Постепенно оптические линии связи вытесняют обычные медные провода для передачи на большие расстояния, что существенно снижает стоимость обслуживания линий.
Чтобы понять как работает оптоволоконный кабель, представьте невероятно длинную, длиной несколько километров, соломинку для напитков из гибкого пластика. Теперь представьте, что внутренняя поверхность этой мегасоломинки имеет зеркальное покрытие и вы заглядываете в нее с одной стороны. На расстоянии в несколько километров, на другом конце, ваш друг светит внутрь соломинки. Благодаря тому, что внутренняя поверхность соломинки представляет из себя идеальное зеркало, свет от фонарика многократно отражается от стенок соломинки (даже в тех местах, где она сгибается) и вы можете его видеть в отверстие на другом ее конце. Если ваш друг начнет посылать вам через эту соломинку упорядоченные световые сигналы, например, используя азбуку Морзе, то он сможет держать с вами связь на расстоянии. Это и есть основной принцип работы оптоволоконного кабеля.
Делать кабель из трубок с отражающей поверхностью конечно можно, но будет крайне сложно превратить внутреннюю поверхность в идеальное зеркало. Поэтому оптоволоконный кабель, или кабель ВОЛС, делается из стекла. Стекло имеет невероятную прозрачность, поэтому способно проводить свет на огромные расстояния. Представьте себе обычное оконное стекло толщиной в несколько километров - оно по-прежнему будет прозрачным. Только в оптоволокне толщина стекла сопоставима с толщиной человеческого волоса и эта стеклянная нить покрыта двумя слоями пластика.
Покрывая стекло пластиком вы получаете эквивалент зеркала вокруг стеклянной нити. Это зеркало создает полное внутреннее отражение, как если бы это создавалось зеркальным покрытием нашей соломинки, которую вы себе представляли ранее. Свет путешествует по оптическом волокнам, отражаясь внутри под очень маленькими углами, и полностью остается внутри.
На одном конце оптического кабеля установлен , который включается для передачи каждого бита информации. Современные оптоволоконные системы с одним лазером способны передавать миллиарды бит в секунду, для чего лазер включается и выключается несколько миллиардов раз каждую секунду. Новейшие системы с несколькими лазерами разных цветов способны передавать сразу несколько видов сигнала по одному оптоволокну.
Современные оптоволоконные кабели способны передавать сигнал на расстояние около 100 километров. Примерно через каждые 70-100 километров необходимо устанавливать специальное оборудование, которое ретранслирует сигнал дальше, на следующий сегмент оптоволоконной линии.
Оптоволокно - наиболее быстрая на сегодняшний день технология передачи информации в сети интернет. Структура оптического кабеля отличается определёнными особенностями: такой провод состоит из маленьких очень тонких проводков, ограждённых специальным покрытием, которое отделяет один проводок от другого.
По каждому проводку передаётся свет, который передаёт данные. Оптический кабель способен передавать одновременно данные, кроме интернет-соединения, также телевидения и стационарного телефона.
Потому оптоволоконная сеть позволяет пользователю совмещать все 3 услуги одного провайдера, подключая роутер, ПК, телевизор и телефон к единому кабелю.
Другое название оптоволоконного подключения - фиброоптическая связь. Такая связь даёт возможность передавать данные при помощи лазерных лучей на расстояния, измеряемые сотнями километров.
Оптический кабель состоит из мельчайших волокон, диаметр которых составляет тысячные доли сантиметра. Эти волокна передают оптические лучи, которые переносят данные, проходя через сердечник каждого волокна, состоящий из кремния.
Оптические волокна дают возможность установить соединение не только между городами, но и между странами и континентами. Связь по интернету между разными материками поддерживается через оптоволоконные кабели, проложенные по океанскому дну.
Оптоволоконный интернет
Благодаря оптическому кабелю можно настраивать высокоскоростное интернет-соединение, которое играет огромную роль в сегодняшнем мире. Оптоволоконный провод является самой прогрессивной технологией передачи данных по сети.
