Как устроены оптоволоконные сети?

PON придумали на западе, но что мешает и нам пользоваться этим изобретением? Так что же скрывается за аббревиатурой? Технология PON — пассивные оптические сети.

Получается, что, перейдя на современную АТС, мы видим необычную картину, когда буквально десятки тысяч абонентов могут обслуживаться со стойки. Это связано с тем, что основным преимуществом PON является стеклянное оптоволокно, которое позволяет передавать данные, используя не электрический сигнал, а оптический (световой) сигнал. Этот сигнал при прохождении из узла связи в квартиру не требует дополнительного оборудования, такого как коммутаторы или маршрутизаторы. Дальность действия оптического сигнала до 20 км, что в несколько раз больше, чем у электрического. Узел доступа PON состоит из трех основных элементов: шасси (место, где устанавливаются карта и блок питания), объединительной платы карты который подключается к основной сети и линейным картам. К одному порту линейной карты можно подключить до 64 абонентов.
Если вы думали, что оптическое волокно проложено «твердым кабелем» от АТС до квартиры, то это не так: на определенном участке линии происходит расщепление сигнала. Для разделения сигнала был изобретен пассивный оптический разветвитель — разветвитель, который превращает одно волокно на два, четыре, восемь и так далее. И прежде чем Интернет или интерактивное телевидение попадут в квартиру, они проходят несколько этапов.
Как правило, в подвале есть распределительная коробка, где кабель, состоящий из 144 волокон, делится на количество, необходимое в этой конкретной входной двери (или доме), остальное пропускается. Эти манипуляции выполняют мастера.

Одномодовое волокно

В одномодовом волокне отсутствует интермодальная дисперсия, которая представляет собой искажение сигнала во времени из-за разницы в скорости распространения мод. Поэтому одномодовое волокно характеризуется очень широкой полосой пропускания (сотни ТГц * км). Стандартное SM-волокно, как упоминалось ранее, имеет ступенчатый профиль показателя преломления.

Величина затухания в SM-волокне в несколько раз меньше, чем в MM, что позволяет передавать информацию на очень большие расстояния (500 км и более) с высокой скоростью без повторной передачи (повторения) сигнала, при этом характеристики передачи определяются в основном от параметров активного оборудования.

С другой стороны, одномодовое волокно требует высокой точности ввода излучения и соединения оптических волокон друг с другом, что увеличивает стоимость используемых компонентов оптического волокна (активное оборудование, соединительные изделия) и усложняет процесс установки и обслуживания линии.

Первые волокна SM появились в начале 1980-х годов и начали активно использоваться в линиях дальней связи. В то же время использование MM-волокна для передачи на короткие расстояния продолжалось, например, в локальных сетях. Со временем из-за снижения стоимости как самого волокна, так и его компонентов, одномодовое волокно стало приобретать все большую популярность в сетях ближней протяженности. Таким образом, кварцевое волокно SM является сегодня наиболее распространенным типом оптического волокна.

По мере совершенствования производственных технологий были созданы и изменены стандарты, описывающие требования к оптическим волокнам. В отличие от MM-волокон, которые в настоящее время охватываются ISO / IEC 11801, ITU-T G.652-657 стал наиболее популярным и широко используемым для SM-волокон.

Перечислим основные свойства волокон, соответствующих этим стандартам.

• Одномодовое волокно с недисперсной дисперсией, G.652 (SSMF — стандартное одномодовое волокно)

Самый распространенный тип одномодового волокна с нулевой точкой хроматической дисперсии на 1300 нм. Стандарт определяет четыре подкласса (A, B, C и D), которые различаются по своим характеристикам. Особо следует отметить волокна G.652.C и G.652.D — они имеют низкое затухание на длине волны 1383 нм, то есть в области «водяного пика», и поэтому могут использоваться в системах CWDM. Такие волокна еще называют «всеволновыми».

• G.653 Волокно со смещенной нулевой дисперсией (ZDSF)

Изменяя профиль показателя преломления, вы можете переместить точку нулевого рассеяния в третье окно прозрачности (1550 нм), что позволяет увеличить расстояние передачи сигнала при работе в этом диапазоне. Они используются только за рубежом и только в линиях, работающих без мультиплексирования с разделением по длине волны.

• Одномодовое волокно со смещенной резкой, G.654

Волокна с минимальными потерями на длине волны l = 1550 нм представляют собой модификацию волокон SSF с уменьшенными потерями (менее 0,18 дБ / км) в третьем окне прозрачности. Низкое затухание достигается за счет использования диоксида кремния очень высокой чистоты для сердечника, который снижает затухание из-за поглощения примесями, а также генерирования больших длин волн сдвига для снижения чувствительности к потерям из-за изгиба волокна. Такое волокно может использоваться для передачи цифровой информации на большие расстояния, например, в системах наземной связи на большие расстояния и в подводных магистральных кабелях с оптическими усилителями. Из-за сложности производства эти волокна очень дороги.

• G.655 Волокно со смещенной ненулевой дисперсией (NZDSF)

Разработан для передачи на длинах волн, близких к 1550 нм, и оптимизирован для систем DWDM. Абсолютное значение коэффициента хроматической дисперсии в этом волокне больше определенного ненулевого значения в диапазоне длин волн от 1530 до 1565 нм. Ненулевая дисперсия предотвращает возникновение нелинейных эффектов, которые особенно опасны для систем DWDM.

• Одномодовое волокно со сдвигом и ненулевой дисперсией для широкополосной передачи, G.656

Как и волокно G.655, оно имеет ненулевой коэффициент хроматической дисперсии, но уже в диапазоне длин волн 1460–1625 нм, поэтому оно хорошо подходит как для систем DWDM, так и для CWDM.

• Одномодовое волокно с потерями на макроизгибе, G.657 (нечувствительно к изгибу)

Помимо оптических свойств, механические характеристики оптического волокна, в частности его чувствительность к изгибу, также играют важную роль. Это особенно важно при укладке в помещении, где часто приходится гнуть волокно. Стандарт G.657 определяет несколько подклассов одномодового волокна, которые различаются минимальным радиусом изгиба и соответствующими потерями.

Описанные стандарты оптического волокна не всегда исключают друг друга. Например, традиционное волокно SMF-28® Ultra от Corning соответствует стандартам G.652.D и G.657.A1. В то же время бывают случаи, когда разные типы оптических волокон несовместимы друг с другом.

Пленка и полиэтиленовая оболочка

Это элементы дополнительной защиты волокон и модулей от трения, а также от влаги — некоторые типы оптических кабелей содержат гидрофобную пленку под пленкой. Пленка сверху может быть дополнительно усилена переплетением нитей и пропитана гидрофобным гелем.

Пластиковая оболочка выполняет те же функции, что и пленка, кроме того, она действует как прослойка между арматурой и модулями. Есть модификации кабелей там, где их нет вообще.

Использование волоконно-оптических кабелей в линиях электропередач

В линиях электропередач могут использоваться различные типы кабелей, связанных с оптоволоконными кабелями. На выбор типа кабеля влияют многие факторы. Наиболее важными являются: напряжение в линии, наличие молниеотвода, тип, состояние и максимальное расстояние между опорными конструкциями линии, положение линии в конкретной климатической зоне (посадка). У каждого типа трубы есть особый способ подвешивания на опорных конструкциях.

Кабельные аксессуары

Для подвешивания различных типов оптоволоконных кабелей в линиях электропередач необходимо использовать соответствующие аксессуары для этого типа проводов. Чаще всего используются тросы для подвешивания проволоки — это оплетка из стальной проволоки и аксессуары, позволяющие закрепить их на опорных конструкциях. Волоконно-оптические кабели практически всегда требуют активной защиты от вибрации, что исключает опасность, вызываемую так называемыми ветровыми колебаниями. Чаще всего используются демпферы Stockbridge и специальные спиральные демпферы для кабелей ADSS. Оптические соединения производятся сваркой, затем вставляются в специальные герметичные ответвительные коробки (муфты), закрепленные на несущих конструкциях линии.

Области применения

Первое, что приходит на ум, когда речь заходит о оптоволоконном кабеле, — это Интернет. Все известные провайдеры заменили медную связь на высокоскоростную оптику. Это позволило увеличить пропускную способность канала, необходимую для передачи интернет-трафика, организации IP-телефонии, телевидения и выделенных услуг.

