0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Отличия оптоволокна от кабеля

Сравнение оптико-волоконного кабеля и витой пары

Сейчас при устройстве компьютерных сетей всё большую популярность приобретает оптоволокно – специальный светопроводящий кабель, в котором информация передаётся с помощью света. Но также распространена и витая пара – обычный кабель с проводниками, сплетёнными определённым образом. Разные интернет-провайдеры предлагают разные варианты, да и дома можно использовать любой из них. Так какой выбрать: оптико-волоконный кабель или привычную всем витую пару? Рассмотрим, какие преимущества они имеют и в каких ситуациях лучше использовать каждый из этих вариантов.

Что лучше выбрать: оптико-волоконный кабель или витую пару?

Преимущества и недостатки оптико-волоконного кабеля

Оптоволокно принципиально отличается от обычных проводов. Информация в нём передаётся с помощью коротких световых импульсов, которые испускаются лазером и считываются специальным приёмником. В каждом таком кабеле множество оптических волокон, причём металла в нём нет совсем. Поэтому оптоволокно имеет немало достоинств:

  • Обеспечивается высокая пропускная способность. Оптико-волоконные линии легко могут обеспечить скорость в 1000 Мбит/с и более.
  • Не восприимчиво к любым электрическим помехам. Проходящие рядом силовые линии и даже гроза на передачу информации совсем не влияют.
  • Не зависит от климата – может прекрасно работать как при +500 С, так и при -600 С.
  • Оптоволокно можно прокладывать на большие расстояния – до 15 км. без использования промежуточных станций.
  • Гарантия достигает 25 лет, то есть обеспечивается долговечность линии. Главная опасность – лишь механический разрыв.

Однако есть и недостатки:

  • Требуется довольно дорогостоящее оборудование.
  • Оптоволокно отличается гораздо большей стоимостью, чем витая пара. Разница достигает 10 раз за одинаковый метраж.
  • Требуют аккуратности при монтаже, чтобы не повредить светопроводящее волокно – для этого достаточно сильного изгиба.
  • Замена или поиск неисправного места требуют вызова специалиста. Самостоятельно это сделать не получится.

Недостатков не очень много, однако они довольно важные и могут влиять на выбор предпочтительного варианта.

Преимущества витой пары

Кабели такого типа – сейчас одни из самых распространённых. Они бывают разного типа, но в целом имеют следующие плюсы:

  • Недорогие.
  • Легко заменяются, так как имеют стандартные коннекторы. Поменять неисправный провод зачастую может и неспециалист.
  • Обеспечивают довольно большую скорость передачи – 100 Мбит/с и даже больше.
  • Позволяют соединять устройства на довольно больших расстояниях – до 300 метров, что для городских условий вполне неплохо.

Но имеются и некоторые важные недостатки:

  • Так как в кабеле используются металлические провода, то на передачу информации влияют разные электрические помехи.
  • Нельзя протянуть на большие расстояния, скажется сопротивление провода.

Теперь мы можем сравнить и посмотреть, что лучше: оптоволоконный кабель или витая пара, и почему их применяют в разных случаях.

Какой кабель лучше

Чтобы решить, лучше оптоволокно или обычная витая пара, нужно определить, в каких условиях они будут использоваться. Если нужно просто соединить несколько компьютеров в сеть, конечно, лучше всего подойдёт витая пара. Такую сеть можно создать очень быстро и дёшево, а скорость передачи будет вполне приличной. Кроме того, витая пара очень удобна в доме или в офисе по причине её непритязательности. Провод можно свободно изгибать, протягивать в самых неудобных местах. Даже если он случайно повредится, цена ему – копейки.

Оптоволокно в офисном варианте – довольно дорогая штука. Требуется оборудование, да и сам кабель не так уж и дёшев. Поэтому для устройства локальных сетей его использование просто финансово неоправданно. Единственное преимущество – высокая скорость передачи, не проявит себя, так как вряд ли даже десяток компьютеров смогут создать такой непрерывный трафик, на который рассчитано оптоволокно. Однако у оптоволокна есть немалый плюс – расстояние прокладки и независимость от помех. Поэтому его и используют для прокладки интернета к населённым пунктам или многоэтажкам. А вот дальше уже идет разводка по абонентам с помощью витой пары. Так используются преимущества обоих типов кабелей.

