Преимущества оптического кабеля

"Здесь проложено оптоволокно", - можно часто услышать ответ на вопрос - какая в помещении сеть для подключения к интернет или организации ЛВС. Но что такое оптоволоконные сети, какую роль они играют в общем сетевом оборудовании и в чём их преимущество толком мало кто знает.

Волоконно-оптический кабель связи выполнен на основе волоконных световодов (fiber optic) и используется для связи в диапазоне частот 10¹³ - 10¹⁵ Гц.

Оптический кабель характеризуется невосприимчивостью к различного рода помехам, низкими потерями. В системах многоканальной оптической связи он позволяет образовать сотни тысяч телефонных каналов.

Выбирая (и соединяя) порты аппаратуры и оптические кабели, в первую очередь следует обращать внимание на тип волокна (SM или MM), при использовании WDM(Wave Division Multiplexing) — на длину волны. Нужно также учитывать возможную дальность передачи, ограниченную затуханием в линии (выбирается мощность передатчика и чувствительность приемника) и явлениями дисперсии («размазыванием» слишком высокочастотного сигнала, которое особенно существенно для многомодового волокна). При подключении аппаратуры выход передатчика (Tx) одного устройства должен соединяться со входом приемника (Rx) его партнера по линии связи. При использовании одноточечных портов входы-выходы не перепутать, но надо помнить о разнотипности (по длинам волн) соединяемых портов.

Существует многообразие типов соединителей оптических кабелей (оптических коннекторов - разъемов), применяющихся даже для одного и того же типоразмера волокон в разных технологиях и разных поколениях аппаратуры и кабельных систем. Это влечет за собой еще большее многообразие соединительных шнуров, используемых для соединения портов оптических телекоммуникационных устройств и кабельной разводки (тогда как для «медных» шнуров всего два типа вилок RJ-45 — прямое и перекрестное соединение).

Для передачи информации на одном конце оптического кабеля устанавливают передатчик-излучатель, на другом — фотоприемник. Волокно бывает стеклянное и полимерное. Полимерное волокно и все его аксессуары гораздо дешевле стеклянного, но достижимое расстояние передачи по нему ограничивается десятками (иногда сотнями) метров. В основном в сетях используется стеклянное волокно, которое в зависимости от траектории распространения луча делится на одномодовое (SMF, Single Mode Fiber) и многомодовое (MMF, Multi Mode Fiber). Конструктивно эти волокна в первую очередь различаются соотношениями диаметров сердцевины и самого волокна. Достижение точности позиционирования микронных сердцевин одномодового оптического кабеля сложнее, а потому и одномодовая аппаратура (включая и соединители) стоит гораздо дороже многомодовой. Однако многомодовое волокно вносит большее затухание (падение мощности светового сигнала), а главное, обладает так называемой модовой дисперсией (modal dispersion), ограничивающей полосу пропускания. Так что выбор между одномодовым и многомодовым волокном делается балансированием между ценой и возможностями передачи.

Для передачи данных по оптоволокну используется свет невидимого инфракрасного диапазона. Разные типы волокна рассчитаны на свои диапазоны, в которых создаются оптимальные (по затуханию и дисперсионному искажению) условия передачи. В одномодовом волокне луч распространяется в одномодовом режиме (по одной траектории) только при длине волны более некоторого порогового значения. На более короткой длине волны возможно несколько мод (траекторий распространения). По этой причине одномодовое волокно на большие расстояние передачи используется с длиной волны 1300 нм и более. Многомодовое волокно может использоваться и в диапазоне 850 нм. В качестве излучателей для MM-волокна используются дешевые светодиоды и полупроводниковые лазеры. В тонкую сердцевину SM-волокна луч заводят лазером.

Для того, чтобы обеспечить двустороннюю связь между парой узлов, традиционно используют пару волокон (каждое для своего направления). Для экономии числа волокон (а также соединительной аппаратуры, места в коммутационных устройствах) можно использовать волновое мультиплексирование (WDM, Wave Division Multiplexing): на одной длине волны передавать сигнал в одном направлении, на другой — в обратном. Для применения оптических кабелей требуются устройства-разветвители, которые сигнал передатчика (одной длины волны) заводят в волокно и из того же волокна выделяют сигнал другой длины волны и заводят его в приемник. Сейчас появились односторонние приемопередатчики со встроенным WDM и одним разъемом для подключения волокна, причем цена их не сильно превышает цену традиционных двусторонних. На противоположных концах линии должны стоять разнотипные приемопередатчики: у одного передатчик на 1300 нм, приемник на 1550 нм; у другого — наоборот (и он будет дороже).

Оптоволоконная связь имеет громадные резервы пропускной способности: частота несущих колебаний на несколько порядков превышает освоенные частоты модулирующего сигнала (например, у Gigabit Ethernet). Однако, для использования этих резервов требуется дальнейшее развитие микроэлектроники, пока что позволяющей уверенно использовать скорости передачи до 10 Гбит/с в одном канале.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: