Оптични влакна: функции, предимства и недостатъци

От много години влакнестата оптика се разглежда като основна област на развитие в областта на комуникационните технологии. От самото начало специалистите имаха големи очаквания към концепцията, които до днес се потвърждават само от случайните успехи при полагането на комуникационни мрежи от различен мащаб. По-специално, оптичната комуникация вече е доказала своята ефективност в комуникационните връзки в Тихия океан, а в бъдеще се планират лазерни и сензорни системи.

Какво е оптичен кабел?

Комуникацията по оптична мрежа се основава на принципа на електромагнитното излъчване, което е средството, чрез което се предава сигналът. Физическите носители са оптични влакна, които се характеризират с устойчивост на смущения и висок капацитет на предаване. Какво представлява оптичният кабел и какво общо има с трансфера на данни?? Това е влакно, изработено от стъкло с някои добавки, благодарение на които производителят може да променя индивидуалните оптични характеристики. Като минимум се изисква полимерно покритие, което предпазва оптичното влакно от външни повреди. Всъщност дори това влакно не е хомогенно по своята структура. Състои се от ядро с диаметър около 8-10 µm и заобикаляща го обвивка, която образува цилиндър с дебелина около 100-125 µm. Как работи Способността на влакнестооптичната връзка да отразява вътрешно електромагнитни вълни с определени показатели на пречупване. Хипотетичен лъч светлина При движението си във влакното то се отразява от обвивката от вътрешната страна, без да напуска контура. Това позволява да се доставят сигнали с различни нива на загуба.

Работни характеристики на влакнесто-оптичните мрежи

Основните положителни аспекти на използването на оптични кабели са свързани с високата скорост на предаване на информация. Доскоро този показател се изразяваше в рекордния 1 терабайт в секунда. Дори и те обаче вече се смятат за несъществени по отношение на данните за ефективността. Например новите технологии в системите за вълново мултиплексиране позволиха на оптичните влакна да предоставят сигнали със скорост 15 Tb/s. Големи телекомуникационни корпорации практикуват многоканални оптични влакна за разстояния до 10 000 км със скорости до 100Gb/s. Между другото, един ствол може да съдържа до 150-200 канала, което се дължи на малкия диаметър на влакното. Дебелината на една магистрална линия без външна защитна обвивка е максимум 1 cm. Що се отнася до стойността на затихването, която влияе не само върху скоростта, но и върху общото качество на предаване на сигнала, при оптичните влакна тя е 5 dB/km. Това е изключително добър показател в сравнение с традиционните електроенергийни мрежи, който дава възможност за прокарване на линии с дължина 100 км или повече без без няма междинни точки за преобразуване на сигнала.

Предимства на технологията

В допълнение към високите скорости на предаване на данни и ниските нива на затихване си струва да се споменат следните предимства на оптичните кабели

• Дълъг живот на линиите.
• Технологична надеждност.
• Защита срещу външни електромагнитни смущения.
• Високото ниво на кодиране на сигнала, което прави прихващането практически невъзможно.
• Широколентов достъп.
• Ниско тегло и скромен размер.

Степента, в която дадена оптична връзка може да предложи горепосочените предимства, зависи от техниките на инсталиране и качеството на материала. Например една от основните пречки за масовото преминаване към този начин на организация на комуникацията в Русия е ниското ниво на специалисти в тази област и лошото качество на консумативите.

Недостатъци на технологията

Съществуват и характерни недостатъци на оптичните мрежи, които могат да се проявят независимо от качеството на техническото изпълнение на комуникационните канали. Те включват:

• Високи разходи. Както във фазата на създаване на техническата инфраструктура, така и при нейната поддръжка, разходите все още са по-високи от разходите за инсталиране и поддръжка на по-традиционни комуникационни линии.
• Крехка структура. Един от най-сериозните недостатъци на оптичните влакна са ограниченията при полагането им. Високото ниво на оптична производителност може да бъде гарантирано само ако линиите се полагат директно. Но и този проблем постепенно се решава чрез добавяне на специални добавки към структурата на влакнестата сърцевина.
• Високи изисквания към телекомуникационната инфраструктура. Отново, високата производителност с оптични кабели е възможна само ако системата е създадена с модерно мрежово оборудване.

Оптична свързаност в Русия

В Русия, както и в други технологично напреднали страни, оптичните влакна се използват предимно в телекомуникационната индустрия. Това обаче не е единствената област, в която се използва тази технология. Оптичните влакна се използват в измервателното оборудване, рентгеновите апарати (включително MRI), жироскопите, системите за сигурност и алармените системи. Методологиите за техническа интеграция често са сходни, за което свидетелстват различните работници, необходими за създаването на такива системи. По-специално, свободните работни места в областта на оптичната свързаност включват места за специалисти заваряване, монтажници и проектанти на инженерни системи Същото се отнася и за областта на поддръжка инфраструктура от оптични влакна.

Предизвикателства пред оптичната свързаност

Редица големи руски доставчици на телекомуникационни услуги изпитват финансови затруднения при преминаването към нови технологии. Това се дължи отчасти на високите разходи за техническо обновяване на мрежите с пълна подмяна както на носителите на сигнали, така и на оперативното оборудване. Базираната в Москва компания MGTS счита, че оптичната комуникация е една от основните тенденции в развитието в момента, но в същото време нейните представители посочват трудностите, свързани с нежеланието на абонатите да преминат към нови технологични средства. Много потребители се задоволяват с традиционна медна мрежа, която осигурява достатъчна производителност на потребителските данни. Те не искат да плащат прекалено много за иновации, което принуждава оператора да поеме разходите за поддържане на два вида телекомуникационни мрежи.

Бъдещи перспективи за оптичните комуникации

Ако масовото потребление все още не е склонно да види еволюционното преминаване към оптични влакна, водещите световни корпорации вече гледат към бъдещето, което оптичната технология ще донесе на различни области. Понастоящем най-обещаващите тенденции са разпределените сензорни системи и лазерите с оптични влакна. Първата технология ще позволи безразрушително тестване на строителни и инженерни конструкции с широк спектър от резултати от анализа - по-специално точни данни за температурата, налягането и деформацията на обекта. Що се отнася до влакнестооптичните лазери, техните свойства и характеристики на излъчваната вълна може да предостави безпрецедентни възможности при физически Оптични системи.

Заключение

Комуникацията, базирана на оптична технология, въпреки всичките си недостатъци, разширява обхвата си. Това се дължи в немалка степен на технологичния формат на GPON, който представлява оптимизирана концепция за оптична магистрала. "Ростелеком, като една от най-големите телекомуникационни компании в Русия, направи голяма крачка в технологичното развитие на този формат. Днес тя може да покрива разстояния от 20 до 60 км без междинни усилватели и поддържа скорости до 1,25 Gb/s. И това е само един от възможните формати за използване на оптичните влакна в телекомуникациите днес.