В общем, вся всемирная паутина была построена с помощью WOC. Его сети простираются от побережья Соединенных Штатов по всему миру в виде подводных коммуникаций. Хрупкий кабель защищен толстостенной изоляцией и прокладывается с помощью специальных судов под землей на дне океана.

Эта технология приобретает все большую популярность при построении локальных сетей. Особенно это актуально для загородных домов, где нет доступа к сети крупных поставщиков. Существует практика возведения башен с пушками Wi-Fi, оптика которых распространяется на частные владения, что позволяет вам подключаться к Интернету вдали от города.

Кроме того, волокно используется в следующих областях:

• датчики: оптика может использоваться для доставки света от удаленного источника к датчику для получения информации о давлении, температуре или другой информации;
• освещение — пучок волокон, соединенных с источником света на одном конце, может освещать труднодоступные области, например, внутри человеческого тела, в сочетании с эндоскопом. Также их можно использовать как выставочную вывеску или декоративное освещение.
• системы промышленного управления;
• подача энергии: оптические волокна могут обеспечивать исключительно высокие уровни мощности для таких задач, как лазерная резка, сварка, маркировка и сверление;
• авиационные системы;
• системы военного управления и связи;

Производство оптических волокон

Процесс производства оптического волокна чрезвычайно сложен и требует большой точности. Технологический процесс проходит в два этапа: 1) создание заготовки, представляющей собой стержень из выбранного материала с сформированным профилем показателя преломления, и 2) растяжение волокна в вытяжной колонне с нанесением покрытия защитной оболочкой. Существует ряд различных технологий для создания оптоволоконных преформ, разработка и усовершенствование которых продолжаются.

Диагностический прибор для определения длины волокна, дефектов и т.д. Его необходимо использовать при установке системы.
С плинтуса и всем известного штыка волокна попадают в разветвитель, затем в распределительную коробку, которая в свою очередь находится прямо у входа и на полу.

Материалы

Стекловолокно изготавливается из кварца. Это обеспечивает следующие возможности:

• Термостойкость;
• Гибкость.
• Высокая оптическая проницаемость — это позволяет передавать волны разных диапазонов;
• Минимальные потери сигнала (низкое затухание);

Для дальнобойных халькогенидных стекол используются фторид циркония калия или криолит калия.

Сейчас развивается производство оптического волокна из пластика. В этом случае сердечник (сердечник) выполнен из оргстекла, а оболочка — из фторопласта. Недостатком полимерных материалов считается низкая производительность в помещениях с инфракрасным излучением.

Преимущества, виды и типы оптического волокна

Интенсивный рост использования оптоволоконных кабелей во всем мире продолжается уже более 40 лет. Это связано со многими преимуществами оптического волокна. Наиболее важными из них являются: очень высокая пропускная способность одного волокна, низкое затухание сигнала даже на очень больших расстояниях, уменьшенные габариты и вес, полная невосприимчивость к радиопомехам и электромагнитным полям. В связи с текущими проблемами окружающей среды важной особенностью волокон является отсутствие какого-либо воздействия на окружающую среду, что очень важно при проектировании волоконно-оптических линий. Эти соединения в значительной степени надежны, просты в использовании, обеспечивают безопасность на рабочем месте и высокую эффективность, поэтому они становятся все более популярными.

Типы проводов с оптическими волокнами в линиях электропередач

Волоконно-оптические кабели производятся в пучках, содержащих от десяти до нескольких сотен волокон в одном пучке. Кабели с оптоволоконными кабелями могут использоваться в линиях электропередач в качестве: фазовых проводов (под напряжением) или молниеотводов (проводников потенциала земли) и самонесущих диэлектриков (дополнительных кабелей в линии, содержащей только кабели из оптического волокна). Есть несколько типов проводников, связанных с оптическими волокнами.
OPGW (Optical Ground Wire) — это громоотводы, обычно используемые в воздушных линиях электропередачи 110 кВ.