Плюсы оптического кабеля:
- Долговечность, высокая пропускная способность, способствующая быстрой передаче данных.
- Безопасность передачи данных - оптоволокно даёт возможность программам моментально обнаруживать несанкционированный доступ к данным, поэтому доступ к ним для злоумышленников почти исключён.
- Высокая защищённость от помех, хорошее подавление шума.
- Особенности строения оптического кабеля делают скорость передачи данных через него в несколько раз выше, чем скорость передачи данных через коаксиальный кабель. Прежде всего это относится к видеофайлам и аудиофайлам.
- При подключении оптоволокна можно организовать систему, реализующую некоторые дополнительные опции, например, видеонаблюдение.
Однако самым главным достоинством оптоволоконного кабеля является его способность установить соединение объектов, удалённых друг от друга на огромное расстояние. Это возможно благодаря тому, что у оптического кабеля отсутствуют ограничения по длине каналов.
Подключение интернета с помощью оптоволокна
Самый распространённый в РФ интернет, сеть которого функционирует на основе оптоволокна, предоставляется провайдером Ростелеком. Как подключить оптоволоконный интернет?
Сначала следует просто убедиться в том, что оптический кабель подведён к дому. Затем нужно заказать подключение к интернету у провайдера. Последний должен сообщить данные, обеспечивающие подключение. Потом нужно выполнить настройку оборудования.
Она осуществляется так:
Терминал оборудован специальным гнездом, позволяющим соединяться с компьютером и соединять роутер с интернетом.
Кроме того, терминал имеет 2 дополнительных гнезда, позволяющих подключить к оптоволоконному соединению аналоговый домашний телефон, а также ещё несколько гнёзд предусмотрены для подключения телевидения.
Часто можно видеть различную рекламу о качественном интернете и телевидении. Такие свойства сигнал приобретает в результате перемещения к потребителю по линиям из оптических волокон, в которых практически не происходит потерь информации.
Что такое оптоволокно
В обыкновенном проводе электрический сигнал проходит по медному проводнику . В оптических линиях по ним проходят световые фотоны и волны . Оптиковолокно считается самым быстрым способом передачи информации на значительные расстояния. Кабель состоит из нескольких отдельных проводников разделенными между собой специальными покрытиями. В конструкции каждый отдельный элемент проводит информацию, зашифрованную в свет.
В качестве передаваемой информации могут использоваться телефонные и телевизионные данные , а также интернет (благодаря оптоволокну добиваются высокой скорости доступа в Интернет). В настоящее врем все три сигнала для передачи объединяются в один.
Особенности ограничения
За несколько последних лет ограничения по скорости передачи данных в оптических линиях продвинулись намного вперед. Скорость зависит от длины проводника, а также качества самой информации. В одномодовых системах используется скорость от 2,5 Мбит/с до 10 Гбит/с при расстоянии передачи от 10 км и выше. В настоящее время проводятся исследования, в результате которых скоро станет возможной скорость до 160 Гбит/с . Не стоит забывать, что многие кабели изготавливаются многослойными, что позволяет передавать намного больше информации с высокой скоростью.
Достоинства и недостатки
Оптические волокна в процессе эксплуатации потребителями, как и любое техническое изделие, имеет свои плюсы и минусы. К преимуществам данного вида проводника следует отнести:
- Защиту от помех . Любые виды электромагнитного воздействия беспомощны перед оптоволокном. Благодаря этому свойству они могут применяться вблизи мощных источников излучения.
- Не проводит электрический ток , в результате чего конструкционно облегчается изготовление блоков приема и передачи.
- Безопасность информации и совместимость электромагнитных импульсов. Благодаря восприимчивости к любому виду излучений оптико волоконный кабели в процессе эксплуатации не излучают электромагнитных волн в результате чего информация защищена от перехвата.
- Малые затухания . Благодаря применяемым материалам сигнал не теряет своих свойств на больших расстояниях тем самым намного превосходя свои медные аналоги.
- Повышенная пропускная способность и широкополосность . Такие способности позволили передавать в одном оптическом кабеле различные виды сигналов, при этом они перемешиваются и не создают помех друг другу.
- Имеют низкий вес , а в некоторых случаях и стоимость в отличие от электрических проводников.
К недостаткам следует отнести:
- повышенные требования к персоналу в процессе эксплуатации и обслуживания;
- малая прочность в результате чего возникают трещины и разрывы, сигнал начнет затухать, либо прерываться;
- потеря связи при попадании воды внутрь проводника.
Применяемые материалы
В производстве оптоволокна применяются следующие материалы:
- кварцевое стекло;
- материалы на основе полимеров.
Кварцевое стекло
Производится при плавлении минерала кварца , который является ценной породой. В результате его применения оптические волокна приобретают следующие положительные свойства:
Полимерные материалы
Применение таких материалов позволяет использовать оптиковолокно большой толщины, благодаря пластичности и стабильности на изгиб и залом. Недостатком является недопустимость использования
в зонах инфракрасного излучения в результате которого происходит затухание сигнала.
Устройство и принцип работы
Оптические кабели представляют собой проводник, состоящий из нескольких жил обернутый в оплетку-экран. Сами жилы изготавливаются из стекла или полимера и обладают повышенной гладкостью для обеспечения максимальной проводимости.
Веществом, которое переносит информацию является свет, он имеет самую большую скорость перемещения. Кабельные жилы - это, по сути, стеклянные трубки, обернутые в металлическую фольгу, которая служит экраном сохраняющим поток сигнала. Свет, проходя по кабелю отражается от стенок и доходит до приемника. Скорость передачи информации ниже скорости света, в результате того, что фотоны не летят прямолинейно.
Сигнал в результате своего движения все-таки терпит некоторые потери
. Затухание во многом зависит от качества применяемых материалов и условий прокладки оптоволокна. Не малую роль при этом играет и сам передатчик.
Разновидности
В современном исполнении оптическое волокно разделяют на два основных вида, которые отличаются по размеру сердцевины:
- одномодовые;
- многомодовые.
Одномодовые
В таком исполнении сердечник имеет толщину до 8 мкм. Благодаря минимальным размерам по волокну способен проходить единственный луч практически без потерь
. Данный вид применяется в линиях на значительном протяжении, где важно сохранить качество сигнала.
Многомодовые
Данный вид сердечника состоит из волокна толщиной до 62,5 мкм. По таким кабелям способны протекать множественные световые пучки, позволяя перемещаться им одновременно под разными углами к сердцевине. Сигнал в таких проводах испытывает значительные потери в результате многих отражений от оболочки.
Многомодовые оптиковолоконные линии в свою очередь делятся на два типа:
- Градиентные . В таких кабелях плотность сердечника меняется в некоторых местах на протяжении линии, что позволяет сигналу развивать высокую скорость за меньший период времени.
- Ступенчатые . В данном типе исполнения плотность волокон сердечника единая на протяжении всей линии.
Классификация
По способу непосредственного монтажа оптические кабели подразделяются на следующие виды:
- прокладка в земле;
- трубы для канализации, а также коллекторы;
- подводный монтаж;
- воздушные линии.
В зависимости от использования и дальности передаваемого сигнала оптиковолокно разделяют на следующие виды:
- при создании длинных линий на значительные расстояния многоканальной сети применяются магистральные кабели , для обеспечения стабильности сигнала в конструкции используются волокна с сердцевиной до 125 мкм, при длине волны не ниже 1,55 мкм;
- при прокладке многоканальных линий между областями и регионами применяются зоновые провода , в их конструкции используются градиентные волокна;
- городское оптоволокно прокладывают по коллекторам и специальным каналам, по своим некоторым характеристикам схоже с зоновым, длина линии не превышает 10 км;
- прокладка полевых кабелей подразумевает монтаж различными способами, как по воздуху, так и под землей, не подвержен горению, растягиванию, в конструкции используют до 12 волокон;
- подводный кабель обладает высокой устойчивостью к растягиванию и разрыву, не пропускает влаги, имеет пониженный дисперсионный уровень;
- объектовые кабели применяются для монтажа внутри конкретных обособленных участков и каналов, в них не используются гидрофобные материалы, что упрощает процесс прокладки;
- монтажные провода изготавливаются в виде плоского пучка волокон, в них применяются градиентные многомодовые оптические волокна.
