› › Оптоволоконні лінії зв'язку принцип роботи. Оптоволоконні лінії зв'язку. Приклад типового рішення щодо прокладання лінії волс

Оптоволоконні лінії зв'язку принцип роботи. Оптоволоконні лінії зв'язку. Приклад типового рішення щодо прокладання лінії волс

Волоконно-оптичний зв'язок

Волоконо-оптичний зв'язок- вид провідного електрозв'язку, що використовує як носій інформаційного сигналу електромагнітне випромінювання оптичного (ближнього інфрачервоного) діапазону, а як напрямні системи - волоконно-оптичні кабелі. Завдяки високій несучій частоті і широким можливостям мультиплексування пропускна здатність волоконно-оптичних ліній багаторазово перевищує пропускну здатність всіх інших систем зв'язку і може вимірюватися терабітами в секунду. Мале згасання світла в оптичному волокні дозволяє застосовувати волоконно-оптичний зв'язок на значних відстанях без використання підсилювачів. Волоконно-оптичний зв'язок вільний від електромагнітних перешкод і важкодоступний для несанкціонованого використання - непомітно перехопити сигнал, що передається оптичним кабелем, технічно вкрай складно.

Фізична основа

В основі волоконно-оптичного зв'язку лежить явище повного внутрішнього відображення електромагнітних хвиль на межі розділу діелектриків з різними показниками заломлення. Оптичне волокно і двох елементів - серцевини, що є безпосереднім світловодом, і оболонки. Показник заломлення серцевини дещо більший за показник заломлення оболонки, завдяки чому промінь світла, відчуваючи багаторазові перевідображення на межі серцевина-оболонка, поширюється в серцевині, не залишаючи її.

Застосування

Волоконно-оптичний зв'язок знаходить все більш широке застосування у всіх областях - від комп'ютерів і бортових космічних, літакових і корабельних систем до систем передачі інформації на великі відстані, наприклад, в даний час успішно використовується волоконно-оптична лінія зв'язку Західна Європа - Японія частина якої проходить територією Росії. Крім того, збільшується сумарна довжина підводних волоконно-оптичних ліній зв'язку між континентами.

Див. також

  • Канали витоку інформації, що передається по оптичних лініях зв'язку

Примітки


Wikimedia Foundation. 2010 .

  • Волоконно-оптичні лінії зв'язку
  • Волоконно-оптичний кабель

Дивитись що таке "Волоконно-оптичний зв'язок" в інших словниках:

    ВОЛОКОННО-ОПТИЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК- Вид проводового електрозв'язку, що використовує як носій інформаційного сигналу електромагнітне випромінювання оптичного (ближнього інфрачервоного) діапазону, а як напрямні системи волоконно-оптичні кабелі Словник бізнес термінів. Словник бізнес-термінів

    волоконно-оптичний зв'язок- - [Л.Г.Суменко. Англо-російський словник з інформаційних технологій. М.: ДП ЦНИИС, 2003.] Тематики інформаційні технології загалом EN fiber optic connectionFOCoptical fiber communication …

    всесвітній волоконно-оптичний зв'язок- - [Л.Г.Суменко. Англо-російський словник з інформаційних технологій. М.: ДП ЦНИИС, 2003.] Тематики інформаційні технології загалом EN fiber optic link around the globeFLAG … Довідник технічного перекладача

    ОПТИЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК- Передача інформації за допомогою світла. Найпростіші (малоінформативні) види О. с. використовувалися з кін. 18 ст. (Напр., Семафорна абетка). З появою лазерів з'явилася можливість перенести оптич. діапазон засобу та принципи отримання, обробки… … Фізична енциклопедія

    Волоконно-оптична лінія передачі- (ВОЛП), Волоконно-оптична лінія зв'язку (ВОЛЗ) волоконно-оптична система, що складається з пасивних та активних елементів, призначена для передачі інформації в оптичному (як правило ближньому інфрачервоному) діапазоні. Зміст 1 … Вікіпедія

Оптико-волоконний зв'язокз кожним днем ​​набирає стрімкої популярності. І, варто зазначити, зовсім не дарма. У її основі використовується спеціальне волокно. Цей підхід дозволяє досягти відмінних показників передачі інформації на далекі відстані. Застосування таких кабелів цілком виправдане. Експлуатація оптико-волоконних елементів має безліч переваг.

До основних переваг оптико-волоконних елементів відносяться:

  • довговічність;

  • міцність;

  • надійність;

  • стійкість до механічних та зовнішніх впливів;

  • широкосмуговий;

  • мінімальна ціна;

  • невелика вага;

  • компактні габарити;

  • стійкість до перешкод електромагнітних хвиль.

Даний список можна продовжувати дуже довго, так як оптичне волокно є дійсно найдосконалішим середовищем для передачі інформації.

Існує два типи: одномодовий та багатомодовий. Обидва мають найважливіші критерії: дисперсію і згасання. Саме собою волокно включає серцевину і оболонку. Цікаво, що вони відрізняються між собою показником заломлення.

Що стосується поширення ЕМВ у волокні, то одномодова має діаметр світловодної жили близько 8-10 мкм. Цей показник можна порівняти з довжиною хвилі. У багатомодовому діаметр дорівнює 50-60 мкм, що уможливлює поширення величезної кількості променів.

Історія та особливості оптико-волоконного зв'язку

Оптико-волоконний зв'язок– популярний та затребуваний спосіб передачі інформації.

Незважаючи на те, що ця технологія застосовується на сучасному ринку відносно недавно, її принцип бере свої витоки з 1840 року, коли Даніел Колладон і Жак Бабінет продемонстрували свій експеримент. Цей принцип полягав у тому, що зміна напрямку світлового пучка здійснювалася у вигляді заломлення.

Однак метод активно почав використовуватися в цій галузі вже у 20 столітті.

Такий тип зв'язку має масу переваг, а саме:

  • мале згасання сигналу;

  • наявність захисту від стороннього доступу;

  • виконання функцій діелектрика;

  • тривалий термін служби тощо.

За рахунок того, що показник загасання сигналу відносно малий, можна спорудити систему до 100 км і більше. У свою чергу широкосмугова волокна дозволяє передавати інформацію по такій лінії з величезною швидкістю. Зазвичай вона може змінюватись до 1 Тбіт за секунду. Незважаючи на те, що вартість зварювання та окремих елементів системи є високою, спорудження такого типу зв'язку цілком виправдане. Його застосування – гарантія якісного сигналу без перешкод та спотворень.

Ще переваги волоконно-оптичного зв'язку

Волоконно-оптичний зв'язок широко використовується передачі інформації. Волоконно-оптичний зв'язок має низку унікальних характеристик, які і зумовлюють її популярність.

Такий вид зв'язку з'явився ще в 1840 після демонстрації експерименту зі зміною світлового пучка за допомогою заломлення. Однак цей тип активно почав використовуватися лише останнім часом.

Їх існує безліч. Це безпосередньо:

  1. Широкополосність.За допомогою такого волокна можна передати інформацію на великій швидкості. Вона варіюється в межах 1 Тбіт за секунду. Цей показник обумовлений дуже високою частотою несучої.

  2. Доступна вартість.Такі волокна мають прийнятну ціну, що дозволяє використовувати їх для багатьох цілей.

  3. Мале згасання сигналу.Цей критерій дозволяє споруджувати лінії зв'язку значної довжини. Вона може змінюватись до 100 км і вище.

  4. Тривалий період служби.Такий тип ліній, як свідчить практика, може відмінною функціонувати щонайменше чверті століття.

  5. Стійкість до перешкод.Це запобігає зниженню якості сигналу та його спотворенню.

  6. Наявність захисту від несанкціонованого доступу стороннього.Інформацію, яка передається через такий тип зв'язку, практично не має можливості перехопити без руйнування основного кабелю.

  7. Безпека.Оптичне волокно – той самий діелектрик. Тому воно значно підвищує пожежу та вибухобезпеку всієї системи. Це особливо актуально на підприємствах, які функціонують за умов підвищеного ризику.

Це основні переваги таких ліній. За рахунок цього досягаються високі показники і відмінна якість сигналу, що передається.

Що входить у волоконно-оптичний зв'язок?

Волоконно-оптичні лінії є цілою системою, до якої входить ряд пристроїв.

До основних їх слід віднести такі апарати:

  • приймач;

  • передавач;

  • підсилювач;

  • мікросхема, призначена для синхронізації та відновлення інформації;

  • блок перетворювального коду паралельний і сам перетворювач;

  • лазерний формувач;

  • кабель.

На сьогоднішній день існує два типи волокна. Це одномодове та багатомодове. Вже з їхньої назви стає відомий принцип роботи.

Якщо в першому поширюється лише один промінь, то в другому багато. Це зумовлено безпосередньо показником заломлення. У одномодовому волокні він дорівнює довжині світлової хвилі, а багатомодовому трохи більше.

Варто зазначити, що для обох типів характерні два найважливіші показники: дисперсія та згасання.

Технічне обслуговування волоконно-оптичних ліній зв'язку

Волоконно-оптичні лінії зв'язку мають велику популярність. це зумовлено безпосередньо їх можливостями та характеристиками.

Технічне обслуговування волоконно-оптичних ліній зв'язку повинно проводитися регулярно, щоб уникнути різних помилок, спотворень у переданих сигналах і поломок.

Примітно, що такі операції слід довіряти лише професійним майстрам. Це гарантує повне виключення неточностей. До того ж, подібні операції дозволяють значно продовжити термін служби як окремих елементів, так і всієї системи.

Передача інформації за всіх часів є актуальною. Щоб ретрансляція здійснювалася максимально якісно, ​​слід підібрати потужні та продуктивні пристрої. Перш ніж запустити апаратуру, її необхідно налаштувати відповідно до необхідних параметрів.

На сьогоднішній день для подібних систем актуальне застосування волоконно-оптичних ліній зв'язку. Застосування таких елементів має безліч переваг.

Подібна система складається з активних та пасивних об'єктів, а також оптоволоконних кабелів, які функціонують, як правило, в інфрачервоному діапазоні. Переважно – ближньому.

Саме оптичне волокно на сьогоднішній день є найбільш досконалим середовищем, що служить для передачі інформації.

Серед маси його переваг слід виділити найважливіші. Це:

  • доступна ціна;
  • широкосмуговий;
  • компактність;
  • легкість;
  • мале згасання сигналу у волокні;
  • стійкість до електромагнітних перешкод.

Для систем передачі останній критерій має найважливіше значення. Таким чином, сигнал надходить без спотворень по всій трасі його розповсюдження.

Але такі елементи не позбавлені недоліків. Насамперед – необхідність потужної активної апаратури при створенні всієї системи.

