Оптоволоконные сети: Технология, преимущества и принципы работы

Как устроены оптоволоконные сети. Какие преимущества дает использование оптоволокна. Каковы основные принципы передачи данных по оптическим каналам. Почему оптоволоконная связь становится все более популярной.

Что такое оптоволоконные сети и как они работают

Оптоволоконные сети — это современные телекоммуникационные системы, использующие для передачи данных световые сигналы, распространяющиеся по тонким стеклянным или пластиковым волокнам. Рассмотрим основные принципы работы такой технологии:

• Информация кодируется в виде световых импульсов
• Импульсы передаются по оптическому волокну за счет полного внутреннего отражения света
• На приемной стороне оптические сигналы преобразуются обратно в электрические
• Используются специальные передатчики (лазеры) и приемники (фотодетекторы) оптических сигналов
• Для усиления сигналов на больших расстояниях применяются оптические усилители

Главное преимущество оптоволокна — возможность передачи огромных объемов данных на большие расстояния с минимальными потерями. Это делает оптические сети идеальным решением для высокоскоростных магистральных каналов связи.

Преимущества оптоволоконных сетей перед традиционными

Оптоволоконная технология имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными медными кабелями:

• Высокая пропускная способность — до сотен Гбит/с по одному волокну
• Малое затухание сигнала — возможна передача на десятки и сотни километров без усиления
• Нечувствительность к электромагнитным помехам
• Защищенность от несанкционированного доступа
• Малый вес и габариты кабелей
• Длительный срок службы — 25-30 лет

Эти факторы обуславливают все более широкое распространение оптоволоконных сетей как в магистральных линиях связи, так и в сетях доступа.

Основные элементы оптоволоконной сети

Типичная оптоволоконная сеть включает следующие ключевые компоненты:

1. Оптическое волокно — среда передачи сигналов
2. Оптические передатчики (лазеры или светодиоды)
3. Оптические приемники (фотодетекторы)
4. Оптические усилители для магистральных линий
5. Мультиплексоры для объединения нескольких каналов
6. Оптические разветвители и соединители
7. Устройства ввода-вывода оптических сигналов

Правильный выбор и настройка этих компонентов позволяет создавать эффективные оптические сети различного масштаба и назначения.

Типы оптических волокон и их характеристики

Существует два основных типа оптических волокон:

• Многомодовые — с диаметром сердцевины 50-62.5 мкм, используются на коротких расстояниях (до 2 км)
• Одномодовые — с диаметром 8-10 мкм, применяются для дальней связи (десятки и сотни км)

Ключевые характеристики оптоволокна:

• Коэффициент затухания (дБ/км) — определяет дальность передачи
• Полоса пропускания (МГц*км) — влияет на скорость передачи данных
• Числовая апертура — характеризует способность собирать свет
• Дисперсия — ограничивает длину регенерационного участка

При проектировании оптических сетей важно учитывать эти параметры для выбора оптимального типа волокна.

Технологии мультиплексирования в оптических сетях

Для повышения пропускной способности оптических линий применяются различные технологии мультиплексирования:

• Временное (TDM) — разделение каналов по времени
• Волновое (WDM) — передача нескольких длин волн по одному волокну
• Плотное волновое (DWDM) — до 160 каналов в одном волокне
• Грубое волновое (CWDM) — экономичный вариант WDM

Технологии WDM позволяют многократно увеличить пропускную способность существующих оптических линий без прокладки новых кабелей. Это делает их очень привлекательными для операторов связи.

Топологии оптоволоконных сетей

При построении оптических сетей используются различные топологии:

• Точка-точка — простейшее соединение двух узлов
• Кольцо — замкнутая цепочка узлов
• Звезда — центральный узел и несколько периферийных
• Дерево — иерархическая структура с ветвлением
• Ячеистая — узлы соединены произвольным образом

Выбор топологии зависит от назначения сети, требуемой надежности, географического расположения узлов и других факторов. Часто используются комбинированные топологии, сочетающие преимущества разных подходов.

Монтаж и обслуживание оптоволоконных линий

Работа с оптическим волокном требует специальных навыков и инструментов. Основные этапы монтажа ВОЛС:

1. Прокладка оптического кабеля
2. Сварка или механическое соединение волокон
3. Монтаж оптических муфт и кроссов
4. Установка активного оборудования
5. Тестирование линии рефлектометром

При обслуживании важно следить за чистотой оптических разъемов, не допускать изгибов кабеля с малым радиусом, своевременно выявлять повреждения. Правильный монтаж и обслуживание обеспечивают надежную работу оптической сети в течение длительного срока.

Перспективы развития оптоволоконных технологий

Оптоволоконные сети продолжают активно развиваться. Основные тенденции:

• Увеличение скорости передачи данных (100 Гбит/с, 400 Гбит/с и выше)
• Расширение спектрального диапазона используемых длин волн
• Применение новых типов оптических волокон (многосердцевинных, фотонно-кристаллических)
• Развитие технологий квантовой криптографии для защиты данных
• Интеграция оптических и беспроводных технологий

Оптоволоконная связь остается ключевой технологией для построения высокоскоростных телекоммуникационных сетей и будет играть важную роль в развитии цифровой экономики.

Оптоволоконные кабели

На сегодняшний день применение оптоволоконных кабелей стало настолько повсеместным, что практически вытеснило использование в разных сферах медных и электрических кабелей. Используют оптическое волокно при разных видах протяжки сетей, при структуризации сети, для подключения всевозможных современных систем кабельного телевидения, сети Интернет, подключения всевозможных абонентских услуг и многое другое.

 

Преимущества оптоволоконных кабелей

 

Почему стало так широко использование оптоволоконных кабелей? Преимущества данного вида кабелей перед медно-жильными кабелями достаточно большие. Во-первых, это его цена, по сравнению с кабелем, состоящим из медной проволоки, оптоволоконный кабель стоит практически в четыре раза дешевле. Это происходит, потому что оптоволоконный кабель изготавливается из пластика либо из стекла. Данные материал обрабатывается в нитевидный провод, который имеет свойство переносить световые потоки, за счет того, что полностью отражают внутренний свет.

 

Таким образом становится понятно, почему оптическое волокно является экономически выгодным в использовании, медь материал очень дорогой, тогда как кварцевое стекло или пластик абсолютно недорогие материалы. Следующим преимуществом данных видов кабелей является их незначительный вес и размер по отношению к электрическим проводам, поскольку диаметр стекловолокна равняется не более десяти микрон, это очень тонкая нить стекла или пластика.

 

 

Сигналы в оптическом волокне практически не затухают, что тоже характеризует данный материал только с положительной точки зрения. Немаловажным является что оптоволоконный кабель работает бесшумно, что влияет на его пропускную способность, и вследствие этого значительно повышается скорость приема и передачи сигналов. Использование оптоволоконных кабелей гарантирует высокую степень защиты от неправомерного доступа, это достигается за счет того, что информация скрыта, и ее невозможно отследить в радиодиапазонах, к тому же оптическое волокно имеет специальные способы подключения, которые достаточно трудно взломать.

 

Применение оптоволоконных кабелей

 

 

 

Именно поэтому всевозможные структуры закрытого типа предпочитают проведение телефонных и других сетей именно с использованием оптоволоконных кабелей. Поскольку при использовании оптического волокна возникновение искр практически исключается, происходит довольно сильное снижение риска возникновения пожара, что делает применение оптоволоконных кабелей практически безопасным, к тому же при подключении кабеля используется гальванический способ, что дает возможность устанавливать кабели без заземления, то есть проведение данного кабеля само по себе является изолирующим. Прекрасно характеризует данные кабели и эксплуатационный срок, он является очень длительным. Рабочий срок оптоволоконного кабеля может равняться двадцати пяти годам службы, затем уже постепенно происходит затухание, в связи с которым наступает последующая деградация оптического волокна.

 

Оптоволоконные кабели — характеристики

Оптоволоконные кабели могут подразделяться на одномодовые и мультимодовые, последние являются наиболее распространенными в использовании, поскольку стоимость их значительно ниже, а технология изготовления более простая в сравнении с изготовлением одномодовых кабелей, сердечник в которых очень малого диаметра. Соединяются оптоволоконные кабели двумя способами, посредством дуговой сварки и посредством использования сплайса (специальной муфты).

Как говорилось, применение оптического волокна стало набирать обороты. Оптоволоконный кабель может быть использован не только как телекоммуникационная сеть, но и в качестве осветителей, создания иллюминации и декорирования зданий, а также в качестве контролирующих датчиков разных измерительных приборов.

 

Как устроены оптоволоконные сети — Как это сделано, как это работает, как это устроено — LiveJournal

А знаете ли вы, как приходит в ваш дом интернет, телефония или цифровое телевидение? Ведь технологии давно шагнули вперед и если мы раньше подключались к всемирной паутине через модемы, то сейчас для передачи данных хватит тонюсенького провода и скорости света. Это удивительно, ведь получая услуги, мы редко задумываемся, а как же это сделано?

Недавно, благодаря Ростелеком, удалось узнать поближе о загадочной технологии PON, которая все больше завоевывает рынок цифрового телевидения, телефонии и конечно интернета.
Делюсь с вами, ведь как правило, когда кто-то приходит в офис продаж Интернет-провайдера и желает подключиться по технологии PON к одной или нескольким услугам сразу, просто узнав о такой возможности из рекламы, на самом деле не имеет особого представления о том, что именно он покупает. А вы знаете об этом?

PON придумали на западе, но что мешает и нам пользоваться этим изобретением? Так что же скрывается за аббревиатурой? Технология PON — пассивные оптические сети. Пассивные они потому, что на участке от АТС до абонента не используется никакого активного оборудования и не требуется дополнительного электропитания, волокно тянется до квартиры клиента. За счет этого получается высокая пропускная способность канала и, следовательно, возможность подключить несколько услуг по одной линии телефон, телевидение, Интернет.

Получается, что зайдя на современную АТС мы можем увидеть удивительную картину, когда буквально с одной стойки могут обслуживаться десятки тысяч абонентов.  А все потому, что основное преимущество PON — стеклянное оптическое волокно, которое позволяет передавать данные с помощью не электрического, а оптического сигнала (света). Этот сигнал при прохождении  от узла связи до квартиры не требует дополнительного оборудования вроде коммутаторов или маршрутизаторов. Радиус действия оптического сигнала до 20км, а это в несколько раз больше, чем электрического.

Узел доступа PON состоит из трех основных элементов: каркас (место, куда устанавливается плата и блок питания), магистральная карта, которая подключается к ядру сети, линейные платы. На один порт линейной платы можно подключить до 64 абонентов.

Если вы подумали, что оптоволокно прокладывается «цельным проводом» от АТС до квартиры, то это не так: на определенном участке линии сигнал делится. Для деления сигнала изобрели пассивный оптический делитель — сплиттер, который превращает одно волокно в два, четыре, восемь и так далее. А прежде, чем  интернет или интерактивное телевидение придет в квартиру, он проходит разные этапы.
Как правило в подвале находится распределительная муфта, где кабель, состоящий из 144 волокон делится на то количество, которое нужно именно в этой парадной (или доме), остальное же пропускается дальше. Производятся эти манипуляции мастерами.

