Dešifrovanie stien. Komunikačné linky z optických vlákien – technológie budúcnosti

Optické vlákna li nii communication (FOCL) - systém založený na kábli z optických vlákien, určený na prenos informácií v optickom (svetelnom) rozsahu. V súlade s GOST 26599-85 bol termín FOCL nahradený FOCL (optické prenosové vedenie), ale v každodennej praxi sa stále používa termín FOCL, preto sa v tomto článku budeme držať.

Komunikačné linky FOCL (ak sú správne nainštalované) sa v porovnaní so všetkými káblovými systémami vyznačujú veľmi vysokou spoľahlivosťou, vynikajúcou kvalitou komunikácie, širokou šírkou pásma, oveľa dlhšou dĺžkou bez zosilnenia a takmer 100% odolnosťou voči elektromagnetickému rušeniu. Systém je založený na technológia optických vlákien- svetlo sa používa ako nosič informácie, nezáleží na druhu prenášanej informácie (analógové alebo digitálne). V práci sa používa najmä infračervené svetlo, prenosovým médiom je sklolaminát.

Rozsah FOCL

Kábel z optických vlákien sa používa na komunikáciu a prenos informácií už viac ako 40 rokov, ale vzhľadom na jeho vysoké náklady sa pomerne nedávno stal široko používaným. Vývoj technológií umožnil, aby bola výroba ekonomickejšia a náklady na kábel boli dostupnejšie, a jeho technické vlastnosti a výhody oproti iným materiálom rýchlo splácajú všetky vynaložené náklady.

V súčasnosti, keď je na jednom objekte využívaný komplex slaboprúdových systémov (počítačová sieť, systém kontroly vstupu, videodohľad, EZS, EZS, perimetrické zabezpečenie, televízia a pod.), nie je možné sa bez použitia optických komunikačných liniek. Iba použitie optického kábla umožňuje využívať všetky tieto systémy súčasne, zabezpečuje správnu stabilnú prevádzku a výkon ich funkcií.

FOCL sa stále viac používa ako základný systém pri navrhovaní a inštalácii, najmä pre viacpodlažné budovy, dlhé budovy a pri kombinovaní skupiny objektov. Iba káble z optických vlákien môžu poskytnúť primeraný objem a rýchlosť prenosu informácií. Všetky tri podsystémy je možné realizovať na báze optického vlákna, v podsystéme vnútorných diaľnic sa optické káble používajú rovnako často ako krútené dvojlinky a v podsystéme vonkajších diaľnic majú dominantnú úlohu. Rozlišujú sa optické káble pre vonkajšie káble a vnútorné káble, ako aj prepojovacie šnúry pre horizontálne elektroinštalačné komunikácie, vybavenie jednotlivých pracovísk, prepojenie budov.

Napriek relatívne vysokým nákladom je používanie vlákna stále viac opodstatnené a čoraz viac sa používa.

Výhody komunikačné linky z optických vlákien (FOCL) pred tradičnými „kovovými“ prostriedkami prevodu:

• Široká šírka pásma;
• Mierny útlm signálu, napríklad pre signál 10 MHz, bude 1,5 dB / km v porovnaní s 30 dB / km pre koaxiálny kábel RG6;
• Možnosť výskytu "zemných slučiek" je vylúčená, pretože optické vlákno je dielektrikum a vytvára elektrickú (galvanickú) izoláciu medzi vysielacím a prijímacím koncom vedenia;
• Vysoká spoľahlivosť optického média: optické vlákna neoxidujú, nevlhnú, nepodliehajú elektromagnetickým vplyvom
• Nespôsobuje rušenie v susedných kábloch alebo iných optických kábloch, pretože nosič signálu je ľahký a zostáva úplne vo vnútri optického kábla;
• Sklolaminát je absolútne necitlivý na vonkajšie signály a elektromagnetické rušenie (EMI), nezáleží na tom, kde vedie kábel (110 V, 240 V, 10 000 V AC) alebo v tesnej blízkosti megawattového vysielača. Úder blesku vo vzdialenosti 1 cm od kábla nespôsobí žiadne rušenie a neovplyvní činnosť systému;
• Informačná bezpečnosť – informácie na optickom vlákne sa prenášajú „z bodu do bodu“ a je možné ich odpočúvať alebo zmeniť len fyzickým zásahom do prenosovej linky
• Kábel z optických vlákien je ľahší a menší - jeho položenie je pohodlnejšie a jednoduchšie ako elektrický kábel rovnakého priemeru;
• Nie je možné urobiť káblovú odbočku bez poškodenia kvality signálu. Akákoľvek manipulácia so systémom je okamžite detekovaná na prijímacom konci linky, čo je obzvlášť dôležité pre bezpečnostné systémy a video dohľad;
• Požiarna a výbušná bezpečnosť pri zmene fyzikálnych a chemických parametrov

• Cena kábla každým dňom klesá, jeho kvalita a možnosti začínajú prevažovať nad nákladmi na výstavbu slaboprúdových na báze optických komunikačných liniek.

Neexistujú žiadne ideálne a dokonalé riešenia, ako každý systém, FOCL má svoje nevýhody:

• Krehkosť sklolaminátu - ak je kábel silne ohnutý, vlákna sa môžu zlomiť alebo zakaliť v dôsledku výskytu mikrotrhlín. Na odstránenie a minimalizáciu týchto rizík sa používajú káblové výstužné konštrukcie a oplety. Pri inštalácii kábla je potrebné dodržiavať odporúčania výrobcu (kde je najmä normovaný minimálny povolený polomer ohybu);
• Zložitosť spojenia v prípade prerušenia - vyžaduje špeciálny nástroj a kvalifikáciu umelca;
• Sofistikovaná výrobná technológia samotného vlákna aj komponentov FOCL;
• Zložitosť prevodu signálu (v zariadení rozhrania);
• Relatívne vysoké náklady na optické koncové zariadenia. Zariadenie je však v absolútnom vyjadrení drahé. Pomer ceny a šírky pásma pre komunikačné linky z optických vlákien je lepší ako pre iné systémy;
• Zakalenie vlákien v dôsledku vystavenia žiareniu (existujú však dotované vlákna s vysokou odolnosťou voči žiareniu).

Inštalácia optických komunikačných systémov vyžaduje od dodávateľa primeranú úroveň kvalifikácie, pretože ukončenie kábla sa vykonáva pomocou špeciálnych nástrojov, so špeciálnou presnosťou a zručnosťou, na rozdiel od iných prostriedkov prenosu. Nastavenia smerovania a prepínania signálov si vyžadujú špeciálnu kvalifikáciu a zručnosť, takže v tejto oblasti by ste nemali šetriť peniaze a báť sa preplatenia za profesionálov, čím sa eliminujú poruchy systému a dôsledky nesprávnej inštalácie káblov budú drahšie.

Princíp fungovania optického kábla.

Samotná myšlienka prenosu informácií pomocou svetla, nehovoriac o fyzikálnom princípe práce, nie je väčšine bežných ľudí úplne jasná. Nebudeme ísť hlboko do tejto témy, ale pokúsime sa vysvetliť hlavný mechanizmus fungovania vlákna a zdôvodniť také vysoké ukazovatele výkonnosti.

Koncept vláknovej optiky je založený na základných zákonoch odrazu a lomu svetla. Vďaka svojej konštrukcii dokáže sklolaminát udržať svetelné lúče vo vnútri vlákna a zabrániť im „prechádzať stenami“ pri prenose signálu na mnoho kilometrov. Navyše nie je žiadnym tajomstvom, že rýchlosť svetla je vyššia.

Vláknová optika sa spolieha na účinok lomu pri maximálnom uhle dopadu, keď dôjde k úplnému odrazu. Tento jav nastáva, keď lúč svetla opúšťa husté médium a vstupuje do média s menšou hustotou pod určitým uhlom. Predstavme si napríklad absolútne nehybnú hladinu vody. Pozorovateľ sa pozerá spod vody a mení uhol pohľadu. V určitom okamihu sa uhol pohľadu stane taký, že pozorovateľ nebude schopný vidieť predmety nad hladinou vody. Tento uhol sa nazýva uhol úplného odrazu. V tomto uhle bude pozorovateľ vidieť iba predmety pod vodou, bude sa vám zdať, že sa pozeráte do zrkadla.

Vnútorné jadro kábla FOCL má vyšší index lomu ako plášť a dochádza k efektu úplného odrazu. Z tohto dôvodu lúč svetla prechádzajúci vnútornou žilou nemôže prekročiť jej hranice.

Existuje niekoľko typov optických káblov:

• Pri stupňovitom profile - typická, najlacnejšia možnosť, je rozloženie svetla "krokové" a dochádza k deformácii vstupného impulzu, spôsobenej rôznymi dĺžkami trajektórií svetelných lúčov.
• S hladkým profilom "multimode" - svetelné lúče sa šíria približne rovnakou rýchlosťou "vlny", dĺžka ich dráh je vyvážená, čo umožňuje zlepšiť charakteristiky impulzu;
• Jednorežimové sklolaminát je najdrahšou možnosťou, umožňuje vám ťahať lúče v priamke, charakteristiky prenosu impulzov sú takmer bezchybné.

Optický kábel stojí stále viac ako iné materiály, jeho inštalácia a ukončenie je náročnejšie, vyžaduje si kvalifikovaných odborníkov, ale budúcnosť prenosu informácií nepochybne stojí za rozvojom týchto technológií a tento proces je nezvratný.

FOCL obsahuje aktívne a pasívne komponenty. Na vysielacom konci optického kábla je LED alebo laserová dióda, ich žiarenie je modulované vysielacím signálom. Čo sa týka video sledovania, bude to video signál, pre prenos digitálnych signálov je logika zachovaná. Počas prenosu je infračervená dióda modulovaná jasom a pulzuje v súlade so zmenami signálu. Na príjem a premenu optického signálu na elektrický je na prijímacom konci zvyčajne umiestnený fotodetektor.

Medzi aktívne komponenty patria multiplexory, regenerátory, zosilňovače, lasery, fotodiódy a modulátory.

Multiplexer- kombinuje niekoľko signálov do jedného, ​​takže jeden optický kábel možno použiť na súčasný prenos niekoľkých signálov v reálnom čase. Tieto zariadenia sú nevyhnutné v systémoch s nedostatočným alebo obmedzeným počtom káblov.

Existuje niekoľko typov multiplexerov, ktoré sa líšia svojimi technickými charakteristikami, funkciami a oblasťou použitia:

• spektrálne delenie (WDM) - najjednoduchšie a najlacnejšie zariadenie, ktoré prenáša optické signály cez jeden kábel z jedného alebo viacerých zdrojov pracujúcich na rôznych vlnových dĺžkach;
• frekvenčná modulácia a frekvenčný multiplex (FM-FDM) - zariadenia sú celkom odolné voči šumu a skresleniu, s dobrými vlastnosťami a obvodmi priemernej zložitosti, majú 4,8 a 16 kanálov, sú optimálne pre video dohľad.
• Amplitúdová modulácia s čiastočne potlačeným postranným pásmom (AVSB-FDM) - s vysokokvalitnou optoelektronikou môžu prenášať až 80 kanálov, optimálne pre predplatiteľskú televíziu, ale drahé pre video dohľad;
• Modulácia pulzného kódu (PCM - FDM) - drahé zariadenie, úplne digitálne používané na distribúciu digitálneho videa a video sledovania;

V praxi sa často používajú kombinácie týchto metód. Regenerátor je zariadenie, ktoré obnovuje tvar optického impulzu, ktorý sa pri šírení po vlákne skresľuje. Regenerátory môžu byť buď čisto optické, alebo elektrické, ktoré premenia optický signál na elektrický, obnovia ho a následne prevedú späť na optický.

Zosilňovač- zosilňuje výkon signálu na požadovanú úroveň napätia, môže byť optický a elektrický, vykonáva opticko-elektronický a elektrooptický prevod signálu.

LED diódy a lasery- zdroj monochromatického koherentného optického žiarenia (svetlo pre kábel). Pre systémy s priamou moduláciou funguje súčasne ako modulátor, ktorý premieňa elektrický signál na optický.

Fotodetektor(Fotodióda) - Zariadenie, ktoré prijíma signál na druhom konci kábla z optických vlákien a vykonáva optoelektronickú konverziu signálu.

Modulátor- zariadenie modulujúce optickú vlnu, nesúce informáciu podľa zákona elektrického signálu. Vo väčšine systémov túto funkciu vykonáva laser, ale v systémoch s nepriamou moduláciou sa na to používajú samostatné zariadenia.

Pasívne zložky FOCL zahŕňajú:

Optický kábel – slúži ako médium na prenos signálu. Vonkajší plášť kábla môže byť vyrobený z rôznych materiálov: polyvinylchlorid, polyetylén, polypropylén, teflón a iné materiály. Optický kábel môže mať rôzne typy pancierovania a špecifické ochranné vrstvy (napríklad malé sklenené ihly na ochranu pred hlodavcami). Podľa návrhu to môže byť:

Optická spojka- zariadenie slúžiace na prepojenie dvoch alebo viacerých optických káblov.

Optický kríž- zariadenie určené na ukončenie optického kábla a pripojenie aktívneho zariadenia k nemu.

Adhézie- určené na trvalé alebo semipermanentné spájanie vlákien;

Konektory- znovu pripojiť alebo odpojiť kábel;

Kohútiky- zariadenia, ktoré rozdeľujú optickú silu niekoľkých vlákien do jedného;

Prepínače- zariadenia prerozdeľujúce optické signály pod ručným alebo elektronickým ovládaním

Inštalácia optických komunikačných liniek, jej vlastnosti a poradie.

Sklolaminát je veľmi pevný, ale krehký materiál, aj keď vďaka jeho ochrannému obalu sa s ním dá manipulovať takmer ako s elektrikou. Pri inštalácii kábla však musíte dodržiavať požiadavky výrobcov na:

• „Maximálna pevnosť v ťahu“ a „maximálna medza pevnosti“ vyjadrené v newtonoch (približne 1 000 N alebo 1 kN). V optickom kábli dopadá hlavné namáhanie na nosnú konštrukciu (vystužený plast, oceľ, kevlar alebo ich kombinácia). Každý typ konštrukcie má svoje vlastné individuálne vlastnosti a stupeň ochrany, ak napätie prekročí stanovenú úroveň, môže dôjsť k poškodeniu optického vlákna.
• "Minimálny polomer ohybu" - urobte ohyby hladšie, vyhýbajte sa ostrým ohybom.
• "Mechanická pevnosť", vyjadruje sa v N / m (newtony / metre) - ochrana kábla pred fyzickým namáhaním (možno naň šliapnuť alebo aj zasiahnuť prepravou. malá kontaktná plocha.

Optický kábel sa zvyčajne dodáva navinutý na drevených bubnoch so silnou plastovou ochrannou vrstvou alebo drevenými pásikmi po obvode. Vonkajšie vrstvy kábla sú najzraniteľnejšie, preto je potrebné pri inštalácii pamätať na hmotnosť bubna, chrániť ho pred nárazmi, pádmi a pri skladovaní prijať bezpečnostné opatrenia. Najlepšie je skladovať bubny vodorovne, ak ležia zvislo, mali by sa ich okraje (ráfiky) dotýkať.