Другий недолік полягає в тому, що монтаж оптичного волокна здійснюється тільки за допомогою прецизійного обладнання. Таке обладнання має досить високу вартість.

Ще одним мінусом є великі витрати на виправлення поломок. Однак, порівняно з величезною кількістю переваг та функціональними характеристиками, ці недоліки йдуть на другий план і є незначними.

Слід також відзначити, що таке волокно може застосовуватися у двох різновидах: одномодового та багатомодового. Ця назва обумовлена ​​безпосередньо варіаціями поширення випромінювання у ньому.

Компанії, що здійснюють технічне обслуговування волоконно-оптичних ліній зв'язку на виставці

Російський комплекс міжнародного рівня ЦВК «Експоцентр» традиційно є організатором величезної кількості галузевих та тематичних заходів. Одне з них - виставка «Зв'язок».

Для експонентів надається чудова можливість у рамках проведення проекту відвідати ділову програму, набратися досвіду, познайомитись з інноваціями у цій галузі та вивчити сучасний стан індустрії.

Виставка структурована по салонах, що становить значну зручність для учасників. Одним із напрямів є і технічне обслуговування волоконно-оптичних ліній зв'язку. Тут представники даного сегмента можуть вивчити основні принципи та методи, що дозволяє покращити ситуацію.

Приклади волоконно-оптичного зв'язку та її переваги на виставці

Мало тільки знати, у чому переваги волоконно-оптичного зв'язку. Важливо вміти їх правильно застосовувати практично, що забезпечить найвища якістьсигналу, що передається. Саме з цією метою і проводяться тематичні та галузеві заходи.

Одним з них є виставка «Зв'язок», що традиційно збирає під одним дахом міжнародного комплексу ЦВК «Експоцентр» провідних діячів та представників галузі.

Проведення заходи у рамках міжнародного масштабу надає значний вплив в розвитку промисловості загалом.

Міжнародна виставка «Зв'язок»вже котрий рік привертає до себе увагу представників цієї промисловості.

Виставка має велике значення, оскільки сприяє:

  • розвитку всієї галузі на міжнародному рівні;

  • виведення нових товарів на світовий ринок;

  • запровадження інновацій у виробництво;

  • обміну досвідом та знаннями;

  • підвищенню конкурентної спроможності;

  • вивченню основних напрямів ринку.

Щорічно у стінах ЦВК «Експоцентр» збираються провідні діячі та представники сегменту, щоб продемонструвати існуючі напрацювання та досягнення. Тут можна відвідати різні конференції та симпозіуми, де обговорюються найважливіші напрямки, зокрема й оптико-волоконний зв'язок.

Читайте інші наші статті:

Волоконно-оптичні чині зв'язку (ВОЛЗ) – система в основі якої лежить оптоволоконний кабель, призначена для передачі інформації в оптичному (світловому) діапазоні. Відповідно до ГОСТу 26599-85 термін ВОЛЗ замінений на ВОЛП (волоконно-оптична лінія передачі), але в повсякденному практичному побуті як і раніше застосовується термін ВОЛЗ, тому в даній статті ми дотримуватимемося саме його.

Лінії зв'язку ВОЛЗ (якщо вони коректно проведені) порівняно з усіма кабельними системами відрізняються дуже високою надійністю, відмінною якістю зв'язку, широкою пропускною здатністю, значно більшою протяжністю без посилення та практично 100% захищеністю від електромагнітних перешкод. В основі системи лежить технологія волоконної оптики– як носій інформації використовується світло, тип інформації, що передається (аналоговий або цифровий) не має значення. У роботі переважно використовується інфрачервоне світло, середовищем передачі є скловолокно.

Область застосування ВОЛЗ

Оптоволоконний кабель застосовується для забезпечення зв'язку та передачі інформації вже понад 40 років, але через високу вартість широко використовуватися став порівняно недавно. Розвиток технологій дозволило зробити виробництво економічнішим і вартість кабелю доступнішим, а його технічні характеристики та переваги перед іншими матеріалами швидко окупають усі витрати.

В даний час, коли на одному об'єкті використовується одразу комплекс слаботочних систем (комп'ютерна мережа, СКУД, відеоспостереження, охоронна та пожежна сигналізації, охорона периметра, телебачення та ін.), обійтися без застосування ВОЛЗ неможливо. Тільки використання оптоволоконного кабелю уможливлює одночасне застосування всіх цих систем, забезпечує коректну стабільну роботу та виконання їх функцій.

ВОЛЗ все частіше застосовується як основна система при розробці та монтажі, особливо для багатоповерхових будівель, будівель великої протяжності та при об'єднанні групи об'єктів. Тільки Волоконно-оптичні кабелі можуть забезпечити відповідний обсяг та швидкість передачі інформації. На основі оптоволокна можуть бути реалізовані всі три підсистеми, в підсистемі внутрішніх магістралей оптичні кабелі застосовуються однаково часто з кабелями з кручених пар, а в підсистемі зовнішніх магістралей вони відіграють домінуючу роль. Розрізняють оптоволоконний кабель для зовнішньої (outdoor cables) та внутрішньої (indoor cables) прокладки, а також сполучні шнури для комунікацій горизонтального розведення, оснащення окремих робочих місць, об'єднання будівель.

Незважаючи на відносно високу вартість, застосування оптоволокна стає все більш виправданим і знаходить все ширше застосування.

Переваги волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ) перед традиційними «металевими» засобами передачі:

  • Широка смуга пропускання;
  • Незначне ослаблення сигналу, наприклад стосовно сигналу 10МГц воно складе 1,5 дБ/км порівняно з 30дБ/км для коаксіального кабелю RG6;
  • Виключена можливість виникнення «земляних петель», так як оптоволокно є діелектриком і створює електричну (гальванічну) ізоляцію між передавальним і кінцем лінії, що приймає;
  • Висока надійність оптичного середовища: оптичні волокна не окислюються, не намокають, не піддаються електромагнітному впливу
  • Не викликає перешкод у сусідніх кабелях або інших оптоволоконних кабелях, так як носієм сигналу є світло і він повністю залишається всередині оптоволоконного кабелю;
  • Скловолокно абсолютно не чутливе до зовнішніх сигналів та електромагнітних перешкод (ЕМП), не має значення поряд з яким блоком живлення проходить кабель (110, 240, 10 000 В змінного струму) або зовсім поруч від мегаватного передавача. Удар блискавки на відстані 1 см. від кабелю не дасть жодних наведень і не позначиться на роботі системи;
  • Інформаційна безпека - інформація з оптичного волокна передається «з точки в крапку» і підслухати чи змінити її можна лише шляхом фізичного втручання у лінію передачі
  • Оптоволоконний кабель легший і мініатюрний - його зручніше і простіше укладати, ніж електричний кабель такого ж діаметра;
  • Неможливо зробити відгалуження кабелю без пошкодження якості сигналу. Будь-яке втручання в систему відразу виявляється на приймаючому кінці лінії, це особливо важливо для систем забезпечення безпеки та відеоспостереження;
  • Пожежо- та вибухобезпека при зміні фізичних та хімічних параметрів
  • Вартість кабелю знижується з кожним днем, його якість та можливості починають превалювати над витратами на побудову слаботочних на базі ВОЛЗ

Ідеальних та бездоганних рішень не існує, як і будь-яка система, ВОЛЗ має свої недоліки:

  • Крихкість скловолокна - при сильному згинанні кабелю можлива поломка волокон або їх замутнення через виникнення мікротріщин. Для усунення та мінімізації цих ризиків застосовуються підсилювальні кабель конструкції та обплетення. При монтажі кабелю необхідно дотримуватись рекомендацій виробника (де, зокрема, нормується мінімально допустимий радіус вигину);
  • Складність з'єднання у разі розриву – потрібний спеціальний інструмент та кваліфікація виконавця;
  • Складна технологія виготовлення як самого волокна, так і компонентів ВОЛЗ;
  • Складність перетворення сигналу (в інтерфейсному устаткуванні);
  • Відносна дорожнеча оптичного кінцевого обладнання. Однак обладнання є дорогим в абсолютних цифрах. Співвідношення ціни та пропускної спроможності для ВОЛЗ краще, ніж для інших систем;
  • Замутнення волокна внаслідок радіаційного опромінення (проте існують леговані волокна з високою радіаційною стійкістю).

Монтаж систем ВОЛЗ вимагає від виконавця відповідного рівня кваліфікації, оскільки кінцева загортання кабелю проводиться спеціальними інструментами, з особливою точністю та майстерністю на відміну від інших засобів передачі. Налаштування маршрутизації та перемикання сигналів вимагають спеціальної кваліфікації та майстерності, тому в цій галузі не варто економити та боятися переплатити професіоналам, усунення порушень у роботі системи та наслідків неправильного монтажу кабелю обійдеться дорожче.

Принцип дії оптоволоконного кабелю.

Сама ідея передачі за допомогою світла, не кажучи вже про фізичний принцип роботи більшості обивателів, не зовсім зрозуміло. Ми не глибоко вдаватимемося в цю тему, але постараємося пояснити основний механізм дії оптоволокна та обґрунтувати такі високі показники його роботи.

Концепція волоконної оптики спирається на фундаментальні закони відбиття та заломлення світла. Завдяки своїй конструкції скловолокно може утримувати світлові промені всередині світловода і не дає їм пройти крізь стіни при передачі сигналу на багато кілометрів. Крім того, не секрет, що швидкість світла вища.

Волоконна оптика ґрунтується на ефекті заломлення при максимальному куті падіння, коли має місце повне відбиття. Це відбувається у тому випадку, коли промінь світла виходить із щільного середовища і потрапляє у менш щільне середовище під певним кутом. Наприклад, уявімо абсолютно не рухливу гладь води. Спостерігач дивиться з-під води і змінює кут огляду. У певний момент кут огляду стає таким, що спостерігач не зможе бачити об'єкти над поверхнею води. Цей кут називається кутом повного відбиття. При цьому вугіллі спостерігач бачитиме лише об'єкти, що знаходяться під водою, здаватиметься, що дивишся у дзеркало.

Внутрішня жила кабелю ВОЛЗ має вищий показник заломлення, ніж оболонка і з'являється ефект повного відбиття. З цієї причини промінь світла, проходячи внутрішнім жилом, не може вийти за її межі.

Існує кілька типів оптоволоконних кабелів:

  • Зі ступінчастим профілем – типовий, найдешевший варіант, розподіл світла йде «сходинками» при цьому відбувається деформація вхідного імпульсу, викликана різною довжиною траєкторій світлових променів
  • З плавним профілем «багатомодове» – промені світла поширюються з приблизно рівною швидкістю «хвилями», довжина їх шляхів врівноважена, це дозволяє покращити характеристики імпульсу;
  • Одномодове скловолокно - найдорожчий варіант, що дозволяє витягнути промені в пряму, характеристики передачі імпульсу стають практично бездоганними.

Оптоволоконний кабель досі коштує дорожче, ніж інші матеріали, його монтаж та закладення складніші, вимагають кваліфікованих виконавців, але майбутнє передачі інформації безсумнівно за розвитком саме цих технологій і цей процес необоротний.

До складу ВОЛЗ входять активні та пасивні компоненти. На передавальному кінці оптоволоконного кабелю знаходиться світлодіод або лазерний діод, їх випромінювання модульовано передавальним сигналом. Що стосується відеоспостереження, це буде відеосигнал, для передачі цифрових сигналів логіка зберігається. При передачі інфрачервоний діод модульований за яскравістю і пульсує відповідно до варіацій сигналу. Для прийняття та перетворення оптичного сигналу в електричний, на кінці, що приймає, як правило знаходиться фотодетектор.


До активних компонентів відносяться мультиплексори, регенератори, підсилювачі, лазери, фотодіоди та модулятори.

Мультиплексор– поєднує кілька сигналів в один, таким чином для одночасної передачі кількох сигналів реального часу можна використовувати один оптоволоконний кабель. Ці пристрої незамінні в системах з недостатнім чи обмеженим числом кабелів.

Існує кілька типів мультиплексорів, вони різняться за своїми технічним характеристикам, функцій та сфери застосування:

  • спектрального поділу (WDM) – найпростіші та найдешевші пристрої, що передає по одному кабелю оптичні сигнали від одного або декількох джерел, що працюють на різних довжинах хвиль;
  • частотного-модулювання та частотного мультиплексування (FM-FDM) – пристрої досить несприйнятливі до шуму та спотворень, з добрими характеристикамиі схемами середнього ступеня складності, мають 4,8 та 16 каналів, оптимальні для відеоспостереження.
  • Амплітудної модуляції з частково пригніченою бічною смугою (AVSB-FDM) – з якісною оптоелектронікою дозволяють передавати до 80 каналів, оптимальні для абонентського телебачення, але дорогі для відеоспостереження;
  • Імпульсно-кодової модуляції (PCM – FDM) – дорогий пристрій, повністю цифровий застосовується для поширення цифрового відео та відеоспостереження;

Насправді часто застосовуються комбінації цих методів. Регенератор - пристрій, що здійснює відновлення форми оптичного імпульсу, який, поширюючись волокном, зазнає спотворення. Регенератори можуть бути як чисто оптичними, так і електричними, які перетворюють оптичний сигнал на електричний, відновлюють його, а потім знову перетворюють на оптичний.

Підсилювач-підсилює потужність сигналу до необхідного рівня напруги струму, може бути оптичним та електричним, здійснює оптико-електронне та електронно-оптичне перетворення сигналу.

Світлодіоди та Лазери- Джерело монохромного когерентного оптичного випромінювання (світла для кабелю). Для систем з прямою модуляцією одночасно виконує функції модулятора, що перетворює електричний сигнал в оптичний.

Фотоприймач(Фотодіод) - пристрій, що приймає сигнал на іншому кінці оптоволоконного кабелю та здійснює оптоелектронне перетворення сигналу.

Модулятор- пристрій, що модулює оптичну хвилю, що несе інформацію згідно із законом електричного сигналу. У більшості систем цю функцію виконує лазер, однак у системах із непрямою модуляцією для цього використовуються окремі пристрої.

До пасивних компонентів ВОЛЗ відносяться:

Оптоволоконний кабель – виконує функції середовища передачі сигналу. Зовнішня оболонка кабелю може бути виготовлена ​​з різних матеріалів: полівінілхлориду, поліетилену, поліпропілену, тефлону та інших матеріалів. Оптичний кабель може мати бронювання різного типу та специфічні захисні шари (наприклад, дрібні скляні голки для захисту від гризунів). За конструкцією може бути:


Оптична муфта- пристрій, що використовується для з'єднання двох та більше оптичних кабелів.

Оптичний крос- пристрій, призначений для віконкування оптичного кабелю та підключення до нього активного обладнання.

Спайки– призначені для постійного чи напівпостійного зрощування волокон;

Роз'єми– для повторного приєднання або вимкнення кабелю;

Відгалужувачі- Пристрої, що розподіляють оптичну потужність декількох волокон в одне;

Комутатори– пристрої, що перерозподіляють оптичні сигнали під ручним чи електронним контролем

Монтаж волоконно-оптичних ліній зв'язку, його особливості та порядок.

Скловолокно дуже міцний, але тендітний матеріал, хоча завдяки захисній оболонці, з ним можна поводитися практично як з електричним. Однак при монтажі кабелю слід дотримуватись вимог виробників щодо:

  • «Максимальне розтягування» і «максимальне розривне зусилля», виражене в ньютонах (близько 1000 Н або 1кН). В оптичному кабелі основна напруга посідає силову конструкцію (укріплений пластик, сталь, кевлар або їх комбінація). Кожен тип конструкції має свої індивідуальні показники та ступінь захисту, якщо натяг перевищує передбачений рівень, то оптоволокно може бути пошкоджене.
  • «Мінімальний радіус згину» – робити вигини більш плавними, уникати різких згинів.
  • "Механічної міцності", вона виражається в Н/м (ньютони/метри) - захист кабелю від фізичних навантажень (на нього можна наступити або навіть наїхати транспортом. Слід бути гранично обережними і особливо убезпечити місця перетину та з'єднання, навантаження сильно збільшується через малої зони контакту.

Оптичний кабель зазвичай поставляється намотаним на дерев'яні барабани з міцним пластиковим шаром захисним або дерев'яними планками по колу. Зовнішні шари кабелю найбільш уразливі, тому при монтажі необхідно пам'ятати про вагу барабана, берегти його від ударів, падінь, вживати заходів безпеки при складуванні. Найкраще зберігати барабани горизонтально, якщо вони все-таки лежать вертикально, їх краї (ободи) повинні стикатися.

Порядок та особливості монтажу оптоволоконного кабелю:

  1. До початку монтажу необхідно оглянути барабани з кабелем щодо пошкоджень, вм'ятин, подряпин. За будь-якої підозри кабель краще відразу відкласти убік для подальшого детального вивчення або відбраковування. Короткі шматки (менше 2 км) на безперервність волокна можна перевірити на просвіт будь-яким ліхтариком. Волоконний кабель для інфрачервоної передачі також добре передає звичайне світло.
  2. Далі вивчити трасу щодо потенційних проблем (гострі кути, забиті кабельні канали тощо.), за їх наявності внести у маршрут зміни мінімізації ризиків.
  3. Розподілити кабель за маршрутом таким чином, щоб точки з'єднання та підключення підсилювачів знаходилися у доступних, але захищених від несприятливих факторів місцях. Важливо, щоб у місцях майбутніх з'єднань залишався достатній запас кабелю. Відкриті кінці кабелю мають бути захищені водонепроникними ковпаками. Для мінімізації напруги на вигин та пошкоджень від транспорту, що проїжджає, використовуються труби. На обох кінцях кабельної лінії залишають частину кабелю, його довжина залежить від запланованої конфігурації).
  4. При прокладанні кабелю під землею його додатково захищають від пошкоджень у локальних точках навантаження, таких як контакт з неоднорідним засипаним матеріалом, нерівностями траншеї. Для цього кабель у траншеї укладають на шар піску 50-150 см і зверху засипають таким же шаром піску 50-150 см. Дно траншеї має бути рівним, без виступів, при закопуванні слід видаляти каміння, яке може пошкодити кабель. Слід зазначити, що пошкодження кабелю можуть виникнути як відразу, так і в процесі експлуатації (вже після засипання кабелю), наприклад, від постійного тиску, неприбраний камінь може поступово продавити кабель. Роботи з діагностики та пошуку та усунення порушень вже закопаного кабелю обійдуться набагато дорожче, ніж акуратність та дотримання запобіжних заходів при монтажі. Глибина траншеї залежить від типу ґрунту та очікуваного навантаження на поверхні. У твердій породі глибина становитиме 30 см., у м'якій або під дорогою 1 м. Рекомендована глибина складає 40-60 см., при товщині підстилки піщаної від 10 до 30 см.
  5. Найчастіше застосовується укладання кабелю в траншею або лоток прямо з барабана. При монтажі дуже довгих ліній барабан поміщається на транспортний засіб, у міру просування машини кабель укладається на своє місце, при цьому не варто поспішати, темп і порядок розмотування барабана регулюється вручну.
  6. При укладанні кабелю в лоток найголовніше не перевищувати критичний радіус вигину та механічного навантаження. Кабель слід укладати в одній площині, не створювати точок зосереджених навантажень, уникати на трасі різких кутів, тиску та перетину з іншими кабелями та трасами, не згинати кабель.
  7. Протяжка оптоволоконного кабелю через кабельні канали аналогічна до протяжки звичайного кабелю, але не варто докладати зайвих фізичних зусиль і порушувати специфікації виробника. При використанні скоби хомутів пам'ятайте, що навантаження має лягати не на зовнішню оболонку кабелю, а на силову конструкцію. Для зменшення тертя можна використовувати тальк або гранули з полістиролу, щодо застосування інших мастил необхідно консультуватися з виробником.
  8. У разі, якщо кабель вже має кінцевий заклад, при монтажі кабелю слід бути особливо уважними, щоб не пошкодити роз'єми, не забруднити їх і не піддавати надмірному навантаженню в зоні з'єднання.
  9. Після укладання кабель у лотку закріплюється нейлоновими стяжками, він не повинен сповзати чи провисати. Якщо особливості поверхні не дозволяють використовувати спеціальні кабельні кріплення, допустиме застосування хомутів, але з особливою обережністю, щоб не зашкодити кабелю. Рекомендується застосування хомутів із пластиковим захисним шаром, для кожного кабелю слід використовувати окремий хомут і в жодному разі не стягувати разом кілька кабелів. Між кінцевими точками кріплення кабелю краще залишити невелику слабину, а не класти кабель у натяг, інакше він погано реагуватиме на коливання температури та вібрації.
  10. Якщо при монтажі оптоволокно все-таки було пошкоджено, позначте ділянку та залиште достатній запас кабелю для подальшого зрощування.

В принципі, прокладання оптоволоконного кабелю не дуже відрізняється від монтажу звичайного кабелю. Якщо дотримуватися всіх зазначених нами рекомендацій, то проблем при монтажі та експлуатації не виникне і Ваша система працюватиме довго, якісно та надійно.

Приклад типового рішення щодо прокладання лінії ВОЛЗ

Завдання – організувати систему ВОЛЗ між двома окремими будівлями виробничого корпусу та адміністративної будівлі. Відстань між будинками 500 м.

Кошторис на монтаж системи ВОЛЗ
№п/п Найменування обладнання, матеріалів, робіт Од. із-я Кількість ціна за од. Сума, руб.
I. Обладнання системи ВОЛЗ, у тому числі: 25 783
1.1. Крос оптичний настінний (ШКОН) 8 портів шт. 2 2600 5200
1.2. Медіаконвертер 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550нм шт. 2 2655 5310
1.3. Муфта оптична прохідна шт. 3 3420 10260
1.4. Ящик комутаційний 600х400 шт. 2 2507 5013
ІІ. Кабельні траси та матеріали системи ВОЛЗ, у тому числі: 25 000
2.1. Оптичний кабель із зовнішнім тросом 6кН, центральний модуль, 4 волокна, одномодовий G.652. м. 200 41 8200
2.2. Оптичний кабель з внутрішнім тросом, що несе, центральний модуль, 4 волокна, одномодовий G.652. м. 300 36 10800
2.3. Інші витратні матеріали (роз'єми, саморізи, дюбелі, ізоляційна стрічка, кріплення тощо) компл. 1 6000 6000
ІІІ. РАЗОМ ВАРТІСТЬ ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛІВ (п.I+п.II) 50 783
IV. Транспортно-заготівельні витрати, 10% п.III 5078
V. Роботи з монтажу та комутації обладнання, у тому числі: 111 160
5.1. Монтаж перетяжки од. 4 8000 32000
5.2. Прокладка кабелю м. 500 75 37500
5.3. Монтаж та зварювання роз'ємів од. 32 880 28160
5.4. Монтаж комутаційного обладнання од. 9 1500 13500
VI. ВСЬОГО ЗА КОШТОРОМ (п.III+п.IV+п.V) 167 021

Пояснення та коментарі:

  1. Загальна довжина траси 500 м., у тому числі:
    • від паркану до виробничого корпусу та адміністративної будівлі складає по 100 м. (разом 200 м.);
    • вздовж паркану між будинками 300 м.
  2. Монтаж кабелю здійснюється відкритим способом, в тому числі:
    • від будівель до паркану (200 м.) повітрям (перетяжка) із застосуванням спеціалізованих для прокладання ВОЛЗ матеріалів;
    • між будинками (300 м.) по забору із залізобетонних плит, кабель закріплюється посередині полотна паркану за допомогою металевих кліпс.
  3. Для організації ВОЛЗ використовують спеціалізований самонесучий (вбудований трос) броньований кабель.

Волоконно-оптичними називають лінії, призначені передачі інформації в оптичному діапазоні. За даними радянського Інформбюро, на кінець 80-х темп зростання застосування волоконно-оптичних ліній становив 40%. Експерти Союзу передбачали повну відмову деяких країн від мідної жили. З'їзд ухвалив на 12-у п'ятирічку 25% приріст обсягу ліній зв'язку. Тринадцята, також покликана розвивати волоконну оптику, застала розвал СРСР, з'явилися перші стільникові оператори. До речі, прогноз експертів щодо зростання потреби у кваліфікованих кадрах провалився…

Принцип дії

Які причини різкого зростання популярності високочастотних сигналів? Сучасні підручники згадують зниження потреби у регенерації сигналу, вартості, підвищення ємності каналів. Радянські інженери визнали, міркуючи інакше: мідний кабель, броня, екран беруть 50% світового виробництва міді, 25% - свинцю. Недостатньо відомий факт став головною причиною залишення спонсорами Миколи Тесли, проекту вежі Ворденкліфф (назву дало прізвище мецената, який пожертвував землю). Відомий сербський вчений захотів передавати інформацію, енергію бездротовим шляхом, налякавши чимало локальних господарів мідеплавильних заводів. Через 80 років картина змінилася кардинально: люди усвідомили необхідність заощадження кольорових металів.

Матеріалом виготовлення волокна є скло. Звичайний силікат, присмачений неабиякою часткою полімерів, що модифікують властивості. Радянські підручники, крім зазначених причин популярності нової технології, називають:

  1. Мале згасання сигналів, що стало причиною зниження потреби в регенерації.
  2. Відсутність іскріння, отже, пожежна безпека, нульова вибухонебезпечність.
  3. Неможливість короткого замикання, знижена потреба у обслуговуванні.
  4. Нечутливість до електромагнітних перешкод.
  5. Низька вага, порівняно малі габарити.

Спочатку оптоволоконні лінії мали об'єднати великі магістралі: між містами, передмістями, АТС. Експерти СРСР назвали кабельну революцію схожі на появу твердотільної електроніки. Розвиток технології дозволило побудувати мережі, позбавлені струмів витоку, перехресних перешкод. Ділянка завдовжки сотню км позбавлена ​​активних методів регенерації сигналу. Бухта одномодового кабелю зазвичай становить 12 км, багатомодового – 4 км. Останню милю найчастіше покривають міддю. Провайдери звикли призначати кінцеві ділянки індивідуальним користувачам. Відсутні високі швидкості, приймачі дешеві, можливість підвести одночасно живлення пристрою, простота використання лінійних режимів.

Передавач

Типовим формувачем променя виступають напівпровідникові світлодіоди, включаючи твердотільні лазери. Ширина спектра сигналу, що випромінюється типовим p-n-переходом, становить 30-60 нм. ККД перших твердотільних пристроїв ледь сягав 1%. Основою зв'язкових світлодіодів частіше виступає структура індій-галій-миш'як-фосфор. Випромінюючи нижчу частоту (1,3 мкм), прилади забезпечують значне розсіювання спектру. Результуюча дисперсія сильно обмежує бітрейт (10-100 Мбіт/с). Тому світлодіоди придатні побудови локальних мережевих ресурсів (дистанція 2-3 км).

Частотний поділ з мультиплексування здійснюється багаточастотними діодами. Сьогодні недосконалі напівпровідникові структури активно витісняються вертикальними випромінюючими лазерами, що значно покращують спектральні характеристики. що підвищують швидкість. Ціна одного порядку. Технологія вимушеного випромінювання приносить набагато більші потужності (сотні мВт). Когерентне випромінювання забезпечує ККД одномодових ліній 50%. Ефект хроматичної дисперсії знижується, дозволяючи підвищити бітрейт.

Малий час рекомбінації зарядів дозволяє легко модулювати випромінювання високими частотами струму живлення. Крім вертикальних застосовують:

  1. Лазери із зворотним зв'язком.
  2. Резонатори Фабрі-Перо.

Високі бітрейти далеких ліній зв'язку досягаються застосуванням зовнішніх модульаторів: електроабсорбційні, інтерферометри Маха – Цендера. Зовнішні системи усувають необхідність застосування лінійної частотної модуляції напругою живлення. Обрізаний діапазон дискретного сигналу передається далі. Додатково розроблено інші методики кодування несучої:

  • Квадратурна фазова маніпуляція.
  • Ортогональне мультиплексування із частотним поділом.
  • Амплітудна квадратурна модуляція.

Процедуру здійснюють цифрові сигнальні процесори. Старі методики компенсували лише лінійну складову. Беренджер висловив модулятор рядами Вина, ЦАП і підсилювач змоделював усіченими незалежними рядами Вольтерри. Кхана пропонує використовувати поліноміальну модель передавача на додачу. Щоразу коефіцієнти рядів знаходять, використовуючи архітектуру непрямого вивчення. Дутель записав безліч поширених варіантів. Фазна перехресна кореляція та квадратурні поля імітують недосконалість систем синхронізації. Аналогічно компенсуються нелінійні ефекти.

Приймачі

Фотодетектор здійснює зворотне перетворення світло-електрика. Левова частка твердотільних приймачів використовує структуру індій-галій-миш'як. Іноді зустрічаються pin-фотодіоди, лавинні. Структури метал-напівпровідник-метал ідеально підходять для вбудовування регенераторів, короткохвильових мультиплексорів. Оптикоелектричні конвертери часто доповнюють трансімпедансні підсилювачі, обмежувачі, що виробляють цифровий сигнал. Потім практикують відновлення синхроімпульсів з фазовим автопідстроюванням частоти.

Передача світла склом: історія

Явище рефракції, що уможливлює тропосферний зв'язок, нелюбимо учнями. Складні формули, нецікаві приклади вбивають любов студента до знань. Ідею світловода народили далекі 1840-і роки: Деніел Колладон, Жак Бабіне (Париж) намагалися прикрасити власні лекції привабливими, наочними експериментами. Викладачі середньовічної Європи погано заробляли, тому неабияка притока студентів, які несуть гроші, виглядала бажаною перспективою. Лектори заманювали публіку будь-якими способами. Якийсь Джон Тіндал скористався ідеєю 12 років потому, набагато пізніше випустивши книгу (1870), що розглядає закони оптики:

  • Світло проходить межу поділу повітря-вода, спостерігається рефракція променя щодо перпендикуляра. Якщо кут дотику променя до ортогональної лінії перевищує 48 градусів, фотони перестають залишати рідину. Енергія повністю відбивається назад. Межу назвемо лімітуючим кутом середовища. Водний дорівнює 48 градусів 27 хвилин, у силікатного скла – 38 градусів 41 хвилина, алмазу – 23 градуси 42 хвилини.

Зародження ХІХ століття принесло лінії Петербург – Варшава світловий телеграф протяжністю 1200 км. Регенерація операторами послання проводилась кожні 40 км. Повідомлення тривало кілька годин, заважали погода, видимість. Поява радіозв'язку витіснило старі методики. Перші оптичні лінії датовані кінцем ХІХ століття. Новинка сподобалася... медикам! Гнуте скляне волокно дозволяло висвітлювати будь-які порожнини людського тіла. Історики пропонують наступну тимчасову шкалу розвитку подій:


Ідею Генрі Сент-Рене продовжили поселенці Нового світу (1920-ті), які задумали покращити телебачення. Кларенс Ханселл, Джон Логі Бейрд, стали піонерами. Через десять років (1930) студент-медик Хайнріх Ламм довів можливість передачі скляними напрямними зображення. Знання, що шукає, задумав оглянути нутрощі тіла. Якість зображення кульгала, спроба отримати Британський патент провалилася.

Народження волокна

Незалежно голландський вчений Абрахам ван Хіл, британець Харольд Хопкінс, Наріндер Сінгх Капані винайшли (1954) волокно. Заслуга першого в ідеї покрити центральну жилу прозорою оболонкою, яка мала низький коефіцієнт заломлення (близький до повітря). Захист від подряпин поверхні значно покращив якість передачі (сучасники винахідників бачили головну перешкоду використання волоконних ліній у великих втратах). Британці теж зробили серйозний внесок, зібравши пучок волокон чисельністю 10.000 штук, передали зображення на дистанцію 75 см. Нотатка «Гнучкий фіброскоп, який використовує статичне сканування», прикрасила журнал Nature (1954).

Це цікаво! Наріндер Сінгх Капані ввів термін фіброволокно заміткою в журналі Американська наука (1960).

1956 приніс світу новий гнучкий гастроскоп, автори Базіль Хіршовіц, Вільбур Петерс, Лоуренс Кертісс (Університет Мічиган). Особливістю новики була скляна оболонка волокон. Еліас Снітцер (1961) оприлюднив ідею створення одномодового волокна. Такого тонкого, що всередині вміщалася лише одна цятка інтерференційної картини. Ідея допомогла медикам оглянути нутрощі (живої) людини. Втрати становили 1 дБ/м. Потреби комунікацій сягали набагато далі. Потрібно досягти порога 10-20 дБ/км.

1964 вважають переломним: життєво важливу специфікацію опублікував доктор Као, ввівши теоретичні основи телекомунікації. Документ активно використовував наведену вище цифру. Вчений довів: знизити втрати допоможе скло найвищого ступеня очищення. Німецький фізик (1965) Манфред Бернер (Телефункен Ресерч Лабс, Ульм) представив першу працездатну телекомунікаційну лінію. NASA негайно передало вниз місячні знімки, використовуючи новинки (розробки були секретними). Через кілька років (1970) троє працівників Корнінг Глес (див. початок топіка) подали патент, що реалізує технологічний цикл виплавки оксиду кремнію. Три роки бюро оцінювало текст. Нова жила збільшила пропускну спроможність каналу у 65000 разів щодо мідного кабелю. Команда доктора Као негайно зробила спробу покрити значну відстань.

Це цікаво! Через 45 років (2009) Као вручили Нобелівську премію з фізики.

Військові комп'ютери (1975) протиповітряної оборони США (секція NORAD, Шайєнські гори) отримали нові комунікації. Оптичний інтернет з'явився дуже давно, раніше від персональних комп'ютерів! Двома роками пізніше тестові випробування телефонної лінії завдовжки 1,5 милі (передмістя Чикаго) успішно передали 672 голосові канали. Склодуви працювали невпинно: початок 80-х привнесла поява волокна із загасанням 4 дБ/км. Оксид кремнію замінили іншим напівпровідником – германієм.

Швидкість виробництва високоякісного кабелю технологічною лінією становила 2 м/с. Хімі Томас Менса розробив технологію, яка підвищила двадцятиразово зазначений ліміт. Новинка, нарешті, стала дешевшою за мідний кабель. Подальше викладено вище: був сплеск впровадження нової технології. Крок розміщення репітерів становив 70-150 км. Волоконний підсилювач, легований іонами Ербія, різко знизив вартість будівництва ліній. Тринадцята п'ятирічка принесла планеті 25 мільйонів кілометрів волоконно-оптичних мереж.

Новий поштовх розвитку дало винахід фотонних кристалів. Перші комерційні моделі принесли 2000 рік. Періодичність структур дозволила значно підвищити потужність, конструкція волокна гнучко підлаштовувалась, слідуючи частоті. У 2012 році Телеграфна і телефонна компанія Ніппона досягла швидкості 1 петабіт/с на відстані 50 км одним-єдиним волокном.

Військова промисловість

Достовірно відома історія ходу військової промисловості США, опублікованій у Монмаут Месседж. В 1958 менеджер по кабельному господарству форту Монмаут (Сигнал Корпс Лабс армії Сполучених Штатів) рапортував про шкоду блискавок, опадів. Чиновник потривожив дослідника Сема Ді Віта, попросивши знайти заміну міді, що зеленіє. Відповідь містила пропозицію спробувати скло, фібер, світлові сигнали. Проте інженери дядька Сема на той час виявилися безсилі вирішити завдання.

Спекотним вереснем 1959 Ді Віта запитав лейтенанта другого рангу Річарда Штурцебехера, чи відома формула скла, здатного передавати оптичний сигнал. Відповідь містила відомості щодо оксиду кремнію – проби на базі Університету Альфреда. Вимірюючи коефіцієнт рефракції матеріалів мікроскопом, Річард нажив головний біль. 60-70% скляна пудра вільно пропускала променисте світло, дратуючи очі. Тримаючи на увазі необхідність отримання найчистішого скла, Штурцебехер вивчав сучасні методики виробництва за допомогою хлориду кремнію IV. Ді Віта знайшов матеріал придатним, вирішивши надати уряду переговори зі склодувами компанії Корнінг.

Чиновник добре знав робітників, але вирішив оприлюднити, щоб завод отримав державний договір. Між 1961 та 1962 ідея використання чистого оксиду кремнію була передана дослідницьким лабораторіям. Федеральні асигнування становили близько 1 млн. доларів (проміжок 1963-1970). Програма закінчилася (1985) розвитком багатомільярдної промисловості виробництва оптоволоконних кабелів, які почали швидко замінювати мідні. Ді Віта залишився працювати, консультуючи промисловість, проживши 97 років (рік смерті – 2010).

Різновиди кабелів

Кабель формують:

  1. Ядро.
  2. Оболонка.
  3. Захисний кожух.

Волокно реалізує повне відображення сигналу. Матеріалом перших двох компонентів зазвичай виступає скло. Іноді знаходять дешеву заміну – полімер. Оптичні кабелі поєднують сплавленням. Вирівнювання ядра вимагатиме вправності. Мультимодовий кабель завтовшки понад 50 мкм паяти простіше. Два глобальні різновиди відрізняються кількістю мод:

  • Мультимодовий забезпечений товстим ядром (понад 50 мкм).
  • Одномодовий значно тонший (менше 10 мкм).

Парадокс: кабель менших розмірів забезпечує віддалений зв'язок. Вартість чотирижильного трансатлантичного становить 300 млн. доларів. Серцевину покривають світлостійким полімером. Журнал Новий вчений (2013) оприлюднив досліди наукової групи Університету Саутгемптона, що покрили дальність 310 метрів… хвилеводом! Пасивний діелектричний елемент показав швидкість 77,3 Тбіт/с. Стіни порожнистої трубки утворені фотонним кристалом. Інформаційний потік рухався зі швидкістю 99,7% світловий.

Фотонно-кристалічний фібер

Новий різновид кабелів утворений набором трубок, конфігурація нагадує скруглені бджолині стільники. Фотонні кристали нагадують природний перламутр, утворюючи періодичні конформації, що відрізняються коефіцієнтом заломлення. Деякі довжини хвиль усередині таких трубок згасають. Кабель демонструє смугу пропускання, промінь зазнаючи бреггівської рефракції відбивається. Завдяки наявності заборонених зон когерентний сигнал рухається вздовж світловода.

Вступ

Сьогодні зв'язок відіграє у нашому світі. І якщо раніше для передачі інформації використовувалися мідні кабелі та проводи, то тепер настав час оптичних технологій та оптоволоконних кабелів. Зараз, здійснюючи дзвінок на інший кінець світу (наприклад, з Росії в Америку) або ж завантажуючи з інтернету улюблену мелодію, яка лежить на сайті десь в Австралії, ми навіть не замислюємося, яким чином нам вдається це зробити. А відбувається це завдяки використанню оптоволоконних кабелів. Для того щоб з'єднати людей, зробити їх ближче один до одного або до бажаного джерела інформації, доводиться з'єднувати континенти. В даний час обмін інформацією між континентами здійснюється головним чином через підводні оптоволоконні кабелі. В даний час волоконно-оптичні кабелі прокладені дном Тихого і Атлантичного океанів і практично весь світ "обплутаний" мережею волоконних систем зв'язку (Laser Mag.-1993.-№3; Laser Focus World.-1992.-28, №12; Telecom mag.-1993.-№25;AEU: J. Asia Electron.Union.-1992.-№5). Європейські країни через Атлантику пов'язані волоконними лініями зв'язку з Америкою. США, через Гавайські острови та острів Гуам – з Японією, Новою Зеландією та Австралією. Волоконно-оптична лінія зв'язку з'єднує Японію та Корею з Далеким Сходом Росії. На заході Росія пов'язана з європейськими країнами Петербург – Кінгісепп – Данія та С.-Петербург – Виборг – Фінляндія, на півдні – з азіатськими країнами Новоросійськ – Туреччина. При цьому головною рушійною силою розвитку оптоволоконних ліній зв'язку є Інтернет.

Оптоволоконні мережі безумовно є одним із найперспективніших напрямів у галузі зв'язку. Пропускні можливості оптичних каналів на порядки вищі, ніж у інформаційних ліній на основі мідного кабелю.

Оптичне волокно вважається найдосконалішим середовищем передачі великих потоків інформації великі відстані. Воно виготовлене з кварцу, основу якого становить двоокис кремнію - широко поширеного та недорогого матеріалу, на відміну від міді. Оптичне волокно дуже компактне та легке, воно має діаметр лише близько 100 мкм.

Крім того, оптоволокно несприйнятливе до електромагнітних полів, що знімає деякі типові проблеми мідних систем зв'язку. Оптичні мережі здатні передавати сигнал великі відстані з меншими втратами. Незважаючи на те, що ця технологія все ще залишається дорогою, ціни на оптичні компоненти постійно падають, у той час як можливості мідних ліній наближаються до своїх граничних значень і вимагають все більше витрат на подальший розвиток цього напряму.

Мені здається, що тема волоконно-оптичних ліній зв'язку в даний час є актуальною, перспективною та цікавою для розгляду. Саме тому я вибираю її для своєї курсової роботи та вважаю, то за ВОЛЗ майбутнє.

1. Історія створення

Волоконна оптика хоч і є повсюдно використовуваним та популярним засобом забезпечення зв'язку, сама технологія проста та розроблена досить давно. Експеримент із зміною напряму світлового пучка шляхом заломлення був продемонстрований Данієлем Колладоном (Daniel Colladon) та Жаком Бабінеттом (Jacques Babinet) ще 1840 року. Практичне застосування технології знайшлося лише у ХХ столітті.

У 20-х роках минулого століття експериментаторами Кларенсом Хаснеллом (Clarence Hasnell) та Джоном Бердом (John Berd) було продемонстровано можливість передачі зображення через оптичні трубки.