Укладываются волокна в бухту, кассету. Потом одевается защитный короб. Все вместе – муфта.

Прибор, который является диагностическим для выявления длины волокна, возможных дефектов и тд. Он обязательно используется при монтаже системы.

Из подвального помещения и уже известной нам бухтымуфты, волокна попадают в сплитер, затем в распределительную коробку, которая в свою очередь располагается непосредственно в подъезде и на этаже.

Оптический патч-корд от квартиры абонента до распределительной коробки, расположенной в подъезде, укладывается в защитные короба.

После того, как оба конца волокна (со сплиттера и из квартиры) находятся в распределительной коробке, производится их соединение с помощью специального сварочного аппарата. Сварка волокна производится в муфте, сплиттере и коробке, а абонентский патч-корд из квартиры подключается уже к разваренному порту в распределительной коробке. Таким образом, получается полностью оптоволоконная линия от АТС до абонента.

В такихе же коробах протягивается кабель и непосредственно в квартиру. Там также бережно волокно укладывается в оптическую розетку или протяжную коробку или кассету оптического терминалабухты и закрывается. По неписаным правилам оборудование монтируют рядом с отверстием, куда затянули оптику, чтобы протяженность волокна по квартире была как можно меньше. Лучше не прокладывать оптоволокно по всей квартире. Почему? Все просто — этот тоненький «проводок» очень и очень хрупок, чувствителен к различным изгибам, перегибам, давлению (наступать на него или ставить мебель не нужно, так же как и подпускать животных). От всех вышеперечисленных процедур оптоволокно ломается и часто вызывать мастера — стоит ли это ваших нервов?

Вот так выглядит уже поставленное оборудование в квартире. Занимаются установкой, отладкой и подключением инсталляторы.

Прежде всего, сотрудник делает оконцовку оптического волокна в квартире абонента и монтирует оптический коннектор. Для этого требуется набор инструментов: измеритель оптической мощности, скалыватель оптических волокон, стриппер, ножницы для кевларовых нитей, спиртовые безворсовые салфетки, визуальный локатор повреждений и источник излучения, а также маркер и линейка. Для соблюдения техники безопасности мастер обычно работает в защитных очках.

Итак, самое интересное впереди. Ведь оптическое волокно уже в квартире, но работать пока не может. Для этого проводится ряд манипуляций. На кабель одевается хвостовик оптического коннектора, затем берется специальный отмаркерованный контейнер, куда складываются осколки оптического волокна (которые ни в коем случае не должны оставаться у потребителя дома, они острые и опасны).

Берется стриппер и снимается верхний слой изоляции. Затем маркером отмечается место, до которого будет производиться зачистка волокна.

Имеем вторичное буферное покрытие оптоволокна и кевларовую нить.

Сптриппером аккуратно надрезается и снимается вторичное покрытие, а затем первичный буфер.

Вот оно — волокно, тонкое как волосок, которое принесет в дом новейшие технологии, доступ в всемирную паутину, а также телефонную связь. Это совершенно потрясающе!

Волокно очищается с помощью спиртовой безворсовой салфетки и делают его скол на специальном приборе (да, да, ведь это стекло по сути!). После чего происходит почти ювелирная работа — надо попасть в маленькое отверстие коннектора и зафиксировать там волокно.

Одевается корпус коннектора

Вот тут вступает в ход измеритель оптической мощности и промеряется патчкорд (уровень затухания сигнала).

А вот очень интересный прибор, похожий на большой карандаш — это визуальный локатор повреждений.

Его целью является нахождение повреждений. Пучок света направляется прямо по волокну и…

если обнаружим повреждение — это будет видно визуально: участок будет светиться.

Смонтированный коннектор (с кабелем) монтируется в оптическую розетку, протяжную коробку или кассету от которой и будет происходить непосредственное подключение оптического терминала абонента. Можно сказать, что мы пришли к последнему шагу в достижении вожделенной системы PON в доме.

Для этого используется соединительный патч-корд с разной полировкой соединительный патч-корд используется в случае установки розетки, при установке протяжной коробки или заведении кабеля в кассету терминала кабель сразу оконцовывается коннектором с полировкой APC и более совершенный измеритель оптической мощности — универсальный тестер-смартфон на платформе Android. При помощи него можно не только производить измерения, но и демонстрировать абоненту работу услуги Wi-Fi, работу сайта и др.

Выполняется настройка дополнительной услуги — Wi-Fi подключения, а также через тестовый ноутбук настраивается доступ к сети.

и обязательно демонстрируется все абоненту!

даже тест на скорость соединения и передачи данных.

Подключается телефония: важно знать, что к оптическому терминалу подключается только один телефонный аппарат.

Ну и наконец, подключается, в данном случае, главная услуга «Ростелекома» — «Интерактивное Телевидение». При первичном запуске вводятся учетные данные приставки.
И если к вам пришел установщик и не ознакомил с основными функциями, смело можете ставить ему большой минус за его работу, он должен это делать в обязательном порядке.
Отдельно объясняется устройство пульта, который может и дублирует функции стационарного пульта (включение-выключение ТВ, переключение громкости), но все же является другим устройством.

Функции «Интерактивного Телевидения»: создание различных профилей, «Мультискрин», «Видеопрокат», просмотр на экране фото, видео, музыки при помощи USB-входа на приставке, интернет-сервисы (погода, соцсети, карты), управление просмотром (пауза, запись).
К терминалу можно подключить до трех ТВ-приставок и, соответственно, до трех телевизоров.

Ну как? Находятся ли плюсы в использовании технологии PON? Мне кажется да и самый большой — это пропускная способность такого маленького «волоска».

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите на адрес ([email protected]) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят тысячи читателей сайта Как это сделано

Отдельные фото из моих репортажей можно смотреть в инстаграме инстаграме.    Жмите на ссылки, подписывайтесь и комментируйте, если вопросы по делу, я всегда отвечаю.

Также на ютюбе выходят мои интереснейшие ролики, поддержите его подпиской, кликнув по этой ссылке — Как это сделано или по этой картинке. Спасибо всем подписавшимся!

Преимущества и недостатки оптических волокон

1. Главная

Оптическое волокно с каждым днем набирает все большую популярность как среда для передачи информации. Это обусловлено множеством преимуществ по сравнению с медными парами. Рассмотрим основные преимущества и недостатки оптических волокон.

Преимущества оптических волокон:

1. Помехозащищенность.

Никакие виды электромагнитных  помех не влияют на качество передачи информации в оптическом волокне.  Благодаря этому, оптическое волокно может располагаться вблизи таких мощных источников электромагнитных помех как: радиоантенны, неоновая реклама, оборудование АТС (особенно декадно шаговых), станки на заводах и др. Кроме того, многие ЛЭП уже имеют в своем составе ВОЛС, вмонтированную в грозо трос.

2. Вследствие того, что оптическое волокно не проводит электрический сигнал, то обеспечивается полная гальваническая развязка между  передатчиком и приемником. Это облегчает схема технику канало образующего оборудования.
3. Электро магнитная совместимость и информационная безопасность

Оптическое волокно не только не чувствительно к внешним электро магнитным воздействиям, но и само не излучает никаких сигналов в окружающую среду. Последнее существенно усложняет перехват информации, которая передается по оптическому волокну. Для того, чтобы перехватить информацию, необходимо удалить слой за слоем оболочку оптического кабеля до самого оптического волокна. (см рисунок 1). Далее необходимо изогнуть оптическое волокно, после чего часть сигнала будет выходить за пределы волокна. Эта часть излучения и может быть перехвачена. Вместе с тем, этот изгиб (макро изгиб) оптического волокна легко зафиксировать при помощи оптического рефлектометра. В отличии от этого, подняв в неподходящий момент трубку домашнего аналогового (если у кого-то остался) телефона можно случайно «подслушать» соседа, или послушать радио. 

Рисунок 1 – оптоволоконный кабель

 

Такой способ «врезки» в оптическое волокно активно используется связистами для организации служебного канала связи. В качестве устройства для ответвления трафика в этом случае используются ответвители-прищепки.

4. Оптическое волокно имеет малое погонное затухание. Уровень затухания сигнала зависит от рабочей длины волны, но он имеет намного меньшие значения чем медный кабель. Вследствие этого, возможна организация протяженных высокоскоростных систем передачи. (Например, применение одного оптического усилителя позволяет передавать цифровую информацию со скоростью до 10 Гбит/с на расстояние до 250 км.)
5. Оптические волокна имеют большую широкополосность и пропускную способность. Благодаря улучшенной очистке оптического волокна, удалось расширить количество окон прозрачности, что привело к появлению систем волнового уплотнения WDM (СWDM, DWDM. DWDM мультиплексирование  позволяет по одному оптическому волокну организовать до 160 независимых каналов передачи, в каждом из которого передавать информацию со скоростью до 40 а то и больше Гбит/с.
6. Оптические кабели имеют меньшие габариты и вес, а зачастую и стоимость.

Недостатки оптических волокон

Основным недостатком оптических волокон являются повышенные требования к обслуживающему персоналу как на этапе монтажа оптического кабеля, так и в ходе обслуживания. Львиная доля повреждений в ВОЛС как раз и связана с недостатком знаний и навыков по работе с активными и пассивными компонентами ВОЛС. Среди основных проблем, которые допускаются по незнанию или халатности можно выделить грязные коннекторы и макро изгибы.

Рисунок 2 – грязный коннектор

 

Еще одним недостатком является появление микротрещин и повышение затухания оптического волокна за счет водородной коррозии. Распространенным заблуждением является утверждение, что оптическое волокно не боится попадания воды в оптическую муфту. Посмотрим на рисунок 3.

Рисунок 3 – зависимость погонного затухания в оптическом волокне от длины волны

 

На рисунке видно три “холма”, которые называются также водяными пиками. Эти повышения потерь обусловлены повышенным содержанием в сердцевине оптического волокна примесей SiOH. Если разобраться в химической формуле, то:

• Si – кремний, его достаточно в оптическом волокне. (это основной элемент, из которого оно изготовлено)
• О – кислород
• Н – водород.

Если теперь обратить внимание на формулу воды Н₂О, то видим, что в ней присутствует и кислород и водород. Конечно, сигнал передается только в сердцевине оптического волокна, поэтому требуется время чтобы под воздействием внешних факторов из воды и кремния получится SiOH, а после произошла диффузия этой примеси в сердцевину оптического волокна через его оболочку и буферный слой. В результате – вода негативно влияет на характеристики оптического волокна, однако, в отличие от медного кабеля, такое воздействие имеет отсрочку во времени и необратимо.

 

Вебинар “Теоретические основы передачи информации по оптическому волокну”

Стенограмма вебинара «Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала в оптическом волокне»

0:0:01

В данном вебинаре будут рассмотрены теоретические основы передачи информации по оптическому кабелю. Рассмотрим как происходит распространение сигнала по оптическому волокну и что приводит к основным проблемам: отражениям и потерям. Поговорим также о том, какие эффекты приводят к возникновению потерь и отражений.

0:0:31

Начать хотелось бы с преимуществ оптического волокна, но, конечно же, по сравнению с медными парами.

