Скорость оптоволокна на расстоянии 100 км. Пропускная способность оптических волокон. Оптоволоконный кабель - от выбора до использования

ЭТИ СОВЕТЫ ПОМОГУТ СЭКОНОМИТЬ ВАМ ВРЕМЯ И НЕРВЫ

Спросите администратора сети, что он думает о волоконно-оптических технологиях, и вы, скорее всего, услышите, что они очень дороги, сложны и требуют постоянного внимания. Реальность же выглядит совершенно по-другому: оптоволокно недорого, чрезвычайно надежно и обеспечивает любые мыслимые скорости передачи данных. Если вам приходилось работать с UTP Категории 5 или даже с коаксиалом, то вы без труда освоитесь с волоконно-оптическими технологиями.

Такая область, как волоконно-оптические технологии, слишком обширна для одной статьи. Поэтому сосредоточим свое внимание исключительно на доводах в пользу применения оптоволокна в вашей сети. Затем мы коснемся топологии сети, спецификаций, числа волокон, соединителей, панели переключений и квантования и, наконец, вкратце расскажем об устройствах для тестирования оптоволокна.

ПОЧЕМУ ОПТОВОЛОКНО?

Зачем вместо медного кабеля надо прокладывать оптоволокно? Оптический кабель может передавать данные с очень высокой пропускной способностью. Оптоволокно обладает отличными трансмиссионными характеристиками, высокой емкостью передаваемых данных, потенциалом для дальнейшего увеличения пропускной способности и устойчивостью к электромагнитным и радиочастотным помехам.

Световод состоит из сердцевины и защитного стеклянного внешнего слоя (оболочки). Оболочка служит в качестве отражающего слоя, с помощью которого световой сигнал удерживается внутри сердцевины. Оптический кабель может состоять только из одного световода, но на практике он содержит множество световодов. Световоды уложены в мягкий защитный материал (буфер), а он, в свою очередь, защищен жестким покрытием.

В широкораспространенных световодах диаметр оболочки составляет 125 микрон. Размер сердцевины в распространенных типах световодов составляет 50 микрон и 62,5 микрон для многомодового оптоволокна и 8 микрон для одномодового оптоволокна. Вобщем-то, световоды характеризуются соотношением размеров сердцевины и оболочки, например 50/125, 62,5/125 или 8/125.

Световые сигналы передаются через оптоволокно и принимаются электронным оборудованием на другом конце кабеля. Это электронное оборудование, называемое оконечным оборудованием волоконно-оптической линии связи, преобразует электрические сигналы в оптические, и наоборот. Одно из преимуществ оптоволокна, кстати, состоит в том, что пропускную способность сети на базе оптоволокна можно увеличить простой заменой электронного оборудования на обоих концах кабеля.

Многомодовое и одномодовое оптоволокно отличаются емкостью и способом прохождения света. Наиболее очевидное отличие заключается в размере оптической сердцевины световода. Более конкретно, многомодовое волокно может передавать несколько мод (независимых световых путей) с различными длинами волн или фазами, однако больший диаметр сердцевины приводит к тому, что вероятность отражения света от внешней поверхности сердцевины повышается, а это чревато дисперсией и, как следствие, уменьшением пропускной способности и расстояния между повторителями. Грубо говоря, пропускная способность многомодового оптоволокна составляет около 2,5 Гбит/с. Одномодовое оптоволокно передает свет только с одной модой, однако меньший диаметр означает меньшую дисперсию, и в результате сигнал может передаваться на большие расстояния без повторителей. Проблема в том, что как само одномодовое оптоволокно, так и электронные компоненты для передачи и приема света стоят дороже.

Одномодовое волокно имеет очень тонкую сердцевину (диаметром 10 микрон или менее). Из-за малого диаметра световой пучок отражается от поверхности сердцевины реже, а это ведет к меньшей дисперсии. Термин "одномодовый" означает, что такая тонкая сердцевина может передавать только один световой несущий сигнал. Пропускная способность одномодового оптоволокна превышает 10 Гбит/с.

ФИЗИЧЕСКАЯ ТОПОЛОГИЯ СЕТИ

Волоконно-оптическая проводка, как и проводка UTP, имеет физическую и логическую топологии. Физическая топология - это схема проводки оптического кабеля между зданиями и внутри каждого здания для создания основы гибкой логической топологии.

Одним из наилучших, если не самым лучшим, источником практической информации по физической проводке кабелей является руководство BISCI Telecommunications Distribution Method (TDM) за 1995 год. TDM представляет основу для формирования топологии сети с проводкой из оптического кабеля в соответствии с принятыми стандартами.

TDM и стандарт на связную проводку для коммерческих зданий (ANSI/TIA/EIA-568A) рекомендуют физическую топологию типа звезда для соединения между собой волоконно-оптических магистралей как внутри, так и вне зданий. Конечно, физическая топология во многом определяется взаимным расположением и внутренней планировкой зданий, а также наличием готовых кабелепроводов. Несмотря на то что иерархическая звездообразная топология обеспечивает наибольшую гибкость, она может оказаться невыгодной по чисто финансовым соображениям. Но даже физическое кольцо лучше, чем вообще отсутствие оптической кабельной магистрали.

ЧИСЛО ВОЛОКОН И ГИБРИДНЫЕ КАБЕЛИ

Число световодов в кабеле называется числом волокон. К сожалению, ни один опубликованный стандарт не определяет, сколько световодов должно быть в кабеле.

Поэтому проектировщик должен сам решить, сколько световодов будет в каждом кабеле и сколько из них будет одномодовыми.

Оптический кабель, в котором одна часть световодов одномодовые, а другая - многомодовые, называется гибридным. При выборе числа волокон и комбинации одномодовых и многомодовых волокон помните, что производители оптического кабеля, как правило, изготовляют кабели с числом волокон кратным 6 или 12. Кабели, производимые на продажу, обычно гораздо дешевле кабелей, сделанных на заказ, с уникальным числом и комбинацией волокон.

Общее правило же таково: волокон в кабеле между зданиями должно быть столько, сколько ваш бюджет позволяет. Но, все же, каков практический минимум для числа волокон? Посчитайте, сколько волокон вам нужно для поддержки приложений с первого же дня, а затем умножьте это число на два, и вы получите необходимый минимум. Например, если вы собираетесь задействовать в кабеле между двумя зданиями 31 волокно, то надо округлить это число до ближайшего кратного шести (в большую сторону), что равняется 36. В нашей гипотетической ситуации потребуется кабель по крайней мере с 72 волокнами.

Следующий параметр, который вы должны принять во внимание, - это соотношение между одномодовыми и многомодовыми световодами в кабеле. Обычно мы рекомендуем, чтобы 25% световодов в кабеле были одномодовыми. Продолжая пример с 72 волокнами, мы имеем 18 одномодовых и 54 многомодовых световодов.

Если вы привыкли к UTP, то 72 волокна могут показаться вам слишком большим числом. Однако помните, что цена кабеля с 72 волокнами отнюдь не вдвое больше цены кабеля с 36 волокнами. В действительности, он стоит всего лишь на 20% дороже кабеля с 32 волокнами. Кроме того, помните, что затраты и сложность прокладки кабеля с 72 волокнами практически такие же, как и у кабеля с 36 волокнами, а дополнительные волокна могут вполне пригодиться вам в будущем.

СПЕЦИФИКАЦИИ НА ОПТОВОЛОКНО

Спецификаций на оптоволокно существует сотни, они охватывают все возможные аспекты - от физических размеров до пропускной способности, от плотности на разрыв до цвета защитного материала. Защитный материал (буфер) предохраняет световод от повреждения, и он обычно маркируется разным цветом для простоты идентификации. Практические параметры, которые необходимо знать, - это длина, диаметр, оптическое окно (длина волны), затухание, пропускная способность и качество волокна.