Postup a vlastnosti inštalácie kábla z optických vlákien:

1. Pred začatím inštalácie je potrebné skontrolovať bubny s káblom, či nie sú poškodené, preliačiny, škrabance. V prípade akéhokoľvek podozrenia je lepšie kábel ihneď odložiť na ďalšie podrobné vyšetrenie alebo odmietnutie. Krátke kusy (menej ako 2 km) z hľadiska kontinuity vlákna je možné skontrolovať na prenos akoukoľvek baterkou. Vláknový kábel pre infračervený prenos rovnako dobre prepúšťa bežné svetlo.
2. Ďalej si preštudujte trasu, či neobsahuje potenciálne problémy (ostré rohy, upchaté káblové kanály atď.), ak nejaké existujú, vykonajte zmeny na trase, aby ste minimalizovali riziká.
3. Kábel rozložte pozdĺž trasy tak, aby boli miesta pripojenia a pripojenia zosilňovačov prístupné, ale chránené pred nepriaznivými faktormi. Dôležité je, aby v miestach budúcich prípojok bola dostatočná zásoba kábla. Odkryté konce káblov musia byť chránené vodotesnými krytmi. Rúry sa používajú na minimalizáciu namáhania v ohybe a poškodenia pri prechádzajúcej premávke. Časť kábla je ponechaná na oboch koncoch káblového vedenia, jeho dĺžka závisí od plánovanej konfigurácie).
4. Pri ukladaní kábla pod zem je dodatočne chránený pred poškodením v miestach lokálneho zaťaženia, ako je kontakt s nehomogénnym zásypovým materiálom, nerovnosť výkopu. Za týmto účelom sa kábel v priekope položí na vrstvu piesku 50-150 cm a pokryje rovnakou vrstvou piesku 50-150 cm. Treba si uvedomiť, že poškodenie kábla môže nastať tak okamžite, ako aj počas prevádzky (po zasypaní kábla), napríklad z neustáleho tlaku sa môže cez kábel postupne pretlačiť nevyčistený kameň. Práca na diagnostike a hľadaní a odstraňovaní porušení už zakopaného kábla bude stáť oveľa viac ako presnosť a dodržiavanie opatrení počas inštalácie. Hĺbka výkopu závisí od typu pôdy a predpokladaného zaťaženia povrchu. V tvrdej hornine bude hĺbka 30 cm, v mäkkej alebo pod vozovkou 1 m. Odporúčaná hĺbka je 40-60 cm, pri hrúbke piesočnatej podstielky 10 až 30 cm.
5. Najčastejšie sa kábel ukladá do výkopu alebo do podnosu priamo z bubna. Pri inštalácii veľmi dlhých vedení sa bubon umiestni na vozidlo, ako stroj postupuje, kábel sa položí na svoje miesto a nie je potrebné sa ponáhľať, tempo a poradie odvíjania bubna sa nastavuje ručne.
6. Pri ukladaní kábla do žľabu je najdôležitejšie neprekročiť kritický polomer ohybu a mechanické namáhanie. Kábel by mal byť uložený v jednej rovine, nevytvárajte body sústredeného zaťaženia, vyhýbajte sa ostrým rohom na trase, tlaku a kríženiu s inými káblami a trasami, kábel neohýbajte.
7. Ťahanie kábla z optických vlákien cez káblové kanály je podobné ťahaniu bežného kábla, ale nemali by ste vynakladať nadmerné fyzické úsilie ani porušovať špecifikácie výrobcu. Pri použití upínacích konzol pamätajte na to, že zaťaženie by nemalo byť umiestnené na vonkajšom plášti kábla, ale na nosnej konštrukcii. Na zníženie trenia možno použiť mastenec alebo polystyrénový granulát, použitie iných mazív je potrebné konzultovať s výrobcom.
8. V prípadoch, keď už má kábel koncové tesnenie, treba pri inštalácii kábla dbať na zvýšenú pozornosť, aby nedošlo k poškodeniu konektorov, ich znečisteniu a nepreťaženiu oblasti pripojenia.
9. Kábel v žľabe je po položení zaistený nylonovými páskami, nemal by sa šmýkať ani prehýbať. Ak povrchové podmienky neumožňujú použitie špeciálnych káblových zväzkov, použitie svoriek je prijateľné, ale s mimoriadnou opatrnosťou, aby nedošlo k poškodeniu kábla. Odporúčame použiť príchytky s plastovou ochrannou vrstvou, pre každý kábel použite samostatnú príchytku a v žiadnom prípade nezväzujte viac káblov. Medzi koncovými bodmi káblového uchytenia je lepšie ponechať malú vôľu a nedávať kábel pod interferenčný spoj, inak bude zle reagovať na kolísanie teploty a vibrácie.
10. Ak sa optické vlákno počas inštalácie poškodilo, označte úsek a ponechajte dostatočný priestor pre vedenie kábla pre následné spájanie.

V zásade sa inštalácia kábla z optických vlákien veľmi nelíši od inštalácie bežného kábla. Ak budete dodržiavať všetky naše odporúčania, potom počas inštalácie a prevádzky nebudú žiadne problémy a váš systém bude fungovať dlho, efektívne a spoľahlivo.

Príklad typického riešenia kladenia optického vedenia

Úlohou je zorganizovať systém FOCL medzi dvoma samostatnými budovami výrobnej budovy a administratívnej budovy. Vzdialenosť medzi budovami 500 m.

Odhad na inštaláciu optického komunikačného systému

N / a	Názov zariadenia, materiálov, prác	Jednotka mimo mňa	Množ	Cena za jeden.	Suma v rubľoch
ja	Vybavenie systému FOCL vrátane:				25 783
1.1.	Nástenný optický krížový (SHKON) 8 portov	PCS.	2	2600	5200
1.2.	Konvertor médií 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx / Rx: 1310 / 1550nm	PCS.	2	2655	5310
1.3.	Optická priama spojka	PCS.	3	3420	10260
1.4.	Spínacia skrinka 600x400	PCS.	2	2507	5013
II.	Káblové trasy a materiály systému FOCL vrátane:				25 000
2.1.	Optický kábel s externým káblom 6kN, centrálny modul, 4 vlákna, single-mode G.652.	m.	200	41	8200
2.2.	Optický kábel s vnútorným nosným káblom, stredový modul, 4 vlákna, single-mode G.652.	m.	300	36	10800
2.3.	Iný spotrebný materiál (konektory, skrutky, hmoždinky, elektrické pásky, upevňovacie prvky atď.)	nastaviť	1	6000	6000
III.	CELKOVÉ NÁKLADY NA VYBAVENIE A MATERIÁL (položka I + položka II)				50 783
IV.	Náklady na dopravu a obstaranie, 10 % * položka III				5078
V.	Inštalácia a spínanie zariadení vrátane:				111 160
5.1.	Inštalácia zúženia	Jednotky	4	8000	32000
5.2.	Kabeláž	m.	500	75	37500
5.3.	Montáž a zváranie konektorov	Jednotky	32	880	28160
5.4.	Montáž spínacích zariadení	Jednotky	9	1500	13500
Vi.	SPOLU PODĽA ODHADU (položka III + položka IV + položka V)				167 021

Vysvetlenia a komentáre:

1. Celková dĺžka trate je 500 m, vrátane:
   • od oplotenia k výrobnej budove a administratívnej budove je každá 100 m (spolu 200 m);
   • pozdĺž plota medzi budovami 300 m.
2. Kábel je inštalovaný otvoreným spôsobom, vrátane:
   • od budov k plotu (200 m.) vzduchom (ťahaním) s použitím materiálov špecializovaných na kladenie komunikačných liniek z optických vlákien;
   • medzi budovami (300 m.) pozdĺž plotu zo železobetónových dosiek je kábel upevnený v strede plota kovovými sponami.
3. Na organizáciu komunikačných liniek z optických vlákien sa používa špecializovaný samonosný (vstavaný kábel) pancierový kábel.