Кроме того, вот уже несколько лет провайдеры для одного абонента предоставляют скорость не более 100 Мбит/с, а на практике гораздо меньше. С такой нагрузкой вполне справляется витая пара. Но много абонентов из одного дома способны нагрузить и оптоволоконный кабель, поэтому его и удобнее проводить не от каждой квартиры к провайдеру, а от целого многоквартирного дома. Поэтому, если вы делаете выбор между обычным проводом типа витая пара и оптико-волоконным кабелем, учитывайте их плюсы и минусы. Там, где расстояния небольшие, нет особых помех, и скорости около 100 Мбит/с достаточно, можно обойтись витой парой. Там, где нужна помехоустойчивость, соединение на километры, и ожидается высокая нагрузка, лучше подойдёт оптоволокно.

Оптоволокно vs витая пара: что выбрать для дома

Представьте: вы переехали в новую квартиру и собираетесь подключить себе Интернет. Дом обслуживают 2 провайдера – «Медный всадник» и «Оптическая иллюзия». Преимущества первого – надежные, проверенные технологии на основе медной витой пары. Девиз второго: «Даешь оптоволокно в каждый дом», а это безграничная скорость, да и вообще модно и круто. Кому вы понесете деньги?

Положиться на опыт десятилетий или довериться инновациям? Если взвесить плюсы и минусы того и другого, то побеждает… Впрочем, давайте обо всем по порядку: что такое оптоволокно, в чем его принципиальные отличия от витой пары и что лучше для подключения домашнего Интернета.

Со скоростью света

Предполагаю, что многим читателям приходилось препарировать обычный сетевой кабель, и они знают, что он состоит из медных жил. Металл, в частности, медь передает информацию с устройства на устройство посредством электрических импульсов. Но электричество – лишь один из возможных переносчиков сигнала в компьютерных сетях, еще им бывают радиоволны и свет.

Для передачи светового импульса медь не годится, ему нужна прозрачная среда – светопроводящее волокно, которое и называют оптическим.

Пучок таких волокон под одной оболочкой называют волоконно-оптическим кабелем, а сеть из них – волоконно-оптическими линиями связи или ВОЛС.

Оптоволокно: что оно собой представляет

Оптическое волокно состоит из прозрачного сердечника – среды передачи света, и оболочки (демпфера), которая препятствует затуханию импульса и обеспечивает его доставку до конечной точки.

Передающие среды, которые иначе называют ядрами оптических волокон, делают из кварцевого, халькогенидного и других видов стекол, а также из акриловых смол. Эти материалы характеризуются прочностью, гибкостью, высокой светопроницаемостью и низкой чувствительностью к перепадам температур и излучениям. Оболочки также состоят из стекла или пластика.

Толщина световодов, используемых в построении ВОЛС, составляет 125 мкм. При этом диаметр сердечника может быть разным – 7–62,5 мкм в зависимости от вида оптоволокна.

Виды и категории оптических волокон и кабелей. Одномод и многомод

По виду и назначению различают одномодовые и многомодовые оптические волокна (а также состоящие из них кабели).

  • Одномодовые оптоволоконные нити пропускают лишь 1 световой сигнал (одну моду). Диаметр их сердечника составляет 7-10 мкм (в коммуникационных системах – 9 мкм), а чем он уже, тем ниже дисперсия и меньше затухание луча. Пропускная способность одномодового кабеля ниже, чем многомодового, но он способен передавать данные на бОльшие расстояния.
  • Многомодовые волокна одновременно пропускают несколько сигналов. Их сердечники имеют в несколько раз большее сечение – 50-62,5 мкм, что создает условия для повышения уровня дисперсии и более быстрого затухания импульса. Кабели такого типа предназначены для относительно коротких расстояний.
Читать еще:  Тонированные окна в квартире