Винахід у 1970 році фахівцями компанії Corning оптоволокна прийнято вважати переломним моментом в історії розвитку оптоволоконних технологій. Розробникам вдалося створити провідник, який здатний зберігати щонайменше одного відсотка потужності оптичного сигналу з відривом одного кілометра. За нинішніми мірками це досить скромне досягнення, а тоді, майже 40 років тому, - необхідна умова для того, щоб розвивати новий вид провідного зв'язку.

Перші широкомасштабні експерименти пов'язані з появою стандарту FDDI. Ці мережі першого покоління працюють досі.

Масове використання волоконної оптики, пов'язане з виробництвом більш дешевих комплектуючих. Темпи зростання волоконно-оптичних мереж мають вибуховий характер.

Е Зростання швидкостей передачі, поява технологій хвильового ущільнення (WDM, DWDM)/ Нові типи волокон.

2. Волоконно-оптичні лінії зв'язку як поняття

1 Оптичне волокно та його види

Волокно-оптична лінія зв'язку (ВОЛЗ) - це вид системи передачі, у якому інформація передається оптичним діелектричним хвилеводам, відомих під назвою «оптичне волокно». То що це таке?

Оптичне волокно - дуже тонкий скляний циліндр, званий житловий (core), покритий шаром скла (Рис.1), званого оболонкою, з іншим, ніж у жили, коефіцієнтом заломлення. Волокно характеризується діаметрами цих областей - наприклад, 50/125 означає волокно з діаметром серцевини 50 мкм та зовнішнім діаметром оболонки 125 мкм.

Рис.1 Структура оптоволокна

Світло поширюється по серцевині волокна рахунок послідовних повних внутрішніх відбитків межі розділу між серцевиною і оболонкою; його поведінка багато в чому схожа на те, ніби він потрапив у трубу, стінки якої вкриті дзеркальним шаром. Однак на відміну від звичайного дзеркала, відображення в якому досить неефективне, повне внутрішнє відображення по суті близьке до ідеального - в цьому полягає їхня корінна відмінність, що дозволяє світла поширюватися вздовж волокна на великі відстані з мінімальними втратами.

Волокно, виготовлене таким чином ((Рис.2) а)), називається волокном зі ступінчастим профілем показника заломлення та багатомодовим, оскільки для поширення променя світла існує багато можливих шляхів або мод.

Це безліч мод призводить до дисперсії (поширення) імпульсу, оскільки кожна мода проходить у волокні різний шлях, тому різні моди мають різну затримку передачі, проходячи від одного кінця волокна до іншого. Результат цього явища - обмеження максимальної частоти, яку можна ефективно передавати при даній довжині волокна - збільшення або частоти, або довжини волокна понад граничні значення по суті призводить до злиття наступних один за одним імпульсів, через що їх стає неможливо розрізнити. Для типового багатомодового волокна ця межа дорівнює приблизно 15 МГц км, що означає, що відеосигнал зі смугою, наприклад, 5 МГц може бути переданий на максимальну відстань 3 км (5 МГц х 3 км = 15 МГц км). Спроба передати сигнал на більшу відстань призведе до прогресуючої втрати високих частот.

Рис.2 Типи оптичного волокна

Для багатьох застосувань ця цифра неприпустимо велика, і йшов пошук конструкції волокна з ширшою смугою пропускання. Один із шляхів - зменшення діаметра волокна до дуже малих значень (8-9 мкм), так що стає можливим лише одна мода. Одномодові, як їх називають, волокна ((Рис.2) b)) дуже ефективно знижують дисперсію, і результуюча смуга - багато ГГц км - робить їх ідеальними для телефонних і телеграфних мереж загального користування (РТТ) і кабельного мереж телебачення. На жаль, волокно настільки малого діаметра вимагає застосування потужного, прецизійно поєднаного, а тому порівняно дорогого випромінювача на лазерному діоді, що знижує їхню привабливість для багатьох застосувань, пов'язаних малою протяжністю проектованої лінії.

В ідеалі потрібно волокно зі смугою пропускання того ж порядку, що і одномодового волокна, але з діаметром, як багатомодового, щоб було можливим застосуваннянедорогих передавачів на світлодіодах. До певної міри цим вимогам задовольняє багатомодове волокно з зміною градієнтної показника заломлення ((Рис.2) с)). Воно нагадує багатомодове волокно зі ступінчастою зміною показника заломлення, про яке йшлося вище, але показник заломлення його серцевини неоднорідний - він плавно змінюється від максимального значення в центрі до менших значень на периферії. Це призводить до двох наслідків. Перше - світло поширюється по шляху, що злегка згинається, і друге, і більш важливе - відмінності в затримці поширення різних мод мінімальні. Це пов'язано з тим, що високі моди, що входять у волокно під більшим кутом і проходять більший шлях, насправді починають поширюватися з більшою швидкістю в міру того, як вони віддаляються від центру в зону, де показник заломлення знижується, і в основному рухаються швидше , ніж моди нижчих порядків, що залишаються поблизу осі в волокна, в області високого показника заломлення. Збільшення швидкості компенсує більший прохідний шлях.

Багатомодові волокна з градієнтним показником заломлення не є ідеальними, проте вони демонструють дуже непогані значення смуги. Тому в більшості ліній малої та середньої протяжності вибір такого типу волокон виявляється кращим. Насправді це означає, що смуга пропускання лише зрідка виявляється параметром, який слід брати до уваги.

Проте загасання це негаразд. Оптичний сигнал згасає у всіх волокнах, зі швидкістю, яка залежить від довжини хвилі передавачем джерелом світла (Рис.3). Як згадувалося раніше, існує три довжини хвилі, на яких згасання оптичного волокна зазвичай мінімальне - 850, 1310 і 1550 нм. Вони відомі як вікна прозорості. Для багатомодових систем вікно на довжині хвилі в 850 нм - перше і найчастіше використовуване (найменша ціна). На цій довжині хвилі градієнтне багатомодове волокно гарної якості показує згасання близько 3 дБ/км, що уможливлює реалізацію зв'язку в замкнутій ТБ системі на відстанях понад 3 км.

Рис.3 Залежність загасання від довжини хвилі

На довжині хвилі 1310 нм те саме волокно показує ще менше згасання - 0,7 дБ/км, дозволяючи цим пропорційно збільшити дальність зв'язку приблизно 12 км. 1310 нм - це також перше робоче вікно для одномодових оптоволоконних систем, загасання при цьому становить близько 0,5 дБ/км, що у поєднанні з передавачами на лазерних діодах дозволяє створювати лінії зв'язку довжиною понад 50 км. Друге вікно прозорості – 1550 нм – використовується для створення ще довших ліній зв'язку (загасання волокна менше 0,2 дБ/км).

2 Класифікація ВОК

Оптоволоконний кабель відомий вже довгий час, його підтримували навіть ранні стандарти Ethernet для пропускної здатності 10 Мбіт/с. Перший отримав назву FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), а наступний - 10BaseF.

На сьогоднішній день у світі кілька десятків фірм, що виробляють оптичні кабелі різного призначення. Найбільш відомі з них: AT&T, General Cable Company (США); Siecor (ФРН); BICC Cable (Велика Британія); Les cables de Lion (Франція); Nokia (Фінляндія); NTT, Sumitomo (Японія), Pirelli (Італія).

Визначальними параметрами під час виробництва ВОК є умови експлуатації та пропускна спроможність лінії зв'язку. За умовами експлуатації кабелі поділяють на дві основні групи (Рис.4)

Внутрішньооб'єктові призначені для прокладання всередині будівель та споруд. Вони компактні, легкі та, як правило, мають невелику будівельну довжину.

Магістральні призначені для прокладання в колодязях кабельних комунікацій, у ґрунті, на опорах вздовж ЛЕП, під водою. Ці кабелі мають захист від зовнішніх впливів та будівельну довжину понад два кілометри.

Для забезпечення великої пропускної спроможності лінії зв'язку виробляють ВОК, що містять невелике число (до 8) одномодових волокон з малим загасанням, а кабелі для розподільних мереж можуть містити до 144 волокон як одномодових, так і багатомодових, залежно від відстаней між сегментами мережі.

Рис.4 Класифікація ВОК

3 Переваги та недоліки волоконно-оптичної передачі сигналів

3.1 Переваги ВОЛЗ

Для багатьох застосувань волоконна оптика виявляється переважно в силу цілого ряду переваг.

Низькі втрати під час передачі. Волоконно-оптичні кабелі з невеликими втратами дозволяють передавати сигнали зображення на великі відстані без використання маршрутних підсилювачів або репітерів. Це особливо зручно для схем передачі на далекі відстані - наприклад, системи спостереження за автострадами або залізницею, де нерідкі безрепітерні ділянки по 20 км.

Широкополосна передача сигналу. Широка смуга передачі оптичного волокна дозволяє одночасно передавати по одному волоконно-оптичному кабелю високоякісне відео, звук та цифрові дані.

Несприйнятливість до перешкод та наведень. Повна нечутливість оптоволоконного кабелю до зовнішніх електричних перешкод та наведень забезпечує стійку роботу систем навіть у тих випадках, коли монтажники не приділили достатньо уваги розташування прилеглих мереж живлення тощо.

Електроізоляція. Відсутність електропровідності для оптоволоконного кабелю означає, що йдуть проблеми, пов'язані зі змінами потенціалу землі, характерні, наприклад, для електростанцій чи залізниць. Ця ж їхня властивість усуває небезпеку пошкодження обладнання, викликаного кидками струму від блискавок і т.п.

Легкі та компактні кабелі. Вкрай малі розміри оптичних волокон і оптоволоконних кабелів дозволяють вдихнути друге життя в битком набиті кабельні канали. Наприклад, один коаксіальний кабель займає стільки ж місця, скільки і 24 оптичних кабелю, кожен з яких може одночасно передавати 64 відеоканалу і 128 аудіо-або відеосигналів.

Неустаревающая лінія зв'язку. Простою заміною кінцевого обладнання, а не самих кабелів, волоконно-оптичні мережі можна модернізувати для передачі більшого обсягу інформації. З іншого боку, частину або навіть всю мережу можна використовувати для зовсім іншого завдання, наприклад, об'єднання в одному кабелі локальної обчислювальної мережі та замкнутої системи ТБ.

Вибухо- та пожежна безпека. Через відсутність іскроутворення оптичне волокно підвищує безпеку мережі на хімічних, нафтопереробних підприємствах при обслуговуванні технологічних процесів підвищеного ризику.

Економічність ВОЛЗ. Волокно виготовлене з кварцу, основу якого становить двоокис кремнію, широко поширеного, тому недорогого матеріалу, на відміну міді.