1. Никакие виды электромагнитных помех не влияют на качество передачи в оптическом волокне. Это и приводит к тому, что оптическое волокно сейчас очень часто встраивается в грозотрос, который используется в высоковольтных системах передачи электроэнергии. Также оно может быть размещено в любых местах, где есть очень большие импульсные или другие электромагнитные помехи. Например, на заводах, где есть станки с ЧПУ, пусковые эффекты приводят к выбросам электромагнитных помех при переходных процессах. Также неоновая реклама создаёт помехи, телефонная станция, особенно декадно шаговая, создаёт импульсные и другие помехи. Очень много примеров, где есть очень большие электромагнитные помехи. ​​​Оптическое волокно не принимает на себя этих помех, и передача информации абсолютно не зависит от того, есть ли эти помехи вокруг оптического волокна или нет.
2. Обеспечивается полная гальваническая развязка между передатчиком и приёмником. Может быть, нам как пользователям, это не сильно важно, но разработчикам систем это крайне важно. Потому как сама собой решается задача не пропустить питающее напряжение одного устройства — передатчика в приёмник. Оптическое волокно не является в данном случае проводником электрических сигналов, поэтому эта проблема решается сама собой.

0:02:21

3. Хотелось бы сказать про информационную безопасность. Оптическое волокно не только не принимает на себя никаких помех, но и само не выдаёт в эфир ничего. Поэтому и затрудняется съём информации с оптического волокна. По сути, чтобы подслушать, что идёт в оптическом волокне, необходимо:

• разделать оптический кабель
  • снять верхнюю оболочку кабеля
  • снять оболочку с модуля или тубу (как его ещё называют) 
• взять конкретное оптическое волокно и изогнуть его

В этом случае на изгибе свет из оптического волокна выходит или может выйти. Его можно перехватить или подслушать, если это разговор. Кстати, на изгибе можно как вывести сигнал из волокна, так и ввести его туда. Но факт в том, что такой изгиб оптического волокна уже является повреждением, так называемым — макроизгибом. Его легко обнаружить даже самыми простыми оптическими рефлектометрами примерно за 2000 долларов. Поэтому очень легко решается вопрос локализации места, где произошла такая ситуация в отличие от медных кабелей. Имеется ввиду, что чтобы снять информацию с медной пары, не надо даже прикасаться к ней. Поэтому очень сложно обнаружить такие устройства. На некоторых конференциях мне приходилось общаться с представителями компании, которая занимается информационной безопасностью, которая защищает информацию от подслушивания, съёма информации, оптических линий, помещения, компьютера и т. д. Для передачи информации они рекомендуют использовать только оптическое волокно.

0:04:19

Оптическое волокно также стало очень популярно из-за маленького затухания. Я рассказывал на прошлом вебинаре, и вы сами наверняка знаете, что потери в оптическом волокне намного меньше чем в медной паре. Соответственно, это ещё раз подталкивает использовать оптическое волокно. Если привести пример, то использование одного оптического усилителя позволяет передать информацию со скоростью до 10 Гбит в секунду на расстоянии до 250 км. Это достаточно много. Поэтому это тоже одно из достоинств.

0:05:05

Габариты и вес также достоинства, хотя сравнение, которое я привёл на слайде, несколько некорректно. Потому что очень сложно сравнивать оптическое волокно и медную пару. Даже без всякого сравнения, без всяких цифр, я думаю, всем понятно, что оптическое волокно намного легче, чем медный кабель.

0:05:26

Пытался я найти хоть какие-то недостатки оптических волокон. Вместе с тем, считаю, что у меня не сильно получилось это.  Если их перечислить, то оптические волокна боятся влияния радиации. Вместе с тем, когда я начал более глубоко изучать этот вопрос, оказалось, что хоть они и боятся радиации, но уровень радиации, которого они боятся, даже более страшен людям. Поэтому если уровень радиации будет таким, что волокна потемнеют, то передавать какую-то информацию уже не будет кому по ним. Поэтому это как недостаток, в общем, и не считается. Кроме того, появление микротрещин за счёт водородной коррозии приводит к увеличению затухания. На этом пункте стоит остановиться более подробно. Очень распространёно заблуждение, что оптическое волокно не боится воды. Я хочу вас предостеречь – заблуждение в том, что оно боится воды. Просто вода не так быстро влияет на качество передачи в оптическом волокне, как это происходит в медном кабеле. В медном кабеле если попала вода, то сразу пошли шумы и сразу качество ухудшилось. В оптическом волокне хочу объяснить ситуацию, которая происходит, и хочу обратить ваше внимание на этот график.

0:06:57

Это график распределения затухания сигнала по различным длинам волн в оптическом волокне. Здесь вы видите вот такие три пики.

0:07:09

Они называются водные пики или пики, обусловленные примесями CiOH. Эти примеси есть в волокне, они всегда есть. На этапе производства их стараются уменьшить. Но тем не менее чем меньше качество волокна, тем больше этих примесей. Что такое CiOH? Ci – это кремний, кремния в волокне предостаточно, потому как оно сделано в основном из кремния.  O – кислород, H – водород. Если вы помните, то формула воды звучит так –   h3O. Там тоже есть кислород и водород. Поэтому если вода попадает в оптическое волокно или окружает оптическое волокно, то, конечно, сразу оно не превратится в h3O или CiOH. Но с течением времени и каких-то факторов, я не могу сейчас сказать, каких именно, может, просто время, может, температура, может, ещё какие-то, но рано или поздно через несколько лет этот эффект происходит и в результате есть такое понятие – волокно мутнеет или темнеет. Что это значит? Это значит, что эти гидроксидные пики начинают расти и расширяться.

0:08:19

Сначала, конечно, на длинах волн 1400 нм, не помню, сколько там: 90 или 80, и 1270 нм, тут точно в частотах не помню. В каких-то местах они начинают расти и постоянно увеличиваться по амплитуде и расширяться в стороны. Таким образом, через какое-то время этот пик доходит и до 1310 нм и до 1550 нм. Но, конечно, проходит время. Может, пройти и пять лет. Но тем не менее нельзя говорить, что вода не влияет на оптическое волокно. Поэтому не зря в муфту кладут пакетик с силикагелем, который впитывает влагу и не зря муфты герметизируют.

Чтобы задать вопрос докладчику вебинара отправьте письмо на адрес: [email protected]

Смотрите также:

Подписаться на рассылку статей

Как это сделано: оптоволоконные кабели из Перми

_Оптическое волокно стремительно вытесняет с рынка связи остатки медных сетей. У данной технологии есть множество достоинств: высокая скорость, надежность, низкая цена. Но есть и главный недостаток — оптоволокно в России не производится. Зато у нас делают волоконно-оптические кабели. В рамках пресс-тура, организованного компанией «Ростелеком», корреспондент «Вслух.ру» побывал на одном из крупнейших в России предприятий данной отрасли — пермском заводе «Инкаб» — и узнал, от чего зависит сегодня развитие сетей связи в России._

В России материалов либо нет, либо лучше их не использовать

Первая площадка «Инкаба» открылась на базе Пермской научно-производственной приборостроительной компании (ПНППК) еще в 2007 году. Так как на территории ПНППК расположены важные производства, в том числе военного характера, взять на экскурсию фотоаппарат было непросто. Но нам повезло, и рассказ о том, как из массы различных материалов получается в итоге кабель, мы можем проиллюстрировать.

«Инкаб», как шутят и сами сотрудники предприятия, пожалуй, самый разноцветный завод по производству оптического кабеля в мире. Первая производственная площадка позволяет производить до 4,5 тыс. км кабеля в месяц. Вторая, открытая за городом этой осенью, еще 1,5 тыс. км. Всего производится около 40 различных типов кабеля. Общая численность рабочих — 250 человек.

Экскурсию для нас провел руководитель отдела качества завода Дмитрий Гиберт. Он начал с материалов, из которых и делается оптический кабель. «Основа всего — оптическое волокно. Это обычное стекло, вытянутое до диаметра 250 мкм, что меньше толщины человеческого волоса, — пояснил Гиберт. — Современные системы позволяют передавать по оптическому волокну до 100 Терабит информации в секунду. Но, так как это стекло, волокно очень хрупкое, и его нужно каким-то образом защищать».

Самый нужный в производстве кабеля полимер — полибутилентерефталат (ПБТ), его компания закупает в Германии. Поставщик волокна — США, полиэтилен везут из Финляндии, диэлектрические прутки индийские, из Китая на завод приходит ламинированная стальная лента. Из отечественного только стальная проволока. И, что самое неприятное в условиях постоянного падения курса рубля, импортные материалы составляют до 90% стоимости кабеля.

Возникает вопрос: почему все сырье импортное? Дмитрий Гиберт с сожалением пояснил, что в зависимости от материала, в России либо нет производства, либо качество неприемлемое. ГОСТы на полиэтилен в России были разработаны в 70-х годах, а оптические кабели требуют принципиально иного качества материала. Поэтому даже полиэтилен приходится закупать за границей.

Три девицы под окном пряли стекловолокно

Производство оптоволоконного кабеля очень похоже на какую-то гигантскую швейную фабрику. Только вместо обычных нитей оптическое волокно, кевлар и стальная проволока. Вне зависимости от того, какой именно кабель получится в итоге, в первую очередь окрашенное стекловолокно покрывается защитной трубкой из ПБТ. В одну трубку помещается до 24 волокон.

На одной катушке, использующейся в производстве, намотано около 50 км волокна. Экструдер перерабатывает гранулы ПБТ, сушит их, измельчает и спекает при температуре 265 градусов по Цельсию. Расплавленная масса в виде трубочки покрывает волокна и застывает в длинной ванной с водой.

Далее финская линия обматывает будущий кабель водоблокирующей ниткой для того, чтобы защитить волокно, которое от влаги мутнеет. На следующем этапе модули с оптическим волокном на большой скорости сматываются в пучок.

После каждой операции катушку проверяют на характеристики волокна, качество намотки и визуальное отсутствие дефектов. До 95% дефектов связаны с длиной кабеля. «Заказчику нужно шесть километров, а получилось пять с половиной, — привел пример Дмитрий Гиберт. — Линия остановилась или еще что-то произошло. Мы связываемся с заказчиком, либо он согласен на меньшее, либо мы делаем совершенно новый кабель, а этот продаем. Кабели с плохим качеством оболочки просто утилизируются. Но процент брака крайне мал».

После первой проверки «полуфабрикат» кабеля отправляется на следующую линию, где он получит финальную оболочку. Здесь вариаций множество: стальная лента, проволока, кевлар (для подвесных кабелей). Сверху же все это покрывается пластиком, целостность которого проверяется высоким напряжением, около 10 киловольт.

Интересное ноу-хау «Инкаба» — струйный принтер, совмещенный с плазмогенератором. Такое устройство маркирует, в частности, кабели, которые идут на строительство ВОЛС в жилых домах.

Руководитель отдела качества завода пояснил суть задумки: если чернила просто нанести на пластиковую поверхность, их можно будет легко стереть. Плазма же подогревает верхний слой кабеля, нарушая молекулярные связи. Струи чернил проникают под верхний слой и, когда кабель охлаждается в воде, чернила уже не стереть ничем.

Раз в год всю продукцию завода выборочно подвергают механическим испытаниям. Кабели растягивают, гнут на 90 градусов, перекручивают, жмут, ударяют и пытаются промочить. Как правило, все безуспешно. Собственный контроль качества — та самая причина, по которой «Инкабу» пока не удается перейти на местное сырье.

