Анотація: Дається опис принципів передачі по оптоволконному кабелю. Види електрооптичних і оптикоелектричного перетворювачів (світлодіоди, светотранзістори). Характеристики оптоволоконних кабелів і види дисперсій.
Оптоволоконні (волоконнооптичні кабелі) використовуються для передачі інформації за допомогою світлового променя. Передача інформації по волоконно-оптичних кабелю має цілий ряд переваг перед передачею по мідному кабелю [ 7.19 , 7.20] .
Широка смуга пропускання - у порівнянні з електромагнітної середовищем. Одне волокно, яке працює на довжині хвилі 1300 або 1550 нм, потенційно має ширину смуги 20 ТГЦ ( 
). Це дає можливість передачі по одному оптичного волокна потоку інформації зі швидкістю кілька терабіт в секунду. Це досить для розміщення приблизно 250 мільйонів каналів зі швидкістю передачі 64 Кбіт / с.
Мале загасання світлового сигналу у волокні. Випускає в даний час вітчизняними і зарубіжними виробниками промислове оптичне волокно має згасання 0,2-0,35 дБ / км на довжині хвилі 1300 і 1500 нм. При допустимому загасання 20 дБ максимальна відстань між підсилювачами або повторителями становить близько 100 км і більше.
Низький рівень шумів в волоконнооптичних кабелі дозволяє збільшити смугу пропускання, шляхом передачі з використанням різної модуляції сигналів без захисту і контролювати правильність прийнятої інформації тільки в кінцевих терміналах. Це спрощує алгоритми обробки і ще більше збільшує реальну швидкість передачі.
Захищеність від електромагнітних завад. Оскільки волокно виготовлено з діелектричного матеріалу, воно несприйнятливо до електромагнітних перешкод з боку оточуючих мідних кабельних систем і електричного обладнання, здатного індукувати електромагнітне випромінювання (лінії електропередачі, електродвигунні установки і т.д.). У багатоволоконних кабелях також не виникає проблеми перехресного загасання.
Мала вага і об'єм. Волоконно-оптичні кабелі мають меншу вагу і об'єм в порівнянні з мідними кабелями в розрахунку на одну і ту ж пропускну здатність. Наприклад, 900-парний телефонний кабель діаметром 7,5 см, може бути замінений одним волокном з діаметром 0,1 см. Якщо волокно "одягнути" в безліч захисних оболонок і покрити сталевий стрічковою бронею, діаметр такого кабелю буде 1,5 см, що в кілька разів менше розглянутого телефонного кабелю.
Високий рівень безпеки від несанкціонованого доступу. Оскільки ВОК практично не випромінює в радіодіапазоні, передану по ньому інформацію важко підслухати, не порушуючи прийому / передачі. Більш того, несанкціоновані відводи (див. В розділі "Оптичні з'єднувачі") в оптичній системі реалізуються більш складно, і вимагають підключення за допомогою складного устаткування. Несанкціоновані підключення в оптичної мережі простіше виявляються. Системи, які відстежують якість розповсюджуваних світлових сигналів (як за різними волокнам, так і різної поляризації), мають дуже високу чутливість до коливань, до невеликих перепадів тиску. Тому оптичні системи зі спостереженням за якістю сигналу особливо необхідні при створенні ліній зв'язку в урядових, банківських і деяких інших спеціальних службах, що пред'являють підвищені вимоги до захисту даних.
Гальванічна розв'язка елементів мережі. Дана перевага оптичного волокна полягає в його изолирующем властивості. Оптоволоконні кабелі не вимагають заземлення оболонки, що захищає від "блукаючих струмів" і високовольтних наведень по "землі", при яких може виникнути велика різниця потенціалів, що для електромагнітних кабелів може призвести до пошкодження мережевого обладнання.
Пожежна безпека. За відсутності іскроутворення оптичне волокно підвищує безпеку мережі на хімічних, нафтопереробних підприємствах, при обслуговуванні технологічних процесів підвищеного ризику.
Зменшення вимог до лінейнокабельним спорудам. Волоконно-оптичні кабелі звільняють переповнені кабельні трубопроводи. Як вже зазначалося вище, волоконнооптичні кабелі мають менший обсяг в розрахунку на одну і ту ж пропускну здатність, в зв'язку з чим переповнення кабельних трубопроводів стає малоймовірним, навіть при інтенсивному зростанні широкосмугових послуг.
Економічність волоконнооптичної кабелю. Волокно виготовлено з кварцу, основу якого складає двоокис кремнію, широко розповсюдженого, а тому недорогого матеріалу, на відміну від міді. В даний час вартість волокна по відношенню до мідної парі визначається як 2: 5. При цьому ВОК дозволяє передавати сигнали на великі відстані без ретрансляції. Кількість повторителей на протяжних лініях скорочується при використанні ВОК. Сучасні системи передачі дозволяють досягти дальності близько 400 км [7.20] тільки з використанням оптичних підсилювачів на проміжних вузлах при швидкості передачі вище 10 Гбіт / с.
Тривалий термін експлуатації. Згодом волокно зазнає деградації. Це означає, що загасання в прокладеному кабелі поступово зростає. Однак завдяки досконалості сучасних технологій виробництва оптичних волокон цей процес значно уповільнений, і термін служби волоконнооптичної кабелю становить приблизно 25 років. За цей час може змінитися кілька поколінь стандартів приймально-передавальних систем. Терміни старіння оптичних кабелів набагато більше, ніж терміни деградації електромагнітних кабельних споруд.
Принципи роботи оптоволоконних кабелів
Оптоволоконний кабель містить [ 7.19 , 7.20 ] Три основних елементи ( Мал. 7.1 ):
- обплетення;
- оболонка;
- серцевина.
Мал.7.1.
Конструкція оптичного волокна
Серцевина, волоконний светопроводящий елемент, оточений оболонкою, яка має менший показник заломлення світла. Це призводить до того, що більшість світлових променів в серцевині відображаються всередину серцевини ( Мал. 7.2 ). Чи потрапить промінь знову всередину серцевини, залежить від кута, під яким він перетинає кордон "серцевина-оболонка" (числова апертура1). Якщо промінь входить під дуже гострим кутом до поверхні оболонки, то він поглинається. Поглинання може відбуватися при зміні в оболонці, наприклад, при згинах оптокабеля або при неправильному зрощуванні волокон.
При побудові мереж використовуються багатожильні кабелі. на Мал. 7.3 показаний приклад кабелю з 8 волокнами. У центрі розташований сталевий трос для зміцнення кабелю, а зовнішня поверхня покрита сталевий опліткою для захисту від гризунів і зовнішніх силових впливів.
багатомодові волокна
на Мал. 7.2 показаний принцип поширення променів. У тому числі видно, що при відображенні променя під певним кутом виникає інший промінь - "вторинна мода". Такі промені можуть бути використані для організації другого шляху перенесення інформації. Оптичні волокна, в яких допускається проходження променів до приймача численними шляхами, називаються багатомодовими.
У порівнянні з одномодовими кабелями (діаметр серцевини 8,5 або 9,5 мкм) багатомодові кабелі мають більший діаметр (50/62/5 мкм при діаметрі оболонки 125 мкм). Більший діаметр серцевини спрощує їх виготовлення.
Мал.7.2.
Схема поширення променів в многомодовому кабелі
Мал. 7.3. Принцип розміщення волокон в оптичному кабелі