С конструктивной точки зрения провода бывают двух типов:

• гибкие шланги с ручкой из нержавеющей стали, состоят из нескольких стальных проволок, образующих сердечники, и внешнего слоя из алюминиевых сплавов. Световоды заключены в специальную трубку из нержавеющей стали и образуют сердцевину кабеля.
• проволока, состоящая из центральной трубки (из алюминия или нержавеющей стали), содержащей оптические волокна, и внешнего слоя из алюминиевых сплавов ,

Наиболее важные преимущества этих кабелей:

• простая установка с использованием имеющегося кабеля,
• надежность и долговечность.
• возможность использования в существующих линиях (вместо традиционных стальных и алюминиевых проволок типа AFL), в большинстве случаев без необходимости усиления конструкции колонны,

ADSS (All Dielectric Self Supporting) — оптоволоконные кабели без металлических элементов. Они состоят из центрально расположенного сердечника из стеклопластика в форме стержня, окруженного несколькими трубками, содержащими оптические волокна.
Между внутренней и внешней оболочками кабеля проложены очень прочные арамидные волокна, которые придают кабелям ADSS соответствующее механическое сопротивление.

Кабели ADSS имеют небольшой прогиб. При выборе места крепления для кабелей ADSS также необходимо учитывать распределение напряженности электрического поля между фазными проводниками, так как в случае дождя или высокой влажности воздуха внешняя оболочка подвергается воздействию микро- разряды. Размещение проводов в зоне со слишком сильным электрическим полем приводит к быстрому разрушению их оболочки. Решением этой проблемы является использование полупроводниковых кабелей, которые из-за высокой напряженности электромагнитного поля обычно используются в линиях с напряжением не более 110 кВ. При более высоких напряжениях используются специальные кабели, изготовленные из материалов, устойчивых к воздействию электрического поля. При проектировании подвески кабелей ADSS на существующих линиях электропередачи необходимо учитывать дополнительные напряжения, действующие на несущие конструкции, и делать соответствующие усиления.

MASS (Metallic Aerial Self Supporting) — самонесущие тросы из алюминиевой стальной проволоки в сочетании с оптоволокном. Они очень похожи на кабели OPGW, но они не являются молниеотводом или линейной электрической функцией. По этой причине кабели MASS обычно свешиваются немного ниже фазных проводов.

Это решение является альтернативой стандартному методу крепления оптоволоконных кабелей в высоковольтных линиях и обычно используется, когда необходимо увеличить количество волокон в линии и невозможно или экономически нецелесообразно заменить существующие OPGW, OPPC или ADSS кабели. Благодаря высокой механической прочности, уменьшенному весу и диаметру эти кабели несколько увеличивают нагрузку на опорную конструкцию.

Sky Wrap — это диэлектрический оптоволоконный кабель, намотанный на традиционный молниеотвод или линию передачи фаз. Он используется в ситуациях, когда существующий традиционный оптоволоконный кабель находится в хорошем состоянии и замена его кабелем OPGW экономически нецелесообразна, или если необходимо увеличить количество волокон в установленном кабеле OPGW. Sky Wrap собирается с помощью специальных роботов, оснащенных собственной моторизацией, которые перемещаются по тросу и управляются дистанционно с земли. Преимущества использования этих кабелей: низкая дополнительная нагрузка на линию (намного ниже, например, чем у кабелей ADSS), низкая чувствительность к вибрациям (благодаря спиральной намотке при контролируемом напряжении), возможность установки также на кабелях. Существующие OPGW, быстрая и простая установка, низкая стоимость всей системы по сравнению с другими решениями. Кабели Sky Wrap также можно использовать на линиях 15 кВ, а затем их собирает робот.

ADL (All Dielectric Lashed Cables) — это диэлектрические оптоволоконные кабели, прикрепленные к молниеотводу с помощью кевларовой ленты. От Sky Wrap они отличаются тем, что крепятся к несущему тросу и фиксируются снизу. Установка осуществляется с помощью специального самоходного робота.

Оптический патч-корд от квартиры абонента до распределительной коробки, расположенной в подъезде, укладывается в защитные короба.

После того, как оба конца волокна (от разветвителя и от квартиры) окажутся в распределительной коробке, их соединяют с помощью специального сварочного аппарата. Волокно сращено на гильзу, разветвитель и коробку, а абонентский кабель подключения из квартиры уже подключен к припаянному порту в распределительной коробке. В результате образуется полная оптоволоконная линия от УАТС до абонента.