Оптический грозотрос

Недавно завод открыл новую площадку в районе деревни Нестюково Пермского муниципального района. Сюда со временем руководство намерено перенести все линии. На строящейся площадке уже работает линия, производящая весьма необычный продукт — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос.

О нем журналистам рассказал генеральный директор «Инкаб» Александр Смильгевич. «Грозотрос применяется для защиты ЛЭП от ударов молний. В него можно встраивать волокно, и это очень выгодно с точки зрения строительства. Строишь ЛЭП, грозотрос, а заодно и линию связи», — подчеркнул он.

В данном случае оптическое волокно пластиком не защищается, никакого полиэтилена. Центральный элемент — стальной модуль с гидрофобным гелем. Далее идет проволока из алюминиевого сплава. Верхний слой — стальная плакированная алюминием проволока.

В настоящее время данный кабель производится на линии общей длинной 72 метра. Элементы в ней вращаются со скоростью до 500 оборотов в минуту. Под «сигарой» (так называют работники линию) даже заложили большой слой виброшумоизоляционного материала, чтобы вибрации не передавались конструкции здания.

Первыми такую технологию освоили на заводе «Сарансккабель-оптика», но один завод на всю страну — мало, уверен Александр Смильгевич. «Грозотрос — вещь непростая. Его можно использовать только на ЛЭП. Зато почти все материалы, используемые в его производстве — наши, российские».

Как до Китая

Главные конкуренты российского кабельного производства расположены в Китае, хотя на нашем рынке они не так широко представлены. Дело в том, что в России ежегодно перерабатывается около 5-6 млн км волокна, а в Китае — 150 млн км, но пока Китай имеет огромный внутренний спрос. В стране реализуются внутренние программы по прокладке оптического волокна, и потребности в экспорте нет. «А вот когда они насытят внутренний рынок, с мощностями нужно будет что-то делать. Нужно готовиться к тому, что конкуренция на этом рынке будет усиливаться», — уверен Александр Смильгевич.

Пик потребления оптоволоконного кабеля в России пришелся на 2011 год, тогда операторы связи проложили по стране около 9 млн км кабеля. На «Инкабе» ждали, что в 2015 году рекорд будет побит, но курс рубля, похоже, не даст сбыться этим надеждам.

«90% материалов зависят от курса, а он меняется быстро. Это напрямую сказывается на цене. Если оператор раньше планировал построить сеть за одни деньги, то теперь ему потребуются совершенно другие», — пояснил генеральный директор завода.

Поэтому руководство намерено сконцентрироваться на импортозамещении материалов. «Первый проект по производству отечественного оптоволокна стартует в Саранске в следующем году, — сообщил Смильгевич. — Но он не решит проблем. Их плановая мощность — 1,5 млн км в год. Даже при текущем рынке в 5 млн км это не изменит ситуацию коренным образом. Но, опять же, это первая ласточка. Либо они увеличат мощности, либо появятся и другие производители».

Страна, обладающая такими ресурсами углеводородов, могла бы делать и полиэтилены, которые пока приходится возить из Финляндии. «Мы пытаемся выходить на контакт с ведущими производителями в России и договариваться о выпуске специальной марки под наши потребности», — рассказал директор предприятия.

Что касается машин, здесь отказаться от продукции Европы не получится. Российское машиностроение, по мнению руководителя «Инкаба», находится в упадке. Даже Китай, при всех погрешностях, с которыми работает оборудование, делает более качественные машины.

«Складывается такое впечатление, что нашим машиностроителям просто лень заниматься инновациями», — с горечью признал Смильгевич. А это значит, что заводу и дальше придется заниматься импортозамещением на зарубежном сырье и финских станках.

Оптоволоконные кабели Москабель-Фуджикура бронированные — Лансет

Array
(
    [id] => 1605
    [id_1c] => 
    [name] => ОКГЦ-00- * Е3-(8,0) бронированный
    [summary] => 
Цена за метр с НДС.
Оптоволоконный кабель бронированный, для прокладки в грунт и канализацию. От 4 до 24-х волокон, одномод. * - количество волокон. 

    [meta_title] => 
    [meta_keywords] => ОКГЦ, оптика, волоконно-оптический, бронированный, кабель, в грунт, Москабель-Фуджикура
    [meta_description] => ОКГЦ, оптика, волоконно-оптический, бронированный, кабель, в грунт, Москабель-Фуджикура
    [description] => 
Маркировка ОКГЦ-00- * Е3-(8,0), где * - количество модулей помноженное на количество волокон.

Пример ОКГЦ-00-1*4Е3-(8,0), где в 1 центральной трубке 4 волокна. 

Кабель оптический магистральный и внутризоновый одномодовый с центральной трубкой, содержащей до 24 ОВ, броней из стальных оцинкованных круглых проволок и защитным шлангом из ПЭ.
Применение
Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах блоках, коллекторах, тоннелях, на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки.   
В кабелях используются оптические волокна в соответствии с Рекомендациями ITU-Т G.651, G.652В, G.652D, G.655.
По требованию заказчика кабели изготавливаются в оболочке из негорючего материала, с низким газодымовыделением (типа LS) и не содержащего галогенов (типа HF).

Кабели оптические ОКГЦ для прокладки в грунте
Количество ОВ в кабеле	Количество ОВ в модуле	Номинальный расчётный диаметр кабеля, мм	Расчётная масса кабеля, кг/км	Растя-гивающее усилие, кН	Разда-вливающее усилие, Н/1см	Минимальный радиус изгиба кабеля, мм
ОКГЦ 8 кН
до 24	до 24	9,9	до 220	8,0	600-1000	200
ОКГЦ 20 кН
до 24	до 24	12,0	до 281	20,0	600-1000	240

Кабели оптические ОМЗКГЦ для прокладки в канализации
Количество ОВ в кабеле	Количество ОВ в модуле	Номинальный расчётный диаметр кабеля, мм	Расчётная масса кабеля, кг/км	Растя-гивающее усилие, кН	Раздав-ливающее усилие, Н/1см	Минимальный радиус изгиба кабеля, мм
ОКГЦ 4кН
до 24	до 24	9,1	до 162	4.0	600-1000	182

Климатические характеристики
Температура эксплуатации	-40 °С … +60 °С
Температура монтажа	-10 °С … +60 °С

ЗАО»Москабель-Фуджикура» использует в производстве кабеля оптическое волокно японской фирмы «Fujikura Ltd».
Оптическое волокно является идеальной средой для передачи сигналов телефонной связи, кабельного телевидения, сетей передачи данных.
Оптические волокна соответствуют рекомендациям Международного Союза Электросвязи, Сектора телекоммуникационных стандартов-ITU-T: G.651; G.652; G.655.
Оптическое волокно представляет собой двухслойную цилиндрическую кварцевую конструкцию, состоящую из сердцевины и оболочки. Оболочка покрыта защитным слоем из акрилатного лака.

Размеры и масса барабанов Тип барабана Габариты, мм Масса барабана с обшивкой, кг A B C D E 12а 1220 854 650 710 70 151 14 1400 875 750 710 70 217 17а 1700 1094 900 900 80 390 18а 1800 1122 900 900 80 606 20а 2000 1302 1000 1060 80 725

Завод изготовитель Москабель-Фуджикура

[contact_id] => 1 [create_datetime] => 2012-09-11 15:05:04 [edit_datetime] => 2020-11-13 14:05:20 [status] => 1 [type_id] => 22 [image_id] => 4297 [image_filename] => [video_url] => [sku_id] => 2903 [ext] => jpg [url] => 1605 [rating] => 0 [price] => 32. 6 [compare_price] => 0 [currency] => RUB [min_price] => 32.6 [max_price] => 43.4 [tax_id] => 0 [count] => 0 [cross_selling] => [upselling] => [rating_count] => 0 [total_sales] => 1104738.5 [category_id] => 660 [badge] => [sku_type] => 0 [base_price_selectable] => 0 [sku_count] => 4 [compare_price_selectable] => 0.0000 [purchase_price_selectable] => 0.0000 [unconverted_currency] => RUB [unconverted_price] => 32.6000 [frontend_price] => 32.6000 [unconverted_min_price] => 32.6000 [frontend_min_price] => 32.6000 [unconverted_max_price] => 43.4000 [frontend_max_price] => 43.4000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [total_sales_html] => 1 104 738,50 Р [rating_html] => [skus] => Array ( [2903] => Array ( [id] => 2903 [product_id] => 1605 [id_1c] => [sku] => 0001284 [sort] => 1 [name] => 4 вол. [image_id] => [price] => 32.6000 [primary_price] => 32.6000 [purchase_price] => 0.0000 [compare_price] => 0.0000 [count] => 0 [available] => 1 [dimension_id] => [file_name] => [file_size] => 0 [file_description] => [virtual] => 0 [unconverted_currency] => RUB [currency] => RUB [frontend_price] => 32.6000 [unconverted_price] => 32.6000 [frontend_compare_price] => 0. 0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 [price_float] => 32.6 [purchase_price_float] => 0 [compare_price_float] => 0 [primary_price_float] => 32.6 [image_description] => [image_filename] => [ext] => ) [3463] => Array ( [id] => 3463 [product_id] => 1605 [id_1c] => [sku] => 0001285 [sort] => 2 [name] => 8 вол. [image_id] => [price] => 34.5000 [primary_price] => 34.5000 [purchase_price] => 0.0000 [compare_price] => 0.0000 [count] => -5205 [available] => 1 [dimension_id] => [file_name] => [file_size] => 0 [file_description] => [virtual] => 0 [unconverted_currency] => RUB [currency] => RUB [frontend_price] => 34.5000 [unconverted_price] => 34.5000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 [price_float] => 34.5 [purchase_price_float] => 0 [compare_price_float] => 0 [primary_price_float] => 34.5 [image_description] => [image_filename] => [ext] => ) [3464] => Array ( [id] => 3464 [product_id] => 1605 [id_1c] => [sku] => 0001176 [sort] => 3 [name] => 16 вол. [image_id] => [price] => 39.6000 [primary_price] => 39.6000 [purchase_price] => 0.0000 [compare_price] => 0.0000 [count] => -3720 [available] => 1 [dimension_id] => [file_name] => [file_size] => 0 [file_description] => [virtual] => 0 [unconverted_currency] => RUB [currency] => RUB [frontend_price] => 39.6000 [unconverted_price] => 39.6000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 [price_float] => 39.6 [purchase_price_float] => 0 [compare_price_float] => 0 [primary_price_float] => 39.6 [image_description] => [image_filename] => [ext] => ) [3465] => Array ( [id] => 3465 [product_id] => 1605 [id_1c] => [sku] => 0001177 [sort] => 4 [name] => 24 вол. [image_id] => [price] => 43.4000 [primary_price] => 43.4000 [purchase_price] => 0.0000 [compare_price] => 0.0000 [count] => -1550 [available] => 1 [dimension_id] => [file_name] => [file_size] => 0 [file_description] => [virtual] => 0 [unconverted_currency] => RUB [currency] => RUB [frontend_price] => 43. 4000 [unconverted_price] => 43.4000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 [price_float] => 43.4 [purchase_price_float] => 0 [compare_price_float] => 0 [primary_price_float] => 43.4 [image_description] => [image_filename] => [ext] => ) ) [frontend_url] => /1605/ [original_price] => 32.6 [original_compare_price] => 0 [skus_list] => Array ( [id] => 2903 [product_id] => 1605 [id_1c] => [sku] => 0001284 [sort] => 1 [name] => 4 вол. [image_id] => 0 [price] => 32.6000 [primary_price] => 32.6000 [purchase_price] => 0.0000 [compare_price] => 0.0000 [count] => 0 [available] => 1 [dimension_id] => [file_name] => [file_size] => 0 [file_description] => [virtual] => 0 [unconverted_currency] => RUB [currency] => RUB [frontend_price] => 32.6000 [unconverted_price] => 32.6000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 ) ) 1 

32,60 Р … 43,40 Р

Сравнение оптоволоконных и медных кабелей

С увеличением скоростей интерфейсов чаще используются оптоволоконные кабели. На скоростях свыше 10Gb/s медные кабели и соединения показывают слишком большое затухание сигнала даже на коротких расстояниях, например в пределах одного шкафа.