В спецификациях на оптоволокно длина указывается в метрах и километрах. Однако мы настоятельно рекомендуем, чтобы в спецификациях для продавца или производителя вы указывали длину не только в метрах/километрах, но и футах/милях (2 км равняется 1,3 мили).

При получении заказанного оптического кабеля проверьте, что поставляемый кабель имеет нужную длину. Например, если вам нужен один 600-футовый и два 700-футовых кабеля, что в сумме дает 2000 футов, а вы получаете две катушки с 1000-футовым кабелем, то после прокладки одного 600-футового и 700-футового кабеля останетесь с одним 300-футовым и одним 400-футовым кабелями, но они не смогут заменить вам еще один необходимый 700-футовый кабель. Во избежание этой проблемы следует заказать специально три куска кабеля: один 650-футовый и два 750-футовых. Допуск в 50 футов может пригодиться, если вы, например, неправильно оценили протяженность кабельных каналов. Кроме того, на случай, скажем, перестановки стойки с оборудованием в пределах комнаты приобретение дополнительной катушки кабеля для комнаты с оконечным оборудованием вполне оправдано.

Многомодовое оптоволокно может быть нескольких диаметров, но наиболее распространено из них оптоволокно с соотношением сердцевины к оболочке 62,5 на 125 микрон. Именно это многомодовое оптоволокно мы будем использовать во всех примерах данной статьи. Размер 65,2/125 называется в спецификации ANSI/TIA/

EIA-568A стандартным для проводки в зданиях. Одномодовое оптоволокно имеет один стандартный размер - 9 микрон (плюс-минус один микрон). Помните, если ваше оконечное оборудование волоконно-оптических линий связи предусматривает применение оптоволокна специального диаметра и вы собираетесь и дальше его использовать, то, скорее всего, оно не будет работать с оптоволокном обычного диаметра.

Оптическое окно - это длина световой волны, которую волокно передает с наименьшим затуханием. Длина волны измеряется обычно в нанометрах (нм). Самые распространенные значения длины волны - 850, 1300, 1310 и 1550 нм. Большинство волокон имеет два окна - т. е. свет может передаваться на двух длинах волн. Для многомодовых световодов это 850 и 1310 нм, а для одномодовых - 1310 и 1550 нм.

Затухание характеризует величину потери сигнала и аналогично сопротивлению в медном кабеле. Затухание измеряется в децибелах на километр (дБ/км). Типичное затухание для одномодового волокна составляет 0,5 дБ/км при длине волны в 1310 нм и 0,4 дБ/км при 1550 нм. Для многомодового волокна эти величины равны 3,0 дБ/км при 850 нм и 1,5 дБ/км при 1300 нм. Благодаря тому, что оно тоньше, одномодовое волокно позволяет передавать сигнал с тем же затуханием на более дальние расстояния, чем эквивалентное многомодовое волокно.

Заметим, однако, что спецификацию на кабели надо составлять исходя из максимально допустимого затухания (т. е. наихудшего сценария), а не типичной величины потерь. Так, максимальная величина затухания при указанных длинах волн для одномодового 1,0/0,75 дБ/км и 3,75/1,5 дБ/км для многомодового. Чем шире оптическое окно, т. е. чем длиннее волна, тем меньше затухание для кабелей обоих типов. Спецификация затухания может выглядеть, например, так: максимальное затухание одномодового волокна должно быть 0,5 дБ/км при окне 1310 нм или максимальное затухание многомодового волокна должно быть 3,75/1,5 дБ/км для оптического окна 850/1300 нм.

Пропускная способность или емкость данных, передаваемых по световоду, обратно пропорциональна затуханию. Иными словами, чем меньше затухание (дБ/км), тем шире полоса пропускания в МГц. Минимально допустимая пропускная способность для многомодового волокна должна быть 160/500 МГц при 850/1300 нм при максимальном затухании 3,75/1,5 дБ/км. Эта спецификация отвечает требованиям FDDI и TIA/EIA-568 для Ethernet и Token Ring.

Волокно может быть трех различных типов в зависимости от необходимых характеристик оптической передачи: стандартное, высококачественное и премиумное. Волокно более высокого качества используется обычно для удовлетворения более жестких требований к протяженности кабеля и затуханию сигнала.

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СОЕДИНИТЕЛИ

Типов соединителей столько, сколько производителей оборудования. Рекомендуемым типом соединителей согласно спецификации ANSI/TIA/EIA-568A на связную проводку для коммерческих зданий является двойной защелкивающийся SC-соединитель, однако наиболее часто используемым типом соединителя в панелях переключений стал ST-совместимый штыковидный соединителей по технологии AT&T. Ввиду широкой распространенности ST-совместимых волоконно-оптических соединителей стандарт 568A, несмотря на их нестандартность, предусматривает их применение.

Если вы только собираетесь прокладывать волоконно-оптические кабели, то мы рекомендуем использовать двусторонние SC-соединители, поскольку их применение позволяет гарантировать правильную полярность волокон при их прохождении через панель переключений.

Несмотря на стандартность соединителей для панели переключений вы наверняка столкнетесь со множеством волоконно-оптических соединителей в оконечном оборудовании. Производители такого оборудования могут предлагать различные варианты соединителей для обеспечения их стандартизации, но, когда доходит до дела, следует ожидать самого худшего. Если соединитель на оконечном оборудовании не соответствует соединителю на панели переключений, то вам придется покупать двустороннюю перемычку с требуемыми соединителями.

ПАНЕЛЬ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ

Мы настоятельно рекомендуем применять панели переключений для завершения оптических кабелей внутри и между зданиями. Производители предлагают самые разные панели, но вне зависимости от того, какие панели вы используете, все они должны применять в них только один тип соединителей. Если у вас есть возможность, то те же соединители следует использовать и в оконечном оборудовании.

При выборе панели переключений помните о человеческом факторе. Иметь на площади 7 на 18 дюймов 72 соединителя для волоконного кабеля хорошо, пока инженеру не придется искать в этом частоколе нужный, чтобы его вынуть. Понятно, что хорошо бы снять один, не трогая остальных. Но сможете ли вы протиснуть пальцы между оставшимися 71?

Муфты, перемычки или рукава обеспечивают соединение между двумя волоконно-оптическими соединителями, и они используются в панелях переключений для подключения кабельной проводки.

СРАЩИВАНИЕ ВОЛОКОН

Сращивание кабелей - процедура неизбежная. Наиболее распространены два метода сращивания: механическое сращивание и сплавка, каждый из которых имеет своих верных сторонников. При механическом сращивании концы волокон соединяются друг с другом с помощью зажима, при сплавке концы волокон запаиваются вместе.

Начальные затраты на оборудование для сплавки волокон могут быть весьма значительными, но в результате вы получите практически не распознаваемое рефлектометром сращивание. Механическое сращивание близкого качества может быть получено с использованием геля, но все же оно хуже.

Неудачное сращивание многомодового волокна имеет меньшие последствия, нежели одномодового, потому что пропускная способность сигнала, передаваемого по многомодовому волокну, ниже и не так чувствительна к отражениям в результате механического сращивания. Если приложение чувствительно к отражениям, в качестве метода сращивания необходимо применять сплавку.

ТЕСТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Если уж вы собрались делать проводку из оптического кабеля, то тогда не поскупитесь приобрести и измеритель мощности светового сигнала. Такие измерители нуждаются в калибровке для обеспечения точности замера уровня мощности сигнала на волне данной длины. Измерители старшего класса позволяют при замерах мощности выбирать длину волны.

Чтобы генерировать световой сигнал для замера, вам нужен источник световой волны соответствующей длины. Этот источник, как можно было бы ожидать, генерирует свет с известной длиной волны и уровнем мощности. Проверьте, что источник света излучает свет с той же длиной волны, что и оконечное оборудование, ведь если это не так, то измеренные оптические потери не будут соответствовать действительным оптическим потерям конечной волоконно-оптической системы.