Волоконно-оптические кабели, которые используют для построения компьютерных сетей, делятся на 7 классов:

  • OS1 – одномод с сердечником 9 мкм.
  • OS2 – широкополосный одномод с сердечником 9 мкм.
  • OM1 – многомод с сердечником 62,5 мкм.
  • OM2 – многомод с сердечником 50 мкм.
  • OM2 plus – могомод с сердечником 50 мкм для лазерных источников (улучшенный).
  • OM3 – высокоскоростной многомод с сердечником 50 мкм.
  • OM4 – оптимизированный многомод с сердечником 50 мкм.

Одномодовые кабели предназначены для межконтинентальных, межгосударственных, межгородских и внутригородских магистралей большой протяженности (обычно от 10 км), а также для связи удаленных узлов оборудования телекоммуникационных компаний и центров обработки данных. То есть их применяют там, где важна непрерывность (или минимальное количество соединений) и повышенная надежность линии.

Кабели такого типа стоят дешевле, чем многомодовые, но если учесть затраты на весь необходимый комплект оборудования, то системы на одномодовой передаче обходятся дороже.

Многомодовые кабели используют для подключения к сети рабочих станций и других конечных устройств внутри помещений, для связи между этажами и близко расположенными зданиями (до 550 м). Также ими оборудуют дополнительные линии связи в центрах обработки данных.

Для подключения к Интернету жителей многоэтажных домов чаще всего используют многомодовые кабели классов OM3 и OM4.

Так что же лучше – оптика или медь?

Нынче любой крупный и даже средний интернет-провайдер использует в ряде сегментов своих сетей оптоволокно. И наоборот: как бы провайдер не заманивал подключением к «самой быстрой системе нового поколения», отдельные участки его сетей – традиционный медный кабель. Просто правила им диктуют условия среды (где-то они больше подходят для меди, а где-то – для оптики) и экономическая целесообразность, а маркетинг – есть маркетинг.

К какому виду магистрали подключили ваш дом провайдеры «Медный всадник» и «Оптическая иллюзия», точно не скажет никто, поэтому будем считать, что их предложения различаются только способом подключения абонентов внутри квартир.

В таблице ниже сопоставлены свойства волоконной оптики и витой пары:

OM3 и ОМ4 – 100 Гбит/с

  • Оптоволоконная линия до 10-и раз быстрее и гораздо «дальнобойнее», чем витая пара, она не подвержена влиянию наводок электрического оборудования и силовых линий, долговечна и прочна, не горит, не теряет свойств от влаги, кислот и щелочей. Не допускает шпионских врезок и прослушивания путем индукционного подключения.
  • Волоконно-оптическую сеть легче замаскировать в интерьере, для нее не нужно монтировать широкие неэстетичные кабель-каналы.
  • Волоконная оптика – это хоть и гибкое, но стекло, а любое стекло может трескаться и крошиться. Поэтому монтаж и модернизация такой сети требует большой аккуратности. Если поврежденную витую пару можно разрезать и соединить простой скруткой, то для восстановления разорванной оптики нужен специальный сварочный аппарат и умение с ним обращаться. А иногда даже небольшое повреждение волоконно-оптической линии требует полной ее замены.
  • Главное преимущество витой пары – дешевизна и простота в обиходе. За подключение к Интернету посредством медного кабеля с вас, скорее всего, не возьмут никаких дополнительных денег, а за оптику придется заплатить, ведь она дорогая. Витую пару с универсальным коннектором можно сразу воткнуть в компьютер – и на нем появится Интернет. Для оптики снова придется раскошелиться на специальную розетку, модем (ONT-терминал или роутер), сетевые адаптеры. А это тоже недешево.