Одномодовое и многомодовое волокно

Оптические волокна могут быть одномодовыми или многомодовыми. Одномодовое волокно обычно имеет сердцевину диаметром порядка 9 микрон, меньшие дисперсионные искажения, чем мультимодовое и может передавать данные на расстояние 80-100 километров или более, в зависимости от скорости передачи, трансиверов и размеров буферов коммутаторов.

Мультимодовое волокно имеет сердцевину диаметром 50 или 62.5 микрон и поддерживает дистанции до 600 метров. Дистанция также зависит от скорости передачи и используемых трансиверов.

В расчете на один метр, одномодовые и мультимодовые кабели стоят примерно одинаково. Однако, некоторые другие компоненты, требуемые для передачи по одномодовым кабелям стоят дороже, чем их мультимодовые аналоги.

Срок жизни оптических кабелей составляет 15-20 лет, поэтому при планировании сети нужно выбирать кабели, которые бы поддерживали устаревшие, актуальные и будущие скорости передачи данных. Следует также помнить, что прокладка новых кабелей может быть трудоемкой, особенно при монтаже в уже существующих сетях.

Существуют следующие обозначения оптоволоконных кабелей:

Мультимодовые: OM1, OM2, OM3, OM4.
Одномодовые: OS1 — для внутренней прокладки, OS2 — для внешней.

OM3 и OM4 — это новые мультимодовые кабели, которые поддерживают приложения 10GbE. Это единственные мультимодовые кабели, включенные в стандарт IEEE 802.3ba 40G/100G Ethernet, ратифицированный в июне 2010 года. Скорости в 40G и 100G достигаются путем соединения нескольких параллельно работающих каналов вместе. В стандарте определены расстояния в 100 метров для OM3 и в 150 метров для OM4 для 40GbE и 100GbE. Это только приблизительные оценки — настоящие устройства, поддерживающие 40GbE и 100GbE могут работать на меньших расстояниях. Кабель OM4 может работать в сетях 32GFC на расстояниях до 100 метров.

Кабели OM2, OM3, и OM4 (50 микрон), а также OS1 (9 микрон) обладают очень небольшим радиусом изгиба, при котором начинаются потери сигнала. Для обозначения этой особенности кабелей OM2, OM3 и OM4 используется термин BOMMF (Bend-optimized multi-mode fiber).

Одномодовые кабели OS1 и OS2 используются для передачи на дистанции до 10 000 м со стандартными трансиверами и могут использоваться для передачи на еще большие расстояния с использованием специальных трансиверов и коммутационной инфраструктуры.

Требования к качеству кабеля

Рабочий комитет по телекоммуникационным кабельным системам (TR-42) Ассоциации телекоммуникационной индустрии США (TIA) в 2012 году одобрил публикацию нового стандарта телекоммуникационной инфраструктуры для центров обработки данных TIA-942-A. Изменения были внесены для соответствия спецификации современным пропускным способностям и нормам энергоэффективности, а также согласованием с актуальными международными стандартами.

Самые важные изменения, касающиеся магистральных и горизонтальных соединений:

• Минимальное требование к медному кабелю — кабель категории 6. Для сетей Ethernet рекомендуется кабель категории 6a.
• Минимальное требование к оптоволоконному кабелю — OM3, рекомендуется использовать кабели категории OM4.
• Стандартный разъем для SFP-модулей — LC.

Стандарты, использующие оптоволоконные кабели 10 GbE

10 GBASE-SR — наиболее распространенный стандарт, использующий SFP+ с оптическим трансивером на скорости 10Gb. Считается кабелем «ближнего действия».

10 GBASE-LR — кабели «дальнего действия», используются кабели с одномодовым волокном.

Различие кабелей для внутренней и внешней прокладки

Кабели для внешней прокладки имеют дополнительную защиту от влаги и ультрафиолета. Существуют также универсальные кабели, сочетающие в себе защиту от влаги, ультрафиолета и огня для прокладки кабелей внутри и снаружи здания без дополнительных разрывов кабеля.

Характеристики оптоволоконного кабеля

Кабель	Мультимодовость	Диаметр сердцевины	Длина волны	Коэффициент широкополосности	Стандартный цвет оболочки кабеля
OM1	многомодовый	62. 5 микрон	850нм, 1300нм	200 MHz	Оранжевый
OM2	многомодовый	50 микрон	850нм, 1300нм	500 MHz	Оранжевый
OM3	многомодовый	50 микрон	850нм, 1300нм	2000 MHz	Цвет морской волны
OM4	многомодовый	50 микрон	850нм, 1300нм	4700 MHz	Цвет морской волны
OS1	одномодовый	9 микрон	1310нм, 1550нм	нет	Желтый

Максимальная дистанция для передачи данных

Скорость	OM1	OM2	OM3	OM4
1 Gbps	300м	500м	860м	///
2 Gbps	150м	300м	500м	///
4 Gbps	70м	150м	380м	400м
8 Gbps	21м	50м	150м	190м
10 Gbps	33м	82м	до 300м	до 400м
16 Gbps	15м	35м	100м	125м

Расстояния в настоящих конфигурациях обычно меньше, чем приведенные в таблице. Значения расстояний приводятся для мультимодовых кабелей с длиной волны 850 нм. Кабели с длиной волны 1300 нм поддерживают большие расстояния.

Активные и пассивные патч-корды

Пассивные патч-корды подходят для большинства интерфейсов. Но с увеличением скорости передачи данных пассивные патч-корды не обеспечивают передачи на достаточное расстояние и занимают слишком много места. Поэтому для высокоскоростных соединений, таких как 6Gbps SAS начинают использоваться активные патч-корды с медными кабелями. Активные патч-корды включают в себя компоненты для усиления сигнала и уменьшения шума. При этом можно использовать меньшие по размеру кабели, но увеличивать дистанцию передачи. Активные медные патч-корды дешевле и потребляют меньше электроэнергии, чем аналогичные с оптоволоконными кабелями.

Стандарты Ethernet, использующие медные кабели

1000BASE-T обычно используется в сетях 1Gb Ethernet и 1Gb iSCSI. Это витая пара с коннектором RJ-45. Для соединений используются кабели категорий Cat5e и Cat6.

10GBASE-T поддерживает траффик сетей 10Gb Ethernet и 10Gb iSCSI. Используется такой же кабель, как и в 1000BASE-T, только категории Cat6a. Максимальная длина кабеля — 100 метров. Кабели категории 6 также могут работать в сетях 10GBASE-T на расстоянии до 55 метров, но требуют предварительного тестирования.

10GBASE-CR — патч-корд Twinaxial кабеля или «Twinax» (также известный как DAC — Direct Attach Copper), самый популярный тип кабеля для сетей 10GbE, обжатый SFP+ трансиверами. Возможно использовать кабели длиной 1м, 3м, 5м, 7м, 8.5м и более. Самые распространенные — 3м и 5м.

10GBASE-CX4 — редко используемый стандарт. Данный тип кабеля и коннектор раньше активно использовались в технологии InfiniBand SDR / DDR.

Особенности оптоволоконных кабелей — Советы по работе с Cisco

 

В настоящее время интенсивно развиваются оптоволоконные линии связи. Повсеместно проводится замена медных кабелей на волоконно-оптические волноводы, где носителями информации являются электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне. Для передачи самых различных данных используется принцип внутреннего отражения, которое достигается благодаря защитному покрытию, накладываемому на оптическое волокно.

Для того чтобы создать трассу, по которой будет проходить кабель оптоволоконной связи, и выбрать необходимый тип кабеля, нужно знать условия эксплуатации, особенности конструкции кабеля в данных условиях и технические параметры.

Компоненты оптоволоконных линий пользуются постоянно растущим спросом, о чем, к примеру, свидетельствует аренда оптоволокна в Тюмени, объем которой в последние два года возрос в несколько раз. Расширяется не только сегмент магистральных сетей, прокладываемых операторами связи, — благодаря развитию информационных технологий увеличивается число инсталлированных кабельных структурированных систем. Создается основа для скоростных оптических линий с возможностью передачи данных со скоростью 10 Гбит/с. Все более востребованы приложения, позволяющие осуществлять интеграцию данных, голоса и видео, а в этом случае оптимальным решением по праву считается оптоволоконная оптика.

Во многих случаях оптоволоконная оптика предпочтительнее вы связи с целым рядом преимуществ. Так, оптоволоконные кабели невосприимчивы к помехам и обеспечивают стабильную работу, даже если монтажники не проверили состояние находящихся поблизости электросетей, откуда могут быть помехи. Независимость от электропроводности означает, что проблемы, связанные с изменением потенциала земли, которые характерны, к примеру, для железных дорог либо электростанций, при работе с оптоволоконными кабелями значения не имеют. Работы по прокладке, адаптации и сращиванию выполняются без особого труда, а отсутствие взаимных и перекрестных и помех позволяет значительно повысить качество передачи информации.

Просмотров: 247

Что такое волоконная оптика (оптическое волокно) и как она работает?

Волоконная оптика, или оптическое волокно, относится к среде и технологии, связанной с передачей информации в виде световых импульсов по стеклянной или пластиковой нити или волокна. Волоконная оптика используется для высокопроизводительных сетей передачи данных на большие расстояния.

Волоконная оптика также широко используется в телекоммуникационных услугах, таких как Интернет, телевидение и телефон. Например, Verizon и Google используют оптоволокно в своих сервисах Verizon FIOS и Google Fiber соответственно, обеспечивая пользователям гигабитную скорость интернета.

Используются оптоволоконные кабели

, поскольку они обладают рядом преимуществ по сравнению с медными кабелями, например, более высокой пропускной способностью и скоростью передачи.

Оптоволоконный кабель может содержать различное количество этих стеклянных волокон — от нескольких до пары сотен. Сердцевину из стекловолокна окружает еще один стеклянный слой, называемый оболочкой. Слой, известный как буферная трубка, защищает оболочку, а слой оболочки действует как последний защитный слой для отдельной пряди.