При прокладке кабеля вам не обойтись без рефлектометра OTDR. Если вы не можете приобрести OTDR, то арендуйте или займите его на время прокладки. OTDR поможет вам определить характеристики волокна с их графическим представлением. OTDR можно воспринимать как оптический радар: он посылает оптические импульсы, а затем измеряет время и амплитуду отраженного сигнала. Помните, однако, что хотя такие рефлектометры и позволяют измерить величину затухания в дБ, эта величина, как показывает опыт, не очень точна. Для измерения затухания вы должны использовать измеритель мощности светового сигнала и источник с известной длиной волны.

Наконец, адаптеры для оголенного волокна служат для временного соединения с тестовым оборудованием. Они обеспечивают быстрое соединение и рассоединение оголенного конца волокна с тестовым оборудованием. Эти адаптеры присутствуют в разных оптических соединителях; не обеспечивая точного сопряжения волокна, они тем не менее позволяют перед заделкой в оптические соединители проложенных сегментов кабеля проверять их с помощью OTDR.

НАПОСЛЕДОК

Нашей целью было познакомить профессионалов из мира компьютерных сетей с волоконно-оптической технологией. Этим, однако, проблемы с волоконной оптикой не исчерпываются, - остаются, например, радиус изгиба, материалы для изготовления кабеля, выбор оконечного оборудования. Но если мы убедили вас в том, что мир оптического кабеля не так уж сильно отличается от более привычного мира коаксиала и витой пары, то наша задача выполнена.

С Джеймсом Джонсом можно связаться по адресу: [email protected] .

Внимание! Никогда не смотрите непосредственно в волокно! Уважайте оптические приемопередатчики! Передаваемые по оптоволокну световые волны не видимы для человеческого глаза, но они могут необратимо повредить сетчатку глаз.

Внимание! Обрезки волокна, образующиеся при сращивании волокон, представляют собой осколки стекла. Эти мелкие, практически невидимые обрезки могут повредить кожу или попасть в глаз. Собрать их поможет клейкая двусторонняя лента.

Внимание! Следите за огнем во время сращивания волокон. При зачистке волокон обычно используется спирт, а он легко воспламеняется, и, кроме того, горение бесцветно!

Документируйте тестирование оптоволокна. Тесты, проводимые во время прокладки кабеля, дают очень ценные данные. На случай возникновения проблем в будущем сохраните копии измерений потерь и волновых форм.

Затухание сигнала. Установите и запишите затухание каждого волокна на используемой длине волны. Если оконечное оборудование работает с волной 780 нм, то затухание надо проверить на 780 нм - затухание на 850 нм будет отличаться от искомого.

Число волокон. Число волокон в кабеле между зданиями и внутри зданий должно быть максимально возможным.

Четырехкратный допуск на мощность. Делайте допуск по крайней мере в 2 дБ на оптическое затухание по оптоволокну и даже, если это позволяет бюджет, больше.

Не курите. Не курите во время сращивания волокон.

Описание оптической линии. Составьте описание оптического канала из конца в конец, включая мощность оптического излучения при передаче, оптические потери, местоположение панели переключений, тип соединителя для каждого соединения и мощность оптического излучения при приеме.

Соединители для одномодового волокна. Если вы используете как одномодовое, так и многомодовое волокно в кабельной проводке, то одномодовые соединители и муфты следует держать отдельно от многомодовых. Во-первых, одномодовые компоненты обходятся дороже. А во-вторых, многомодовый компонент, установленный вместо одномодового, не так-то просто обнаружить даже с помощью специальных приборов.

Топология "звезда". По возможности, физическая проводка должна иметь топологию "звезда".

Местоположение переходов Tx/Rx. Местоположение переходов Tx/Rx необходимо отметить в описании линии. Соединение Tx/Tx на оконечном оборудовании эквивалентно обрезке волокна: оно не работает.

Использование волокна 62,5/125. Для внутренних приложений наиболее предпочтительно применение многомодового волокна 62,5/125 микрон, к тому же оно рекомендовано стандартом ANSI/TIA/EIA/-568A.

Создание технологии передачи сигнала с помощью света, проходящему по стержням из кварцевого стекла, можно считать величайшим открытием ХХ века. Это произошло в 1934 году, когда в Америке был получен патент на оптическую телефонную линию.

С тех пор развитие волоконно-оптических линий связи стало приоритетным направлением в создании проводных систем передачи данных на большие расстояния с высокой скоростью и структурированных кабельных систем.

Что тормозит пропускную способность оптоволокна

пропускная способность оптоволокна позволяет уже сегодня передавать данные до 10Гбит/сек
слабое затухание сигнала дает возможность передачи информации на большие расстояния без усилителей
невосприимчивость к перекрестным электромагнитным влияниям
информационная безопасность

Еще 20 лет назад мы наслаждались интернетом через телефонные сети и модемы со скоростью 10 Кбит/сек. Но время диктует свои требования, поэтому сегодняшние достижения и возможности оптических линий связи нельзя считать удовлетворительными.

Решение новых задач по обработке данных требует запаса производительности сети. Повышение скорости передачи по оптоволокну связано с использованием дополнительного активного оборудования.

К проблемным факторам, которые тормозят дальнейшее развитие оптических сетей, можно отнести:

затухание сигнала из-за рассеивания и поглощения фотонов света
использование нескольких частот пропускания уменьшает скорость передачи
искажение сигнала за счет многократного преломления

На сегодняшний день одним из недостатков оптических линий связи является дорогостоящее активное оборудование. Поэтому решение задачи лежит в другой плоскости.

Будущее оптоволоконных сетей

Вместе с технологиями оптического мультиплексирования и усовершенствования приемопередающего оборудования продолжаются работы по созданию нового волокна. В 2014 году ученые Датского Технического университета установили мировой рекорд - максимальная скорость передачи данных по оптоволокну составила 43Тбит/с.

Они использовали новый вид оптического волокна, разработанное японской компанией. Сигнал передавался по волокну, имеющему 7 сердцевин от одного лазерного источника. Пока что это лабораторные исследование, которые не внедрены в эксплуатацию. Однако, новые разработки и достижения обязательно приведут к увеличению пропускной способности и снижению затрат на постройку ВОЛП.

Среди интернет-пользователей не утихают споры о том, какой кабель лучше использовать для выхода во всемирную сеть: оптоволокно или витую пару. Сторонники применения оптоволоконного кабеля говорят о его надежности, скорости и стабильности. Так ли это на самом деле?

Существует два вида кабеля, с помощью которых провайдеры выполняют подключение интернета и телевидения: оптоволоконный кабель и витая пара. Абоненты Baza.net подключены именно с помощью витой пары.

Конструкция данного кабеля довольно проста. Она представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой и покрытых пластиковой оболочкой. Такой кабель можно разместить в квартире, как вам удобно. Например, под плинтусом. А устранение повреждений витой пары не займет большого количества времени.

С волоконно-оптическим кабелем совсем другая ситуация. Внутри него находится много элементов: стеклянные волокна, пластиковые трубки, трос из стеклопластика. Его нельзя так же свободно сгибать, иначе кабель может переломиться и в результате сигнал пропадет. Чтобы устранить повреждение в оптоволокне, необходимо будет вызывать специалиста с дорогостоящим оборудованием.

Кроме того, ремонт и замена оптоволокна может «влететь в копеечку».

На конце каждого кабеля находится коннектор. У витой пары это пластиковый наконечник, похожий на тот, что вставляется в стационарный телефон. Важно отметить, что этот коннектор универсален и подойдет практически к любой сетевой плате. Вы можете вставить его в ноутбук, Wi-Fi-роутер или в игровую консоль.

У оптоволокна другой коннектор, для которого необходимо будет приобрести специальный оптический терминал. Удовольствие не из дешевых, да и модельный ряд ограничен всего несколькими вариантами.