Podpery elektrického vedenia sa často používajú nielen na určený účel, ale aj ako inžinierske konštrukcie na zavesenie komunikačných káblov. Vzhľadom na to, že elektrické vedenia spájajú aj tie najodľahlejšie kúty našej krajiny, sú takmer ideálnym spôsobom organizácie komunikácie. Na tento účel sú na podperách zavesené rôzne typy optických káblov (FOC).

Odborný názor

Hlavný redaktor LinijaOpory

Naši kolegovia sa venujú konzultáciám v oblasti výpočtov a návrhu optických komunikačných vedení na nadzemných vedeniach. Na webovej stránke VOLS-psd.ru sa môžete zoznámiť so zoznamom vykonaných výpočtov a konzultácií, ako aj zistiť podmienky navrhovania komunikačných liniek z optických vlákien podľa vašej technickej špecifikácie. Žiadna otázka nezostane nezodpovedaná.

Existuje niekoľko možností výstavby optických komunikačných vedení na nadzemných vedeniach. Každý z nich má svoje výhody a nevýhody. Na našej stránke nájdete komplexné informácie o komunikačných linkách tohto typu. Každý rok sa objavujú nové spôsoby zavesenia a kladenia optického kábla, ale existuje niekoľko „klasických“ možností, z ktorých každá sa používa pomerne často.

Samonosný komunikačný kábel z optických vlákien

Samonosný optický kábel (OCSN) sa najčastejšie používa pri navrhovaní a konštrukcii optických komunikačných vedení, pretože jeho zavesenie je možné vykonať bez odstránenia napätia vo vedení, čo výrazne znižuje náklady na výstavbu.

Takýto kábel sa vyznačuje nízkou hmotnosťou a dobrými rozťahovacími schopnosťami. Jeho zavesenie sa vykonáva priamo na nosnom telese alebo jeho traverze (v závislosti od typu a konštrukcie podpery).

V súčasnosti existuje veľa špeciálnych zariadení určených na pozastavenie ACS. Všetky budú skontrolované v našom zdroji.

Optický kábel zabudovaný do uzemňovacieho vodiča

Kábel zabudovaný v kábli ochrany pred bleskom (OPGT) sa používa na vedeniach vysokého a veľmi vysokého napätia. Tento typ kábla je dostatočne rozšírený, pretože je to najprijateľnejšia možnosť pre veľké dĺžky vedenia na prenos energie.

OPGT plní jednak funkciu prenosu informácií, jednak klasickú funkciu ochrany vedenia pred prepätím. Pre stavbu FOCL na OPGT je potrebné odpojiť sieťové napätie. Pri navrhovaní je potrebné zvážiť veľa faktorov, ktoré ovplyvňujú odolnosť voči opotrebovaniu a životnosť kábla. OPGT nevytvára dodatočné zaťaženia na podperách nadzemného vedenia.

Optický kábel vložený do fázového vodiča

Optický kábel vo fázovom vodiči (OCPC) je relatívne nová technológia, ktorá sa na území Ruskej federácie používa veľmi zriedka. Je to predovšetkým kvôli vysokým nákladom na stavebné materiály a zložitosti inštalácie takéhoto drôtu.

Pri výstavbe optických komunikačných liniek pomocou OCPF je napätie vo vedení odpojené a existujúci fázový vodič je nahradený komunikačným káblom s podobnými vlastnosťami. To umožňuje dosiahnuť mechanickú aj elektrickú symetriu vo vedení. V súčasnosti energetici umožňujú vykonávať takéto manipulácie zriedkavo a iba vtedy, keď neexistujú žiadne iné možnosti na pozastavenie FOC (napríklad v podmienkach veľkých rozpätí).

Vláknový optický kábel

Pri použití tejto technológie sa pozdĺž fázového drôtu vedenia spustí špeciálny stroj, ktorý na ňom pri pohybe pozdĺž drôtu rovnomerne navíja FOC.

V dôsledku navíjania kábel z optických vlákien nevyžaduje dodatočné upevnenie na podperách a zvyšuje ich zaťaženie len mierne. V modernej výstavbe sa táto technológia používa pomerne často na vedeniach s napätím do 35 kV. Použitie navíjacích strojov vyžaduje od inštalatérov dostatočné znalosti v niektorých technických otázkach, čo sa však vypláca s výsledkami práce. Počas procesu inštalácie je obzvlášť dôležité používať servisné a efektívne mechanizmy.

Výstavba optických komunikačných vedení na nadzemných vedeniach - sľubný smer komunikácie

Rozvoj sietí na prenos dát z optických vlákien je rýchly a rozšírený. Používa sa široká škála inžinierskych konštrukcií a káblov. Na zabezpečenie dlhej a bezproblémovej prevádzky sú takéto linky navrhnuté s ohľadom na maximálne zaťaženie pozorované za posledných 25 rokov.

Okrem toho, že existujú samostatné dokumenty na prideľovanie odpruženia FOC, existuje aj zodpovedajúca časť v Pravidlách elektrickej inštalácie.

Komunikácia z optických vlákien je nová technológia na prenos informácií na veľké vzdialenosti bez straty kvality signálu. Informácie sú prenášané špeciálnym káblom a ako médium šírenia sú zvolené oscilácie elektromagnetického poľa v infračervenej optickej oblasti. Vďaka svojej kolosálnej šírke pásma sú komunikačné linky z optických vlákien bezkonkurenčné medzi inými metódami prenosu veľkého množstva informácií.

Trochu histórie alebo ako to všetko začalo

Prudký rozvoj informačných technológií nedokázal uspokojiť doterajšie spôsoby komunikácie, naša spoločnosť sa postupne integrovala do informačnej oblasti, čo si vyžadovalo nové prístupy k voľbe komunikačných metód a metód. Od vynálezu prvých rádiových staníc neuplynulo veľa času, ale vyžadovali sa inovatívne technologické riešenia, ktoré nedokázali naplniť momentálne potreby ľudstva, no fungovali by do budúcnosti. Teoretický vývoj vedcov a prvé experimenty dokázali, že možnosť vysielania informačného toku pomocou svetla je podstatne efektívnejšia ako prenos signálu rádiovými vlnami v rôznych rozsahoch.

Prvý pracovný vývoj bol navrhnutý v roku 1966 - vedci ukázali kábel vyrobený z obyčajného skla v nádeji, že nahradí koaxiálny drôt. Prvý komunikačný kábel z optických vlákien mal veľmi vysoký faktor útlmu, čo bolo neprijateľné. Výskum pokračoval, no ostali dva hlavné problémy – čo použiť ako nosič signálu a aký by mal byť zdroj svetla pre čo najefektívnejší prenos veľkého množstva informácií s minimálnymi stratami. Riešenie sa našlo až v 70. rokoch minulého storočia, keď boli vynájdené nové lasery a ako základ kábla sa objavili nové materiály. Počas nasledujúceho neúplného polstoročia zažila výstavba komunikačných liniek z optických vlákien skutočný rozmach:

• v roku 1988 bola dokončená výstavba prvej rozsiahlej komunikačnej linky medzi Japonskom a USA;
• v roku 2003 bola prvýkrát dosiahnutá rýchlosť prenosu signálu približne 11 Tbit/s;
• v roku 2009 testy v oblasti vysokorýchlostného prenosu dát prekonali novú hranicu - vedcom sa podarilo vysielať tok 15,5 Tbit/s bez straty rýchlosti na vzdialenosť asi 7000 km.