Как работает оптоволокно

Волоконная оптика передает данные в виде световых частиц или фотонов, которые пульсируют по оптоволоконному кабелю.Сердцевина из стекловолокна и оболочка имеют разные показатели преломления, которые изгибают падающий свет под определенным углом. Когда световые сигналы передаются по оптоволоконному кабелю, они отражаются от сердечника и оболочки в виде серии зигзагообразных отскоков, придерживаясь процесса, называемого полным внутренним отражением. Световые сигналы не движутся со скоростью света из-за более плотных слоев стекла, вместо этого они движутся примерно на 30% медленнее, чем скорость света. Для обновления или усиления сигнала на протяжении всего пути передачи по оптоволоконной сети иногда требуются ретрансляторы с удаленными интервалами для регенерации оптического сигнала путем преобразования его в электрический сигнал, обработки этого электрического сигнала и повторной передачи оптического сигнала.

Волоконно-оптические кабели переходят на поддержку сигналов до 10 Гбит / с. Обычно по мере увеличения пропускной способности оптоволоконного кабеля он становится дороже.

Типы оптоволоконных кабелей

Многомодовое волокно и одномодовое волокно — это два основных типа оптоволоконных кабелей. Одномодовое волокно используется на больших расстояниях из-за меньшего диаметра сердцевины из стекловолокна, что снижает возможность затухания — снижение мощности сигнала.Меньшее отверстие изолирует свет в единый луч, что обеспечивает более прямой путь и позволяет сигналу проходить на большее расстояние. Одномодовое волокно также имеет значительно более широкую полосу пропускания, чем многомодовое волокно. Источником света, используемым для одномодового волокна, обычно является лазер. Одномодовое волокно обычно дороже, поскольку требует точных расчетов для получения лазерного света в меньшем отверстии.

Волоконно-оптический кабель

Многомодовое волокно используется для меньших расстояний, потому что большее отверстие в сердечнике позволяет световым сигналам отражаться и отражаться в большей степени.Больший диаметр позволяет передавать по кабелю одновременно несколько световых импульсов, что приводит к большему объему передачи данных. Однако это также означает, что существует большая вероятность потери, уменьшения сигнала или помех. В многомодовой волоконной оптике обычно используется светодиод для создания светового импульса.

В то время как медные кабели были традиционным выбором для телекоммуникаций, сетей и кабельных соединений в течение многих лет, оптоволоконный кабель стал обычной альтернативой. Большинство междугородных линий телефонных компаний в настоящее время состоят из оптоволоконных кабелей.Оптоволокно передает больше информации, чем обычный медный провод, благодаря более высокой пропускной способности и более высокой скорости. Поскольку стекло не проводит электричество, волоконная оптика не подвержена электромагнитным помехам, а потери сигнала сводятся к минимуму.

Двунаправленный DWDM

Преимущества и недостатки

Оптоволоконные кабели используются в основном из-за их преимуществ перед медными кабелями. Преимущества включают:

• Поддержка более высокой пропускной способности.
• Свет может распространяться дальше, не нуждаясь в усилении сигнала.
• Они менее восприимчивы к помехам, например к электромагнитным помехам.
• Их можно погружать в воду — оптоволоконные кабели используются в более опасных средах, таких как подводные кабели.
• Волоконно-оптические кабели прочнее, тоньше и легче кабелей с медной проволокой.
• Их не нужно так часто обслуживать или заменять.

Однако важно отметить, что у волоконной оптики есть недостатки, о которых пользователи должны знать.К этим недостаткам можно отнести:

• Медный провод зачастую дешевле волоконной оптики.
• Стекловолокно требует большей защиты внутри внешнего кабеля, чем медь.
• Установка новой кабельной разводки — трудоемкая процедура.
• Оптоволоконные кабели зачастую более хрупкие. Например, волокна могут быть повреждены или сигнал может быть потерян, если кабель изогнут или изогнут вокруг радиуса в несколько сантиметров.

Используется волоконная оптика

Компьютерные сети — это распространенный вариант использования волоконной оптики из-за способности оптического волокна передавать данные и обеспечивать широкую полосу пропускания.Точно так же волоконная оптика часто используется в радиовещании и электронике для обеспечения лучшего соединения и производительности. Интернет и кабельное телевидение — два наиболее распространенных вида использования волоконной оптики. Волоконная оптика может быть установлена ​​для поддержки удаленных соединений между компьютерными сетями в разных местах.

Военная и космическая промышленность также использует оптическое волокно в качестве средства связи и передачи сигналов в дополнение к его способности обеспечивать измерение температуры.Оптоволоконные кабели могут быть полезны из-за их меньшего веса и меньшего размера.

Волоконная оптика часто используется в различных медицинских инструментах для обеспечения точного освещения. Он также все чаще позволяет использовать биомедицинские датчики, которые помогают в минимально инвазивных медицинских процедурах. Поскольку оптическое волокно не подвержено электромагнитным помехам, оно идеально подходит для различных тестов, таких как сканирование МРТ. Другие медицинские применения волоконной оптики включают рентгеновскую визуализацию, эндоскопию, световую терапию и хирургическую микроскопию.

Как работает оптоволоконный Интернет — UTOPIA FIBER

Что такое волоконная оптика?

Волоконно-оптические кабели изначально были разработан в 1950-х годах для эндоскопов (медицинский прибор используются врачами, чтобы заглядывать внутрь тела). в 1960-е годы инженеры-телефонисты нашли способ использовать эту технологию для передачи и принимайте телефонные звонки со скоростью света. [я сейчас, оптоволоконный Интернет доставляется через оптоволоконные кабели, которые могут передавать данные со скоростью света.Поскольку они используют свет для передачи информации, Оптоволоконные кабели — самая быстрая коммуникационная технология на планете. .

Оптика Волокна — это гибкие стеклянные нити толщиной с волос, через которые световые лучи могут путешествовать. Нить действует как волновод или «световод» для передачи света. между двумя концами волокна. Действующие операторы связи полагаются на по крайней мере частично, на технологии медных проводов, что ограничивает их способность обеспечивать более высокие скорости.

Как волоконная оптика Работы

Световые лучи проходят через оптоволокно кабели, многократно отскакивая от стенок кабеля внутренними зеркальное отражение.[i] Если свет попадает в стекло под определенным углом (менее 42 градусов), он будет отражать снова. Это называется полным внутренним отражением . Структура кабель удерживает свет внутри трубы.

Кабель состоит из 5 разных частей: ядро (это та часть, через которую проходит свет) и оболочка (слой стекла, обернутый вокруг сердечника с внешней стороны). Облицовка сохраняет световые сигналы внутри жилы кабеля, потому что она сделана из другого тип стекла, чем сердцевина, и поскольку оболочка имеет более низкое преломление показатель.) [x] Сердечник покрыт защитным покрытием и слой кевларового волокна для усиления, затем покрытый наружным слоем куртка .

Наши друзья из Snazzy Labs сняли видео, в котором объясняется, как работает оптоволокно и как мы подключаем ваш дом к нашей сверхбыстрой сети. Ознакомьтесь с ним, чтобы получить более подробное представление о том, как работают оптоволоконные кабели.

Почему волоконная оптика Работает

1. Скорость: С помощью оптоволоконной технологии вы можете получить доступ к самым быстрым скоростям в нация.И вы получите симметричную скорость загрузки и скачивания.
2. Надежность: Оптоволоконные соединения позволяют передавать непрерывный поток с минимальными затратами. время простоя, независимо от того, сколько устройств вы подключили. UTOPIA Fiber поддерживает и строит нашу сеть для максимального времени безотказной работы и использует генераторы резервных копий для обеспечения что у нас редко бывают перебои в работе сети.
3. Перспективы: Fiber оптика может обрабатывать огромные объемы данных, а это значит, что она может питать приложения, о которых мы еще даже не думали.

Если у вас есть вопросы, обращайтесь к нам по адресу [email protected] . Мы всегда рады с вами поболтать!

волоконная оптика | Определение, изобретатели и факты

Волоконная оптика , также обозначается как волоконная оптика , наука о передаче данных, голоса и изображений путем прохождения света через тонкие прозрачные волокна. В телекоммуникациях волоконно-оптическая технология фактически заменила медный провод в междугородных телефонных линиях и используется для соединения компьютеров в локальных сетях. Волоконная оптика также является основой фиброскопов, используемых при обследовании внутренних частей тела (эндоскопия) или обследовании внутренней части производимых конструкционных изделий.

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения для циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.

Основная среда волоконной оптики — это тонкое волокно, которое иногда делают из пластика, но чаще всего из стекла. Типичное стеклянное оптическое волокно имеет диаметр 125 микрометров (мкм) или 0,125 мм (0,005 дюйма). Фактически это диаметр оболочки или внешнего отражающего слоя. Сердечник или внутренний передающий цилиндр может иметь диаметр всего 10 мкм. Благодаря процессу, известному как полное внутреннее отражение, световые лучи, излучаемые в волокно, могут распространяться внутри сердцевины на большие расстояния с очень небольшим затуханием или уменьшением интенсивности.Степень ослабления на расстоянии варьируется в зависимости от длины волны света и состава волокна.

оптоволокно

Световой луч, проходящий через оптическое волокно.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Когда в начале 1950-х годов были представлены стеклянные волокна конструкции сердцевина / оболочка, присутствие примесей ограничило их использование короткими длинами, достаточными для эндоскопии. В 1966 году инженеры-электрики Чарльз Као и Джордж Хокхэм, работающие в Англии, предложили использовать волокна для телекоммуникаций, и в течение двух десятилетий волокна из кварцевого стекла были произведены с достаточной чистотой, чтобы инфракрасные световые сигналы могли проходить через них на 100 км (60 миль) или больше без повторителей. В 2009 году Као был удостоен Нобелевской премии по физике за свои работы. Пластиковые волокна, обычно сделанные из полиметилметакрилата, полистирола или поликарбоната, дешевле в производстве и более гибкие, чем стеклянные волокна, но их большее ослабление света ограничивает их использование гораздо более короткими звеньями в зданиях или автомобилях.

Волокна толщиной с волос, используемые в волоконной оптике.

© Kitch Bain / Shutterstock.com

Оптическая связь обычно осуществляется с помощью инфракрасного света в диапазоне длин волн 0.8–0,9 мкм или 1,3–1,6 мкм — длины волн, которые эффективно генерируются светоизлучающими диодами или полупроводниковыми лазерами и которые имеют наименьшее затухание в стеклянных волокнах. Осмотр фиброскопом в эндоскопии или в промышленности проводится в видимом диапазоне длин волн, при этом один пучок волокон используется для освещения исследуемой области светом, а другой пучок служит удлиненной линзой для передачи изображения в человеческий глаз или видеокамеру.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишись сейчас

Что такое оптоволоконный кабель? — FireFold

Мир телекоммуникаций быстро переходит от медных проводов к оптоволоконным. Оптическое волокно представляет собой очень тонкую нить из чистого стекла, которая действует как волновод для света на большие расстояния. Он использует принцип, известный как полное внутреннее отражение. Волоконно-оптический кабель на самом деле состоит из двух слоев стекла: сердечника, который передает фактический световой сигнал, и оболочки, которая представляет собой слой стекла, окружающий жилу.Оболочка имеет более низкий показатель преломления, чем сердцевина. Это вызывает полное внутреннее отражение в ядре. Большинство волокон работают в дуплексных парах: одно волокно используется для передачи, а другое — для приема. Но можно отправить оба сигнала по одной цепи. Существует два основных типа оптоволоконных кабелей: одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF). Разница в основном в размере ядра. MMF имеет гораздо более широкую сердцевину, что позволяет распространяться множеству мод (или «лучей») света.SMF имеет очень узкую сердцевину, которая позволяет распространяться только одной моде света. Каждый тип волокна имеет разные свойства со своими достоинствами и недостатками.