Конечно, максимально возможная скорость передачи данных через оптоволокно выше, чем через витую пару. Но стоит отметить, что вы навряд ли почувствуете эту разницу в скорости. Дело в том, что каждое устройство, будь то W-Fi-роутер, домашний компьютер или ТВ-приставка, имеет свой сетевой адаптер. Если ваше устройство было выпущено несколько лет назад, то его максимальная пропускная способность составляет только 100 Мбит/c, в то время как в новых устройствах она по умолчанию позволяет разогнаться до 1 Гбит/с. В таком случае, даже если вы провели оптоволокно, но выходите в интернет со старой модели ноутбука, вы не сможете получите скорость выше, чем 100 Мбит/с.

Мы решили проверить, какая максимальная скорость необходима рядовому пользователю для комфортного времяпрепровождения в интернете.

В качестве теста мы просматривали видео на Youtube в максимально высоком качестве, запускали онлайн-игры, слушали музыку из сети и скачивали файлы с различных ресурсов. Несмотря на то, что в офисе скорость интернета достигает 1 Гбит/с, ни одна из этих задач не потребовала больше, чем 72 Мбит/с.

Если говорить откровенно, то использование оптоволокна в квартире не нужно никому. Да и пользователи сами не знают, зачем им нужна такая скорость.

Специалисты со всего заявляют, что оптоволоконная сеть останется невостребованной еще минимум десяток лет. В данный момент практически не существует интернет-ресурсов, для которых вам нужна скорость выше 70-100 Мбит/с. Даже если в будущем и появятся страницы, с которыми не справится витая пара, мы сможем в минимальные сроки заменить оборудование на более актуальное и будем предоставлять доступ через волоконно-оптический кабель.

На самом деле вы и так выходите в интернет через оптоволоконный кабель.

Как провайдер, мы проводим оптоволокно до каждого многоквартирного дома, а уже дальше выполняем подключение интернета в каждую отдельную квартиру посредством витой пары.

Проведя ряд исследований, мы пришли к выводу, что стабильность передачи данных с помощью обоих типов кабеля абсолютно идентична и никаким образом не зависит от их пропускной способности.

Так что же выбрать?

Вывод напрашивается сам. Витая пара дешевле и доступнее, чем оптоволоконный кабель, который не имеет преимуществ в использовании для обычного пользователя. Уважаемые друзья, тщательно выбирайте провайдера и всегда вспоминайте данную статью перед тем, как отдать предпочтение тому или иному способу подключения интернета.

На сегодняшний день широкое распространение при создании телекоммуникационных сетей получил оптический кабель. В его характерные особенности включены такие показатели, как:

высокая скорость передачи данных;
отсутствие восприимчивости к различным помехам;
по сравнению с медными кабелями, малый вес и габаритные размеры;
высокая продолжительность срока эксплуатации;
возможность увеличения расстояния между передающими устройствами до 800 км.

Пожалуй, единственными недостатками, которые можно выделить при создании сети из оптоволокна - высокая стоимость материалов и оборудования, трудоемкий процесс монтажа кабеля, связанный с необходимостью проведения сварочных работ при прокладке основных магистралей.

Конструкция оптического кабеля

1 - центральный силовой элемент
2 - оптические волокна
3 - пластиковые трубочки-модули
4 - плёнка
5 - тонкая внутренняя оболочка из полиэтилена
6 - кевларовые нити или броня
7 - внешняя толстая оболочка из полиэтилена

Пропускная способность оптоволокна

За последние несколько десятков лет пропускная способность волоконно-оптического кабеля значительно увеличилась. При этом разработки по усовершенствованию одной из передовых технологий передачи данных не прекращается даже на минуту. В сущности, скорость передачи сигнала во многом зависит от расстояния между оборудованием, типа волоконного носителя и количества соединительных стыков в магистралях.

К примеру, использованный при построении внутренней сети (между серверами данных) многомодовый оптический кабель на расстоянии приблизительно в 200 метров способен обеспечить скорость до 10 Гбит/с.

Для прокладки внешних коммуникаций, где расстояние между передатчиками может достигать нескольких десятков километров применяется одномодовое оптоволокно. Структура такого кабеля позволяет развивать скорость потока более 10 Гбит/с. Правда, это далеко не предел возможности оптики. С увеличением потребительского спроса возникнет необходимость наращивать мощность оборудования и даже замена техники, позволяющая добиться скорости передачи данных на уровне 160 Гбит/с не способна использовать потенциал носителя в полной мере.

Виды оптоволоконного кабеля

По своей структуре оптоволоконный кабель делится на две категории:

многомодовое;
одномодовое.

Многомодовый оптический кабель хорошо зарекомендовал себя как проводник, передающий сигнал на малые расстояния. В первую очередь, это обусловлено структурой самого волокна, в названии которого слово «много» означает далеко не то, что принято считать хорошим показателем. Рекомендованное расстояние, при прокладке многомодового кабеля, от передающего устройства и до пользователя должно составлять не более одного километра. На этой дистанции проводник показывает великолепные способности по передаче светового потока практически без потерь и способен обеспечивать скорость до 10 Гбит/с. Таким образом, его можно использовать при построении сети в маленьком районе или же как оптический кабель для внутренней прокладки.

Одномодовый оптический кабель в первую очередь предназначен для передачи данных на большие расстояния, которые могут исчисляться в десятках, а то и сотнях километров. По своей структуре такой тип волокна обладает более лучшими качествами и способен поддерживать постоянную высокую скорость потока информации практически без затухания в оптическом кабеле. Таким образом, пропускная способность одномодового оптического носителя лимитируется непосредственно передающими устройствами и, при установленном мощном оборудовании, может достигать нескольких Тбит/с.

Необходимое оборудование для передачи информации по оптоволоконному кабелю

На сегодняшний день оптоволоконные сети получили широкое распространение среди компаний, предоставляющих своим абонентам доступ к интернету. При этом, для осуществления передачи данных, если не считать промежуточных муфт и прочего сопутствующего оборудования, используется следующая техника:

со стороны провайдера: - специальное оборудование DLC, известное также под названием мультиплексор. Оно позволяет производить передачу данных по волоконно-оптическому кабелю на значительные расстояния с постоянно поддерживаемой высокой скоростью.

со стороны абонента: - роутер ONT, который является оконечным клиентским оборудованием и позволяет обеспечить доступ к интернету через оптоволоконную сеть. Позволяет осуществлять доступ на скорости до 2.5 Гбит/с.

xn----etbqnigrhw.xn--p1ai

26 терабит/с по оптоволокну одним лазером

Группа немецких инженеров под руководством профессора Вольфганга Фройде (Wolfgang Freude) из университета Карлсруэ применила в оптоволокне технику OFDM (ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием), которая широко используется в беспроводной связи (802.11 и LTE), цифровом телевидении (DVB-T) и ADSL.

В оптоволокне использовать OFDM сложнее, ведь тут нужно разделить на поднесущие световой поток. Раньше единственным способом сделать это было использование отдельного лазера для каждой поднесущей. Сравнение разных видов мультиплексирования

Для вещания на каждой частоте используется отдельный лазер и отдельный приёмник, так что в одном оптоволоконном канале одновременно могут передавать сигнал сотни лазеров. По словам профессора Фройде, общая пропускная способность канала ограничена только количеством лазеров. «Уже был проведён эксперимент и продемонстрирована скорость 100 терабит/с», - сказал он в интервью BBC. Но для этого пришлось использовать около 500 лазеров, что само по себе очень дорого.

Фройде с коллегами разработали технологию передачи по оптоволокну более 300 поднесущих разного цвета одним-единственным лазером, который работает короткими импульсами. Здесь проявляется интересный феномен под названием оптический частотный гребень. Каждый маленький импульс «размазывается» по частотам и времени, так что приёмник сигнала с помощью хорошего тайминга теоретически может обработать каждую частоту по отдельности.

После нескольких лет работы немецким исследователям всё-таки удалось найти правильный тайминг, подобрать подходящие материалы и осуществить на практике обработку каждой поднесущей с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). Преобразование Фурье - операция, сопоставляющая функции вещественной переменной другую функцию вещественной переменной. Эта новая функция описывает коэффициенты при разложении исходной функции на элементарные составляющие - гармонические колебания с разными частотами.