Výskum pokračuje, po celom svete sa ukladajú optické komunikačné linky, ktoré umožňujú prenášať veľké množstvo informácií na veľké vzdialenosti. Tento spôsob sa stal základom vysokorýchlostného prístupu k internetu, výrazne predbehol ostatné populárne spôsoby pripojenia z hľadiska kľúčových parametrov.

Vlastnosti dizajnu a inštalácie

Návrh komunikačných liniek z optických vlákien je zložitý a časovo náročný proces, ktorý musí zohľadňovať množstvo vlastností, počnúc technickou realizovateľnosťou trasy a končiac počtom hlavných a pomocných zariadení, ktoré budú pripojené v rámci siete.

Proces navrhovania a vývoja komunikačného spojenia možno rozdeliť do niekoľkých etáp:

• určenie technickej realizovateľnosti inštalácie;
• výber typu kábla a jeho dĺžky;
• vykonávanie technických výpočtov s cieľom identifikovať hodnotu koeficientu útlmu signálu a ďalšie dôležité ukazovatele;
• výber potrebného vybavenia a pomocných prostriedkov na zabezpečenie nepretržitej prevádzky siete a súlad s normami prenosu informácií;
• návrh a položenie trasy. Inštaláciu komunikačných liniek z optických vlákien je možné vykonať dvoma spôsobmi - kĺbovo (kábel je položený vzduchom na existujúcich alebo nových technických podperách) alebo pod zemou (na tento účel je potrebné vykonať špeciálne pozemné práce). Výber spôsobu kladenia trasy závisí od klimatickej zóny, atmosférických podmienok (stupeň zamrznutia pôdy, slnečnej alebo veternej aktivity), terénu a iných faktorov;
• príprava potrebnej technickej dokumentácie s uvedením počtu prípojných bodov, rôznych vetiev a všeobecného smerovania (tzv. kostrový diagram);
• zoznam špecifických technických a hardvérových nástrojov, ktoré sa podieľajú na vytvorení fungujúcej komunikačnej linky (stacionárne terminály, zosilňovače, transceivery, odbočovacie spojky a iné zariadenia);
• koordinácia projektu so zákazníkom a inštalačné práce.

Jednou z hlavných čŕt inštalácie je, že optický komunikačný kanál v rámci projektu môže dosahovať niekoľko desiatok kilometrov, pričom štandardná dĺžka drôtu je oveľa kratšia. To poskytuje spojenie v rámci rovnakej komunikačnej linky medzi segmentmi káblov. Existuje niekoľko spôsobov, ako spojiť dva segmenty drôtu:

• odpojiteľné pripojenie (pomocou optických konektorov). Táto metóda má jednu výhodu - práca je dostatočne rýchla a nevyžaduje špeciálne vybavenie. Hlavnou nevýhodou je, že to výrazne zvyšuje náklady na komunikačnú linku a prispieva k zvýšeniu strát signálu pri použití veľkého počtu spojovacích prvkov;
• jednodielny spôsob. Existuje niekoľko možností, vrátane lepenia a zvárania komunikačných liniek z optických vlákien. Tieto procesy sú dosť namáhavé a vyžadujú špeciálne vybavenie a praktické zručnosti, ale výsledkom je takmer úplná absencia strát prenosovej rýchlosti a monolitické spojenie káblov.

Komunikačné linky z optických vlákien, ktorých vybavenie spĺňa svetové štandardy, môžu slúžiť pol storočia bez viditeľnej straty kvality signálu.

Kľúčové aspekty údržby

Údržba optických komunikačných liniek je celý rad rôznych opatrení, ktoré sú zamerané na udržanie stabilného výkonu všetkých prvkov systému. To zahŕňa preventívne a opravné opatrenia, ktoré sa vykonávajú v rôznych intervaloch. Pravidelná údržba optickej komunikačnej linky zabezpečuje nasledovné činnosti:

• vizuálna kontrola celistvosti komunikačného vedenia bez zdvíhania na technickú podporu (pri vzdušnom spôsobe inštalácie). Predpisy o konaní najmenej raz za šesť mesiacov;
• náhodná kontrola stavu káblov v príchytkách so zdvihom na technologickú podperu - prvý rok prevádzky, pravidelnosť kontrol každých 6 mesiacov, ďalej podľa potreby;
• svojvoľné kontroly celej siete alebo jej jednotlivých úsekov (prácu vykonávajú odborníci) - ročne;
• meranie koeficientu útlmu v sieti a porovnanie s počiatočnými ukazovateľmi - dvakrát ročne alebo v prípade výrazného zníženia kvality príjmu a prenosu informácií;
• kontrola námrazy optického kábla - v závislosti od konkrétnych klimatických podmienok;
• kontrola spojok a uzemnenia podpier - ročne.

V prípade zistenia problému je potrebné zavolať špecialistov, ktorí zistia príčinu, určia konkrétne miesto poruchy (pretrhnutý alebo poškodený kábel, nefunkčnosť hardvéru systému a pod.) a odstránia ju. Vykonávanie pravidelnej bežnej údržby a opráv je zárukou, že optická komunikačná linka (FOCL) bude v dobrom prevádzkovom stave počas celej svojej životnosti.

Vlastnosti a hlavné výhody FOCL

Komunikačné systémy s optickými vláknami sú v súčasnosti rozšírené po celom svete a postupne nahrádzajú iné káblové spôsoby prenosu dát vďaka svojim vlastnostiam a jedinečným vlastnostiam. Pozrime sa bližšie na niektoré kľúčové body, aby sme pochopili výhody komunikácie z optických vlákien:

• šírku pásma. Toto je jedna z hlavných charakteristík, ktorá je dôležitá pre komunikačnú linku. Potenciál jedného kanála vám umožňuje dosiahnuť objem niekoľkých terabitov za sekundu;
• všestrannosť. Optický kábel môže prenášať signály rôznych modulácií;
• minimálny koeficient útlmu. Vďaka tejto kvalite môže dĺžka sieťového úseku bez použitia ďalších zosilňovačov alebo zosilňovačov dosiahnuť až 100 kilometrov;
• bezpečnosť údajov. Pre útočníka je takmer nemožné pripojiť sa k optickej linke - v prípade fyzického narušenia integrity kanála prestane signál prechádzať cez kábel a spoľahlivé kódovanie zabráni zachyteniu informácií softvérom . Okrem toho bude bezpečnostný systém varovať pred pokusmi o prienik a prelomenie. Práve vďaka tejto vlastnosti využívajú optické káble rôzne organizácie (orgány činné v trestnom konaní, banky, výskumné spoločnosti), ktoré pracujú s utajovanými údajmi;
• Požiarna bezpečnosť. Vďaka svojej štruktúre a použitým materiálom káble z optických vlákien netrpia horením a nevytvárajú iskry. To umožňuje ich použitie v chemických podnikoch, rafinériách ropy a iných podnikoch so zvýšenou úrovňou nebezpečenstva požiaru;
• ekonomický prínos. Napriek tomu, že náklady na položenie vedenia sú pomerne vysoké, stále bude lacnejšie a lepšie ako tradičné pripojenie medeným káblom. Okrem toho stojí za to zvážiť minimálne náklady na zosilňovače signálu, najmä pokiaľ ide o veľké úseky diaľnic. Pre porovnanie, opakovače so štandardným pripojením by sa mali inštalovať každých 5-7 kilometrov a pri použití optického kábla - každých 100 kilometrov;
• spoľahlivosť a trvanlivosť. Pri použití pripojenia v štandardných klimatických podmienkach bude životnosť kábla a pripojovacieho zariadenia približne dvojnásobná v porovnaní s medeným káblom.

Vďaka týmto výhodám sú dnes komunikačné linky na báze optických vlákien veľmi obľúbené po celom svete.

Úvod

1. Hlavná časť

1. Komunikačné linky z optických vlákien ako koncept

Fyzické vlastnosti

Technické vlastnosti

Technológia vlákien má svoje nevýhody

Optické vlákno a jeho typy

Optický kábel

Elektronické komponenty optických komunikačných systémov

Laserové moduly pre komunikačné linky z optických vlákien

Moduly na príjem fotografií pre FOCL

Použitie optických komunikačných liniek v počítačových sieťach

Záver

Bibliografia

Úvod

Od začiatku rozvoja výpočtovej techniky prešlo niečo málo šesťdesiat rokov. Za tento čas sme dostali také rýchlosti výpočtov, také rýchlosti prenosu dát, o akých sa pred šesťdesiatimi rokmi ani nesnívalo. Všetko to začalo vydaním kníh K. Shannona „Matematická teória komunikácie“ a N. Wienera „Kybernetika alebo riadenie a komunikácia u zvierat a strojov“ v roku 1948. Definovali nový vektor pre rozvoj vedy, v dôsledku čoho sa objavil počítač: najprv elektrónkový gigant, potom tranzistorový a na integrovaných obvodoch, na mikroprocesoroch. A potom v roku 1989 sa objavil osobný počítač IBM. V tom istom roku bol vydaný program MS - DOS av roku 1990 - Windows-3.0 a potom došlo k rýchlemu zlepšeniu hardvéru a softvéru. Do konca storočia ľudstvo dostalo obrovskú miniaturizáciu výpočtovej techniky, zmenšenie vzdialenosti medzi počítačom a človekom, totálny prienik výpočtovej techniky do sféry domácností. 1986 - zrod internetu, globálnej siete pokrývajúcej takmer všetky krajiny sveta, poskytujúcej každému užívateľovi aktuálne informácie. Po takomto rýchlom spracovaní údajov ľudia dospeli k záveru, že môžu prestať plytvať časom a peniazmi aj na prenos týchto údajov, ako aj zvýšiť rýchlosť prístupu a rýchlosť prenosu údajov. To sa stalo možným vďaka použitiu nových typov komunikácie, ako je optické vlákno, ktoré nahradilo bežné hliníkové a medené drôty.

Téma optických komunikačných liniek je v súčasnosti aktuálna, keďže počet ľudí na planéte rastie a zároveň sa zvyšujú potreby zlepšovania života. Od dávnych čias sa človek zlepšuje: zlepšuje svoje vedomosti, snaží sa zlepšiť svoj život, vytvára a modeluje domáce potreby. A teraz veľa firiem vyrába televízory, telefóny, magnetofóny, počítače a oveľa viac, to znamená domáce spotrebiče, ktoré zjednodušujú život človeka. Na implementáciu týchto nových technológií však musíte zmeniť alebo vylepšiť staré. Príkladom toho môžu byť naše komunikačné linky na koaxiálnom (medenom) kábli, ktoré už boli spomenuté vyššie. Ich rýchlosť je nízka aj pri prenose videa. A vláknová optika je presne to, čo potrebujeme – jej rýchlosť prenosu informácií je veľmi vysoká. Navyše nízke straty pri prenose signálu umožňujú položenie dlhých káblových úsekov bez inštalácie dodatočného vybavenia. Optické vlákna majú dobrú odolnosť proti šumu, jednoduchú inštaláciu a dlhú životnosť kábla takmer za akýchkoľvek podmienok. A okrem toho nemá zmysel kradnúť optické vlákno za účelom zošrotovania. V súčasnosti sa optické vlákna používajú najmä v telekomunikačných a internetových komunikáciách. Ale verí sa, že dnešné používanie vlákniny je len špičkou ľadovca jej využitia.

1. Komunikačné linky z optických vlákien ako koncept

Komunikačné linky z optických vlákien sú formou komunikácie, pri ktorej sa informácie prenášajú cez optické dielektrické vlnovody známe ako "optické vlákno". Optické vlákno sa v súčasnosti považuje za najpokročilejšie fyzické médium na prenos informácií, ako aj za najsľubnejšie médium na prenos veľkých tokov informácií na veľké vzdialenosti. Napríklad v súčasnosti sú káble z optických vlákien položené pozdĺž dna Tichého a Atlantického oceánu a takmer celý svet je „zapletený“ do siete optických komunikačných systémov (Laser Mag.-1993.-№3; Laser Focus Svet.-1992.-28, č. 12; Telecom mag. 1993. č. 25; AEU: J. Asia Electron. Union. 1992. č. 5). Európske krajiny za Atlantikom sú spojené optickými vláknami s Amerikou. USA, cez Havajské ostrovy a ostrov Guam – s Japonskom, Novým Zélandom a Austráliou. Komunikačná linka z optických vlákien spája Japonsko a Kóreu s ruským Ďalekým východom. Na západe je Rusko spojené s európskymi krajinami Petersburg - Kingisepp - Dánsko a Petrohrad - Vyborg - Fínsko, na juhu - s ázijskými krajinami Novorossijsk - Turecko. V Európe, ako aj v Amerike, sú už dlho široko používané takmer vo všetkých sférach komunikácie, energetiky, dopravy, vedy, vzdelávania, medicíny, ekonomiky, obrany, štátno-politických a finančných aktivít. Takže dôvody na to, aby sa optické vlákno považovalo za najsľubnejšie médium na prenos veľkých tokov informácií, vyplýva z množstva vlastností, ktoré sú vlastné optickým vlnovodom.

2. Fyzické vlastnosti

Širokopásmové optické signály vďaka extrémne vysokým nosným frekvenciám. To znamená, že informácie možno prenášať cez optickú komunikačnú linku rýchlosťou približne 1 terabit/s.

Inými slovami, cez jedno vlákno možno súčasne prenášať 10 miliónov telefónnych hovorov a jeden milión video signálov. Rýchlosť prenosu dát je možné zvýšiť prenosom informácií v dvoch smeroch naraz, keďže svetelné vlny sa môžu v jednom vlákne šíriť nezávisle od seba. Okrem toho sa v optickom vlákne môžu šíriť svetelné signály dvoch rôznych polarizácií, čo umožňuje zdvojnásobiť šírku pásma optického komunikačného kanála. Do dnešného dňa nebol dosiahnutý limit pre hustotu informácií prenášaných cez optické vlákno. A to znamená, že doteraz pri takom veľkom zaťažení nášho internetu nebolo toľko informácií, ktoré by pri súčasnom prenose viedli k zníženiu rýchlosti prenášaného dátového toku.

Veľmi nízky (v porovnaní s inými médiami) útlm svetelného signálu vo vlákne. Inými slovami, strata signálu v dôsledku odporu materiálu vodiča. Najlepšie príklady ruského vlákna majú taký nízky útlm, že umožňujú budovať komunikačné linky dlhé až 100 km bez regenerácie signálu. V amerických optických laboratóriách sa vyvíjajú ešte „transparentnejšie“ vlákna, takzvané fluorozirkonátové vlákna. Laboratórne štúdie ukázali, že na základe takýchto vlákien je možné vytvoriť komunikačné linky s regeneračnými úsekmi v dĺžke 4600 km s prenosovou rýchlosťou rádovo 1 Gbit/s.

3. Technické vlastnosti

Vlákno je vyrobené z kremeňa, ktorého základ tvorí oxid kremičitý, na rozdiel od medi rozšírený a teda lacný materiál, preto relatívne nízka cena a prakticky žiadne prípady krádeže za účelom zošrotovania

Optické vlákna majú priemer asi 1 - 0,2 mm, to znamená, že sú veľmi kompaktné a ľahké, čo z nich robí perspektívne použitie v letectve, prístrojovej a káblovej technike.

