V, 240 V, 10 000 V AC) eller väldigt nära en megawattsändare. Ett blixtnedslag på ett avstånd av 1 cm från kabeln kommer inte att orsaka störningar och kommer inte att påverka systemets funktion;
• Informationssäkerhet - information överförs via optisk fiber "från punkt till punkt" och den kan endast avlyssnas eller ändras genom att fysiskt störa transmissionsledningen
• Fiberoptisk kabel är lättare och mindre - det är bekvämare och lättare att installera än en elektrisk kabel med samma diameter;
• Det går inte att göra en kabelgren utan att skada signalkvaliteten. Eventuell manipulering av systemet upptäcks omedelbart i den mottagande änden av linjen, detta är särskilt viktigt för säkerhets- och videoövervakningssystem;
• Brand- och explosionssäkerhet vid ändring av fysikaliska och kemiska parametrar

• Kostnaden för kabeln minskar för varje dag, dess kvalitet och kapacitet börjar råda över kostnaderna för att bygga lågströmsfiberoptiska linjer

Det finns inga idealiska och perfekta lösningar; som alla system har fiberoptiska kommunikationslinjer sina nackdelar:

• Bräcklighet hos glasfiber - om kabeln är kraftigt böjd kan fibrerna gå sönder eller bli grumliga på grund av uppkomsten av mikrosprickor. För att eliminera och minimera dessa risker används kabelförstärkande strukturer och flätor. Vid installation av kabeln är det nödvändigt att följa tillverkarens rekommendationer (där i synnerhet den minsta tillåtna böjningsradien är standardiserad);
• Anslutningens komplexitet i händelse av brott kräver ett speciellt verktyg och utförarens kvalifikationer;
• Komplex tillverkningsteknik för både själva fibern och komponenterna i den fiberoptiska länken;
• Komplexitet för signalomvandling (i gränssnittsutrustning);
• Relativt höga kostnader för optisk terminalutrustning. Utrustningen är dock dyr i absoluta tal. Förhållandet mellan pris och bandbredd för fiberoptiska linjer är bättre än för andra system;
• Dis på fibern på grund av strålningsexponering (det finns dock dopade fibrer med hög strålningsbeständighet).

Installation av fiberoptiska kommunikationssystem kräver en lämplig kvalifikationsnivå från entreprenören, eftersom kabelavslutning sker med specialverktyg, med speciell precision och skicklighet, till skillnad från andra överföringsmedier. Inställningar för routing och signalväxling kräver speciella kvalifikationer och skicklighet, så du bör inte spara pengar på detta område och vara rädd för att betala för mycket för proffs; att eliminera störningar i systemet och konsekvenserna av felaktig kabelinstallation kommer att kosta mer.

Funktionsprincip för fiberoptisk kabel.

Själva idén med att överföra information med hjälp av ljus, för att inte tala om den fysiska funktionsprincipen, är inte helt klar för de flesta vanliga människor. Vi kommer inte att gå djupt in i detta ämne, men vi kommer att försöka förklara den grundläggande verkningsmekanismen för optisk fiber och motivera sådana högpresterande indikatorer.

Konceptet med fiberoptik bygger på de grundläggande lagarna för reflektion och brytning av ljus. Tack vare sin design kan glasfiber hålla ljusstrålar inuti ljusledaren och hindra dem från att "passera genom väggar" när de sänder en signal över många kilometer. Dessutom är det ingen hemlighet att ljusets hastighet är högre.

Fiberoptik är baserad på effekten av brytning vid den maximala infallsvinkeln, där total reflektion uppstår. Detta fenomen uppstår när en ljusstråle lämnar ett tätt medium och går in i ett mindre tätt medium i en viss vinkel. Låt oss till exempel föreställa oss en helt orörlig vattenyta. Observatören tittar från under vattnet och ändrar betraktningsvinkel. Vid en viss punkt blir betraktningsvinkeln sådan att betraktaren inte kommer att kunna se föremål som ligger ovanför vattenytan. Denna vinkel kallas vinkeln för total reflektion. I denna vinkel kommer observatören bara att se föremål under vattnet, det kommer att verka som om han tittar in i en spegel.

Den inre kärnan i en fiberoptisk kabel har ett högre brytningsindex än manteln och effekten av total reflektion uppstår. Av denna anledning kan en ljusstråle, som passerar genom den inre kärnan, inte överskrida sina gränser.

Det finns flera typer av fiberoptiska kablar:

• Med en stegad profil - det typiska, billigaste alternativet, sker ljusfördelningen i "steg", medan ingångspulsen deformeras på grund av olika längder av ljusstrålars banor
• Med en jämn "multi-mode" profil - ljusstrålar sprider sig med ungefär lika hastigheter i "vågor", längden på deras vägar är balanserade, detta gör det möjligt att förbättra pulsens egenskaper;
• Single-mode glasfiber - det dyraste alternativet, gör att du kan sträcka strålarna rakt, pulsöverföringsegenskaperna blir nästan felfria.

Fiberoptisk kabel är fortfarande dyrare än andra material, dess installation och avslutning är mer komplicerad och kräver kvalificerade utförare, men framtiden för informationsöverföring ligger utan tvekan i utvecklingen av dessa tekniker och denna process är oåterkallelig.

Den fiberoptiska linjen innehåller aktiva och passiva komponenter. Vid den sändande änden av den fiberoptiska kabeln finns en lysdiod eller laserdiod, deras strålning moduleras av den sändande signalen. I förhållande till videoövervakning kommer detta att vara en videosignal, för överföring av digitala signaler bevaras logiken. Under överföringen moduleras den infraröda dioden i ljusstyrka och pulserar enligt signalvariationer. För att ta emot och omvandla en optisk signal till en elektrisk signal, är en fotodetektor vanligtvis placerad vid mottagningsänden.

Aktiva komponenter inkluderar multiplexorer, regeneratorer, förstärkare, lasrar, fotodioder och modulatorer.

Multiplexer– kombinerar flera signaler till en, så en enda fiberoptisk kabel kan användas för att överföra flera realtidssignaler samtidigt. Dessa enheter är oumbärliga i system med otillräckligt eller begränsat antal kablar.

Det finns flera typer av multiplexorer, de skiljer sig åt i sina tekniska specifikationer, funktioner och användningsområden:

• spektral division (WDM) - de enklaste och billigaste enheterna, sänder optiska signaler från en eller flera källor som arbetar vid olika våglängder via en kabel;
• frekvensmodulering och frekvensdelningsmultiplexering (FM-FDM) – enheter är ganska immuna mot brus och distorsion, med bra egenskaper och kretsar av medelhög komplexitet, har 4,8 och 16 kanaler, optimalt för videoövervakning.
• Amplitudmodulering med delvis undertryckt sidoband (AVSB-FDM) - med högkvalitativ optoelektronik låter de dig sända upp till 80 kanaler, optimalt för abonnent-tv, men dyrt för videoövervakning;
• Pulskodmodulering (PCM - FDM) - en dyr enhet, helt digital, som används för distribution av digital video och videoövervakning;

I praktiken används ofta kombinationer av dessa metoder. En regenerator är en anordning som återställer formen av en optisk puls, som, som utbreder sig längs fibern, genomgår förvrängning. Regeneratorer kan vara antingen rent optiska eller elektriska, som omvandlar en optisk signal till en elektrisk signal, återställer den och sedan omvandlar den tillbaka till optisk.

Förstärkare- förstärker signaleffekten till önskad spänningsnivå, kan vara optisk och elektrisk, utför optisk-elektronisk och elektronoptisk signalomvandling.

Lysdioder och laser- källa för monokrom koherent optisk strålning (ljus för kabel). För system med direktmodulering utför den samtidigt funktionerna hos en modulator som omvandlar en elektrisk signal till en optisk.

Fotodetektor(Photodiode) - en enhet som tar emot en signal i andra änden av en fiberoptisk kabel och utför optoelektronisk signalomvandling.

Modulator- en anordning som modulerar en optisk våg som bär information enligt lagen för en elektrisk signal. I de flesta system utförs denna funktion av en laser, men i system med indirekt modulering används separata enheter för detta ändamål.

Passiva komponenter i fiberoptiska linjer inkluderar:

Fiberoptisk kabel – fungerar som ett medium för signalöverföring. Kabelns yttre mantel kan vara gjord av olika material: polyvinylklorid, polyeten, polypropen, teflon och andra material. En optisk kabel kan ha olika typer av pansar och specifika skyddsskikt (till exempel små glasnålar för att skydda mot gnagare). Genom design kan det vara:

Optisk koppling- en enhet som används för att ansluta två eller flera optiska kablar.