По варианту исполнения сердцевины оптического кабеля выделяют следующие виды:
- повивная концентрическая скрутка вокруг одного сердечника;
- центральный провод с числом волокон до 45;
- фигурный сердечник с числом волокон до 576;
- плоское исполнение до 288 волокон в нем.
Способы подключения
При прокладке оптиковолоконного кабеля зачастую приходится использовать разнообразные коммутирующие устройства. Не всегда при прокладке линии хватает длины провода в бухте, а также иногда требуется разветвление большого провода на несколько небольших.
В настоящее время применяется три основных способа коммутации данного кабеля:
- механический;
- метод сварки;
- использование сплайса.
Стоит заметить, что напрямую к компьютеру оптоволокно не подключается. Если в квартиру заведено оптоволокно для доступа к Интернету, то в этом случае нужен специальный роутер с возможностью подключения оптиковолоконного кабеля, или специальный медиаконвертер преобразующий оптический сигнал.
Работу по соединению выполняют в два этапа:
- кусок кабеля небольшого размера с установленным на конце коннектором приваривают к окончанию оптического провода при помощи автоматического сварочного аппарата;
- в последствии установленный коннектор соединяют с разъемом на другом конце кабеля.
Коммутация таким методом требует постоянной чистки в процессе эксплуатации. Потеря сигнала в таком случае велика, производители не рекомендуют применять такой метод для наружного монтажа оптических линий.
Сплайс — это некая конструкция, часто пластиковый блок, внутри которого закрепляются оптические волокна разных кабелей. Процесс соединения выполняют по следующей схеме:
- первоначально от изоляции очищаются два окончания соединяемых кабелей;
- при помощи сплайса происходит совмещение очищенных концов ;
- в последствии место коммутации тщательно изолируется .
Данный способ подразумевает меньшие потери сигнала, чем механический. В процессе эксплуатации необходимо проверять совмещение центров срощенных концов.
Данный метод считается самым надежным и позволяет применять оптиковолоконные провода, срощенные таким образом при наружном монтаже
. Потери сигналов в этом случае минимальные. Для сварки понадобится специальное автоматическое устройство.
И десяток лет назад и на конец 2013 года оптоволокно выпускаемое промышленностью стандартизировано и имеет множество типов и подтипов. Основные разновидности ОВ рассмотрены на страницах
Типы и стандарты оптических волокон
Типы оптических волокон
Наиболее кардинально различаются волокна многомодовые и одномодовые .
Теория передачи по ним рассмотрена на страницах Модовое распространение в волокнах . Число мод. Формула . Многомодовые волокна со ступенчатым и плавным изменением показателей преломления
По внешнему виду оптические волокна ни чем не отличаются. То есть, без соответствующих приборов разобраться какое оптоволокно попало к вам в руки невозможно. Внешний вид, цвет, да и некоторые свойства оптическим волокнам придаёт специальное покрытие. Стандартизированы несколько размеров ОВ.