Sklenené vlákna nie sú kovové, pri výstavbe komunikačných systémov sa automaticky dosiahne galvanické oddelenie segmentov. Pomocou extra pevného plastu vyrábajú káblové továrne samonosné nadzemné káble, ktoré neobsahujú kov a sú tak elektricky bezpečné. Tieto káble môžu byť namontované na stožiaroch existujúcich elektrických vedení, buď samostatne, alebo zapustené do fázového vodiča, čím sa ušetria značné náklady na vedenie kábla cez rieky a iné prekážky.

Komunikačné systémy založené na optických vláknach sú odolné voči elektromagnetickému rušeniu a informácie prenášané cez optické vlákna sú chránené pred neoprávneným prístupom. Komunikačné linky z optických vlákien nie je možné odpočúvať nedeštruktívnym spôsobom. Akýkoľvek dopad na vlákno je možné zaznamenať monitorovaním (nepretržitou kontrolou) integrity linky. Teoreticky existujú spôsoby, ako obísť ochranu prostredníctvom monitorovania, no náklady na implementáciu týchto metód budú také veľké, že prevýšia náklady na zachytené informácie. Napríklad ste sa stále rozhodli to urobiť. Na detekciu zachyteného signálu budete potrebovať laditeľný Michelsonov interferometer špeciálnej konštrukcie. Okrem toho môže byť viditeľnosť interferenčného vzoru oslabená veľkým počtom signálov súčasne prenášaných cez optický komunikačný systém. Je možné distribuovať prenášané informácie cez viacero signálov alebo prenášať niekoľko šumových signálov, čím sa zhoršujú podmienky pre zachytávanie informácií. Na zásah do optického signálu by bol potrebný významný odber výkonu z vlákna a toto rušenie možno ľahko zistiť monitorovacími systémami.

Dôležitou vlastnosťou optického vlákna je odolnosť. Životnosť vlákna, to znamená, že si zachováva svoje vlastnosti v určitých medziach, presahuje 25 rokov, čo umožňuje jednorazové položenie optického kábla a v prípade potreby zvýšenie kapacity kanála výmenou prijímačov a vysielačov za rýchlejšie. bez výmeny samotného kábla ...

4. Technológia vlákien má svoje nevýhody

Pri vytváraní komunikačnej linky sú potrebné aktívne, vysoko spoľahlivé prvky, ktoré premieňajú elektrické signály na svetlo a svetlo na elektrické signály. Potrebné sú aj optické konektory (konektory) s nízkou optickou stratou a veľkým zdrojom spojenia a odpojenia.

Výrobná presnosť takýchto čiarových prvkov by mala zodpovedať vlnovej dĺžke žiarenia, to znamená, že chyby by mali byť rádovo zlomok mikrónu. Preto je výroba takýchto komponentov optických komunikačných liniek veľmi nákladná.

Ďalšou nevýhodou je, že inštalácia optických vlákien vyžaduje drahé spracovateľské zariadenie. a) nástroje na ukončenie. b) konektory. c) testeri. d) spojky a koreniace kazety.

Komunikačné linky z optických vlákien sú formou komunikácie, pri ktorej sa informácie prenášajú cez optické dielektrické vlnovody známe ako "optické vlákno". Optické vlákno sa v súčasnosti považuje za najpokročilejšie fyzické médium na prenos informácií,

a tiež najsľubnejšie médium na prenos veľkých tokov informácií na veľké vzdialenosti. Dôvody, prečo si to myslieť, vyplývajú z množstva vlastností, ktoré sú vlastné optickým vlnovodom.

Štruktúra kábla:

1. Axiálny prvok:
   - oceľové lano (prameň, drôt) v polymérovom obale;
   - tyč zo sklenených vlákien s polymérnym povlakom alebo bez neho
2. Optické vlákna
3. Optické moduly
4. Vnútromodulárne hydrofóbne plnivo
5. Hydroizolácia jadra
   
6. Stredná škrupina
   - polyetylén (v ICBL chýba ...)
7. Hydroizolácia pancierovej vrstvy
   - hydrofóbne kamenivo alebo prvky blokujúce vodu
8. Pancier z okrúhleho oceľového pozinkovaného drôtu
9. Ochranný plášť
   - polyetylén alebo polymér, ktorý nerozširuje horenie (IKBN ...)

1.1 Fyzické vlastnosti.
1. Širokopásmové optické signály v dôsledku extrémne vysokej nosnej frekvencie (Fo = 10 ** 14 Hz). To znamená, že informácie možno prenášať cez optickú komunikačnú linku rýchlosťou približne 10** 12 bit/s alebo terabit/s. Inými slovami, cez jedno vlákno možno súčasne preniesť 10 miliónov telefónnych hovorov a jeden milión video signálov. Rýchlosť prenosu dát je možné zvýšiť prenosom informácií v dvoch smeroch naraz, keďže svetelné vlny sa môžu v jednom vlákne šíriť nezávisle od seba. Okrem toho sa v optickom vlákne môžu šíriť svetelné signály dvoch rôznych polarizácií, čo umožňuje zdvojnásobiť šírku pásma optického komunikačného kanála. Do dnešného dňa nebol dosiahnutý limit pre hustotu informácií prenášaných cez optické vlákno.

2. Veľmi malý (v porovnaní s inými médiami) útlm svetelného signálu vo vlákne. Najlepšie vzorky ruského vlákna majú útlm 0,22 dB / km pri vlnovej dĺžke 1,55 µm, čo umožňuje vybudovať komunikačné linky až do dĺžky 100 km bez regenerácie signálu. Na porovnanie, najlepšie vlákno Sumitomo s hrúbkou 1,55 µm má útlm 0,154 dB/km. Optické laboratóriá v Spojených štátoch vyvíjajú ešte „transparentnejšie“ takzvané fluorozirkonátové vlákna s teoretickým limitom rádovo 0,02 dB/km pri vlnovej dĺžke 2,5 μm. Laboratórne štúdie ukázali, že na základe takýchto vlákien je možné vytvoriť komunikačné linky s regeneračnými úsekmi v dĺžke 4600 km s prenosovou rýchlosťou rádovo 1 Gbit/s.
1.2 Technické vlastnosti.
1. Vlákno je vyrobené z oxidu kremičitého na báze oxidu kremičitého, čo je na rozdiel od medi rozšírený a preto lacný materiál.

2. Optické vlákna majú priemer asi 100 mikrónov, to znamená, že sú veľmi kompaktné a ľahké, čo z nich robí perspektívne použitie v letectve, prístrojovej a káblovej technike.

3. Sklenené vlákna nie sú kovové, pri výstavbe komunikačných systémov sa automaticky dosiahne galvanické oddelenie segmentov. Pomocou extra pevného plastu vyrábajú káblové továrne samonosné nadzemné káble, ktoré neobsahujú kov a sú tak elektricky bezpečné. Tieto káble môžu byť namontované na stožiaroch existujúcich elektrických vedení, buď samostatne, alebo zapustené do fázového vodiča, čím sa ušetria značné náklady na vedenie kábla cez rieky a iné prekážky.

4. Komunikačné systémy založené na optických vláknach sú odolné voči elektromagnetickému rušeniu a informácie prenášané cez optické vlákna sú chránené pred neoprávneným prístupom. Komunikačné linky z optických vlákien nie je možné odpočúvať nedeštruktívnym spôsobom. Akýkoľvek dopad na vlákno je možné zaznamenať monitorovaním (nepretržitou kontrolou) integrity linky. Teoreticky existujú spôsoby, ako obísť ochranu prostredníctvom monitorovania, no náklady na implementáciu týchto metód budú také veľké, že prevýšia náklady na zachytené informácie.

Existuje metóda na skrytý prenos informácií cez optické komunikačné linky. Pri skrytom prenose nie je signál zo zdroja žiarenia modulovaný amplitúdou ako v konvenčných systémoch, ale fázovo. Potom je signál zmiešaný sám so sebou, oneskorený o nejaký čas dlhší ako je koherentný čas zdroja žiarenia.