БПФ идеально подходит для разложения света по поднесущим. Оказалось, что из обычного импульса можно извлечь в совокупности около 350 цветов (частот), и каждый из них используется в качестве отдельной поднесущей, как и в традиционной технике OFDM. В прошлом году Фройде с коллегами провели эксперимент и на практике показали скорость 10,8 терабит/с, а сейчас ещё больше усовершенствовали точность распознавания частот.

По словам Фройде, разработанная им технология тайминга и БПФ вполне может быть реализована в микросхеме и найти коммерческое применение.

Метки:

habrahabr.ru

Оптоволокно

1. Что означают термины «терминирование» кабельной системы и «сплайсирование» оптоволоконного кабеля? Терминирование - процедура соединения кабеля, провода или волокна с коммутационным оборудованием. Сплайсирование – механическое сращивание концов волокон друг с другом при помощи муфты-зажима (сплайса). 2. Поясните понятия «базовые параметры» кабельной системы и

«затухание оптоволоконного кабеля»? Затухание – процесс ослабления светового потока в оптическом волокне. Факторы, вызывающие затухание могут быть различными: - затухание, вызванное поглощением света. Определяется как превращение светового импульса в тепло, связанное с резонансом в материале волокна. Существуют внутренние поглощения (связано с материалом волокна) и внешние поглощения (наличие микропримесей). Оптические волокна, производимые в настоящее время, имеют очень малое количество микропримесей, поэтому внешними поглощениями можно пренебрегать. - затухание света в оптическом волокне, вызванное рассеиванием излучения. Рассеивание является одним из основных фактором затухания света в волокне. Этот вид затухания, прежде всего, связан с наличием примесей в оптическом волокне, а также с дефектами сердцевины оптического волокна. Наличие подобных включений, приводят к тому, что световой поток, распространяясь по оптическому волокну, откланяется от правильной траектории, вследствие чего происходит превышение угла преломления и выходу части светового потока через оболочку. Также наличие посторонних примесей приводит к частичному отражению светового потока в обратную сторону, так называемый эффект обратного рассеивания; - затухание света, связанного с изгибами оптического волокна, существует два типа изгибов: 1. Микроизгиб, этот вид изгиба вызван микроскопическими изменениями геометрических параметров сердечника волокна в результате производства. 2. Макроизгиб, вид вызван большим изгибом оптического волокна, который превышает минимальный радиус, при этом происходит частичный выход света из сердцевины волокна. Радиус изгиба, при котором световой импульс распространяется без каких-либо искажений, равен 10 сантиметрам (для одномодовых волокон). Увеличение минимального радиуса изгиба приводит к повышению эффекта рассеивания. Факторами необходимыми для определения полного коэффициента затухания являются: потери ввода и вывода оптического сигнала, потери поглощения и рассеивания, потери изгиба и потери на механических соединителях. Коэффициент затухания определяется как отношение мощности введенной в оптическое волокно к мощности принятой из волокна оптического сигнала. Измеряется в децибелах (дБ). 3. Опишите конструкцию и характеристики одномодового оптоволоконного кабеля. Оптоволоконный кабель представляет собой тонкие светопроводящие стеклянные или пластиковые сердечники в стеклянной же светоотражающей оболочке, заключенной в защитную оплетку. Одномодовое волокно - (singlemode) SM, 9-10/125 мкм, то есть 9-10 микрометров – диаметр сердечника, 125 мкм – диаметр оболочки. Передается световой пучок с длинами волн 1300 и 1550 нм и с затуханием 1 Дб/км. 4. Опишите конструкцию и характеристики многомодового оптоволоконного кабеля. многомодовое волокно - (multimode) ММ, 62,5/125 и 50/125 мкм: диаметр сердечника составляет 62.5 или 50 микрометров. Передается световой пучок с длинами волн 850 и 1300 нм и с затуханием 1,5-5Дб/км.

5. Какие стандарты на оптоволокно должны использоваться

администратором системы при организации оптоволоконной

кабельной системы? В настоящее время определены такие соответствия рекомендации IEC 60793 и рекомендации МСЭ-Т (ITU-T) с добавлением длины волны определённого типа оптоволокна:

Тип B1.1 соответствуют ITU-T G652 (a, b) с длиной волны 1,31 мкм и ITU-T G654a с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B1.2 b соответствует ITU-T G654 (b) с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B1.2 c соответствует ITU-T G654 (c) с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B1.3 соответствует ITU-T G652 (c, d) с длиной волны 1,31 мкм;

Тип B2 соответствует ITU-T G.653 (a, b) и ITU-T G.655 (a,b) с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B4 c соответствует ITU-T G.655 (c) с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B4 d соответствует ITU-T G.655 (d) с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B4 e соответствует ITU-T G.655 (е) с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B5 соответствует ITU-T G.656 с длиной волны 1,55 мкм;

Тип B6 a соответствует ITU-T G.657 A1/2 длиной волны 1,31 мкм;

Тип B6 b соответствует ITU-T G.657 В2/3 длиной волны 1,31 мкм.

6. Какие стандарты администрирования кабельных систем должен

применять администратор системы? Создание кабельных систем основывается на множестве

стандартов. Приведем основные стандарты, необходимые для

высокоскоростной передачи данных и обязательные д л я со блюдения

службами администратора системы.

EIA/TIA 568 - стандарт создания телекоммуникаций служебных

и производственных зданий, планирование кабельных

систем зданий, методика построения системы телекоммуникаций

служебных и производственных зданий.

EIA/TIA 569 - стандарт, описывающий требования к помещениям,

в которых устанавливается структурированная кабельная

система и оборудование связи.

EIA/TIA 606 - стандарт администрирования телекоммуникационной

инфраструктуры в служебных и производственных

EIA/TIA 607 - стандарт, устанавливающий требования к

инфраструктуре телекоммуникационной системы заземления

и выравнивания потенциалов в служебных и производственных

Возможно использование стандартов не EIA/TIA, а стандартов

на построение структурированных кабельных систем ISO.

ISO 11801 - стандарт на структурированные кабельные системы

общего назначения в зданиях и кампусах. Он фун кц ионально

аналогичен стандарту EIA/TIA 568. 7. Какие функции выполняют системы администрирования кабельной

системы? Приведите пример реализации. Поиск неисправностей в сети - достаточно сложный процесс,

а процедура регистрации изменений состояния соединений

вручную так же сложна и ненадежна. Поэтому чаще всего

и сетях применяют системы администрирования кабельных

систем, позволяющие следить за работоспособностью системы

и ее отдельных компонентов и устранять неполадки в минимально

короткие сроки. 8. Перечислите подсистемы кабельной системы здания и их функции.

Подсистема рабочего места. Подсистема рабочего места предназначена для подключения конечных потребителей (компьютеров, терминалов, принтеров,телефонов и т. д.) к информационной розетке. Включает в себя коммутационные кабели, адаптеры, а также устройства позволяющие подключать оконечное оборудование к сети через информационную розетку. Работа СКС, в конечном итоге, обеспечивает работу именно подсистемы рабочего места.

Горизонтальная подсистема. Горизонтальная подсистема покрывает пространство между Информационной розеткой на рабочем месте и горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу. Она состоит из горизонтальных кабелей, информационных розеток и части горизонтального кросса, которая обслуживает горизонтальный кабель. Каждый этаж здания рекомендуется обслуживать своей собственной Горизонтальной подсистемой. Все горизонтальные кабели, независимо от типа передающей среды, не должны превышать 90 м на участке от информационной розетки на рабочем месте до горизонтального кросса. На каждое рабочее место должно быть проложено как минимум два горизонтальных кабеля.