Чисто оптоволоконные сети внутри домов и квартир пока большая редкость, чаще всего их делают гибридными – частично оптическими, частично меднопроводными, частично беспроводными. Оптику обычно подводят только к модему, а конечные устройства – компьютеры, смартфоны, смарт ТВ и т. д. получают Интернет всё по той же витой паре или Wi-Fi, ведь они не оборудованием модулями декодирования светового сигнала. Значит, какие бы сверхскорости ни обещал вам провайдер, медленные сегменты сети сведут ее на нет.

Итак, ваш выбор «Медный всадник», если:

  • Вы не хотите переплачивать за то, чего, скорее всего, не получите. Если ваши устройства – потребители Интернет-трафика работают на устаревших протоколах Ethernet или Wi-Fi, то оптика не сделает их быстрее.
  • Вы часто переносите компьютер с места на место, у вас есть собака, которая любит жевать провода или маленькие дети, хватающие всё подряд. И в случае повреждения кабеля вам проще починить его своими руками, чем платить мастеру.

Вам лучше стать клиентом «Оптической иллюзии», если:

  • Вы за всё новое против всего старого. Волоконная оптика – это технология будущего, а значит, достойна инвестиций. И пусть она дружит не с каждым девайсом – скоро, надо ожидать, производители последних возьмутся за ум и оборудуют свои продукты поддержкой оптоволокна. Ведь потребители этого хотят и готовы вкладываться.
  • Финансы для вас – не проблема. У вас современная техника, которая поддерживает последние протоколы проводной и беспроводной связи, и вы готовы заставить ее «взять максимальную высоту».
  • Вам нужна скорость, и этим все сказано.
  • Безопасность сети в плане возможной утечки данных – ваше всё.

Какое оборудование купить для домашней оптоволоконной сети

Оборудование, через которое клиентские устройства получают доступ в Интернет по волоконно-оптической связи, обычно предоставляет провайдер. Но это, как правило, простейшие бюджетные девайсы с ограниченным набором возможностей. Если хотите что-нибудь быстрее, мощнее, функциональнее, приобретите его самостоятельно.

Для построения домашней сети из «разношерстных» устройств понадобится роутер (маршрутизатор) с портом подключения оптики SFP, SPF+, XPF, PON или GPON – так их обозначают на корпусе аппарата. В отличие от универсального RJ-45, оптоволоконные разъемы бывают нескольких типов (форм). Какой подойдет вам, лучше уточнить у провайдера, с которым вы планируете заключить договор. Самый распространенный называется SC/APC.

Однако тип разъема – не единственное различие между такими роутерами. Оптоволоконные порты имеют разную пропускную способность, и она должна быть указана в характеристиках аппарата.

Внутри маршрутизатора оптический сигнал преобразуется в электрический и радио, которые понимают подключаемые устройства – ПК, телефоны и прочее. Они получают сигнал через интерфейсы LAN (Ethernet) и Wi-Fi. От пропускной способности последних тоже зависит скорость работы сети.

Для максимального раскрытия потенциала оптоволоконной связи все сетевые интерфейсы маршрутизатора должны поддерживать современные скоростные стандарты. А именно:

  • SFP/ SPF+/XPF – не меньше, чем скорость провайдера согласно тарифному плану. Одни производители указывают здесь 2 значения – скорости приема и отдачи сигнала, другие – только наибольший.
  • LAN (Ethernet) – 1 Гбит/с.
  • Wi-Fi – 802.11b/g/n/ac. При поддержке этого стандарта теоретически достижимая скорость соединения для роутеров с 8-ю антеннами составляет 6,77 Гбит/с.

Ниже небольшой список моделей маршрутизаторов с поддержкой подключения к оптоволоконным линиям. Они различаются характеристиками и ценой.

  • TP-Link TX-VG1530
  • D-Link DPN-R5402C
  • ZyXEL PSG1282NV
  • D-Link DVG-N5402GF
  • ZyXEL PSG1282V
  • Keenetic Giga

Какой из них лучше? Тот, что больше отвечает вашим задачам и максимально приближен к параметрам вашей сети. Впрочем, при сходстве основных данных на первый план выходят дополнительные функции, а они здесь очень разные. Выбирайте и пользуйтесь.