Pri tomto spôsobe prenosu informácie nie je možné zachytiť detektorom amplitúdového žiarenia, pretože zaregistruje iba signál konštantnej intenzity.

Na detekciu zachyteného signálu je potrebný laditeľný Michelsonov interferometer špeciálnej konštrukcie. Okrem toho môže byť viditeľnosť interferenčného vzoru oslabená ako 1:2N, kde N je počet signálov súčasne prenášaných cez optický komunikačný systém. Je možné distribuovať prenášané informácie cez viacero signálov alebo prenášať niekoľko šumových signálov, čím sa zhoršujú podmienky pre zachytávanie informácií. Na zásah do optického signálu by bol potrebný významný odber výkonu z vlákna a toto rušenie možno ľahko zistiť monitorovacími systémami.

5. Dôležitou vlastnosťou optického vlákna je odolnosť. Životnosť vlákna, to znamená zachovanie jeho vlastností v rámci určitých limitov, presahuje 25 rokov, čo umožňuje jednorazovo položiť optický kábel a v prípade potreby zvýšiť kapacitu kanála výmenou prijímačov a vysielačov za rýchlejšie. tie.

Technológia vlákien má svoje nevýhody:

1. Pri vytváraní komunikačnej linky sú potrebné vysoko spoľahlivé aktívne prvky, ktoré premieňajú elektrické signály na svetlo a svetlo na elektrické signály. Potrebné sú aj optické konektory (konektory) s nízkou optickou stratou a veľkým zdrojom spojenia a odpojenia. Výrobná presnosť takýchto prvkov komunikačnej linky musí zodpovedať vlnovej dĺžke žiarenia, to znamená, že chyby musia byť rádovo zlomok mikrónu. Preto je výroba takýchto komponentov optických komunikačných liniek veľmi nákladná.

2. Ďalšou nevýhodou je, že na inštaláciu optických vlákien je potrebné presné, a teda drahé spracovateľské zariadenie.

3. Výsledkom je, že v prípade poruchy (pretrhnutia) optického kábla sú náklady na obnovu vyššie ako pri práci s medenými káblami.

Výhody používania optických komunikačných liniek (FOCL) sú také významné, že napriek uvedeným nevýhodám optických vlákien sa tieto komunikačné linky čoraz viac využívajú na prenos informácií.

Výhody FOCL

Prenos informácií cez FOCL má oproti prenosu medeným káblom množstvo výhod. Rýchle zavedenie Vols do informačných sietí je dôsledkom výhod vyplývajúcich zo zvláštností šírenia signálu v optickom vlákne.

Široká šírka pásma- kvôli extrémne vysokej nosnej frekvencii 1014 Hz. To dáva potenciál na prenos toku informácií niekoľkých terabitov za sekundu cez jedno optické vlákno. Vysoká šírka pásma je jednou z najdôležitejších výhod optického vlákna oproti medi alebo akýmkoľvek iným médiám.

Nízky útlm svetelného signálu vo vlákne. Priemyselné optické vlákno v súčasnosti vyrábané domácimi a zahraničnými výrobcami má útlm 0,2-0,3 dB pri vlnovej dĺžke 1,55 mikrónov na kilometer. Nízky útlm a nízky rozptyl umožňujú stavať úseky vedení bez retransmisie až do 100 km a viac.

Nízky šum v kábli z optických vlákien umožňuje zvýšiť šírku pásma prenosom rôznych modulácií signálu s nízkou redundanciou kódu.

Vysoká odolnosť proti hluku... Keďže vlákno je vyrobené z dielektrického materiálu, je odolné voči elektromagnetickému rušeniu z okolitých medených káblových systémov a elektrických zariadení, ktoré môžu indukovať elektromagnetické žiarenie (elektrické vedenie, inštalácie elektromotorov atď.). Viacvláknové káble tiež nemajú problém s EM presluchmi, ktorý je vlastný viacpárovým medeným káblom.

Nízka hmotnosť a objem. Káble z optických vlákien (FOC) sú pri rovnakej šírke pásma ľahšie a ľahšie ako medené káble. Napríklad 900-párový telefónny kábel s priemerom 7,5 cm je možné nahradiť jedným vláknom s priemerom 0,1 cm Ak je vlákno „oblečené“ do viacerých ochranných plášťov a prekryté oceľovým páskovým pancierom, priemer taký FOC bude 1,5 cm, čo je niekoľkonásobne menej ako uvažovaný telefónny kábel.

Vysoká bezpečnosť proti neoprávnenému prístupu. Keďže FOC prakticky nevyžaruje v rádiovom dosahu, je ťažké odpočúvať cez ňu prenášané informácie bez narušenia príjmu a prenosu. Monitorovacie systémy (nepretržitá kontrola) integrity optickej komunikačnej linky, využívajúce vlastnosti vysokej citlivosti vlákna, dokážu okamžite deaktivovať „kompromitovaný“ komunikačný kanál a vydať poplach. Senzorové systémy využívajúce interferenčné efekty šírených svetelných signálov (ako cez rôzne vlákna, tak aj rôzne polarizácie) majú veľmi vysokú citlivosť na vibrácie a malé tlakové straty. Takéto systémy sú potrebné najmä pri vytváraní komunikačných liniek vo vláde, bankovníctve a niektorých ďalších špeciálnych službách, ktoré kladú zvýšené požiadavky na ochranu údajov.

Galvanické oddelenie sieťových prvkov. Táto výhoda optického vlákna spočíva v jeho izolačných vlastnostiach. Vlákno pomáha predchádzať elektrickým uzemňovacím slučkám, ktoré sa môžu vyskytnúť, keď sú dve sieťové zariadenia na holú sieť, prepojené medeným káblom, uzemnené na rôznych miestach v budove, napríklad na rôznych poschodiach. V tomto prípade môže nastať veľký potenciálny rozdiel, ktorý môže poškodiť sieťové zariadenie. Pri vláknine tento problém jednoducho neexistuje.

Výbuch a požiarna bezpečnosť. Optické vlákno vďaka absencii iskrenia zvyšuje bezpečnosť siete v chemických, ropných rafinériách pri obsluhe rizikových technologických procesov.

Účinnosť FOC. Vlákno je vyrobené z oxidu kremičitého na báze oxidu kremičitého, čo je na rozdiel od medi rozšírený a teda lacný materiál. V súčasnosti sú náklady na vlákno vo vzťahu k medeným párom 2: 5. FOC zároveň umožňuje prenášať signály na oveľa väčšie vzdialenosti bez opätovného prenosu. Počet opakovačov na dlhých linkách je znížený použitím FOC. Pri použití solitonových prenosových systémov boli dosiahnuté dosahy 4000 km bez regenerácie (teda len s použitím optických zosilňovačov na medziľahlých uzloch) pri prenosovej rýchlosti nad 10 Gbit/s.

Dlhá životnosť. Vláknina časom degraduje. To znamená, že útlm v položenom kábli sa postupne zvyšuje. Vďaka dokonalosti moderných technológií výroby optických vlákien je však tento proces výrazne spomalený a životnosť FOC je približne 25 rokov. Počas tejto doby sa môže zmeniť niekoľko generácií / štandardov vysielacích systémov.

Diaľkové napájanie. V niektorých prípadoch je potrebné vzdialené napájanie uzla informačnej siete. Optické vlákno nemôže fungovať ako napájací kábel. V týchto prípadoch je však možné použiť zmiešaný kábel, kedy je spolu s optickými vláknami kábel vybavený medeným vodivým prvkom. Takýto kábel je široko používaný v Rusku aj v zahraničí.