Часто можно видеть различную рекламу о качественном интернете и телевидении. Такие свойства сигнал приобретает в результате перемещения к потребителю по линиям из оптических волокон, в которых практически не происходит потерь информации.
Что такое оптоволокно
В обыкновенном проводе электрический сигнал проходит по медному проводнику. В оптических линиях по ним проходят световые фотоны и волны. Оптиковолокно считается самым быстрым способом передачи информации на значительные расстояния. Кабель состоит из нескольких отдельных проводников разделенными между собой специальными покрытиями. В конструкции каждый отдельный элемент проводит информацию, зашифрованную в свет.
В качестве передаваемой информации могут использоваться телефонные и телевизионные данные, а также интернет (благодаря оптоволокну добиваются высокой скорости доступа в Интернет). В настоящее врем все три сигнала для передачи объединяются в один.
Особенности ограничения
За несколько последних лет ограничения по скорости передачи данных в оптических линиях продвинулись намного вперед. Скорость зависит от длины проводника, а также качества самой информации. В одномодовых системах используется скорость от 2,5 Мбит/с до 10 Гбит/с при расстоянии передачи от 10 км и выше. В настоящее время проводятся исследования, в результате которых скоро станет возможной скорость до 160 Гбит/с. Не стоит забывать, что многие кабели изготавливаются многослойными, что позволяет передавать намного больше информации с высокой скоростью.
Достоинства и недостатки
Оптические волокна в процессе эксплуатации потребителями, как и любое техническое изделие, имеет свои плюсы и минусы. К преимуществам данного вида проводника следует отнести:
- Защиту от помех. Любые виды электромагнитного воздействия беспомощны перед оптоволокном. Благодаря этому свойству они могут применяться вблизи мощных источников излучения.
- Не проводит электрический ток, в результате чего конструкционно облегчается изготовление блоков приема и передачи.
- Безопасность информации и совместимость электромагнитных импульсов. Благодаря восприимчивости к любому виду излучений оптико волоконный кабели в процессе эксплуатации не излучают электромагнитных волн в результате чего информация защищена от перехвата.
- Малые затухания. Благодаря применяемым материалам сигнал не теряет своих свойств на больших расстояниях тем самым намного превосходя свои медные аналоги.
- Повышенная пропускная способность и широкополосность. Такие способности позволили передавать в одном оптическом кабеле различные виды сигналов, при этом они перемешиваются и не создают помех друг другу.
- Имеют низкий вес, а в некоторых случаях и стоимость в отличие от электрических проводников.
К недостаткам следует отнести:
- повышенные требования к персоналу в процессе эксплуатации и обслуживания;
- малая прочность в результате чего возникают трещины и разрывы, сигнал начнет затухать, либо прерываться;
- потеря связи при попадании воды внутрь проводника.
Применяемые материалы
В производстве оптоволокна применяются следующие материалы:
- кварцевое стекло;
- материалы на основе полимеров.
Кварцевое стекло
Производится при плавлении минерала кварца, который является ценной породой. В результате его применения оптические волокна приобретают следующие положительные свойства:
- высокие прозрачные характеристики, благодаря которым возможно передавать различные виды сигналов без потерь;
- малые значения затухания позволяют прокладывать линии на значительные расстояния;
- сохранение свойств при длительном воздействии высоких температур.
Полимерные материалы
Применение таких материалов позволяет использовать оптиковолокно большой толщины, благодаря пластичности и стабильности на изгиб и залом. Недостатком является недопустимость использования в зонах инфракрасного излучения в результате которого происходит затухание сигнала.
Устройство и принцип работы
Оптические кабели представляют собой проводник, состоящий из нескольких жил обернутый в оплетку-экран. Сами жилы изготавливаются из стекла или полимера и обладают повышенной гладкостью для обеспечения максимальной проводимости.
Веществом, которое переносит информацию является свет, он имеет самую большую скорость перемещения. Кабельные жилы — это, по сути, стеклянные трубки, обернутые в металлическую фольгу, которая служит экраном сохраняющим поток сигнала. Свет, проходя по кабелю отражается от стенок и доходит до приемника. Скорость передачи информации ниже скорости света, в результате того, что фотоны не летят прямолинейно.
Сигнал в результате своего движения все-таки терпит некоторые потери. Затухание во многом зависит от качества применяемых материалов и условий прокладки оптоволокна. Не малую роль при этом играет и сам передатчик.
Разновидности
В современном исполнении оптическое волокно разделяют на два основных вида, которые отличаются по размеру сердцевины:
- одномодовые;
- многомодовые.