Читать еще:  Раковина у окна

Отличие оптоволоконного кабеля от медного

После того как появился оптически-волоконный кабель, все поняли, что это и есть будущее связи. Сегодня им стараются заменить медные провода, которые на данный момент сильно устарели и утратили былую эффективность. Современная оптическая модель способна обеспечить более качественную связь, поскольку она имеет множество преимуществ.

Виды волоконно-оптического кабеля

Сегодня для того, чтобы проложить линии связи, специалисты пользуются двумя разновидностями проводов:

  • многодомовый – отличается градиентным либо ступенчатым показателем преломления сигнала. Он применяет несколько путей светового сигнала, а потому при поступлении к приемнику он способен немного искажаться. В качестве приемника либо передатчика может служить простой светодиод;
  • однодомовый – обеспечивает более качественный сигнал, при этом цена на волоконно-оптический кабель этого вида будет несколько дороже. Световой сигнал по этому кабелю проходит один путь, а потому практически никогда не искажается. Поскольку утраты сигнала мизерные, такой тип провода применяют для прокладывания сети на большие расстояния. Также в состав данной сети включены лазерные приемопередатчики, использующие лишь определенную длину световой волны.

Распространение луча происходит по специальным модам. Чем больше мод содержит кабель, тем чаще его используют в создании телевизионной системы замкнутого типа. Лучше всего, чтобы провод при этом обладал градиентным преломлением.

Сам кабель состоит из 6-ти надежных слоев:

  • оптические волокна, собственно, передающие сигнал;
  • трубка из стали, окружающая волокна;
  • жилы из меди, пропускающие ток;
  • фольга;
  • оболочка для изоляции;
  • бронирование либо защитное специальное покрытие – завершающий слой.

Требования к материалам для создания кабеля

Данный оптический провод обязательно покрывается оболочкой, отличающейся характеристиками брони. Ее изготавливают из полиэтилена, поскольку этот материал как нельзя лучше сможет обеспечить надежную защиту, независимо от места прокладывания. Полиэтилен отличается следующими качествами:

  • устойчивость к отрицательному воздействию внешней среды и ультрафиолета;
  • износостойкость;
  • высокая прочность;
  • способность сопротивляться влаге и температурным перепадам.

Чтобы защитить оптический кабель от грызунов, производители применяют стеклонити. С целью увеличения прочности этого провода применяются прутья из стали.

Сфера использования оптоволокна

Наиболее часто применение оптико-волоконного кабеля оправдано при необходимости:

  • создания внутренней прокладки;
  • линий под водой;
  • сети снаружи помещений.

Производители предъявляют завышенные требования к проводу, который требуется для внутреннего прокладывания. Такое изделие обязательно должно быть устойчиво к пожарам, внутри оболочки не может быть металлических деталей и геля. Данный тип кабеля максимально прост в монтаже и гибок.

По показателю пожаробезопасности наиболее подходящим считается провод с плотным буфером, отличающийся от остальных видов тем, что каждое волокно обладает собственной оболочкой. Отсутствие геля не дает возможности огню распространяться по кабелю, что делает его максимально безопасным.

Если оптоволокно требуется для монтажа вне помещения, лучше всего использовать специальный кабель для грунта и канализаций. Существуют такие модели, которые легко подвешиваются между зданиями определенным способом. Когда выбирается кабель для канализаций, необходимо приобретать изделие с гелем внутри, чтобы защитить волокно от проникновения воды.

Особенности и отличия волоконно-оптических кабелей LAPP

В настоящее время волоконно-оптические линии связи прочно занимают свои позиции и интенсивно развиваются. Стремительными темпами идет замена кабелей с медными жилами на волоконно-оптические кабели на всех участках сетей. На смену традиционным кабелям связи с медными жилами, приходят волоконно-оптические волноводы, в которых носителем информации являются электромагнитные волны инфракрасного диапазона. Передача информации по волоконно-оптическим кабелям осуществляется по принципу полного внутреннего отражения. Отражение достигается за счет защитного покрытия, накладываемого на оптическое волокно (сердцевину), на этой границе луч полностью отражается и распространяется по волноводу. В связи с ростом требований, предъявляемых к телекоммуникационным сетям, применение оптоволоконной технологии становится незаменимой.