Optiskt kors- en anordning utformad för att avsluta en optisk kabel och ansluta aktiv utrustning till den.

Spikar– avsedda för permanent eller semipermanent skarvning av fibrer;

Kontakter– för att återansluta eller koppla bort kabeln;

Kopplingar– anordningar som fördelar den optiska kraften hos flera fibrer till en;

Växlar– anordningar som omfördelar optiska signaler under manuell eller elektronisk kontroll

Installation av fiberoptiska kommunikationslinjer, dess funktioner och tillvägagångssätt.

Glasfiber är ett mycket starkt men sprött material, även om det tack vare sitt skyddande skal kan behandlas nästan som om det vore elektriskt. När du installerar kabeln måste du dock följa tillverkarnas krav för:

• "Maximal töjning" och "maximal brottkraft", uttryckt i newton (cirka 1000 N eller 1 kN). I en optisk kabel läggs det mesta av belastningen på hållfasthetsstrukturen (förstärkt plast, stål, Kevlar eller en kombination av dessa). Varje typ av struktur har sina egna individuella egenskaper och skyddsgrad; om spänningen överstiger den specificerade nivån kan den optiska fibern skadas.
• "Minsta böjningsradie" – gör böjarna jämnare, undvik skarpa krökar.
• "Mekanisk styrka", det uttrycks i N/m (newton/meter) - skydd av kabeln från fysisk påfrestning (den kan trampas på eller till och med köras över av fordon. Du bör vara extremt försiktig och säkra särskilt korsningarna och anslutningarna , belastningen ökar kraftigt på grund av liten kontaktyta.

Den optiska kabeln levereras vanligtvis lindad på trätrummor med ett slitstarkt plastskyddsskikt eller trälister runt omkretsen. Kabelns yttre skikt är de mest sårbara, så under installationen är det nödvändigt att komma ihåg trummans vikt, skydda den från stötar och fall och vidta säkerhetsåtgärder under lagring. Det är bäst att förvara trummorna horisontellt, men om de ligger vertikalt bör deras kanter (fälgar) röra vid varandra.

Procedur och funktioner för installation av fiberoptisk kabel:

1. Innan installationen är det nödvändigt att inspektera kabeltrummorna för skador, bucklor och repor. Om det finns någon misstanke är det bättre att omedelbart lägga kabeln åt sidan för efterföljande detaljerad undersökning eller avslag. Korta bitar (mindre än 2 km) kan kontrolleras för fiberkontinuitet med vilken ficklampa som helst. Fiberkabel för infraröd överföring sänder lika bra vanligt ljus.
2. Undersök sedan rutten för potentiella problem (skarpa hörn, igensatta kabelkanaler, etc.), om några, gör ändringar i rutten för att minimera riskerna.
3. Fördela kabeln längs sträckan på ett sådant sätt att anslutningspunkterna och anslutningspunkterna för förstärkare är tillgängliga, men skyddade från negativa faktorer, platser. Det är viktigt att tillräckliga kabelreserver finns kvar vid framtida anslutningar. Öppna kabeländar måste skyddas med vattentäta lock. Rör används för att minimera böjspänningar och skador från förbipasserande trafik. En del av kabeln finns kvar i båda ändarna av kabellinjen; dess längd beror på den planerade konfigurationen).
4. Vid nedläggning av en kabel under jord är den dessutom skyddad mot skador vid lokala belastningspunkter, såsom kontakt med heterogent återfyllningsmaterial och ojämnheter i diken. För att göra detta läggs kabeln i diket på ett lager av sand 50-150 cm och täcks med samma lager av sand 50-150 cm. Botten av diket måste vara platt, utan utsprång; vid nedgrävning, stenar som kan skada kabeln ska tas bort. Det bör noteras att skador på kabeln kan uppstå både omedelbart och under drift (efter återfyllning av kabeln), till exempel från konstant tryck; en sten som inte har tagits bort kan gradvis tränga igenom kabeln. Arbete med diagnostik och sökning och eliminering av överträdelser av en redan nedgrävd kabel kommer att kosta mycket mer än noggrannhet och överensstämmelse med försiktighetsåtgärder under installationen. Djupet på diket beror på jordarten och den förväntade ytbelastningen. I hårt berg blir djupet 30 cm, i mjukt berg eller under vägen 1 m. Rekommenderat djup är 40-60 cm, med en sandbäddstjocklek på 10 till 30 cm.
5. Den vanligaste metoden är att lägga kabeln i ett dike eller tråg direkt från trumman. När du installerar mycket långa linjer placeras trumman på fordonet, när maskinen rör sig, kabeln läggs på sin plats, det finns ingen anledning att rusa, takten och ordningen för avlindning av trumman justeras manuellt.
6. När du lägger kabeln i en bricka är det viktigaste att inte överskrida den kritiska böjningsradien och mekaniska belastningen. Kabeln ska läggas i ett plan, inte skapa punkter med koncentrerade belastningar, undvika skarpa vinklar, tryck och korsningar med andra kablar och sträckor på sträckan, och böj inte kabeln.
7. Att dra en fiberoptisk kabel genom ledningar liknar att dra en konventionell kabel, men använd inte överdriven fysisk kraft eller bryter mot tillverkarens specifikationer. När du använder klammerklämmor, kom ihåg att lasten inte ska falla på kabelns yttre mantel, utan på kraftstrukturen. För att minska friktionen kan talk eller polystyrengranulat användas; för användning av andra smörjmedel, kontakta tillverkaren.
8. I de fall där kabeln redan har en ändtätning, när du installerar kabeln, bör du vara särskilt försiktig så att du inte skadar kontakterna, förorenar dem eller utsätter dem för överbelastning i anslutningsområdet.
9. Efter installationen säkras kabeln i brickan med nylonband, den får inte glida eller hänga. Om ytegenskaperna inte tillåter användning av speciella kabelfästen, är användningen av klämmor acceptabel, men med extrem försiktighet för att inte skada kabeln. Det rekommenderas att använda klämmor med ett skyddande plastskikt, en separat klämma bör användas för varje kabel och i inget fall ska du knyta ihop flera kablar. Det är bättre att lämna lite slack mellan kabelfästets ändpunkter istället för att sätta kabeln under spänning, annars kommer den att reagera dåligt på temperaturfluktuationer och vibrationer.
10. Om den optiska fibern skadas under installationen, markera området och lämna tillräckligt med kabel för efterföljande skarvning.

Att lägga en fiberoptisk kabel skiljer sig i princip inte mycket från att installera en vanlig kabel. Om du följer alla rekommendationer som vi har angett, kommer det inte att uppstå några problem under installation och drift och ditt system kommer att fungera under lång tid, effektivt och tillförlitligt.

Ett exempel på en typisk lösning för att lägga en fiberoptisk linje

Uppdraget är att organisera ett fiberoptiskt kommunikationssystem mellan två separata byggnader av en produktionsbyggnad och en administrativ byggnad. Avståndet mellan byggnaderna är 500 m.

Uppskattning för installation av fiberoptiskt kommunikationssystem

Nej.	Namn på utrustning, material, arbete	Enhet från-i	Antal	Pris per en.	Belopp, i rub.
jag.	FOCL-systemutrustning, inklusive:				25 783
1.1.	Cross optical wall (SHKON) 8 portar	PC.	2	2600	5200
1.2.	Mediakonverterare 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550nm	PC.	2	2655	5310
1.3.	Optisk koppling genom passage	PC.	3	3420	10260
1.4.	Växellåda 600x400	PC.	2	2507	5013
II.	Kabelvägar och material för det fiberoptiska kommunikationssystemet, inklusive:				25 000
2.1.	Optisk kabel med extern kabel 6 kN, centralmodul, 4 fibrer, single-mode G.652.	m.	200	41	8200
2.2.	Optisk kabel med intern stödkabel, centralmodul, 4 fibrer, enkelläge G.652.	m.	300	36	10800
2.3.	Andra förbrukningsvaror (kontakter, skruvar, pluggar, isoleringstejp, fästelement, etc.)	uppsättning	1	6000	6000
III.	TOTAL KOSTNAD FÖR UTRUSTNING OCH MATERIAL (post I+punkt II)				50 783
IV.	Transport- och upphandlingskostnader, 10 % *punkt III				5078
V.	Arbete med installation och byte av utrustning, inklusive:				111 160
5.1.	Installation av banderoller	enheter	4	8000	32000
5.2.	Kabeldragning	m.	500	75	37500
5.3.	Montering och svetsning av kopplingar	enheter	32	880	28160
5.4.	Installation av kopplingsutrustning	enheter	9	1500	13500
VI.	TOTALT UPPSKATTAD (artikel III+punkt IV+artikel V)				167 021

Förklaringar och kommentarer:

1. Ruttens totala längd är 500 m, inklusive:
   • från staketet till produktionsbyggnaden och administrationsbyggnaden är 100 m vardera (totalt 200 m);
   • längs staketet mellan byggnader 300 m.
2. Kabelinstallation utförs öppen metod, Inklusive:
   • från byggnader till staketet (200 m) med flyg (dragning) med material som är specialiserade för att lägga fiberoptiska linjer;
   • mellan byggnader (300 m) längs ett staket av armerade betongplattor fästs kabeln i mitten av staketet med metallklämmor.
3. För att organisera fiberoptiska kommunikationslinjer används en specialiserad självbärande (inbyggd kabel) pansarkabel.