Зачем нужен оптоволоконный кабель?

• У них практически неограниченная информация
• Они обладают высокой пропускной способностью (очень широкая полоса пропускания, ТГц или Тбит / с)
• Они имеют очень низкие потери при передаче (<0,2 дБ / км, cf1dB / км, микроволновая печь, витая медная пара 10 дБ / км).
• Не рассеивают тепло
• Они невосприимчивы к перекрестным наводкам и электромагнитным помехам

Волоконно-оптические кабели находят множество применений в различных отраслях промышленности и приложениях.Ознакомьтесь с некоторыми из этих вариантов использования:

Медицинский

Оптические волокна подходят для использования в медицине. Они могут быть гибкими, очень тонкими для введения в легкие, кровеносные сосуды и многие полые части тела. Эти оптические волокна используются в нескольких приборах, которые позволяют врачам наблюдать за внутренними частями тела без хирургического вмешательства.

Телекоммуникации

Оптическое волокно установлено и используется для приема и передачи. Телефонная передача использует оптоволоконные кабели.Эти волокна передают энергию в виде световых импульсов. Его технология сравнима с технологией коаксиальных кабелей, за исключением того, что оптические волокна могут одновременно обрабатывать тысячи разговоров.

Сеть

Оптические волокна используются для соединения серверов и пользователей в различных сетевых настройках, а также помогают повысить точность и скорость передачи данных.

Промышленное / коммерческое

Волокна используются для получения изображений в зонах досягаемости, таких как сенсорные устройства для измерения температуры, как проводка, где электромагнитные помехи являются проблемой, давление, как проводка в промышленных установках и автомобилях. Компании кабельного вещания и кабельного телевидения используют оптоволоконные кабели для проводки HDTV, CATV, видео по запросу, Интернета и многих других приложений.

Оборона / Правительство

Они используются в качестве гидрофонов для сонаров и сейсмических исследований, например, для проводки на подводных лодках, самолетах и ​​других транспортных средствах.

Хранение данных

Оптоволоконные кабели используются для хранения и передачи данных. Волоконно-оптические кабели также используются для визуализации и освещения, а также в качестве датчиков для мониторинга и измерения широкого спектра переменных. Кроме того, волоконно-оптические кабели используются для разработки, исследования и тестирования во всех вышеупомянутых приложениях.

Волоконно-оптическая технология — B&B Electronics

Использование волоконной оптики в телекоммуникациях и глобальных сетях было обычным явлением в течение многих лет, но в последнее время волоконная оптика становится все более распространенной и в промышленных системах передачи данных. Высокая скорость передачи данных, подавление шума и электрическая изоляция — вот лишь некоторые из важных характеристик, которые делают волоконно-оптическую технологию идеальной для использования в промышленных и коммерческих системах.

Чаще всего используется для соединений точка-точка, оптоволоконные линии используются для расширения ограничений расстояния систем RS-232, RS-422/485 и Ethernet, обеспечивая при этом высокую скорость передачи данных и минимизируя электрические помехи.Обычные электрические сигналы данных преобразуются в модулированный световой луч, вводятся в волокно и транспортируются через стеклянное или пластиковое волокно очень маленького диаметра к приемнику, который преобразует свет обратно в электрические сигналы. Способность волокна передавать световой сигнал с очень низкими потерями основана на некоторых фундаментальных физических принципах, связанных с преломлением и отражением света.

Принципы волоконной оптики

Когда луч света проходит от одной прозрачной среды к другой, на свет влияет граница раздела двух материалов. Это происходит из-за разницы в скоростях, с которыми свет может проходить через разные материалы. Каждый материал можно описать с помощью показателя преломления, который представляет собой отношение скорости света в материале к его скорости в свободном пространстве. Соотношение между этими двумя показателями преломления определяет критический угол границы раздела двух материалов.

Есть три действия, которые могут произойти, когда луч света попадает на интерфейс. Каждое действие зависит от угла падения луча света на поверхность раздела.Если угол падения меньше критического, световой луч будет преломляться, изгибаясь в сторону материала с более высоким показателем преломления. Если угол падения точно равен критическому углу, луч света будет проходить по поверхности границы раздела. Если угол падения больше критического, луч света будет отражаться.

Показатель преломления вакуума считается равным 1. Часто мы считаем, что показатель преломления воздуха также равен 1 (хотя на самом деле он немного выше).Показатель преломления воды обычно составляет около 1,33. Стекло имеет показатель преломления в диапазоне 1,5, значением, которым можно управлять, контролируя состав самого стекла.

Характеристики оптического волокна

Оптические волокна позволяют сигналам данных распространяться через них, гарантируя, что световой сигнал входит в волокно под углом, превышающим критический угол границы раздела между двумя типами стекла. Как показано на рисунке 1, оптическое волокно состоит из трех частей.Центральное ядро ​​состоит из очень чистого стекла с показателем преломления 1,5. Размеры сердечника обычно находятся в диапазоне от 50 до 125 мкм. Окружающее стекло, называемое оболочкой, представляет собой немного менее чистое стекло с показателем преломления 1,45. Диаметр сердечника и оболочки вместе находится в диапазоне от 125 до 440 мкм. Облицовку окружает защитный слой из гибкого силикона, называемый оболочкой.

Когда свет вводится в конец оптического волокна, любой луч света, падающий на конец оптического волокна под углом, превышающим критический угол, будет распространяться через оптоволокно.Каждый раз, когда он попадает на поверхность раздела между сердцевиной и оболочкой, он отражается обратно в волокно. Угол приема волокна определяется критическим углом границы раздела. Если повернуть этот угол, образуется конус. Любой свет, падающий на конец волокна в пределах этого конуса приема, будет проходить через волокно. Как только свет попадает внутрь волокна, он «отскакивает» от сердцевины, отражаясь внутрь каждый раз, когда попадает на границу раздела.

На рисунке 1 показано, как световые лучи проходят через волокно, отражаясь от границы раздела.Если физические размеры ядра относительно велики, отдельные лучи света будут входить под немного разными углами и отражаться под разными углами. Поскольку они проходят через волокно разными путями, расстояние, на которое они проходят, также различается. В результате они приходят к получателю в разное время. Импульсный сигнал, отправленный по оптоволокну, будет выходить шире, чем был отправлен, что ухудшает качество сигнала. Это называется модальной дисперсией. Другой эффект, вызывающий ухудшение сигнала, — хроматическая дисперсия.Хроматическая дисперсия возникает из-за того, что световые лучи с разной длиной волны проходят через волокно с разной скоростью. Когда по оптоволокну передается серия импульсов, модальная и хроматическая дисперсия может в конечном итоге привести к слиянию импульса в один длинный импульс и потере сигнала данных.

Еще одна характеристика оптического волокна — затухание. Хотя стекло, используемое в сердцевине оптического волокна, чрезвычайно чистое, оно не идеально. В результате свет может поглощаться кабелем.К другим потерям сигнала относятся потери на изгиб и рассеяние, а также потери из-за соединений. Нарушения соединения могут быть вызваны несовпадением концов волокна или неправильной полировкой торцевых поверхностей.

Типы волокон

Оптические волокна производятся трех основных типов: многомодовые со ступенчатым индексом, многомодовые с градиентным индексом и одномодовые. Многомодовое волокно со ступенчатым показателем преломления имеет сердцевину самого большого диаметра (обычно от 50 до 100 мкм). Большее расстояние между интерфейсами позволяет лучам света проходить наибольшее расстояние при отражении по кабелю.Многомодовые волокна обычно передают сигналы с длинами волн 850 или 1300 нм. На диаграмме ниже показано, как узкий импульс, введенный в волокно, становится шире на приемном конце.

Многомодовое волокно со ступенчатым показателем преломления (а) сравнительно легко соединяется и заделывается из-за волокна большого диаметра. Кроме того, он относительно недорог в производстве по сравнению с другими типами. Однако для большинства целей он слишком медленный и нечасто встречается в современных системах.

Многомодовое волокно с градиентным коэффициентом преломления (b) сконструировано таким образом, что показатель преломления между сердцевиной и оболочкой изменяется постепенно.Это также приводит к постепенному изгибу световых лучей. Результирующая картина отражений имеет тенденцию быть более однородной, а дисперсия уменьшается. Это обеспечивает улучшенную производительность при умеренном увеличении стоимости. Волокна со ступенчатым показателем преломления обеспечивают более широкую полосу пропускания, чем волокна со ступенчатым показателем преломления.

Одномодовые волокна (c) обеспечивают наивысшие характеристики из трех типов. Изготовлен с использованием волокна очень малого диаметра (обычно 8 мкм), когда свет попадает в волокно, отражения сводятся к минимуму за счет размеров сердцевины.Свет проходит практически прямо через сердцевину, а импульсы, подаваемые на одном конце, воспроизводятся на другом конце с очень небольшой дисперсией. Обычно одномодовые волокна передают сигналы с длинами волн 1320 нм или 1550 нм. Однако одномодовое волокно относительно дорогое, и его сложнее сращивать и заделывать, поскольку сердцевина должна быть очень точно выровнена.

Одномодовые волокна имеют гораздо меньшее затухание, чем многомодовые. Типичное одномодовое волокно будет ослаблять сигнал 1310 нм менее 0.5 дБ на километр. Типичное многомодовое волокно с градиентным индексом преломления ослабляет тот же сигнал примерно на 3 дБ на километр. Одномодовое волокно чаще всего используется в приложениях с высокими требованиями к полосе пропускания на больших расстояниях. Некоторое оптоволоконное оборудование Ethernet может увеличивать расстояние от двух километров при использовании многомодового волокна до примерно 70 километров при использовании одномодового волокна.

Конструкция оптоволоконного кабеля

Хотя оптическое волокно кажется довольно гибким, оно сделано из стекла, которое не выдерживает резкого изгиба или продольных нагрузок.Поэтому, когда волокно помещается внутрь готового кабеля, используются специальные конструктивные методы, позволяющие волокну свободно перемещаться внутри трубки. Обычно волоконно-оптические кабели содержат несколько волокон, прочный центральный силовой элемент и одну или несколько металлических оболочек для механической защиты. Некоторые кабели также включают медные пары для вспомогательных приложений.

Источники и детекторы сигналов

Чтобы использовать оптоволоконные кабели для связи, электрические сигналы должны преобразовываться в свет, передаваться, приниматься и обратно преобразовываться из света в электрические сигналы.Для этого требуются оптические источники и детекторы, которые могут работать со скоростью передачи данных системы связи.

Источники сигналов

Есть две основные категории источников оптического сигнала:

• Светодиоды
• Инфракрасные лазерные диоды

Светодиоды (LED) — менее затратное, но менее производительное устройство. Они используются в недорогих приложениях, где требуются более низкие скорости передачи данных и / или меньшие расстояния.Инфракрасные лазерные диоды работают на гораздо более высоких скоростях, рассеивают более высокие уровни мощности и требуют температурной компенсации или контроля для поддержания заданных уровней производительности. Они также более дорогие.