Для того, чтобы спроектировать трассу прохождения волоконно-оптической линии связи и выбрать нужный тип кабеля, необходимо знать условия эксплуатации, конструкцию кабеля и его технические параметры. Спрос на компоненты волоконно-оптических линий связи постоянно увеличивается. Динамика роста наблюдается не только в сегменте магистральных сетей, которые строят операторы связи. Стабильное увеличение количества оптических инсталляций заметно и в сфере структурированных кабельных систем, что объясняется, в первую очередь, развитием информационных технологий. Уже сегодня закладывается основа для построения высокоскоростных оптических линий передачи с возможностью работы на скорости 10 Гбит/с. Востребованными становятся приложения, в которых осуществляется интеграция голоса, данных и видео, где также наилучшим решением является волоконная оптика.

В настоящее время имеется большое количество конструкций ВОК, ориентированных на различные условия применения (прокладка внутри зданий, в телефонной канализации или в грунте, оптический кабель может быть проложен по опорам железных дорог, на линиях электропередачи, в канализационных и водопроводных трубах, по руслу рек и дну озер, вдоль автомобильных дорог, вместе с силовыми кабелями.

Для многих применений волоконная оптика оказывается предпочтительнее в силу целого ряда преимуществ.

Преимущества волоконно-оптических кабелей по сравнению с традиционными кабелями с медными жилами:

  • Невосприимчивость к помехам и наводкам, полная нечувствительность кабеля к внешним электрическим помехам и наводкам обеспечивает устойчивую работу систем даже в тех случаях, когда монтажники не уделили достаточное внимание расположению близлежащих сетей питания и т. п.
  • Отсутствие электропроводности для оптоволоконного кабеля означает, что уходят проблемы, связанные с изменениями потенциала земли, характерные, например, для электростанций или железных дорог. Это же их свойство устраняет опасность повреждения оборудования, вызванного бросками тока от молний и т. п.
  • Легкость выполнения работ по прокладке, сращиванию и конфекционированию.
  • Отсутствие перекрестных и взаимных помех, что повышает качество передачи данных.
  • Небольшие размеры и минимальный вес (до 2,2 мм — наружный диаметр и вес 4 г/м для полимерного оптического волокна, симплексного варианта SIMPLEX). Крайне малые размеры оптических волокон и оптоволоконных кабелей позволяют вдохнуть вторую жизнь в битком набитые кабельные каналы. Например, один коаксиальный кабель занимает столько же места, сколько и 24 оптических кабеля, каждый их которых предположительно может одновременно передавать 64 видеоканала и 128 аудио или видеосигналов.
  • Возможность прокладки на большие расстояния.
  • Наибольшая полоса пропускания из всех возможных сред передачи, широкая полоса передачи оптического волокна позволяет одновременно передавать по одному волоконно-оптическому кабелю высококачественное видео, звук и цифровые данные.
  • Низкие потери, волоконнооптические кабели позволяют передавать сигналы изображения на большие расстояния без использования маршрутных усилителей или репитеров. Это особенно удобно для схем передачи на дальние расстояния — например, системы наблюдения за автострадами или железной дорогой, где нередки безрепитерные участки по 20 км.
  • Неустаревающая линия связи, простой заменой оконечного оборудования, а не самих кабелей, волоконно-оптические сети можно модернизировать для передачи большего объема информации. С другой стороны, часть или даже всю сеть можно использовать для совершенно другой задачи, например, объединения в одном кабеле локальной вычислительной сети и замкнутой ТВ системы.
  • Большой срок службы.

Основной элемент оптических кабелей — это оптическое волокно. Различают полимерное оптическое волокно (POF), стекловолокно из высококачественного кварцевого стекла с защитным полимерным покрытием (PCF) и стекловолокно из чистого высококачественного кварцевого стекла (GOF).