Fiberoptiska linjer kallas linjer som är utformade för att överföra information inom det optiska området. Enligt den sovjetiska informationsbyrån var ökningstakten för användningen av fiberoptiska linjer i slutet av 80-talet 40 %. Fackets experter antog att vissa länder helt skulle överge kopparkärnor. Kongressen beslutade om en ökning med 25 % av volymen av kommunikationslinjer för den 12:e femårsplanen. Den trettonde, också designad för att utveckla fiberoptik, såg Sovjetunionens kollaps, den första mobiloperatörer. Förresten misslyckades experternas prognos om det växande behovet av kvalificerad personal...

Funktionsprincip

Vilka är orsakerna till den kraftiga ökningen i popularitet för högfrekventa signaler? Moderna läroböcker nämner att minska behovet av signalregenerering, kostnader och öka kanalkapaciteten. Sovjetiska ingenjörer fick reda på det och resonerade annorlunda: kopparkablar, pansar, skärmar står för 50% av världens kopparproduktion, 25% av bly. Ett otillräckligt känt faktum blev huvudorsaken till att Nikola Teslas sponsorer av Wardenclyffe Tower-projektet övergavs (namnet gavs av efternamnet till filantropen som donerade marken). En berömd serbisk forskare ville överföra information och energi trådlöst, vilket skrämde många lokala ägare av kopparsmältverk. 80 år senare har bilden förändrats dramatiskt: människor insåg behovet av att spara icke-järnmetaller.

Materialet som används för att tillverka fibern är... glas. Ett vanligt silikat, smaksatt med en lagom mängd egenskapsmodifierande polymerer. Sovjetiska läroböcker, förutom de angivna skälen till den nya teknikens popularitet, namn:

1. Låg signaldämpning, vilket gjorde att behovet av regenerering minskade.
2. Inga gnistor, därför brandsäkerhet, noll explosionsrisk.
3. Ingen kortslutning, minskat underhållsbehov.
4. Okänslig för elektromagnetiska störningar.
5. Låg vikt, relativt små dimensioner.

Till en början var det meningen att fiberoptiska linjer skulle ansluta stora motorvägar: mellan städer, förorter och automatiska telefonväxlar. USSR-experter kallade kabelrevolutionen som liknar tillkomsten av solid state-elektronik. Teknikutvecklingen har gjort det möjligt att bygga nätverk som är fria från läckströmmar och överhörning. En hundratals kilometer lång sektion saknar aktiva signalregenereringsmetoder. Längden på en enkellägeskabel är vanligtvis 12 km och längden på en multimodskabel är 4 km. Den sista milen är ofta belagd med koppar. Leverantörer är vana vid att dedikera slutpunkter till enskilda användare. Det finns inga höga hastigheter, transceivrarna är billiga, möjligheten att samtidigt leverera ström till enheten och enkel användning av linjära lägen.

Sändare

Typiska strålbildare är halvledarlysdioder, inklusive halvledarlasrar. Den spektrala bredden på signalen som emitteras av en typisk pn-övergång är 30-60 nm. Verkningsgraden för de första solid-state-enheterna nådde knappt 1%. Grunden för anslutna lysdioder är ofta indium-gallium-arsenik-fosfor-strukturen. Genom att sända vid en lägre frekvens (1,3 µm) ger enheterna betydande spektrumspridning. Den resulterande spridningen begränsar bithastigheten kraftigt (10-100 Mbps). Därför är lysdioder lämpliga för att bygga lokala nätverksresurser (avstånd 2-3 km).

Frekvensdelning med multiplexering utförs av flerfrekvensdioder. Idag ersätts ofullkomliga halvledarstrukturer aktivt av vertikalemitterande lasrar, som avsevärt förbättrar spektrala egenskaper. ökande hastighet. Priset är detsamma. Stimulerad emissionsteknik ger mycket högre effekter (hundratals mW). Koherent strålning ger en verkningsgrad för singelmodslinjer på 50 %. Effekten av kromatisk dispersion reduceras, vilket möjliggör högre bithastigheter.

Den korta laddningsrekombinationstiden gör det enkelt att modulera strålningen med höga frekvenser av matningsströmmen. Förutom vertikala använder de:

1. Lasrar med feedback.
2. Fabry-Perot resonatorer.

Höga bithastigheter för långdistanskommunikationslinjer uppnås genom att använda externa modulatorer: elektroabsorption, Mach-Zehnder-interferometrar. Externa system eliminerar behovet av linjär frekvensmodulering av matningsspänningen. Skärningsspektrumet för den diskreta signalen sänds vidare. Dessutom har andra bärarkodningstekniker utvecklats:

• Kvadraturfasskiftningsnyckel.
• Ortogonal frekvensdelningsmultiplexering.
• Amplitud kvadraturmodulering.

Proceduren utförs av digitala signalprocessorer. Gamla metoder kompenserade endast för den linjära komponenten. Berenger uttryckte modulatorn med Wien-serien, DAC och förstärkare modellerad med trunkerad, tidsoberoende Volterra-serie. Khana föreslår att man dessutom använder en polynomsändarmodell. Varje gång hittas seriens koefficienter med hjälp av en indirekt inlärningsarkitektur. Dutel spelade in många vanliga varianter. Faskors-korrelation och kvadraturfält simulerar ofullkomligheter i synkroniseringssystem. Icke-linjära effekter kompenseras på samma sätt.

Mottagare

Fotodetektorn utför den omvända omvandlingen mellan ljus och elektricitet. Lejonparten av solid-state-mottagare använder indium-gallium-arsenikstrukturen. Ibland finns det stift fotodioder, lavin sådana. Metall-halvledare-metallstrukturer är idealiska för inbäddning av regeneratorer och kortvågsmultiplexorer. Optoelektriska omvandlare kompletteras ofta med transimpedansförstärkare och limiters som producerar en digital signal. Sedan övar de klockåterställning med faslåst slinga.

Transmission av ljus med glas: historia

Fenomenet refraktion, som gör troposfärisk kommunikation möjlig, ogillas av eleverna. Komplexa formler och ointressanta exempel dödar en elevs kärlek till kunskap. Idén om en ljusguide föddes redan på 1840-talet: Daniel Colladon och Jacques Babinet (Paris) försökte försköna sina egna föreläsningar med frestande, visuella experiment. Lärare i det medeltida Europa fick dåligt betalt, så en stor tillströmning av elever som kom med pengar verkade vara en välkommen möjlighet. Föreläsarna lockade publiken på alla sätt. En viss John Tyndall utnyttjade idén 12 år senare, mycket senare publicerade han en bok (1870) som undersökte optikens lagar:

• Ljus passerar luft-vattengränsytan och strålens brytning i förhållande till vinkelrät observeras. Om strålens kontaktvinkel med den ortogonala linjen överstiger 48 grader slutar fotoner att lämna vätskan. Energin reflekteras helt tillbaka. Låt oss kalla gränsen för mediets begränsningsvinkel. Vatten är 48 grader 27 minuter, silikatglas är 38 grader 41 minuter, diamant är 23 grader 42 minuter.