Тривалий термін експлуатації. Згодом волокно зазнає деградації. Це означає, що згасання у прокладеному кабелі поступово зростає. Однак, завдяки досконалості сучасних технологій виробництва оптичних волокон, цей процес значно сповільнений, і термін служби ВОК становить приблизно 25 років. За цей час може змінитися кілька поколінь/стандартів приймально-передаючих систем.

3.2 Недоліки ВОЛЗ

Висока складність монтажу. Висока кваліфікація персоналу та спеціальні інструменти. Тому найчастіше оптоволоконний кабель продається у вигляді заздалегідь нарізаних шматків різної довжини, на обох кінцях яких вже встановлені рознімання потрібного типу. Використання оптоволоконного кабелю вимагає спеціальних оптичних приймачів і передавачів, що перетворюють світлові сигнали на електричні та назад.

Оптоволоконний кабель менш міцний і гнучкий, ніж електричний. Типова величина допустимого радіусу вигину становить близько 10 - 20 см, при менших радіусах вигину центральне волокно може зламатися.

Оптоволоконний кабель чутливий до іонізуючих випромінювань, через які знижується прозорість скловолокна, тобто збільшується згасання сигналу.

3. Електронні компоненти ВОЛЗ. Принцип передачі

У найбільш загальному вигляді принцип передачі у волокно-оптичних системах зв'язку можна пояснити з допомогою (Рис.5).

Рис.5 Принцип передачі у волокно-оптичних системах зв'язку

1 Передавач для волоконної оптики

Найбільш важливим компонентом волоконно-оптичного передавача є джерело світла (зазвичай напівпровідниковий лазер або світлодіод (Рис.6)). Обидва служать одній і тій же меті - генерації мікроскопічного світлового пучка, який можна з високим ККД ввести в волокно і з високою частотою модулювати (змінювати інтенсивність). Лазери забезпечують більшу інтенсивність пучка, ніж світлодіоди, і допускають більш високу частоту модуляції; тому вони часто використовуються для широкосмугових ліній великої протяжності, наприклад телекомунікації або кабельне телебачення. З іншого боку, світлодіоди - більш дешеві та стійкіші прилади, до того ж цілком придатні для більшості систем невеликої або середньої довжини.

Рис.6 Способи введення оптичного випромінювання в оптоволокно

Крім функціонального призначення (тобто який сигнал він повинен передавати), волоконно-оптичний передавач характеризується ще двома важливими параметрами, Що визначають його властивості Один – це його вихідна потужність (інтенсивність) оптичного випромінювання. Другий - довжина хвилі (або колір) світла, що випускається. Зазвичай це 850, 1310 або 1550 нм, значення, вибрані з умови збігу з т.з. "Вікнами прозорості" в характеристиці пропускання матеріалу оптичного волокна.

3.2 Приймачі для волоконної оптики

Приймачі волоконної оптики вирішують життєво важливе завдання - детектування надзвичайно слабкого оптичного випромінювання, що випускається з кінця волокна, та посилення отриманого електричного сигналу до необхідного рівня з мінімальними спотвореннями та шумами. Мінімальний рівень випромінювання, потрібний приймачеві для того, щоб забезпечити прийнятну якість вихідного сигналу, називається чутливістю; різниця між чутливістю приймача і вихідною потужністю передавача визначає максимально допустимі втрати в системі дБ. Для більшості замкнутих ТВ систем спостереження зі світлодіодним передавачем типовою є цифра 10-15 дБ. В ідеалі приймач повинен нормально працювати при зміні вхідного сигналу в широких межах, оскільки зазвичай неможливо заздалегідь передбачити, якою буде ступінь загасання в лінії зв'язку (тобто довжина лінії, число стиків тощо). У багатьох простих конструкціях приймачів для досягнення необхідного рівня вихідного сигналу використовується ручне регулювання посилення, яке виробляється при монтажі системи. Це небажано, оскільки неминучі зміни у величині загасання лінії, викликані старінням або зміною температури тощо, що диктує необхідність періодично підлаштовувати посилення. У всіх волоконно-оптичних приймачах застосовується автоматичне регулювання посилення, яке відстежує середній рівень вхідного оптичного сигналу відповідно змінює коефіцієнт посилення приймача. Ні при монтажі, ні при експлуатації ручного регулювання не потрібно.

оптичний волокно зв'язок кабель

4. Області застосування ВОЛЗ

Волоконно-оптичні лінії зв'язку (ВОЛЗ) дозволяють передавати аналогові та цифрові сигнали на далекі відстані. Вони також використовуються на малих, більш керованих відстанях, наприклад, усередині будівель. Зростає кількість користувачів Інтернету - і у нас швидко будуються нові центри обробки даних (ЦОД), для взаємозв'язку яких використовується оптоволокно. Адже при передачі сигналів зі швидкістю 10 Гбіт/с витрати аналогічні «мідним» лініям, але оптика споживає значно менше енергії. Довгі роки прихильники волокна та міді "билися" один з одним за пріоритет у корпоративних мережах. Даремно витрачений час!

Справді, областей застосування оптики стає дедалі більше, переважно, через зазначених вище переваг перед міддю. Волоконно-оптичне обладнання широко використовується в медичних установах, наприклад, для комутації локальних відеосигналів операційних. Оптичні сигнали не мають жодного відношення до електрики, що є ідеальним у плані забезпечення безпеки пацієнтів.

Волоконно-оптичним технологіям віддають перевагу і військові, тому що дані важко або навіть неможливо вважати ззовні. ВОЛЗ забезпечують високий ступінь захисту конфіденційної інформації, дозволяють передавати несжаті дані типу графіки з високою роздільною здатністю та відео з точністю до пікселя. Оптика проникла у всі ключові напрямки – системи спостереження, диспетчерські та ситуаційні центри до зон з екстремальними умовами експлуатації.

Зниження вартості обладнання дозволило використовувати оптичні технології в традиційно мідних областях - на великих промислових підприємствах для організації автоматизованих систем управління технологічним процесом (АСУ ТП), в енергетиці, системах безпеки та відеоспостереження. Можливість передачі великого потоку інформації на далекі відстані робить оптику ідеально підходящою та затребуваною практично у всіх галузях промисловості, де довжина кабельних ліній може досягати кількох кілометрів. Якщо для крученої пари відстань обмежена 450 метрами, то для оптики і 30 км не межа.

Як приклад використання ВОЛЗ хочу навести опис замкнутої системи безпеки відеоспостереження на типовій електростанції. Особливо актуальною та затребуваною ця тема стала останнім часом, після прийняття Урядом РФ постанови про протидії тероризму та переліку життєво важливих об'єктів, що підлягають захисту.

5. Оптоволоконні ТВ системи спостереження

Процес розробки системи, як правило, включає дві складові:

Вибір відповідних активних компонентів передаючого тракту, заснований на потрібній функції (або функціях), типі та кількості наявних або пропонованих волокон та максимальній дальності передачі.

Конструкції пасивної інфраструктури оптоволоконного кабелю, у тому числі типи та технічні характеристики магістрального кабелю, сполучні коробки, панелі для нарощування кабелів (fibre patch panels).

1 Компоненти тракту передачі відеоспостереження

Насамперед - які компоненти насправді потрібні, щоб задовольнити технічні характеристики системи?

Системи з фіксованими камерами - такі системи надзвичайно прості і зазвичай складаються з мініатюрного волоконно-оптичного передавача і або модульного, або приймача, що монтується в стійці. Передавач часто має розміри, досить малі для того, щоб змонтувати його безпосередньо в корпусі камери, і забезпечується коаксіальним байонетним роз'ємом, оптичним з'єднувачем 'ST' і клемами для підключення низьковольтного джерела живлення (як правило, 12 В постійного або змінного струму). Система спостереження типової електростанції складається з кількох десятків таких камер, сигнали з яких передаються на центральний пост управління, і в цьому випадку приймачі монтуються у стійку на стандартну карту 19-дюймову формату 3U із загальним блоком живлення.

Системи на керованих камерах з поворотними пристроями - такі системи складніші, оскільки потрібен додатковий канал передачі сигналів управління камерою. Взагалі кажучи, існує два типи системи дистанційного керування такими камерами - що вимагають однонаправленої передачі сигналів дистанційного керування (від центрального поста до камер) і вимагають двонаправленої передачі. Системи з двонаправленою передачею стають все більш популярними, тому що вони дозволяють отримувати від кожної камери підтвердження прийому кожного сигналу, що управляє, а тому забезпечують велику точність і надійність управління. В межах кожної з цих груп існує широкий спектр вимог до інтерфейсу, у тому числі RS232, RS422 і RS485. Інші системи не використовують цифровий інтерфейс, але передають дані як послідовність звукових сигналівпо аналоговому каналу, подібно до сигналів двочастотного тонального набору в телефонії.

Рис.6 Передача сигналів дистанційного керування поворотним пристроєм по одному волокну

Всі ці системи можуть працювати з волоконно-оптичними кабелями при використанні відповідного обладнання. При нормальних обставинах одночасна передача оптичних сигналів по одному волокну в протилежних напрямках небажана, тому що через розсіяне відображення у волокні виникають взаємні перешкоди. У замкнутих ТВ системах цей ефект створює на зображенні перешкоди щоразу, коли задіяно керування камерою.

Для досягнення двонаправленої передачі по одному волокну, що не створює взаємних перешкод, необхідно, щоб передавачі на різних кінцях волокна працювали на різних довжинах хвиль, наприклад, 850 нм і 1300 нм, відповідно (Рис.6). До кожного кінця волокна приєднується відгалужувач на мультиплексорі з поділом довжин хвиль (WDM - wavelength division multiplexer), який забезпечує, що кожен приймач отримує від волокна передавача, що знаходиться на протилежному кінці, світло тільки з потрібною довжиною хвилі (наприклад, 850 нм). Небажані відбиття від передавача на ближньому кінці опиняються у “неправильному” діапазоні (тобто 1300 нм) і відсікаються.

Додаткові можливості - хоча вибір фіксованої камери або камери на поворотному пристрої задовольняє вимогам більшої частини замкнених ТБ систем спостереження, існує низка систем, в яких потрібні додаткові можливості, наприклад, передача аудіоінформації - для загального сповіщення, допоміжних повідомлень споживачеві або зв'язок з віддаленим постом . З іншого боку, частиною інтегрованої охоронної системи можуть бути контакти датчиків, які спрацьовують під час пожежі або появу сторонніх. Всі ці сигнали можна передавати оптоволокном - або з того ж, що використовується мережею, або по іншому.

2 Мультиплексування відеосигналів

На одному одномодовому оптоволокні можливе мультиплексування до 64 відео та до 128 аудіосигналів або сигналів цифрових даних, або дещо менше - на багатомодовому. У цьому контексті під мультиплексуванням мається на увазі одночасна передача повноекранних відеосигналів у реальному часі, а не малокадрове або поліекранне відображення, до чого найчастіше належить даний термін.