Одномодовые
В таком исполнении сердечник имеет толщину до 8 мкм. Благодаря минимальным размерам по волокну способен проходить единственный луч практически без потерь. Данный вид применяется в линиях на значительном протяжении, где важно сохранить качество сигнала.
Многомодовые
Данный вид сердечника состоит из волокна толщиной до 62,5 мкм. По таким кабелям способны протекать множественные световые пучки, позволяя перемещаться им одновременно под разными углами к сердцевине. Сигнал в таких проводах испытывает значительные потери в результате многих отражений от оболочки.
Многомодовые оптиковолоконные линии в свою очередь делятся на два типа:
- Градиентные. В таких кабелях плотность сердечника меняется в некоторых местах на протяжении линии, что позволяет сигналу развивать высокую скорость за меньший период времени.
- Ступенчатые. В данном типе исполнения плотность волокон сердечника единая на протяжении всей линии.
Классификация
По способу непосредственного монтажа оптические кабели подразделяются на следующие виды:
- прокладка в земле;
- трубы для канализации, а также коллекторы;
- подводный монтаж;
- воздушные линии.
В зависимости от использования и дальности передаваемого сигнала оптиковолокно разделяют на следующие виды:
- при создании длинных линий на значительные расстояния многоканальной сети применяются магистральные кабели, для обеспечения стабильности сигнала в конструкции используются волокна с сердцевиной до 125 мкм, при длине волны не ниже 1,55 мкм;
- при прокладке многоканальных линий между областями и регионами применяются зоновые провода, в их конструкции используются градиентные волокна;
- городское оптоволокно прокладывают по коллекторам и специальным каналам, по своим некоторым характеристикам схоже с зоновым, длина линии не превышает 10 км;
- прокладка полевых кабелей подразумевает монтаж различными способами, как по воздуху, так и под землей, не подвержен горению, растягиванию, в конструкции используют до 12 волокон;
- подводный кабель обладает высокой устойчивостью к растягиванию и разрыву, не пропускает влаги, имеет пониженный дисперсионный уровень;
- объектовые кабели применяются для монтажа внутри конкретных обособленных участков и каналов, в них не используются гидрофобные материалы, что упрощает процесс прокладки;
- монтажные провода изготавливаются в виде плоского пучка волокон, в них применяются градиентные многомодовые оптические волокна.
По варианту исполнения сердцевины оптического кабеля выделяют следующие виды:
- повивная концентрическая скрутка вокруг одного сердечника;
- центральный провод с числом волокон до 45;
- фигурный сердечник с числом волокон до 576;
- плоское исполнение до 288 волокон в нем.
Способы подключения
При прокладке оптиковолоконного кабеля зачастую приходится использовать разнообразные коммутирующие устройства. Не всегда при прокладке линии хватает длины провода в бухте, а также иногда требуется разветвление большого провода на несколько небольших.
В настоящее время применяется три основных способа коммутации данного кабеля:
- механический;
- метод сварки;
- использование сплайса.
Стоит заметить, что напрямую к компьютеру оптоволокно не подключается. Если в квартиру заведено оптоволокно для доступа к Интернету, то в этом случае нужен специальный роутер с возможностью подключения оптиковолоконного кабеля, или специальный медиаконвертер преобразующий оптический сигнал.
Механический способ
Работу по соединению выполняют в два этапа:
- кусок кабеля небольшого размера с установленным на конце коннектором приваривают к окончанию оптического провода при помощи автоматического сварочного аппарата;
- в последствии установленный коннектор соединяют с разъемом на другом конце кабеля.
Коммутация таким методом требует постоянной чистки в процессе эксплуатации. Потеря сигнала в таком случае велика, производители не рекомендуют применять такой метод для наружного монтажа оптических линий.
Применение сплайса
Сплайс — это некая конструкция, часто пластиковый блок, внутри которого закрепляются оптические волокна разных кабелей. Процесс соединения выполняют по следующей схеме:
- первоначально от изоляции очищаются два окончания соединяемых кабелей;
- при помощи сплайса происходит совмещение очищенных концов;
- в последствии место коммутации тщательно изолируется.
Данный способ подразумевает меньшие потери сигнала, чем механический. В процессе эксплуатации необходимо проверять совмещение центров срощенных концов.
Сварочные работы
Данный метод считается самым надежным и позволяет применять оптиковолоконные провода, срощенные таким образом при наружном монтаже. Потери сигналов в этом случае минимальные. Для сварки понадобится специальное автоматическое устройство.