Детекторы сигналов

Детекторы сигналов также делятся на две основные категории:

• PIN Фотодиоды
• Лавинные фотодиоды

Как и в случае с источниками, эти два типа имеют очень разные соотношения цена / качество.Фотодиоды с PIN-кодом используются чаще, особенно в менее жестких приложениях. С другой стороны, лавинные фотодиоды очень чувствительны и могут использоваться на больших расстояниях и более высоких скоростях передачи данных.

Сращивание, соединение и заделка оптических волокон

В практических ситуациях оптоволоконные кабели демонстрируют потери мощности сигнала, связанные как с волокном, так и с соединениями волокна с датчиками или другими сегментами волокна.Обычно потери в волокне составляют около 10 дБ на километр.

Всякий раз, когда волокно должно быть оконцовано, цель состоит в том, чтобы получить идеально прозрачный конец волокна. Конец должен быть квадратным, чистым и физически сопряжен с приемным оптическим устройством. В некоторых случаях кабели постоянно соединяются путем сварки или склеивания концов волокна. Другие механически выравнивают волокна и используют прозрачный гель для передачи сигнала на границе раздела.

Разъемы

Ранние оптоволоконные соединения включали разрезание волокна, нанесение эпоксидной смолы на специальный разъем и полировку конца волокна.Для этой операции потребовались специальные инструменты и испытательное оборудование, чтобы гарантировать хорошее соединение. Хотя этот метод все еще используется, устройства, используемые для резки, выравнивания и соединения волокон, были улучшены и упрощены. Потери при подключении различаются в зависимости от типа подключения, но обычно составляют от 0,2 дБ до 1 дБ.

Существует несколько стандартных типов разъемов, используемых для соединения или оконечной нагрузки оптоволоконных кабелей. К ним относятся:

Планирование волоконно-оптической линии связи

Наиболее важным фактором при планировании оптоволоконной линии является спецификация бюджета мощности подключаемых устройств.Это значение говорит вам о величине потерь в дБ, которые могут присутствовать в канале связи между двумя устройствами до того, как устройства перестанут работать должным образом. Это значение будет включать в себя затухание в линии, а также потери в разъеме.

Пример бюджета мощности

Для оптоволоконного модема RS-232 с питанием от порта 9PFLST от B&B Electronics типичный бюджет мощности между разъемами составляет 12,1 дБ. Поскольку кабель 62,5 / 125 мкм обычно имеет линейное затухание 3 дБ на км на длине волны 820 нм, длина волны 12.Бюджет мощности 1 дБ соответствует 4 км (2,5 мили). Это предполагает отсутствие дополнительных разъемов или стыков в линии связи. Каждое дополнительное соединение обычно добавляет 0,5 дБ потерь, уменьшая возможное расстояние на 166 м (547 футов). Фактические потери должны быть измерены, прежде чем предполагать расстояния. Когда 9PFLST используется без внешнего источника питания, мощность, доступная для оптоволоконного передатчика, может быть меньше типичного значения. Линия должна быть протестирована с установленным 9PFLST с регулируемым аттенюатором, чтобы проверить баланс оптической мощности всей системы.

Преимущества волоконно-оптических кабелей

Помехозащищенность
Помехозащищенность — одна из наиболее полезных характеристик волоконной оптики в промышленных приложениях. В средах, где электромагнитные помехи заметны и неизбежны, оптоволоконный кабель не пострадает. Хотя кабели обычно заключены в защитные оболочки и часто проходят внутри кабелепровода, нет необходимости физически изолировать оптоволоконные кабели от электрических кабелей.Это упрощает прокладку кабеля.

Гальваническая развязка
Проблема шума контура заземления и разности синфазных потенциалов устраняется за счет использования оптоволоконных кабелей. Полевые сигналы, генерируемые устройствами, плавающими под высоким потенциалом, могут быть связаны с другим оборудованием с гораздо более низкими потенциалами без риска повреждения. Это особенно желательно в промышленных приложениях.

Низкая частота ошибок
При правильной разработке для обеспечения адекватных уровней сигнала на приемном конце линии оптоволоконная система обеспечивает очень низкие коэффициенты ошибок по битам.

Безопасен для использования во взрывоопасных зонах
Волоконно-оптические линии связи могут использоваться для передачи сигналов в области с потенциально взрывоопасной атмосферой без риска доставки или накопления энергии, достаточной для воспламенения взрыва. Это делает волоконно-оптическую технологию особенно полезной при проектировании искробезопасных систем.

Широкая полоса пропускания
Волоконно-оптические кабели могут передавать сигналы с очень широкой полосой пропускания, вплоть до диапазона ГГц.Многие отдельные сигналы с меньшей полосой пропускания могут быть мультиплексированы по одному и тому же кабелю. В коммерческих системах оптоволоконный кабель часто передает сигналы разных типов, включая голос, видео и данные, по одному и тому же волокну.

Низкое затухание сигнала
Оптические волокна действительно демонстрируют некоторое затухание из-за поглощения и рассеяния. Однако это затухание относительно не зависит от частоты, что является важным фактором для медных кабелей.

Легкий вес, малый диаметр
Поскольку многие сигналы могут быть мультиплексированы в одном волокне, кабели обычно меньше и легче.Это упрощает установку.

Нет перекрестных помех
Поскольку волокна не воспринимают электромагнитные помехи, сигналы на соседних кабелях не соединяются.

Внутренняя защита сигналов
Для приложений, где важна безопасность сигналов, оптоволокно является отличным решением. Волоконно-оптические кабели не создают электромагнитных полей, которые могут улавливаться внешними датчиками. Кроме того, «украсть» сигналы, добавив их в оптические волокна, труднее, чем с помощью обычных медных проводов.

оптика | Определение волоконной оптики по Merriam-Webster

фибероперация | \ ˈFī-bər-äp-tik \

: , относящиеся к волоконной оптике или использующие ее.

Smiths Interconnect — волоконно-оптическая контактная технология

Smiths Interconnect предлагает как многомодовые, так и одномодовые оптоволоконные контакты. Оба типа состоят из двух основных компонентов: сердцевины и оболочки, которая улавливает свет в сердцевине. Оптоволоконные контакты поддерживают широкополосные приложения и подходят для включения в самые разные типы разъемов. Все оптоволоконные разъемы и контакты предлагаются с полной заделкой и протестированы, что гарантирует целостность сигнала в тяжелых условиях эксплуатации.

Характеристики:

• Плавающее волокно, стыковые соединения и расширенные балки
• Одно- и многомодовые приложения
• Чрезвычайно широкая полоса пропускания
• Низкие вносимые потери

Фон

За последние несколько лет оптоволоконный кабель стал более доступным.Сейчас он используется в десятках приложений, требующих полной устойчивости к электрическим помехам. Оптоволокно идеально подходит для систем с высокой скоростью передачи данных или любой другой сети, которая требует передачи больших и трудоемких файлов данных.

Другие преимущества оптоволоконного кабеля по сравнению с медью:

• Большее расстояние: Вы можете проложить волокно на несколько километров.
• Низкое затухание: Световые сигналы имеют небольшое сопротивление, поэтому данные могут распространяться дальше.
• Безопасность: Отводы в оптоволоконном кабеле легко обнаружить. При постукивании по кабелю пропускается свет, что приводит к отказу системы.
• Большая пропускная способность: Волоконно может передавать больше данных, чем медь.
• Помехоустойчивость : Волоконная оптика невосприимчива к помехам.

одномодовый или многомодовый?

Существует два основных типа волокна: многомодовое оптоволокно и одномодовое оптоволокно. Оба типа состоят из двух основных компонентов: сердцевины и оболочки, улавливающей свет в сердцевине.Типичные диаметры сердцевины многомодового волокна составляют 50, 62,5 и 100 микрон. Одномодовое оптическое волокно имеет сердцевину гораздо меньшего размера, обычно от 5 до 10 микрон.

В оптоволоконном кабеле свет проходит по сердцевине. Чем больше ядро, тем больше световых путей или мод. В волоконном кабеле источник света излучает фотоны по сердцевине волокна. Каждый фотон несет один и тот же сигнал по пути (или в моде). Но для приема оптического сигнала требуется только один фотон.

В многомодовом волокне несколько фотонов (или моды света) проходят по сердцевине волокна.Однако при длинных кабельных трассах (более 3000 футов [914,4 м]) множественные световые пути могут вызвать искажение сигнала на принимающей стороне, что приведет к нечеткой и неполной передаче данных.

В одномодовом волокне уменьшенный размер сердцевины позволяет только одному фотону (или одной световой моде) проходить по сердцевине. Одномодовое волокно обеспечивает более высокую скорость передачи и расстояние до 50 раз больше, чем многомодовое, но оно также стоит дороже. Небольшой сердечник и его единственная световая волна практически исключают любые искажения, которые могут возникнуть в результате перекрытия световых импульсов, обеспечивая наименьшее затухание сигнала и максимальную скорость передачи среди всех типов волоконных кабелей.

Тестирование и сертификация оптоволоконного кабеля

Сертифицировать оптоволоконный кабель легко, поскольку он невосприимчив к электрическим помехам. Вам нужно всего лишь проверить несколько измерений:

Затухание (или потери в децибелах) : Измеренное в дБ / км, это уменьшение мощности сигнала при его прохождении по оптоволоконному кабелю.

Обратные потери: Количество света, отраженного от дальнего конца кабеля обратно к источнику.Чем меньше число, тем лучше. Например, значение -60 дБ лучше, чем -20 дБ.

Градиентный показатель преломления : измеряет, сколько света проходит по волокну. Обычно это измеряется на длинах волн 850 и 1300 нм. По сравнению с другими рабочими частотами эти два диапазона дают самые низкие собственные потери мощности. (ПРИМЕЧАНИЕ: это действительно только для многомодового волокна.)

Задержка распространения: Это время, необходимое сигналу для перемещения из одной точки в другую по каналу передачи.

Рефлектометрия во временной области (TDR): Передает высокочастотные импульсы, чтобы вы могли исследовать отражения вдоль кабеля и изолировать повреждения.

Оптоволоконные тестеры

Basic работают, направляя свет на один конец кабеля. На другом конце есть приемник, откалиброванный по силе источника света. С помощью этого теста вы можете измерить, сколько света попадает на другой конец кабеля. Обычно эти тестеры дают вам результаты в децибелах (дБ), которые вы затем сравниваете с бюджетом потерь.Если измеренные потери меньше числа, рассчитанного по вашему бюджету потерь, ваша установка в порядке.

Новые оптоволоконные тестеры обладают широким спектром возможностей. Они могут тестировать сигналы как 850-, так и 1300-нм одновременно и даже могут проверять ваш кабель на соответствие определенным стандартам.

Когда выбирать оптоволокно

Хотя оптоволоконный кабель по-прежнему дороже, чем другие типы кабелей, он предпочтителен для сегодняшней высокоскоростной передачи данных, поскольку устраняет проблемы кабеля с витой парой, такие как перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT), электромагнитные помехи (EMI). , и нарушения безопасности.

.