Магистральная подсистема. Магистральная подсистема соединяет главный кросс в аппаратной с промежуточными кроссами и с горизонтальными кроссами. Магистральная подсистема должна включать в себя кабель, установленный вертикально между этажными кроссами в многоэтажном здании, а также кабель, установленный горизонтально между кроссами в протяженном здании.

Подсистема оборудования. Подсистема оборудования состоит из электронного оборудования связи коллективного (общего) использования, расположенного в аппаратной или в телекоммуникационном шкафу, и передающей среды, необходимой для подключения к распределительному оборудованию, обслуживающему горизонтальную или магистральную подсистемы.

Магистраль комплекса зданий. Когда кабельная система охватывает более одного здания, компоненты, обеспечивающие связь между зданиями, составляют Магистраль комплекса зданий. Эта подсистема включает в себя среду, по которой осуществляется передача магистральных сигналов, соответствующее коммутационное оборудование, предназначенное для терминирования данного типа среды, и устройства электрической защиты для подавления опасных напряжений при воздействии на среду грозового и/или высоковольтного электричества, пики которых могут проникать в кабель внутри здания.

Административная подсистема. Административная подсистема объединяет вместе, перечисленные выше подсистемы. Состоит из коммутационных кабелей, с помощью которых производится физическое соединение различных подсистем, и маркировки для идентификации кабелей, коммутационных панелей и т. д

9. Перечислите характеристики кабельной системы кампуса согласно

стандарту TIA/EIA 568. В соответствии с стандартом построения кабельных систем TIA/EIA 568, СКС имеет следующие характеристики: топология любых подсистем - звезда; типы устройств и помещений, соединяющих кабельные подсистемы: горизонтальный клозет и кросс (НС), промежуточный клозет и кросс (1C), главный клозет и кросс (МС) и аппаратная (ER) - помещение для активного сетевого оборудования; число промежуточных клозетов между главным и горизонтальным клозетом - не более 1 клозета; между любыми двумя горизонтальными клозетами - не более 3 клозетов; максимальная длина магистрального сегмента для витой пары - 90 м; не зависит от типа кабеля; максимальная длина магистрального сегмента для оптоволокна зависит от типа кабеля (см.рис)

10. Приведите примеры реализации маркировки кабельной системы согласно стандарту администрирования. ГОСТ Р53246-2008 Маркировка цветовым кодом в зависимости от класса оптического волокна

11. Что представляет собой функциональная схема сети? Когда и как ее

делает администратор системы?

12. Перечислите технические метрики оптоволоконной кабельной

системы. Как провести их коррекцию после отклонений от

номинальных значений? Задержки (Frame Delay Ratio). Задержка - критичный параметр,

имеющий большое значение для приложений, работающих

в реальном масштабе времени. Этот параметр уже рассматривался

как техническая метрика для 100 Base Ethernet.

В документах форума приведен теоретический расчет данного

параметра для Metro Ethernet. На практике достаточно проблематично

сложность современных систем).

Потери фреймов FLR (Frame Loss Ratio). Потери фреймов

Это доля фреймов, не доставленных получателю, от

общего числа переданных фреймов за отчетный период (час,

день, месяц).

Влияние потерь пакетов на пользовательский трафик, как и

задержек, различно и зависит от типа передаваемых данных.

Соответственно потери могут по-разному влиять на качество

обслуживания QoS в зависимости от приложений, услуг

или телекоммуникационных протоколов высокого уровня,

используемых для обмена информацией. Например, потери,

не превышающие 1 %, приемлемы для приложений типа Voice

over IP (VoIP) , однако их увеличение до 3 % делает невозможным

предоставление этого сервиса.

С другой стороны, современные приложения гибко реагируют

на рост потерь, компенсируя его снижением скорости

передачи или применением адаптивных механизмов компрессии

Математические описания FLR также представлены в документах

Вариации задержки FDV (Frame Delay Variations) - это один

из критичных параметров для приложений, работающих в режиме

реального времени.

FDV определяется как разница в задержке нескольких выбранных

пакетов, отправленных от одного устройства к другому. Эта метрика применима только к успешно доставленным

пакетам за некий интервал времени. Ее математические рас

четы приведены в документах форума.

Пропускная способность капала. Полоса пропускания канала

является теоретическим максимумом возможной передаваемой

информации и очень часто это понятие при измерениях

заменяют понятием пропускной способности канала,

которое отражает реальную возможность среды, т. е. объем

данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени.

Пропускная способность не является пользовательской характеристикой,

так как она характеризует скорость выполнения

внутренних операций сети - передачи пакетов данных между

узлами сети через различные коммуникационные устройства.

Процент использования полосы пропускания канала в единицу

времени называют утилизацией канала. Утилизацию ка нала

также часто используют как метрику. Пропускная способность

измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах

в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной,

средней и максимальной.

Средняя пропускная способность вычисляется путем деления

общего объема переданных данных на время их передачи,

причем выбирается достаточно длительный промежуток времени

Час, день или неделя.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней

пропускной способности тем, что для усреднения выбирается

очень маленький промежуток времени, например 10 мс или 1 с.

Максимальная пропускная способность - это наибольшая

мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение

периода наблюдения.__

13. Какие бизнес-метрики использует администратор системы при

эксплуатации кабельной системы? Существуют три основные бизнес-метрики работы ИС.

Ожидаемое время восстановления системы MTTR (Mean

Time to Restore). Эта метрика задается бизнес-подразделениями

компании службам администратора системы. Есть виды бизнеса,

которые могут просуществовать без ИС только несколько

минут, а затем цена простоя за минуту станет критически

Другие виды бизнеса могут ждать восстановления системы

несколько дней без финансовых потерь. Это критическая

метрика д ля планирования процедуры восстановления. Стоимость

по применению превентивных мер д ля восстановления

системы растет в геометрической прогрессии в зависимости от

значения MTTR. Время бесперебойной работы системы - метрика, характеризующая

время работы системы. Эта метрика похожа на метрику

MTBF, обсуждавшуюся в главе 8, но учитывает не только

технические проблемы, а и проблемы сопровождения сети. Она

используется для измерения надежности и стабильности сети и

отображает время, которое сеть работает без сбоев или необходимости

перезагрузки в целях администрирования или обслуживания.

Надежность системы иногда измеряют в процентах (обычно

не менее 99%). Слишком высокое ее значение может означать недостаточную

квалификацию администратора системы, так как

часть процессов требует регламентной остановки и перезагрузки.

Ожидаемое время между отказами MTBF (Mean Time Between

Failures), или наработка на отказ, - это метрика работы

оборудования, задаваемая производителем. Так как современное

компьютерное оборудование работает достаточно надежно

(очень часто производителем дается пожизненная гарантия),

то часть производителей не приводит эту метрику в своей технической

документации. Администратору системы следует

в этом случае брать ее из публикуемых аналитических данных

по данному виду оборудования.

Время подъема системы Uptime - это результирующая

метрика, которая говорит о том, сколько времени пользователь

не пользуется ИС из-за проблем диагностики ошибки и

восстановления системы, т. е. это совокупность времени для

поиска ошибок, их диагностики, времени восстановления и

запуска ИС в промышленном режиме. Эта метрика задается

бизнес-подразделениями службам администратора системы в

SLA. Определяется она исходя из финансовых возможностей

предприятия и, соответственно, его оснащенностью средствами

диагностики и восстановления. Для служб администратора

системы эта метрика является отчетной и определяет их возможность

поддерживать ИС в работоспособном состоянии. Доступность услуги (Service Availability) оказывает прямое

влияние на фактическое качество услуги, потребляемой

пользователем. Существуют три наиболее важных критерия,

определяющих доступность услуги: время внедрения услуги

(Service Activation Time), доступность соединения (Connection

Availability), время восстановления услуги после сбоя (Mean

Time to Restore Service - MTTR).