Для использования в промышленных условиях фирма LAPP Kabel предлагает волоконнооптические кабели, выполненные из полимерного оптического волокна и из стекловолокна, а также комбинированные кабели с медными жилами.

Большинство кабелей специально разработаны для подвижной прокладки в буксируемых кабельных цепях.

Читать еще:  Как делать решетки на окна

Общий концепт передачи информации по волоконно-оптическим кабелям определяется использованием кабелей с полимерным волокном (POF), стекловолокном с защитным полимерным покрытием (PCF) и стекловолокном (GOF).

Предлагаются также подходящие оптические разъемы, инструменты и конфекционированные волоконно-оптические Patch-кабели.

Типичные области применения волоконно-оптических кабелей с (POF), (PCF):

  • BUS-системы для автоматизации производства;
  • в машиностроении и производстве промышленного оборудования.

Благодаря своим особым свойствам волоконно-оптические кабели с (POF) находят свое применение:

  • там, где востребована надежная передача информации;
  • там, где ограничена прокладка кабелей в пространственном отношении;
  • небольшие расстояния передачи данных (до 60 м).

Типичные области применения волоконно-оптических кабелей с (GOF)

Предназначены для применения там, где большие объемы данных необходимо передавать на высоких скоростях и на большие расстояния (от 60 м до нескольких километров), например:

  • в локальных компьютерных сетях LAN (Local Area Networks);
  • в сетях, построенных по технологии MAN (Metropolitan Area Networks);
  • в сетях, построенных по технологии WAN (Wide Area Networks).

Основные конструктивные элементы волоконно-оптических кабелей

Можно выделить несколько основных групп конструктивных элементов: оптические волокна с защитными покрытиями, оптические модули, сердечники, силовые элементы, гидрофобные материалы, оболочки и армирование. В зависимости от назначения и условий применения волоконно-оптические кабели имеют определенные конструкции.

Оптическое волокно (ОВ) весьма чувствительно к внешним воздействиям: механическому давлению и изгибам, температуре, влажности. Для защиты от них на ОВ обязательно накладывается покрытие. Стандартизованный номинальный диаметр оптического волокна равен 250 мкм. С целью идентификации ОВ на покрытие наносится слой краски толщиной 3 6 мкм. Надежность соединения красителя с покрытием обеспечивается интенсивным ультрафиолетовым облучением.

Основной элемент волоконно-оптических кабелей — оптическое волокно (ОВ), изготовленное из высококачественного кварцевого стела, обеспечивающее распространение световых сигналов.

Оптическое волокно состоит из центральной части с высоким показателем преломления (сердцевины), окруженной оболочкой из материала с низким показателем преломления, как показано на рис. 1, волокно характеризуется диаметрами этих областей — например, 50/125 означает волокно с диаметром сердцевины 50 мкм и внешним диаметром оболочки 125 мкм.

Свет распространяется по сердцевине волокна за счет последовательных полных внутренних отражений на границе раздела между сердцевиной и оболочкой; его поведение во многом похоже на то, как если бы он попал в трубу, стенки которой покрыты зеркальным слоем. Однако в отличие от обычного зеркала, отражение в котором довольно неэффективно, полное внутреннее отражение по существу близко к идеальному — в этом заключается их коренное отличие, позволяющее свету распространяться вдоль волокна на большие расстояния с минимальными потерями.

В свою очередь световоды различаются в зависимости от профиля показателя преломления в направлении от центра к периферии в поперечном сечении световода. Волокно на (рис. 2, а) называется волокном со ступенчатым профилем показателя преломления и многомодовым, поскольку для распространения луча света существует много возможных путей, или мод. Это множество мод при водит к дисперсии (уширению) импульса, поскольку каждая мода проходит в волокне различный путь, а поэтому разные моды имеют разную задержку передачи, проходя от одного конца волокна до другого. Результат этого явления — ограничение максимальной частоты, которую можно эффективно передавать при данной длине волокна — увеличение или частоты, или длины волокна сверх предельных значений по существу приводит к слиянию следующих друг за другом импульсов, из-за чего их становится невозможно различить. Для типового многомодового волокна этот предел равен примерно 15 МГц * км, это означает, что видеосигнал с полосой, например, 5 МГц может быть передан на максимальное расстояние в 3 км (5 МГц х 3 км = 15 МГц * км). Попытка передать сигнал на большее расстояние приведет к прогрессирующей потере высоких частот.