Здатність передавати багато сигналів і додаткову інформацію з кількох оптичних волокон - дуже цінна, особливо замкнених ТБ систем спостереження з великою протяжністю, наприклад, для автомагістралей чи залізниць, де мінімізація числа оптоволоконних кабелів найчастіше життєво важлива. Для інших застосувань, з меншою протяжністю та сильно розкиданими камерами, переваги не такі очевидні, і тут в першу чергу слід розглянути використання окремої волоконної лінії для кожного відеосигналу. Вибір того, мультиплексувати чи ні, є досить складним, і його необхідно робити тільки після розгляду всіх моментів, у тому числі топології системи, загальних витрат і, не в останню чергу, стійкість до пошкоджень мережі.

3 Інфраструктура кабельної мережі

Після того, як визначено вимоги до тракту передачі, виконується розробка інфраструктури кабельної оптоволоконної мережі, до якої входять не тільки самі кабелі, а й усі допоміжні компоненти - коробки з'єднувальні, панелі для нарощування кабелів, обвідні кабелі.

Перше завдання – підтвердити правильність вибору числа та типу оптичних волокон, визначеного на етапі вибору компонентів тракту. Якщо система не відрізняється великою протяжністю (тобто не довшою приблизно 10 км) і не передбачає мультиплексної передачі відеосигналів, то, швидше за все, оптимальним вибором буде багатомодове волокно 50/125 мкм або 62,5/125 мкм з градієнтним заломленням. Традиційно для замкнутих ТВ систем вибирається волокно 50/125 мкм, а локальних обчислювальних мереж - 62,5/125 мкм. У всякому разі, кожне з них підходить для кожного з цих завдань, і взагалі, у більшості країн для обох цілей застосовується волокно 62,5/125 мкм.

Число потрібних волокон можна визначити виходячи з кількості та відносного розташування камер і з того, чи використовується односпрямоване або двоспрямоване дистанційне керуванняабо мультиплексування. Оскільки труби. Кабелі, призначені для прокладання у зовнішніх каналах, зазвичай мають вологозахист або з алюмінієвої стрічки (сухі порожнисті труби), або з водовідштовхувального наповнювача (кабелі з гелевим наповнювачем). Кабель для протипожежної безпеки.

Багато замкнених ТБ системи малої протяжності мають конфігурацію зірки, де від кожної камери до поста управління прокладено цілу ділянку кабелю. Для таких систем оптимальна конструкція кабелю міститиме два волокна - відповідно для передачі відеосигналу та дистанційного керування. Така конфігурація забезпечує стовідсотковий запас по ємності кабелю, тому що при необхідності і відео, і сигнали дистанційного керування можуть бути передані по тому самому волокну. Більш розгалужені мережі можуть виграти від використання "зворотної деревоподібної топології" (inverted branch & tree topology) (Мал.7). У таких мережах від кожної камери двожильний оптоволоконний кабель веде до місцевого "концентратора", де вони з'єднуються в єдиний багатожильний кабель. Сам же концентратор не сильно складніший за звичайну всепогодну сполучну коробку і часто може бути об'єднаний з корпусом обладнання однієї з камер.

Приріст вартості при додаванні оптоволоконних ліній до вже існуючого кабелю незначний, особливо в порівнянні з вартістю пов'язаних з цим громадських робіт, слід серйозно підійти до можливості встановлення кабелів із запасом по ємності.

Волоконно-оптичні кабелі траншейного заглиблення можуть містити арматуру зі сталевого дроту. В ідеалі всі кабелі повинні виготовлятися з полум'я зупиняючих матеріалів з низьким димовиділенням, щоб задовольняти місцевим правилам, призначені для прокладання в зовнішній кабельній каналізації або безпосередньо в траншеях, зазвичай мають конструкцію порожнистої труби, що містить від 2 до 24 волокон в одній або декількох

Рис.7 Деревоподібна топологія волоконно-оптичної мережі

На посту управління вхідний волоконно-оптичний кабель зазвичай приходить в блок сполучення, змонтований в 19" стійку, при цьому кожне волокно має свій індивідуальний 'ST'-конектор. Для остаточного сполучення з приймачем використовуються короткі перехідні кабелі підвищеної жорсткості з відповідними 'ST'- конекторами на кожному кінці Для виконання всіх монтажних робіт не потрібно жодного особливого мистецтва, крім розумного розуміння необхідності обережного поводження з оптичним волокном (наприклад, не можна згинати волокно з радіусом менше 10 діаметрів волокна) та вимог загальної гігієни (тобто чистоти).

4
Бюджет оптичних втрат

Може здатися дивним, що підрахунок бюджету оптичних втрат відбувається на такому пізньому етапі процесу розробки, проте насправді точний його розрахунок можливий тільки після того, як інфраструктура кабельної мережі повністю визначена. Мета розрахунку - визначити втрати для найгіршого шляху проходження сигналу (зазвичай найдовшого) та переконатися, що обране для тракту передачі обладнання з розумним запасом вписується в отримані межі.

Розрахунок досить простий і полягає у звичайному підсумовуванні втрат у децибелах всіх компонентів тракту, у тому числі згасання в кабелі (дБ/км х довжину в км) плюс обидва конектори та втрати на стиках. Найбільша складність - витягти необхідні цифри втрат з документації виробника.

Залежно від отриманого результату може знадобитися переоцінка обраного тракту передачі обладнання, щоб забезпечити прийнятні втрати. Наприклад, може виявитися необхідним замовити обладнання з покращеними оптичними параметрами, а якщо такого не знайдеться – слід розглянути питання про перехід на вікно прозорості з більшою довжиною хвилі, де менше втрати.

5 Тестування системи та введення її в експлуатацію

Більшість фахівців із встановлення волоконно-оптичних мереж надають результати оптичних випробувань для оптоволоконної мережі, що вводиться в експлуатацію. Як мінімум, вони повинні включати результати вимірювань по наскрізній передачі потужності оптичного випромінювання для кожної оптоволоконної лінії - це еквівалентно перевірці цілісності для звичайної мережі на мідних кабелях з мультиплексорами електричних сигналів. Ці результати подаються як величина втрат лінії в дБ, і їх можна порівняти з технічними даними на обране для тракту передачі обладнання. Зазвичай вважається нормальним мати мінімальний запас за величиною втрат (обіцяні параметри обладнання мінус виміряна величина) 3 дБ на неминучі процеси старіння, що відбуваються в оптоволоконних лініях, особливо в передавачах.

Висновок

Найчастіше у фахівців існує думка, що оптоволоконні рішення значно дорожчі за мідні. У заключній частині моєї роботи мені хотілося б підбити підсумок раніше сказаному і спробувати все ж таки з'ясувати, так це чи ні, порівнявши оптичні рішення компанії 3M Volution з типовою екранованою системою 6-ї категорії, що володіє найближчими багатомодовою оптикою.

До орієнтовного розрахунку вартості типової системи було включено ціну порту 24-портової комутаційної панелі (з розрахунку на одного абонента), абонентських та комутаційних шнурів, абонентського модуля, а також вартість горизонтального кабелю за 100 метрів (див. таблицю 1).

Таблиця 1 Розрахунок вартості абонентського порту СКС для «міді»6й категорії та оптики


Цей простий розрахунок показав, що вартість оптоволоконного рішення всього на 35% більше, ніж рішення для крученої пари 6-ї категорії, так що чутки про величезну дорожнечу оптики дещо перебільшені. Причому вартість основних оптичних компонентів на сьогодні порівнянна або навіть нижча, ніж для екранованих систем 6-ї категорії, але, на жаль, готові оптичні комутаційні та абонентські шнури поки що в кілька разів дорожчі за мідні аналоги. Однак якщо з будь-яких причин протяжність абонентських каналів у горизонтальній підсистемі перевищує 100 м-коду, оптиці просто немає альтернативи.

У той же час низьке значення згасання оптичного волокна та "імунітет" до різних електромагнітних наведень робить його ідеальним рішенням для сьогоднішніх та майбутніх кабельних систем.

Структуровані кабельні системи, які використовують оптоволокно як для магістральних, так і для горизонтальних кабельних каналів, дають споживачам низку серйозних переваг: більш гнучка структура, менша площа в будівлі, висока безпека і краща керованість.

Застосування оптичного волокна на робочих місцях дозволить у майбутньому з мінімальними витратами перейти на нові мережеві протоколи, такі як Gigabit та 10 Gigabit Ethernet. Це можливо завдяки ряду останніх досягнень у галузі оптоволоконних технологій: багатомодове оптоволокно з покращеними оптичними характеристиками та смугою пропускання; оптичні роз'єми з малим форм-фактором, які вимагають меншої площі та меншої кількості витрат під час монтажу; площинні лазерні діоди з вертикальним резонатором забезпечують передачу даних на відстань з низькими витратами.

Широкий набір рішень для побудови оптичних кабельних систем забезпечує плавний економічно виправданий перехід з мідних на повністю оптичні структуровані кабельні системи.

Список використаної літератури

1. Гук М. Апаратні засоби локальних мереж/М. Гук - СПб: Видавництво "Пітер", 2000.-572с.

Рішення для операторів зв'язку та телекомунікації

Енергетика. Електротехніка Зв'язок.

Оптичні кабелі

Батьківщина О.В. Волоконно-оптичні лінії зв'язку/О.В. Батьківщина - М: Гаряча лінія, 2009.-400c.

Популярне в рубриці:
План дій для налаштування терміналу від Ощадбанку - zolnirt — LiveJournal Періодична помилка еквайрингової системи 4309 в 1с
План дій для налаштування терміналу від Ощадбанку - zolnirt.
читати
Для роботи з ккм штрих-м
Для роботи з ккм штрих-м
читати
Встановлення Microsoft Office на комп'ютер із Windows
Встановлення Microsoft Office на комп'ютер із Windows
читати
Що таке DVDRip, CAMRip, TS, TC, DVDSrc і т.д.
Що таке DVDRip, CAMRip, TS, TC, DVDSrc і т.д.
читати

Останні статті
Ава у контакті: що це? Що таке авк? Як...
читати
Місткість ринку: що це таке і як її...
читати
Довгоочікувані нагороди для старих гравців World...
читати
Wifi Analyzer – додаток для аналізу WiFi...
читати
П'ять причин не викидати старий жорсткий диск
читати
VirusTotal: Онлайн-перевірка на віруси...
читати
Як заборонити платні передплати операторам...
читати
Способи покласти гроші на скайп Поповнити...
читати
Top