Födelsen av 1800-talet förde den lätta telegraflinjen S:t Petersburg - Warszawa med en längd på 1200 km. Regenerering av meddelandeoperatörer utfördes var 40:e km. Meddelandet fortsatte i flera timmar, väder och sikt störde. Tillkomsten av radiokommunikation ersatte den gamla tekniken. De första optiska linjerna går tillbaka till slutet av 1800-talet. Läkarna gillade den nya produkten! Böjd glasfiber gjorde det möjligt att belysa alla håligheter i människokroppen. Historiker erbjuder följande tidslinje för utvecklingen av händelser:

Idén om Henry Saint-Rene fortsatte av nybyggarna i den nya världen (1920-talet), som bestämde sig för att förbättra tv. Clarence Hansell, John Logie Baird blev pionjärer. Tio år senare (1930) bevisade läkarstudenten Heinrich Lamm möjligheten att överföra bilder med hjälp av glasguider. Kunskapssökanden bestämde sig för att undersöka kroppens inre. Bildkvaliteten var dålig och ett försök att få ett brittiskt patent misslyckades.

Fiberns födelse

Självständigt uppfann den holländska vetenskapsmannen Abraham van Heel, britten Harold Hopkins, Narinder Singh Kapani fiber (1954). Förtjänsten med den första låg i idén om att täcka den centrala kärnan med ett transparent skal som hade ett lågt brytningsindex (nära luft). Skydd mot ytrepor förbättrade överföringskvaliteten avsevärt (uppfinnarnas samtida såg det största hindret för att använda fiberledningar vid stora förluster). Britterna gjorde också ett seriöst bidrag, samlade ett knippe fibrer på 10 000 stycken, överförde en bild på ett avstånd av 75 cm. Anteckningen "Flexible fiberscope using static scanning" prydde tidskriften Nature (1954).

Det här är intressant! Narinder Singh Kapani myntade termen glasfiber i en artikel i American Science (1960).

1956 gav världen ett nytt flexibelt gastroskop, författarna Basil Hirschowitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss (University of Michigan). En speciell egenskap hos den nya produkten var fibrernas glasskal. Elias Snitzer (1961) introducerade idén om singelmodsfiber. Så tunn att endast en fläck av interferensmönstret fick plats inuti. Idén hjälpte läkare att undersöka insidan av en (levande) person. Förlusten var 1 dB/m. Kommunikationsbehoven sträckte sig mycket längre. Det var nödvändigt att nå en tröskel på 10-20 dB/km.

1964 anses vara en vändpunkt: Dr. Kao publicerade en viktig specifikation, som introducerade de teoretiska grunderna för långdistanskommunikation. Dokumentet använde i stor utsträckning ovanstående figur. Forskaren har bevisat att högrenat glas hjälper till att minska förlusterna. Tysk fysiker (1965) Manfred Börner (Telefunken Research Labs, Ulm) presenterade den första operativa telekommunikationslinjen. NASA skickade omedelbart ner månbilder med nya produkter (utvecklingen var hemlig). Några år senare (1970) lämnade tre anställda på Corning Glass (se början av ämnet) in ett patent som implementerade en teknisk cykel för att smälta kiseloxid. Byrån ägnade tre år åt att utvärdera texten. Den nya kärnan ökade kanalens kapacitet med 65 000 gånger jämfört med kopparkabel. Dr. Kaos team försökte omedelbart tillryggalägga ett betydande avstånd.

Det här är intressant! 45 år senare (2009) tilldelades Kao Nobelpriset i fysik.

Militärdatorer (1975) från USA:s luftförsvar (NORAD-sektionen, Cheyenne Mountains) fick ny kommunikation. Det optiska internet dök upp för länge sedan, före persondatorer! Två år senare genomförde ett 1,5 mil lång telefonlinjetest i en förort i Chicago framgångsrikt 672 röstkanaler. Glasblåsarna arbetade outtröttligt: ​​i början av 1980-talet kom fiber med en dämpning på 4 dB/km. Kiseloxid ersattes av en annan halvledare - germanium.

Produktionshastigheten för högkvalitativ kabel vid produktionslinjen var 2 m/s. Chemie Thomas Mensah utvecklade en teknik som ökade den angivna gränsen tjugofaldigt. Den nya produkten har äntligen blivit billigare än kopparkabel. Vad som följer beskrivs ovan: en ökning av antagandet av ny teknik följde. Avståndet mellan repeaters var 70-150 km. En fiberförstärkare dopad med Erbiumjoner har dramatiskt minskat kostnaden för att bygga linjer. Tiderna för den trettonde femårsplanen gav planeten 25 miljoner kilometer fiberoptiska nätverk.

En ny impuls till utvecklingen gavs genom uppfinningen av fotoniska kristaller. År 2000 kom de första kommersiella modellerna. Periodiciteten hos strukturerna tillät en betydande ökning av effekten, fiberdesignen anpassades flexibelt för att följa frekvensen. Under 2012 uppnådde Nippon Telegraph and Telephone Company hastigheter på 1 petabit/s över en räckvidd på 50 km med en enda fiber.

Militär industri

Historien om den amerikanska militärindustrins marsch, publicerad i Monmouth Message, är tillförlitligt känd. 1958 rapporterade kabelförvaltaren vid Fort Monmouth (Signal Corps Labs of the United States Army) om farorna med blixtar och nederbörd. Den officiella störde forskaren Sam Di Vita och bad honom hitta en ersättare för den gröna kopparn. Svaret innehöll ett förslag om att prova glas-, fiber- och ljussignaler. Men Uncle Sams ingenjörer på den tiden var maktlösa att lösa problemet.

I varma september 1959 frågade Di Vita andra rangens löjtnant Richard Sturzebecher om han visste formeln för glas som kan sända en optisk signal. Svaret innehöll information om kiseloxid, ett prov vid Alfred University. Att mäta brytningsindex för material med ett mikroskop gav Richard huvudvärk. 60-70 % glaspulver lät strålande ljus passera fritt och irriterade ögonen. Med behovet av det renaste glaset i åtanke studerade Sturzebecher moderna produktionstekniker med kiselklorid IV. Di Vita fann materialet lämpligt och beslutade att överlåta regeringen till förhandlingar med Corning glasblåsare.

Tjänstemannen kände arbetarna väl, men beslutade att offentliggöra ärendet så att anläggningen skulle få ett statligt kontrakt. Mellan 1961 och 1962 överfördes idén om att använda ren kiseloxid till forskningslaboratorier. Federala anslag uppgick till cirka 1 miljon dollar (mellan 1963 och 1970). Programmet avslutades (1985) med utvecklingen av en mångmiljardindustri för tillverkning av fiberoptiska kablar, som snabbt började ersätta kopparkablar. Di Vita fortsatte att arbeta, konsult för industrin, levde till 97 år (dödår - 2010).

Typer av kablar

Kabeln är formad:

1. Kärna.
2. Skal.
3. Skyddande hölje.

Fibern realiserar total reflektion av signalen. Materialet i de två första komponenterna är traditionellt glas. Ibland hittar de en billig ersättare - polymer. Optiska kablar kombineras genom fusion. Att justera kärnan kräver skicklighet. Multimode-kablar med en tjocklek på över 50 mikron är lättare att löda. De två globala varianterna skiljer sig åt i antalet lägen:

• Multimode är utrustad med en tjock kärna (över 50 mikron).
• Single-mode är mycket tunnare (mindre än 10 mikron).

Paradox: en mindre kabel ger långdistanskommunikation. Kostnaden för en fyrkärnig transatlantisk är 300 miljoner dollar. Kärnan är belagd med en ljusbeständig polymer. Tidningen New Scientist (2013) publicerade experimenten från en vetenskaplig grupp från University of Southampton, som täckte en räckvidd på 310 meter... med en vågledare! Det passiva dielektriska elementet visade en hastighet på 77,3 Tbit/s. Väggarna i det ihåliga röret är bildade av en fotonisk kristall. Informationsflödet rörde sig med en hastighet av 99,7 % av ljuset.

Fotonisk kristallfiber

En ny typ av kabel bildas av en uppsättning rör, konfigurationen liknar en rundad bikaka. Fotoniska kristaller liknar naturlig pärlemor och bildar periodiska konformationer som skiljer sig i brytningsindex. Vissa våglängder är dämpade inuti sådana rör. Kabeln visar passbandet, strålen som genomgår Bragg-brytning reflekteras. På grund av förekomsten av förbjudna zoner rör sig den koherenta signalen längs ljusledaren.

Introduktion

Idag spelar kommunikation en viktig roll i vår värld. Och om tidigare kopparkablar och ledningar användes för att överföra information, är det nu dags för optisk teknik och fiberoptiska kablar. När vi nu ringer ett telefonsamtal till andra sidan jorden (till exempel från Ryssland till Amerika) eller laddar ner en favoritmelodi från Internet som finns på en webbplats någonstans i Australien, tänker vi inte ens på hur vi klarar oss att göra detta. Och detta sker tack vare användningen av fiberoptiska kablar. För att koppla samman människor, föra dem närmare varandra eller till den önskade informationskällan, måste kontinenter vara sammankopplade. För närvarande sker informationsutbyte mellan kontinenter huvudsakligen genom undervattens fiberoptiska kablar. För närvarande läggs fiberoptiska kablar längs botten av Stilla havet och Atlanten och nästan hela världen är "intrasslad" i ett nätverk av fiberkommunikationssystem (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). Europeiska länder är anslutna över Atlanten med fiberlinjer till Amerika. USA, genom Hawaiiöarna och ön Guam - med Japan, Nya Zeeland och Australien. En fiberoptisk kommunikationslinje förbinder Japan och Korea med ryska Fjärran Östern. I väster är Ryssland kopplat till de europeiska länderna St. Petersburg - Kingisepp - Danmark och St. Petersburg - Viborg - Finland, i söder - med de asiatiska länderna Novorossiysk - Turkiet. Samtidigt är den främsta drivkraften bakom utvecklingen av fiberoptiska kommunikationslinjer Internet.

Fiberoptiska nätverk är förvisso ett av de mest lovande områdena inom kommunikationsområdet. Kapaciteten hos optiska kanaler är storleksordningar högre än för informationslinjer baserade på kopparkabel.

Optisk fiber anses vara det mest perfekta mediet för att överföra stora flöden av information över långa avstånd. Den är gjord av kvarts, som är baserad på kiseldioxid - ett utbrett och billigt material, till skillnad från koppar. Den optiska fibern är mycket kompakt och lätt, med en diameter på endast cirka 100 mikron.

Dessutom är optisk fiber immun mot elektromagnetiska fält, vilket eliminerar några av de typiska problemen med kopparkommunikationssystem. Optiska nätverk kan överföra signaler över långa avstånd med mindre förlust. Trots att denna teknik fortfarande är dyr, sjunker priserna för optiska komponenter ständigt, medan kopparlinjernas kapacitet närmar sig sina gränsvärden och kräver mer och mer kostnader för vidareutveckling av detta område.

Det förefaller mig som om ämnet fiberoptiska kommunikationslinjer för närvarande är relevant, lovande och intressant att överväga. Det är därför jag väljer det för mitt kursarbete och tror att FOCL är framtiden.

1. Skapelsens historia

Även om fiberoptik är ett mycket använt och populärt kommunikationsmedel, är själva tekniken enkel och utvecklad för länge sedan. Experimentet med att ändra riktningen på en ljusstråle genom brytning demonstrerades av Daniel Colladon och Jacques Babinet redan 1840. Den praktiska tillämpningen av tekniken hittades först på 1900-talet.

På 1920-talet demonstrerade experimentörerna Clarence Hasnell och John Berd möjligheten att överföra bilder genom optiska rör.

Uppfinningen av fiberoptik 1970 av Corning-specialister anses vara en vändpunkt i historien om utvecklingen av fiberoptisk teknologi. Utvecklarna lyckades skapa en ledare som kan upprätthålla minst en procent av den optiska signaleffekten på ett avstånd av en kilometer. Med dagens mått mätt är detta en ganska blygsam prestation, men då, för nästan 40 år sedan, var det en nödvändig förutsättning för att utveckla en ny typ av trådbunden kommunikation.

E De första storskaliga experimenten relaterade till uppkomsten av FDDI-standarden. Dessa första generationens nätverk är fortfarande i drift idag.

E Massiv användning av fiberoptik i samband med tillverkning av billigare komponenter. Tillväxttakten för fiberoptiska nät är explosiv.

E Ökning av informationsöverföringshastigheter, uppkomst av vågmultiplexteknologier (WDM, DWDM) / Nya typer av fibrer.

2. Fiberoptiska kommunikationslinjer som koncept

1 Optisk fiber och dess typer

En fiberoptisk kommunikationslinje (FOCL) är en typ av överföringssystem där information sänds längs optiska dielektriska vågledare, känd som optisk fiber. Så vad är det?

En optisk fiber är en extremt tunn glascylinder, kallad kärnan, täckt med ett lager av glas (fig. 1), kallat beklädnad, med ett annat brytningsindex än kärnan. Fibern kännetecknas av diametrarna för dessa regioner - till exempel betyder 50/125 en fiber med en kärndiameter på 50 mikron och en yttre beklädnadsdiameter på 125 mikron.

Fig.1 Optisk fiberstruktur

Ljus fortplantar sig längs fiberkärnan genom successiva totala inre reflektioner vid gränsytan mellan kärnan och beklädnaden; dess beteende liknar på många sätt hur det skulle vara om det ramlade in i ett rör vars väggar var täckta med ett spegelskikt. Men till skillnad från en konventionell spegel, vars reflektion är ganska ineffektiv, är den totala inre reflektionen i huvudsak nära idealisk - detta är deras grundläggande skillnad, vilket gör att ljuset kan färdas långa sträckor längs fibern med minimal förlust.

En fiber tillverkad på detta sätt ((Fig. 2) a)) kallas en fiber med stegvis index och multimodfiber eftersom det finns många möjliga vägar, eller lägen, för en ljusstråle att fortplanta sig.

Denna mångfald av moder resulterar i pulsspridning (breddning) eftersom varje mod går en annan väg genom fibern, och därför har olika moder olika överföringsfördröjningar när de färdas från ena änden av fibern till den andra. Resultatet av detta fenomen är en begränsning av den maximala frekvensen som effektivt kan överföras för en given fiberlängd - en ökning av antingen frekvensen eller fiberlängden över gränserna gör i huvudsak att successiva pulser smälter samman, vilket gör dem omöjliga att särskilja. För typisk multimodfiber är denna gräns cirka 15 MHz km, vilket innebär att en videosignal med en bandbredd på till exempel 5 MHz kan sändas över ett maximalt avstånd på 3 km (5 MHz x 3 km = 15 MHz km) . Försök att sända en signal över ett större avstånd kommer att resultera i progressiv förlust av höga frekvenser.

Fig.2 Typer av optisk fiber

För många tillämpningar är denna siffra oacceptabelt hög, och en sökning pågick efter en fiberdesign med en bredare bandbredd. Ett sätt är att reducera fiberdiametern till mycket små värden (8-9 µm), så att endast ett läge blir möjligt. Singelmodsfibrer, som de kallas ((Fig. 2) b)) är mycket effektiva för att minska spridningen, och den resulterande bandbredden - många GHz km - gör dem idealiska för allmänna telefon- och telegrafnät (PTT) och kabel-tv-nätverk . Tyvärr kräver fibrer med så liten diameter användning av en kraftfull, exakt inriktad och därför relativt dyr laserdiodesändare, vilket minskar deras attraktivitet för många tillämpningar som involverar en kort längd av den designade linjen.

Helst behöver du en fiber med en bandbredd i samma storleksordning som singelmodsfiber, men med en diameter som liknar multimode, så att det finns möjlig användning billiga LED-sändare. Till viss del uppfylls dessa krav av multimodfiber med en gradientförändring i brytningsindex ((Fig. 2) c)). Den liknar den multimode stegindexfibern som diskuterats ovan, men brytningsindexet för dess kärna är inte enhetligt - det varierar smidigt från ett maximalt värde i mitten till lägre värden i periferin. Detta leder till två konsekvenser. För det första färdas ljuset längs en lätt krökt bana, och för det andra, och ännu viktigare, skillnaderna i utbredningsfördröjning mellan olika lägen är minimala. Detta beror på att höga lägen, som går in i fibern i en större vinkel och färdas en längre sträcka, faktiskt börjar fortplanta sig med en högre hastighet när de rör sig bort från centrum till det område där brytningsindexet minskar, och i allmänhet färdas snabbare än lägre -ordningsmoder kvar nära axeln i fibern, i området med högt brytningsindex. Hastighetsökningen kompenserar bara för den längre tillryggalagda sträckan.

Multimode graderade indexfibrer är inte idealiska, men de uppvisar fortfarande mycket bra bandbredd. Därför är valet av denna typ av fiber att föredra i de flesta korta och medellånga linjer. I praktiken innebär detta att bandbredd endast sällan är en parameter som behöver beaktas.

Detta är dock inte fallet för dämpning. Den optiska signalen dämpas i alla fibrer, med en hastighet som beror på sändarljuskällans våglängd (fig. 3). Som tidigare nämnts finns det tre våglängder vid vilka optisk fiberdämpning vanligtvis är minimal - 850, 1310 och 1550 nm. Dessa är kända som transparensfönster. För multimodesystem är 850 nm-fönstret det första och mest använda (lägsta kostnaden). Vid denna våglängd uppvisar högkvalitetsgraderad multimodfiber en dämpning på cirka 3 dB/km, vilket gör det möjligt att implementera sluten TV-kommunikation över avstånd som överstiger 3 km.

Fig.3 Dämpningsberoende på våglängd

Vid en våglängd på 1310 nm visar samma fiber en ännu lägre dämpning på 0,7 dB/km, vilket gör att kommunikationsräckvidden kan ökas proportionellt till cirka 12 km. 1310 nm är också det första driftfönstret för singelmode fiberoptiska system, med en dämpning på cirka 0,5 dB/km, vilket i kombination med laserdiodsändare möjliggör kommunikationslinjer över 50 km långa. Det andra transparensfönstret - 1550 nm - används för att skapa ännu längre kommunikationslinjer (fiberdämpning mindre än 0,2 dB/km).

2 Klassificering av FOC

Fiberoptisk kabel har funnits länge och har till och med stöd för tidiga Ethernet-standarder för 10 Mbps genomströmning. Den första av dem kallades FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), och den efterföljande kallades 10BaseF.

Idag finns det flera dussin företag i världen som tillverkar optiska kablar för olika ändamål. Den mest kända av dem: AT&T, General Cable Company (USA); Siecor (Tyskland); BICC-kabel (UK); Les cables de Lion (Frankrike); Nokia (Finland); NTT, Sumitomo (Japan), Pirelli (Italien).

De avgörande parametrarna vid tillverkning av fiberoptiska kablar är driftsförhållanden och kommunikationsledningskapacitet. Enligt driftsförhållanden är kablar indelade i två huvudgrupper (bild 4)

In-house sådana är avsedda för installation inuti byggnader och strukturer. De är kompakta, lätta och har som regel en kort total längd.

Stamledningar är utformade för att lägga kabelkommunikation i brunnar, i marken, på stöd längs kraftledningar och under vatten. Dessa kablar är skyddade från yttre påverkan och har en konstruktionslängd på mer än två kilometer.

För att säkerställa hög genomströmning av kommunikationslinjer produceras fiberoptiska kablar innehållande ett litet antal (upp till 8) singelmodsfibrer med låg dämpning, och kablar för distributionsnät kan innehålla upp till 144 fibrer, både singelmode och multimode, beroende på på avstånden mellan nätverkssegment.

Fig.4 Klassificering av FOC

3 Fördelar och nackdelar med fiberoptisk signalöverföring

3.1 Fördelar med fiberoptiska kommunikationslinjer

För många applikationer är fiberoptik att föredra på grund av ett antal fördelar.

Låg transmissionsförlust. Lågförlust fiberoptiska kablar gör att du kan överföra bildsignaler över långa avstånd utan att använda routingförstärkare eller repeatrar. Detta är särskilt användbart för överföringssystem för långa avstånd - till exempel motorvägs- eller järnvägsövervakningssystem, där repeterfria sektioner på 20 km inte är ovanliga.

Bredbandssignalöverföring. Den breda överföringsbandbredden för optisk fiber gör att högkvalitativ video, ljud och digital data kan överföras samtidigt över en enda fiberoptisk kabel.

Immunitet mot störningar och störningar. Den fiberoptiska kabelns fullständiga okänslighet för externt elektriskt brus och störningar säkerställer en stabil drift av systemen även i de fall då installatörerna inte har ägnat tillräcklig uppmärksamhet åt placeringen av närliggande kraftnät etc.

Elektrisk isolering. Frånvaron av elektrisk ledningsförmåga för fiberoptisk kabel gör att problem i samband med förändringar i jordpotential, som de som finns i kraftverk eller järnvägar, elimineras. Samma egenskap eliminerar risken för utrustningsskador orsakade av strömstyrkor från blixtnedslag etc.

Lätta och kompakta kablar. Den extremt lilla storleken på optiska fibrer och fiberoptiska kablar gör att du kan blåsa nytt liv i trånga kabelkanaler. Till exempel tar en koaxialkabel lika mycket utrymme som 24 optiska kablar, som var och en kan bära 64 videokanaler och 128 ljud- eller videosignaler samtidigt.

Tidlös kommunikationslinje. Genom att helt enkelt byta ut terminalutrustningen istället för själva kablarna kan fiberoptiska nätverk uppgraderas för att bära mer information. Å andra sidan kan en del eller till och med hela nätet användas för en helt annan uppgift, till exempel att kombinera ett lokalt nätverk och ett slutet TV-system i en kabel.

Explosion och brandsäkerhet. På grund av frånvaron av gnistor ökar optisk fiber nätverkssäkerheten vid kemiska och oljeraffinaderier vid service av högriskteknologiska processer.

Kostnadseffektivitet för fiberoptiska kommunikationslinjer. Fibern är gjord av kvarts, som är baserad på kiseldioxid, ett utbrett och därför billigt material, till skillnad från koppar.

Lång livslängd. Med tiden upplever fibern nedbrytning. Detta gör att dämpningen i den installerade kabeln gradvis ökar. Men tack vare perfektionen av modern teknik för produktion av optiska fibrer saktas denna process avsevärt ner och livslängden för FOC är cirka 25 år. Under denna tid kan flera generationer/standarder av transceiversystem ändras.

3.2 Nackdelar med fiberoptiska linjer

Hög komplexitet i installationen. Högt kvalificerad personal och specialverktyg. Därför säljs fiberoptisk kabel oftast i form av förskurna bitar av olika längder, i båda ändarna av vilka den erforderliga typen av kontakter redan är installerade. Användningen av fiberoptisk kabel kräver speciella optiska mottagare och sändare som omvandlar ljussignaler till elektriska signaler och vice versa.

Fiberoptisk kabel är mindre hållbar och flexibel än elektrisk kabel. Den typiska tillåtna böjradien är cirka 10 - 20 cm, med mindre böjradier kan den centrala fibern gå sönder.

Fiberoptisk kabel är känslig för joniserande strålning, vilket minskar glasfiberns transparens, det vill säga ökar signaldämpningen.

3. Elektroniska komponenter i fiberoptiska linjer. Principen för informationsöverföring

I den mest allmänna formen kan principen för informationsöverföring i fiberoptiska kommunikationssystem förklaras med hjälp av (fig. 5).

Fig.5 Princip för informationsöverföring i fiberoptiska kommunikationssystem

1 Sändare för fiberoptik

Den viktigaste komponenten i en fiberoptisk sändare är ljuskällan (vanligtvis en halvledarlaser eller LED (Figur 6)). Båda tjänar samma syfte - att generera en mikroskopisk ljusstråle som kan injiceras i fibern med hög effektivitet och moduleras (förändrad i intensitet) vid en hög frekvens. Lasrar ger högre strålintensitet än lysdioder och tillåter högre moduleringshastigheter; därför används de ofta för långväga bredbandslinjer, såsom telekommunikation eller kabel-tv. Å andra sidan är lysdioder billigare och mer hållbara enheter, och är också ganska lämpliga för de flesta små eller medelstora system.

Fig. 6 Metoder för att införa optisk strålning i optisk fiber

Förutom sitt funktionella syfte (dvs vilken signal den ska sända), kännetecknas en fiberoptisk sändare av ytterligare två viktiga parametrar, definiera dess egenskaper. En är dess optiska uteffekt (intensitet). Den andra är våglängden (eller färgen) på ljuset som sänds ut. Vanligtvis är detta 850, 1310 eller 1550 nm, värden valda från villkoret för att matcha de så kallade. "transparensfönster" i det optiska fibermaterialets transmissionsegenskaper.

3.2 Mottagare för fiberoptik

Fiberoptiska mottagare utför den viktiga uppgiften att detektera extremt svag optisk strålning som sänds ut från änden av en fiber och förstärka den resulterande elektriska signalen till den nivå som krävs med minimal distorsion och brus. Miniminivån av strålning som krävs av en mottagare för att ge acceptabel utsignalkvalitet kallas känslighet; Skillnaden mellan mottagarens känslighet och sändarens uteffekt bestämmer den maximala tillåtna systemförlusten i dB. För de flesta slutna TV-övervakningssystem med LED-sändare är den typiska siffran 10-15 dB. Helst bör mottagaren fungera normalt när insignalen varierar stort, eftersom det vanligtvis är omöjligt att i förväg förutsäga exakt vilken grad av dämpning i kommunikationslinjen kommer att vara (dvs. linjelängd, antal korsningar, etc.). Många enkla receiverdesigner använder manuella förstärkningsjusteringar under systeminstallationen för att uppnå önskad utnivå. Detta är oönskat eftersom förändringar i linjedämpning är oundvikliga på grund av åldring eller temperaturförändringar, etc., vilket nödvändiggör behovet av att periodiskt justera förstärkningen. Alla fiberoptiska mottagare använder automatisk förstärkningskontroll, som övervakar medelnivån för den optiska insignalen och ändrar mottagarförstärkningen därefter. Ingen manuell justering krävs varken under installation eller under drift.

optisk fiberkommunikationskabel

4. Användningsområden för fiberoptiska kommunikationslinjer

Fiberoptiska kommunikationslinjer (FOCL) låter dig sända analoga och digitala signaler över långa avstånd. De används också över mindre, mer hanterbara avstånd, till exempel inuti byggnader. Antalet Internetanvändare växer - och vi bygger snabbt nya databehandlingscenter (DPC), för vars sammankoppling används optisk fiber. Faktum är att när man sänder signaler med en hastighet av 10 Gbit/s, liknar kostnaderna "koppar" linjer, men optiken förbrukar betydligt mindre energi. I många år har fiber- och kopparförespråkare kämpat mot varandra om prioritet i företagsnätverk. Slöseri med tid!

Faktum är att antalet applikationer för optik ökar, främst på grund av de ovan nämnda fördelarna jämfört med koppar. Fiberoptisk utrustning används ofta i medicinska institutioner, till exempel för att byta lokala videosignaler i operationssalar. Optiska signaler har inget med elektricitet att göra, vilket är idealiskt för patientsäkerheten.

Fiberoptisk teknik föredras också av militären, eftersom de överförda data är svåra eller till och med omöjliga att läsa från utsidan. Fiberoptiska linjer ger en hög grad av skydd av konfidentiell information och tillåter överföring av okomprimerad data som högupplöst grafik och video med pixelnoggrannhet. Optiken har trängt in i alla nyckelområden – övervakningssystem, kontrollrum och situationscentraler i områden med extrema driftsförhållanden.

Att minska kostnaderna för utrustning har gjort det möjligt att använda optisk teknik i traditionellt kopparområden - på stora industriföretag för att organisera automatiserade processkontrollsystem (APCS), inom energisektorn, i säkerhets- och videoövervakningssystem. Möjligheten att överföra ett stort flöde av information över långa avstånd gör optiken idealisk och efterfrågad inom nästan alla industriområden, där längden på kabelledningar kan nå flera kilometer. Om avståndet för en partvinnad kabel är begränsat till 450 meter, är 30 km för optik inte gränsen.

Som ett exempel på användning av fiberoptiska kommunikationslinjer skulle jag vilja ge en beskrivning av ett säkerhetssystem för sluten videoövervakning vid ett typiskt kraftverk. Detta ämne har blivit särskilt relevant och efterfrågat nyligen, efter att Ryska federationens regering antog en resolution om att bekämpa terrorism och en lista över mycket viktiga objekt som ska skyddas.

5. Fiberoptiska TV-övervakningssystem

Systemutvecklingsprocessen inkluderar vanligtvis två komponenter:

Val av lämpliga aktiva överföringsvägskomponenter baserat på den önskade funktionen (eller funktionerna), typen och antalet tillgängliga eller erbjudna fibrer och det maximala överföringsräckvidden.

Fiberoptisk kabel passiv infrastrukturdesign, inklusive stamkabeltyper och specifikationer, kopplingsdosor, fiberpatchpaneler.

1 Komponenter för överföringsväg för videoövervakning

Först och främst – vilka komponenter krävs egentligen för att uppfylla systemspecifikationerna?

Fasta kamerasystem - Dessa system är extremt enkla och består vanligtvis av en fiberoptisk miniatyrsändare och antingen en modulär eller rackmonterad mottagare. Sändaren är ofta tillräckligt liten för att monteras direkt i kamerahuset och är försedd med en koaxial bajonettkontakt, en optisk 'ST'-kontakt och terminaler för anslutning av en lågspänningsströmkälla (vanligtvis 12 VDC eller AC). Övervakningssystemet för ett typiskt kraftverk består av flera dussin av dessa kameror, varifrån signalerna sänds till den centrala kontrollstationen, och i detta fall är mottagarna monterade i rack på ett standard 19-tums 3U-kort med en gemensam effekt tillförsel.

System baserade på kontrollerade kameror med PTZ-enheter - sådana system är mer komplexa, eftersom en extra kanal krävs för att överföra kamerastyrsignaler. Generellt sett finns det två typer av fjärrkontrollsystem för sådana kameror - de som kräver enkelriktad överföring av fjärrkontrollsignaler (från centralstationen till kamerorna) och de som kräver dubbelriktad överföring. Dubbelriktade överföringssystem blir allt mer populära eftersom de gör det möjligt för varje kamera att kvittera mottagandet av varje styrsignal och ger därför större noggrannhet och tillförlitlighet för kontroll. Inom var och en av dessa grupper finns ett brett utbud av gränssnittskrav, inklusive RS232, RS422 och RS485. Andra system använder inte ett digitalt gränssnitt utan överför data som en sekvens ljudsignaleröver en analog kanal, liknande tvåfrekventa tonvalssignaler i telefoni.

Fig.6 Överföring av fjärrkontrollsignaler för en roterande enhet över en fiber

Alla dessa system kan också fungera med fiberoptiska kablar med lämplig utrustning. Under normala omständigheter är samtidig överföring av optiska signaler i motsatta riktningar på samma fiber oönskad, eftersom överhörning kommer att uppstå på grund av spridd reflektion i fibern. I slutna TV-system skapar denna effekt brus i bilden när kamerakontrollerna är inkopplade.

För att uppnå dubbelriktad överföring över en enskild fiber utan att orsaka ömsesidig interferens är det nödvändigt att sändarna vid olika ändar av fibern arbetar vid olika våglängder, till exempel 850 nm respektive 1300 nm (fig. 6). En WDM-kopplare (wavelength division multiplexer) är ansluten till varje ände av fibern, vilket säkerställer att varje mottagare endast tar emot den erforderliga våglängden av ljus (till exempel 850 nm) från sändaren i den motsatta änden av fibern. Oönskade reflektioner från närändssändaren visar sig vara i "fel" intervall (dvs. 1300 nm) och skärs av i enlighet därmed.

Ytterligare funktioner - även om valet av en fast kamera eller en kamera på en PTZ-enhet uppfyller kraven för de flesta slutna TV-övervakningssystem, finns det ett antal system som kräver ytterligare funktioner, till exempel överföring av ljudinformation - för allmänt meddelande, extrameddelanden till konsumenten eller intercomkommunikation med en fjärrpost . Å andra sidan kan en del av ett integrerat säkerhetssystem inkludera sensorkontakter som utlöses i händelse av brand eller vid uppkomst av främlingar. Alla dessa signaler kan överföras över optisk fiber - antingen samma som används av nätverket eller en annan.

2 Multiplexa videosignaler

Upp till 64 video- och upp till 128 ljud- eller digitala datasignaler kan multiplexeras på en enda enkellägesfiber, eller ett något mindre antal på multiläge. I detta sammanhang avser multiplexering den samtidiga överföringen av helskärmsvideosignaler i realtid, snarare än den småbilds- eller delade skärmbilden som termen oftare hänvisar till.

Möjligheten att sända flera signaler och ytterligare information över flera optiska fibrer är mycket värdefull, särskilt för långdistansövervakningssystem med slutna kretsar som motorvägar eller järnvägar, där det ofta är viktigt att minimera antalet fiberoptiska kablar. För andra applikationer, med kortare avstånd och vitt spridda kameror, är fördelarna inte lika tydliga, och här bör det första övervägandet vara användningen av en separat fiberlänk för varje videosignal. Valet av om man ska multiplexa eller inte är ganska komplicerat och bör endast göras efter att man har övervägt alla aspekter, inklusive systemtopologi, totala kostnader och sist men inte minst nätverksfeltolerans.

3 Kabelnätverksinfrastruktur

När kraven på överföringsvägen har bestämts utvecklas den fiberoptiska kabelnätets infrastruktur, som inte bara inkluderar själva kablarna utan också alla hjälpkomponenter - kopplingsdosor, kabelförlängningspaneler, bypass-kablar.

Den första uppgiften är att bekräfta riktigheten av valet av antalet och typen av optiska fibrer som bestäms vid valet av vägkomponenter. Om systemet inte är särskilt långt (d.v.s. inte längre än cirka 10 km) och inte involverar multiplexerad överföring av videosignaler, kommer det optimala valet troligen att vara 50/125 μm eller 62,5/125 μm graderad indexfiber. Traditionellt väljs 50/125 µm fiber för slutna TV-system och 62,5/125 µm för lokala nätverk. I alla fall är var och en av dem lämplig för var och en av dessa uppgifter, och i allmänhet används 62,5/125 mikron fiber för båda ändamålen i de flesta länder.

Antalet fibrer som krävs kan bestämmas baserat på antalet och den relativa placeringen av kamrarna och om enkelriktad eller dubbelriktad används. fjärrkontroll eller multiplexering. Eftersom rören. Kablar avsedda för installation i externa kanaler är vanligtvis vattentäta med antingen aluminiumtejp (torra ihåliga rör) eller vattenavvisande fyllmedel (gelfyllda kablar). Brandsäkerhetskabel.

Många kortslutnings-TV-system har en stjärnkonfiguration, där en enda kabelsektion läggs från varje kamera till kontrollstationen. För sådana system kommer den optimala kabeldesignen att innehålla två fibrer - respektive för överföring av videosignaler och fjärrkontroll. Denna konfiguration ger 100 % kabelkapacitet eftersom, vid behov, både video- och fjärrkontrollsignaler kan överföras över samma fiber. Mer omfattande nätverk kan dra nytta av att använda en "inverterad gren- och trädtopologi" (Fig. 7). I sådana nätverk leder en tvåkärnig fiberoptisk kabel från varje kamera till en lokal "hub" där de ansluts till en enda flerkärnig kabel. Koncentratorn i sig är inte mycket mer komplicerad än en konventionell allväderskopplingsdosa och kan ofta kombineras med utrustningshöljet till en av kamerorna.

Kostnadsökningen vid tillägg av fiberoptiska ledningar till en befintlig kabel är försumbar, särskilt jämfört med kostnaden för tillhörande offentliga arbeten bör möjligheten att installera kablar med extra kapacitet seriöst övervägas.

Grävda fiberoptiska kablar kan innehålla ståltrådsförstärkning. Helst bör alla kablar vara konstruerade av låga rökemissioner flamskyddade material för att uppfylla lokala föreskrifter, avsedda för installation i externa kabelkanaler eller direkt i diken, vanligtvis av en ihålig rörkonstruktion som innehåller från 2 till 24 fibrer i en eller flera

Fig.7 Trädtopologi för ett fiberoptiskt nätverk

Vid kontrollstationen kommer den ingående fiberoptiska kabeln vanligtvis in i en gränssnittsenhet monterad i ett 19" rack, där varje fiber har sin egen individuella 'ST'-kontakt. För slutlig gränssnitt med mottagaren, korta adapterkablar med hög styvhet med passande 'ST'- kontakter används. kontakter i varje ände.Ingen speciell skicklighet krävs för att utföra allt installationsarbete, annat än en rimlig förståelse för behovet av noggrann hantering av optisk fiber (böj till exempel inte fibern med en radie mindre än 10 fiberdiametrar) och kraven på allmän hygien (d.v.s. renlighet).

4
Budget för optisk förlust

Det kan tyckas konstigt att beräkningar av optisk förlustbudget sker så sent i designprocessen, men i själva verket är alla exakta beräkningar endast möjliga när kabelnätets infrastruktur har definierats fullt ut. Syftet med beräkningen är att fastställa förlusterna för den värsta signalvägen (vanligen den längsta) och att säkerställa att den utrustning som valts för överföringsvägen ryms inom de erhållna gränserna med rimlig marginal.

Beräkningen är ganska enkel och består av den vanliga summeringen av förluster i decibel för alla komponenter i banan, inklusive dämpning i kabeln (dB/km x längd i km) plus både kopplingar och förluster vid skarvarna. Den största svårigheten är helt enkelt att få fram de nödvändiga förlustsiffrorna från tillverkarens dokumentation.

Beroende på resultatet kan det bli nödvändigt att omvärdera den utrustning som valts för överföringsvägen för att säkerställa acceptabla förluster. Det kan till exempel vara nödvändigt att beställa utrustning med förbättrade optiska parametrar, och om detta inte är tillgängligt bör du överväga att byta till ett transparensfönster med längre våglängd, där förlusterna är lägre.

5 Systemtestning och driftsättning

De flesta installatörer av fiberoptiska nätverk tillhandahåller optiska testresultat för det fiberoptiska nätverket som tas i drift. Som ett minimum bör de inkludera end-to-end optiska effektmätningar för varje fiberlänk - detta motsvarar ett integritetstest för ett konventionellt kopparnätverk med elektriska multiplexorer. Dessa resultat presenteras som linjeförlustvärden i dB och kan direkt jämföras med specifikationerna för den utrustning som valts för överföringsvägen. Det anses generellt vara normalt att ha en lägsta förlustmarginal (utlovade utrustningsparametrar minus det uppmätta värdet) på 3 dB för de oundvikliga åldringsprocesser som sker i fiberoptiska linjer, särskilt i sändare.

Slutsats

Experter har ofta uppfattningen att fiberoptiska lösningar är mycket dyrare än kopparlösningar. I den sista delen av mitt arbete skulle jag vilja sammanfatta vad som sades tidigare och försöka ta reda på om detta är sant eller inte, genom att jämföra de optiska lösningarna från 3M Volution-företaget med ett standardskyddat system av den 6:e kategorin, som har de egenskaper som ligger närmast multimodsoptik

Den uppskattade kostnaden för ett typiskt system inkluderade priset för en 24-portars patchpanelport (per abonnent), abonnent- och patchkablar, abonnentmodul samt kostnaden för en horisontell kabel per 100 meter (se tabell 1).

Tabell 1 Beräkning av kostnaden för en SCS-abonnentport för kategori 6 koppar och optik

Denna enkla beräkning visade att kostnaden för en fiberoptisk lösning bara är 35 % mer än en kategori 6 twisted-pair-lösning, så ryktena om den enorma kostnaden för optik är något överdrivna. Dessutom är kostnaden för de optiska huvudkomponenterna idag jämförbara eller till och med lägre än för skärmade system i den sjätte kategorin, men tyvärr är färdiga optiska patch- och abonnentsladdar fortfarande flera gånger dyrare än sina motsvarigheter i koppar. Men om längden på abonnentkanalerna i det horisontella delsystemet av någon anledning överstiger 100 m, finns det helt enkelt inget alternativ till optik.

Samtidigt gör det låga dämpningsvärdet hos optisk fiber och dess immunitet mot olika elektromagnetiska störningar den till en idealisk lösning för dagens och framtida kabelsystem.

Strukturerade kabelsystem, som använder fiberoptik för både trunk- och horisontella kablar, ger konsumenterna ett antal betydande fördelar: en mer flexibel design, ett mindre byggnadsfotavtryck, större säkerhet och bättre hanterbarhet.

Användningen av optisk fiber på arbetsplatser kommer att göra det möjligt att i framtiden byta till nya nätverksprotokoll, som Gigabit och 10 Gigabit Ethernet, till en minimal kostnad. Detta är möjligt tack vare ett antal nya framsteg inom fiberoptisk teknik: multimodfiber med förbättrad optisk prestanda och bandbredd; optiska kontakter med liten formfaktor som kräver mindre fotavtryck och installationskostnader; Plana laserdioder med vertikal kavitet möjliggör långdistansdataöverföring till låg kostnad.

Ett brett utbud av lösningar för att bygga optiska kabelsystem säkerställer en smidig, kostnadseffektiv övergång från koppar till helt optiska strukturerade kabelsystem.

Lista över begagnad litteratur

1. Guk M. Hårdvara för lokala nätverk/M. Guk - St. Petersburg: Peter Publishing House, 2000.-572 sid.

Lösningar för teleoperatörer och telekommunikation

Energi. Elektroteknik. Förbindelse.

Optiska kablar

Rodina O.V. Fiberoptiska kommunikationslinjer/O.V. Rodina - M.: Hotline, 2009.-400c.