Одномодовые, как их называют, волокна (рис. 2, b) весьма эффективно снижают дисперсию, и результирующая полоса — во много ГГц * км — делает их идеальными для телефонных и телеграфных сетей общего пользования (РТТ) и кабельного сетей телевидения. К сожалению, волокно столь малого диаметра требует применения мощного, прецизионно совмещенного, а поэтому сравнительно дорогостоящего излучателя на лазерном диоде, что снижает их притягательность для многих применений, связанных с замкнутыми ТВ системами наблюдения малой протяженности.

В идеале требуется волокно с полосой пропускания того же порядка, что и одномодового волокна, но с диаметром, как у многомодового, чтобы было возможным применение недорогих передатчиков на светодиодах. До некоторой степени этим требованиям удовлетворяет многомодовое волокно с градиентным изменением показателя преломления (рис. 2, с). Оно напоминает многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления, о котором говорилось выше, но показатель преломления его сердцевины неоднороден — он плавно изменяется от максимального значения в центре до меньших значений на периферии. Это приводит к двум следствиям. Первое — свет распространяется по слегка изгибающемуся пути, и второе, и более важное — различия в задержке распространения разных мод минимальны. Это связано с тем, что высокие моды, входящие в волокно под большим углом и проходящие больший путь, на самом деле начинают распространяться с большей скоростью по мере того, как они удаляются от центра в зону, где показатель преломления снижается, и в основном движутся быстрее, чем моды низших порядков, остающиеся вблизи оси в волокна, в области высокого показателя преломления. Увеличение скорости как раз компенсирует больший проходимый путь.

Градиентные многомодовые световоды предпочтительнее, так как в них, во-первых, распространяется меньше мод и, во-вторых, меньше различаются их углы падения и отражения, а следовательно, благоприятнее условия передачи.

Однако многомодовые волокна с градиентным показателем преломления не являются идеальными, но тем не менее они демонстрируют весьма неплохие значения полосы. Поэтому в большинстве замкнутых ТВ систем наблюдения малой и средней протяженности выбор такого типа волокон оказывается предпочтительным. На практике это означает, что полоса пропускания лишь изредка оказывается параметром, который следует принимать во внимание.

Однако для затухания это не так. Оптический сигнал затухает во всех волокнах, со скоростью, зависящей от длины волны передатчика источника света. Существует три длины волны, на которых затухание оптического волокна обычно минимально, — 850, 1310 и 1550 нм. Они известны как окна прозрачности. Для многомодовых систем окно на длине волны в 850 нм — первое и наиболее часто используемое (наименьшая цена). На этой длине волны градиентное многомодовое волокно хорошего качества показывает затухание порядка 3 дБ/км, что делает возможной реализацию связи в замкнутой ТВ системе на расстояниях свыше 3 км.

На длине волны 1310 нм то же самое волокно показывает еще меньшее затухание — 0,7 дБ/км, позволяя тем самым пропорционально увеличить дальность связи до примерно 12 км. 1310 нм — это также первое рабочее окно для одномодовых оптоволоконных систем, затухание при этом составляет около 0,4 дБ/км, что в сочетании с передатчиками на лазерных диодах позволяет создавать линии связи длиной свыше 50 км. Второе окно прозрачности — 1550 нм — используется для создания еще более длинных линий связи (затухание волокна менее 0,24 дБ/км) (рис. 3).

Различие значений затухания в разных окнах прозрачности довольно существенно, особенно в многомодовых световодах. Таблица 1 наглядно иллюстрирует преимущество одномодовых световодов перед многомодовыми.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector