Оптоволокно (ВОЛС) – революционный шаг в развитии систем передачи данных
Жизнь без Интернета сейчасневозможна. Наверное, каждый задавал себе вопрос о том, какон устроен. Всемирная сеть –огромный и сложный комплекс, состоящий из разнородных сетей, включающих в себя миллионы компьютеров. Все устройства объединены различными линиями связи: спутниковые каналы, телефонные провода и волоконно-оптические кабели (ВОК). Именно благодаря появлению волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), Интернет стал более быстрым по сравнению с временами, когда использовались телефонные линии, модемы и сетевые карты.
История создания ВОК
Переносчиком информации в оптоволокне являетсяодна из самых быстрых материй нашей Вселенной – свет. История его использования для передачи сообщений уходит глубоко в древность. Наши предки строили сигнальные башни в прямой видимости, в которых зажигали хворост в случае необходимости сообщить об опасности. Свет от пламени замечали соседи, после чегово всех башнях по цепочке зажигались костры. Более ранними цивилизациями использовался дым, который прерывали различными способами, таким образом кодируя сообщения.
В современном понимании передача информации началась в 1790-х годах, когда французы изобрели оптический телеграф, о котором упоминается даже в романе «Граф Монте-Кристо». На смену оптическому пришел телеграф Морзе, с помощью которого отправили первую телеграмму из Вашингтона в Балтимор.
Вторая половина 20-го века – время изобретения лазера, ставшего толчком к появлению оптоволокна. В 1962 году был изготовлен первый прототип полупроводникового лазера, использующегося в современных ВОЛС. Стекловолокно в качестве среды передачи предложил Чарльз Као, в 1962 году.Вскоре специалисты лаборатории Cornigполучили оптоволокно с меньшим затуханием (20dB/km) и длиной волны 633 нм. Это был прорыв в производстве стекловолокна.
Структура современного оптоволоконного кабеля
Простой ОК состоит изсердцевины, оптической оболочки, а также защитного и буферного покрытия. В его составвходят несколько волокон,скрученных определенным образом. Они окружены защитной оболочкой, а их количество кратно двум.
Единственный луч, проходящий через сердечник кабеля передачи называется модой. Свет, по мере движения через сердцевину кабеля, отражается от зеркальных стенок оплетки, которая не позволяет лучу покинуть пределы стекловолокна. Здесь имеет место эффект полного внутреннего отражения света от границы двух веществ разных коэффициентов преломления.
От влаги, механических и химических воздействий, кабель защищает внешняя оболочка. Если ВОК предназначен для тяжелой эксплуатации, то многослойная защита может включать в себя стальную ленту и проволоку (бронирующую рубашку).
Плюсы устройства волоконно-оптических кабелей:
- малый вес и объем;
- экономичность;
- высокая помехозащищенность;
- малое затухание светового сигнала;
- секретность и безопасность передаваемых данных. Для того, чтобы прослушать сеть, необходимо нарушить целостность кабеля, что легко отследить;
- взрыво- и пожаробезопасность;
- длительный срок эксплуатации.
Классификация оптоволоконных кабелей
По структуре оптоволоконные кабели делятся на:
- одномодовые;
- многомодовые.
Производство оптоволоконных кабелей –сложный процесс, отчего во времена их первого появления, производили только многомодовые кабели. Однако, вскоре обнаружилась их подверженность повышенной дисперсии, которая ограничивала регенерационный участок. Поэтому многомодовые ОК быстро вытеснились одномодовыми.
Толщина сердцевины одномодового кабеля составляет 8/125 микрон.Небольшой диаметр его сердечникаобеспечивает малую модовую дисперсию, что позволяет передавать информацию на большие расстояния без репитеров и повторителей.Поэтомуодномодовое оптоволокно дороже многомодового.
Многомодовый кабель поэтому так и называется, что позволяет пропустить через себя несколько мод. Толщина сердечника составляет 50/125 микрон. Траектория распространения световых лучей в таком кабеле носит разбросанный характер, отчего форма сигнала на приемнике очень искажается. Поэтому допустимая длина кабеля составляет от 2 до 5 км, после чего устанавливаются репитеры и усилители, восстанавливающие форму сигнала. Однако, многомодовые кабели отличаются дешевизной и доступностью, что делает их основным типом оптоволоконного кабеля.
Кроме того, в группе многомодовых волокон выделяют:
- ступенчатые. Количество мод может достигать тысячи с различным распределением по длине и сечению волокна;
- градиентные. Показатель преломления в таких волокнах плавно изменяется от середины к края, обеспечивая меньшую дисперсию.
Где применяется оптический кабель?
По основному назначению ВОК делятся на:
- магистральные. Используется одномодовое волокно, отличающееся малым затуханием, дисперсией и высокой пропускной способностью, так как рассчитано на передачу информации на большие расстояния;
- зоновые. Для организации связи областного центра и районов используется градиентное волокно с длиной волны 1,3 мкм и размерами 50/125 мкм;
- городские. Градиентное волокно с длиной волны 0,85 и 1,3 мкм, используется в соединении городских АТС и узлов связи.
Оптоволокно, как и медный кабель, используется в сетях с топологиями «шина» или «звезда». Недостатки ВОЛС незначительны по сравнению с преимуществами, отчего их развитие очень перспективно.
Jump -