250 мкм это же стекло покрытое лаковой изоляцией. Лак обычно используется разноцветный и кроме изоляционных свойств цвет волокна определяет его условный номер в модуле. (Цветовой счёт волокон, идентификация по цвету в оптических кабелях). Лаковое покрытие придаёт дополнительную устойчивость к изгибам. Такое волокно похоже на рыболовную леску и выдерживает изгибы радиусом в 5мм (см. фото)
900 мкм оптоволокно в буферном полимерном покрытии. Используется при изготовлении шнуров и подключения оптоволоконных кроссов. Цвет покрытия зачастую определяет тип оптоволокна. (Цветовой счёт в оптоволоконных кабелях)
Оптоволокно с лаковым (125 мкм) и полимерным (900 мкм) покрытием,
внизу коннектр закрытый колпачком (Все фото)
Производство оптических волокон и кабеля
Основная масса оптоволокна производится фирмами Fujikura (Япония) и Corning (США). Но всё чаще появляются технологические линии, в том числе и в России, производящие тот или иной вид оптических волокон. Некоторые этапы и принципы этого процесса описаны на страницах
Технология производства оптоволокна. Изготовление преформ для оптоволокна
Вытяжка оптоволокна из преформы
Далее оптоволокно на специальных барабанах поставляется на кабельные заводы, где его и используют в производстве оптического кабеля. Так как кабеля для ВОЛС различаются по назначению и способу прокладки, то соответственно они имеют разное количество броневых покровов и отличаются по профилю.
Маркировка оптических кабелей
В странах СНГ производителей оптоволоконных кабелей много и при этом каждое предприятие разрабатывает свои технические условия (ТУ) на свою продукцию и по-своему её маркирует. Системы маркировки различны и разбору этой проблемы посвящены следующие страницы
Справочник по маркировке и назначению оптоволоконных кабелей
Список возможных маркировок оптоволоконных кабелей в алфавитном порядке
Маркировка оптоволоконного кабеля с сортировкой по производителям
Прокладка волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)
ВОЛС прокладываются по воздушным линиям электропередач, в грунте, кабельной канализации, по стенам зданий и внутри помещений. Прокладке оптоволоконных кабелей по воздушным линиям электропередач посвящены официальные документы:
Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 0,4-35 кВ
Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ и выше
Остальные виды прокладки почти не отличаются от способов прокладки кабеля с металлическими жилами и их особенности описаны на странице из "Руководства по СЛСМСС": Особенности прокладки оптических кабелей
Монтаж муфт и оконечных устройств ВОЛС
Увеличить фото
Оптоволоконные кабеля по внешнему виду похоже на кабель обычный. Вся сложность "оптики" именно в соединении оптических волокон между собой. Соединить их "на коленке" не получится, для любого типа соединения ОВ требуются специализированные инструменты и приборы. Методам монтажа и измерений на оптоволокне при монтаже муфт, кроссов и коннекторов посвящены страницы
Оконечные устройства ВОЛС. Коннекторы
Оптоволоконные аттенюаторы для ВОЛС
Скалыватель оптоволокна. Гелевые соединители для ВОЛС
Сварка оптоволокна ВОЛС. Типы сварочных аппаратов
Описание монтажа оптоволоконных муфт и оптических кроссов
На следующей фотографии оптические волокна уложенные в кассету оптоволоконной муфты
Оптоволокно в кассете муфты (Увеличить фото)
Измерения оптоволокна
Измерения оптических волокон производятся до прокладки (контроль барабанов с кабелем), в процессе монтажа оптоволоконных муфт и кроссов, и в процессе ВОЛС. С измерения проводятся двумя типами приборов: измерение оптоволоконными тестерами и оптическими рефлектометрами (OTDR). Измерениям ОВ посвящены страницы
Виды измерений ВОЛС. Измерения оптоволокна
Измерения оптоволоконного кабеля (ВОЛС) в процессе монтажа
Ещё более подробно эта тема раскрыта на страницах книги Лиственных Рефлектометрия оптических волокон.
Измерение потерь с помощью оптических тестеров
Принцип действия OTDR
Назначение OTDR
Старение оптоволоконных (оптических) кабелей
Документация на ВОЛС
Монтаж оптоволоконных муфт и кроссов, а так же все измерения оптических кабелей должны оформляться соответствующими протоколами и паспортами. Далее представлены ссылки на страницы официальных правил и руководств по стоительству линий связи.
Протокол измерения затухания оптических волокон строительной длины, заводской № "n" перед прокладкой (входной контроль)