Время внедрения услуги - это время, которое проходит с

момента заказа пользователем нового сервиса (или модификации параметров существующего сервиса) до момента, когда

услуга будет активизирована и доступна пользователю. Время

инсталляции может занимать от нескольких минут до нескольких

месяцев. Например, для модификации существующего

сервиса (по запросу пользователя) в целях повышения

его производительности может потребоваться прокладка

волоконно-оптического кабеля до места расположения пользователя,

что потребует продолжительного времени.

Доступность соединения определяет, насколько долго пользовательское

соединение соответствует параметрам контракта.

Обычно значение этого параметра в описании сервиса указывается

в процентах (иногда в минутах). Доступность соединения

вычисляется как процент времени, в течение которого

пользовательское соединение находилось в полностью работоспособном

состоянии (пользователь принимал и передавал

данные), от общей продолжительности отчетного периода.

Поставщик услуги (например, оператор связи) обычно исключает

из времени простоя период проведения регламентных

работ, поскольку о предстоящей профилактике пользователь

оповещается заранее.

Время восстановления услуги после сбоя определяется как

ожидаемое время, необходимое для восстановления нормального

функционирования услуги после сбоя. Эта метрика уже

обсуждалась в главе 8. Дополнительно отметим некоторые ее

особенности. Большинство сетей обеспечивают некоторый

уровень избыточности с автоматическим восстановлением

услуги при возникновении сбоев или неисправностей. Для

подобных ситуаций оператор связи выставляет MTTR, равным

нескольким секундам или даже миллисекундам. Если

требуется вмешательство технического персонала, это время

принимается обычно равным нескольким минутам, реже -

14. Какие службы администратора системы должны быть

задействованы в процессе восстановления оптоволоконной

кабельной системы?

15. Какие работы по восстановлению оптоволоконной кабельной

системы и в каком случае администратор системы отдаст

аутсорсинговой компании?

16. Приведите пример применения базовой модели поиска ошибок

администратором системы при «медленной» работе оптоволоконной

кабельной системы.

studfiles.net

Оптоволоконный кабель - от выбора до использования

Оптоволоконний кабель - не только товар, который можно купить на сайте компании «Финфорт-Интертрейдинг», это прежде всего составляющий компонент для построения надёжной, безотказной сети Интернет.

Оптоволокно передаёт данные с очень высокой скоростью. С каждой новой модернизацией повышается не только качество, но и объём передаваемой информации. Пропускная способность оптоволоконного кабеля уже измеряется в Тбит/с. Но и это ещё не предел - есть возможность для многократного увеличения пропускной способности.

Как выбрать оптоволоконний кабель?

На оптоволокно есть много спецификаций, которые охватывают разные аспекты, такие как размеры, пропускная способность, прочность, радиус изгиба, выбор коннекторов и даже цвет защитной оболочки, которая предохраняет кабель от повреждения.

Из основных параметров, которые нужно знать, стоит выделить длину оптоволокна, диаметр, пропускную способность оптоволоконного кабеля, окно прозрачности, затухание сигнала.

Будете заказывать кабель на сайте «Финфорт-Интертрейдинг», всегда берите с запасом - вдруг потребуется перестановка оборудования в пределах помещения, дополнительные метры или целая катушка никогда не помешают!

Для подсоединения оптоволоконного кабеля к оборудованию нужны оптические коннекторы. Самыми популярными являются SC и ST коннекторы. Все виды соединителей для кабелей есть на странице с товарами сайта «Финфорт-Интертрейдинг» - выбирайте подходящие!

Выбрать и купить оптоволоконный кабель на сайте компании «Финфорт-Интертрейдинг» не составит труда. Вот чего вы можете не знать, так это некоторые нюансы, на которые редко кто обращает внимание.

Никогда не смотрите непосредственно в разрез оптоволокна. Оптическая энергия, которая передаётся через кабель, не видима для глаз, но она способна необратимо повредить сетчатку.

Осторожно проводите сращивание волокон. Обрезки оптоволокна - крохотные, почти невидимые острые стёклышки, которые могут повредить кожу рук или попасть в глаза. Чтобы собрать осколки, воспользуйтесь скотчем.

Проследите за тем, чтобы количество волокон в кабеле одной сети (снаружи и внутри здания) максимально совпадало.

Во время прокладки оптоволокна тестируйте и документируйте такие данные, как затухание каждого волокна. Составьте описание мощности оптического излучения при передаче и при приеме, укажите оптические потери, местоположение патч-панели, тип коннектора для каждого соединения.

Конечно, это далеко не вся информация о оптоволоконных кабелях. Подробные технические характеристики описаны на сайте компании «Финфорт-Интертрейдинг» в разделе с товарами. Заходите, выбирайте, заказывайте!

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) давно занимают одну из лидирующих позиций на рынке телекоммуникаций. Имея ряд преимуществ перед другими способами передачи информации (витая пара, коаксиальный кабель, беспроводная связь…), ВОЛС широко используются в телекоммуникационных сетях разных уровней, а также в промышленности, энергетике, медицине, системах безопасности, высокопроизводительных вычислительных системах и во многих других областях.

Передача информации в ВОЛС осуществляется по оптическому волокну (optical fiber). Для того чтобы грамотно подойти к вопросу использования ВОЛС, важно хорошо понимать, что из себя представляет оптическое волокно как среда передачи данных, каковы его основные свойства и характеристики, какие бывают разновидности оптических волокон. Именно этим базовым вопросам теории волоконно-оптической связи и посвящена данная статья.

Структура оптического волокна

Оптическое волокно (оптоволокно) - это волновод с круглым поперечным сечением очень малого диаметра (сравним с толщиной человеческого волоса), по которому передается электромагнитное излучение оптического диапазона. Длины волн оптического излучения занимают область электромагнитного спектра от 100 нм до 1 мм, однако в ВОЛС обычно используется ближний инфракрасный (ИК) диапазон (760-1600 нм) и реже - видимый (380-760 нм). Оптическое волокно состоит из сердцевины (ядра) и оптической оболочки, изготовленных из материалов, прозрачных для оптического излучения (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция оптического волокна

Свет распространяется по оптоволокну благодаря явлению полного внутреннего отражения. Показатель преломления сердцевины, обычно имеющий величину от 1,4 до 1,5, всегда немного больше, чем показатель преломления оптической оболочки (разница порядка 1%). Поэтому световые волны, распространяющиеся в сердцевине под углом, не превышающим некоторое критическое значение, претерпевают полное внутреннее отражение от оптической оболочки (рис. 2). Это следует из закона преломления Снеллиуса. Путем многократных переотражений от оболочки эти волны распространяются по оптическому волокну.

Рис. 2. Полное внутреннее отражение в оптическом волокне

На первых метрах оптической линии связи часть световых волн гасят друг друга вследствие явления интерференции. Световые волны, которые продолжают распространяться в оптоволокне на значительные расстояния, называются пространственными модами оптического излучения. Понятие моды описывается математически при помощи уравнений Максвелла для электромагнитных волн, однако в случае оптического излучения под модами удобно понимать траектории распространения разрешенных световых волн (обозначены черными линиями на рис. 2). Понятие моды является одним из основных в теории волоконно-оптической связи.

Основные характеристики оптического волокна

Способность оптического волокна передавать информационный сигнал описывается при помощи ряда геометрических и оптических параметров и характеристик, из которых наиболее важными являются затухание и дисперсия .

1. Геометрические параметры.

Помимо соотношения диаметров сердцевины и оболочки, большое значение для процесса передачи сигнала имеют и другие геометрические параметры оптоволокна, например:

некруглость (эллиптичность) сердцевины и оболочки, определяемая как разность максимального и минимального диаметров сердцевины (оболочки), деленная на номинальный радиус, выражается в процентах;
неконцентричность сердцевины и оболочки - расстояние между центрами сердцевины и оболочки (рис. 3).

Рис 3. Некруглость и неконцентричность сердцевины и оболочки

Геометрические параметры стандартизированы для разных типов оптического волокна. Благодаря совершенствованию технологии производства значения некруглости и неконцентричности удается свести к минимуму, так что влияние неточности геометрии оптоволокна на его оптические свойства оказывается несущественным.

(NA) - это синус максимального угла падения луча света на торец волокна, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения (рис. 4). Этот параметр определяет количество мод, распространяющихся в оптическом волокне. Также величина числовой апертуры влияет на точность, с которой должна производиться стыковка оптических волокон друг с другом и с другими компонентами линии.

Рис 4. Числовая апертура

3. Профиль показателя преломления.

Профиль показателя преломления - это зависимость показателя преломления сердцевины от ее поперечного радиуса. Если показатель преломления остается одинаковым во всех точках поперечного сечения сердцевины, такой профиль называется ступенчатым . Среди других профилей наибольшее распространение получил градиентный профиль, при котором показатель преломления плавно увеличивается от оболочки к оси (рис. 5). Помимо этих двух основных, встречаются и более сложные профили.

Рис. 5. Профили показателя преломления

4. Затухание (потери).

Затухание - это уменьшение мощности оптического излучения по мере распространения по оптическому волокну (измеряется в дБ/км). Затухание возникает вследствие различных физических процессов, происходящих в материале, из которого изготавливается оптоволокно. Основными механизмами возникновения потерь в оптическом волокне являются поглощение и рассеяние.

а) Поглощение . В результате взаимодействия оптического излучения с частицами (атомами, ионами…) материала сердцевины часть оптической мощности выделяется в виде тепла. Различают собственное поглощение , связанное со свойствами самого материала, и примесное поглощение , возникающее из-за взаимодействия световой волны с различными включениями, содержащимися в материале сердцевины (гидроксильные группы OH - , ионы металлов…).

б) Рассеяние света, то есть отклонение от исходной траектории распространения, происходит на различных неоднородностях показателя преломления, геометрические размеры которых меньше или сравнимы с длиной волны излучения. Такие неоднородности являются следствием как наличия дефектов структуры волокна (рассеяние Ми ), так и свойствами аморфного (некристаллического) вещества, из которого изготавливается волокно (рэлеевское рассеяние ). Рэлеевское рассеяние является фундаментальным свойством материала и определяет нижний предел затухания оптического волокна. Существуют и другие виды рассеяния (Бриллюэна-Мандельштама, Рамана) , которые проявляются при уровнях мощности излучения, превышающих те, которые обычно используются в телекоммуникациях.

Величина коэффициента затухания имеют сложную зависимость от длины волны излучения. Пример такой спектральной зависимости приведен на рис. 6. Область длин волн с низким затуханием называется окном прозрачности оптического волокна. Таких окон может быть несколько, и именно на этих длинах волн обычно осуществляется передача информационного сигнала.

Рис. 6. Спектральная зависимость коэффициента затухания

Потери мощности в волокне обуславливаются также различными внешними факторами. Так, механические воздействия (изгибы, растяжения, поперечные нагрузки) могут приводить к нарушению условия полного внутреннего отражения на границе сердцевины и оболочки и выходу части излучения из сердцевины. Определенное влияние на величину затухания оказывают условия окружающей среды (температура, влажность, радиационный фон…).

Поскольку приемник оптического излучения имеет некоторый порог чувствительности (минимальную мощность, которую должен иметь сигнал для корректного приема данных), затухание служит ограничивающим фактором для дальности передачи информации по оптическому волокну.

5.Дисперсионные свойства.

Помимо расстояния, на которое передается излучение по оптическому волокну, важным параметром является скорость передачи информации. Распространяясь по волокну, оптические импульсы уширяются во времени. При высокой частоте следования импульсов на определенном расстоянии от источника излучения может возникнуть ситуация, когда импульсы начнут перекрываться во времени (то есть следующий импульс придет на выход оптического волокна раньше, чем закончится предыдущий). Это явление носит название межсимвольной интерференции (англ. ISI - InterSymbol Interference, см. рис. 7). Приемник обработает полученный сигнал с ошибками.

Рис. 7. Перекрывание импульсов, вызывающее межсимвольную интерференцию: а) входной сигнал; б) сигнал, прошедший некоторое расстояние L1 по оптическому волокну; в) сигнал, прошедший расстояние L2> L1.

Уширение импульса, или дисперсия , обуславливается зависимостью фазовой скорости распространения света от длины волны излучения, а также другими механизмами (табл. 1).

Таблица 1. Виды дисперсии в оптическом волокне.

Название	Краткое описание	Параметр
1. Хроматическая дисперсия	Любой источник излучает не одну длину волны, а спектр незначительно отличающихся длин волн, которые распространяются с разной скоростью.	**Коэффициент хроматической дисперсии, пс/(нмкм).*** Может быть положительным (спектральные составляющие с большей длиной волны двигаются быстрее) и отрицательным (наоборот). Существует длина волны с нулевой дисперсией.
а) Материальная хроматическая дисперсия	Связана со свойствами материала (зависимость показателя преломления от длины волны излучения)
б) Волноводная хроматическая дисперсия	Связана с наличием волноводной структуры (профиль показателя преломления)
2. Межмодовая дисперсия	Моды распространяются по разным траекториям, поэтому возникает задержка во времени их распространения.	*Ширина полосы пропускания (* bandwidth), МГцкм* . Эта величина определяет максимальную частоту следования импульсов, при которой не происходит межсимвольной интерференции (сигнал передается без существенных искажений). Пропускная способность канала (Мбит/с) может численно отличаться от ширины полосы пропускания (МГц*км) в зависимости от способа кодирования информации.
3. Поляризационная модовая дисперсия, PMD	Мода имеет две взаимно перпендикулярные составляющие (поляризационные моды), которые могут распространяться с различными скоростями.	*Коэффициент* PMD, пс/√км . Временная задержка из-за PMD, нормируемая на 1 км.

Таким образом, дисперсия в оптическом волокне отрицательно сказывается как на дальности, так и на скорости передачи информации.

Разновидности и классификация оптических волокон

Рассмотренные свойства являются общими для всех оптических волокон. Однако описанные параметры и характеристики могут существенно отличаться и оказывать различное влияние на процесс передачи информации в зависимости от особенностей производства оптоволокна.

Фундаментальным является деление оптическим волокон по следующим критериям.

Материал . Основным материалом для изготовления сердцевины и оболочки оптического волокна является кварцевое стекло различного состава. Однако используется большое количество других прозрачных материалов, в частности, полимерные соединения.
Количество распространяющихся мод . В зависимости от геометрических размеров сердцевины и оболочки и величины показателя преломления в оптическом волокне может распространяться только одна (основная) или же большое количество пространственных мод. Поэтому все оптические волокна делят на два больших класса: одномодовые и многомодовые (рис. 8).

Рис. 8. Многомодовое и одномодовое волокно

На основании этих факторов можно выделить четыре основных класса оптических волокон, получивших распространение в телекоммуникациях:

(POF).
(HCS).

Каждому из этих классов посвящена отдельная статья на нашем сайте. Внутри каждого из этих классов также существует своя классификация.

Производство оптических волокон

Процесс изготовления оптического волокна крайне сложен и требует большой точности. Технологический процесс проходит в два этапа: 1) создание заготовки, представляющей собой стержень из выбранного материала со сформированным профилем показателя преломления, и 2) вытягивание волокна в вытяжной башне, сопровождающееся покрытием защитной оболочкой. Существует большое количество различных технологий создания заготовки оптического волокна, разработка и совершенствование которых происходит постоянно.

Практическое использование оптического волокна в качестве среды передачи информации невозможно без дополнительного упрочнения и защиты. Волоконно-оптическим кабелем называется конструкция, включающая в себя одно или множество оптических волокон, а также различные защитные покрытия, несущие и упрочняющие элементы, влагозащитные материалы. По причине большого разнообразия областей применения оптоволокна производители выпускают огромное количество самых разных волоконно-оптических кабелей, отличающихся конструкцией, размерами, используемыми материалами и стоимостью (рис. 9).

Рис.9. Волоконно-оптические кабели