В этих же коробках кабель протягивается прямо в квартиру. Там же волокно осторожно вставляется в оптический разъем или в съемную коробку или кассету оптического терминала катушки и закрывается. По неписаным правилам оборудование монтируют возле отверстия, куда затягивали оптику, чтобы длина волокна по квартире была как можно меньше. Лучше не использовать оптоволокно во всей квартире. Почему? Все просто: эта тонкая «шлейка» очень и очень хрупкая, чувствительна к различным изгибам, изгибам, давлению (на нее не нужно наступать, ставить на нее мебель, впускать животных). От всех вышеперечисленных процедур оптическое волокно рвется и часто вызывает мастера — стоит ли?

Применение кабелей на основе SM и MM волокна

В настоящее время сложилась практика выбора оптического кабеля в зависимости от области применения.

Одномодовое волокно используется:

• в системах кабельного телевидения;
• в СКС, обслуживающих центры обработки данных, независимо от расстояния.
• в морских и трансокеанских кабельных линиях связи;
• в СКС, когда автодороги достигают длины 550 м и более (например, между зданиями);
• на междугородних наземных линиях;
• на региональных линиях, на линиях связи между городскими узлами, в выделенных междугородных оптических каналах, на автомагистралях к оборудованию операторов мобильной связи;
• в системах GPON с доставкой волокна до конечного пользователя;

Многомодовое волокно в основном используется для:

• в дата-центре, помимо одномодового волокна;
• во всех случаях, когда расстояние позволяет использовать многомодовые кабели. Главный критерий выбора — дороже кабели, но экономия на активном оборудовании покроет эти затраты.
• в СКС, на проходящих внутри здания магистралях (как правило, длиной до 300 м) и межэтажных магистралях, если расстояние не превышает 550 м;
• в горизонтальных сегментах СКС и в системах FTTD (fiber-to-the-desk), где устанавливаются пользовательские рабочие станции с многомодовыми оптическими сетевыми картами;

Чтобы продемонстрировать коммерческую целесообразность использования волокон SM и MM в разных случаях, мы сравниваем стоимость активного оборудования. Мы сравним конкретные модели оборудования, необходимого для работы с разной скоростью передачи данных. См. Таблицу. 2.

Скорость	Модуль	Описание модуля	Цена	Разница в цене
1G	Единый режим SFP	Модуль Cisco GLC-LH-SMD Совместимость 1000BASE-LX / LH SFP 1310 нм, 10 км DOM	470,00 руб	60,00 руб
Мультимодальные SFP	Модуль Cisco GLC-SX-MMD 1000BASE-SX SFP, 850 нм, 550 м, совместимый с DOM	410.00 руб
10G	SFP + одиночный режим	Модуль Cisco 5FP-10G-LR Совместимый 10GBASE-LR SFP + 1310 нм, 10 км DOM	2300.00 руб	1200.00 руб
SFP + мультимодальные перевозки	Модуль Cisco SFP-10G-SR 1000BASE-SR SFP + 850 нм, 550 м, совместимый с DOM	1100,00 руб
40 г	QSFP + одномодовый	Модуль Cisco QSFP-40G-LR4 Совместимость 40GBASE-LR4 и OTU3 QSFP + 131 Opt LC 10 км DOM	18 916,00 руб	16 272,00 руб
QSFP + мультимодальные перевозки	Модуль Cisco QSFP-40G-SR4 Совместимость 40GBASE-SR4 и QSFP + 850 нм 150 м MTP / MPO DOM	2 644,00 руб
100 ГРАММ	QSFP28 одномодовый	Модуль Cisco QSFP28 QSFP-100G-LR4-S Совместимость 100GBASE-LR4 1310 нм, 10 км	54 172,00 руб	47.460,00 руб
QSFP28 многомодовый	Модуль Cisco QSFP28 QSFP-100G-SR4-S Совместимость 100GBASE-SR4 850нм 100м	6712,00 руб

Табл. 2. Стоимость активного оборудования для работы с волокнами СМ и ММ. (Цены действительны на начало 2020 г

Ограничения оптоволокна

Устройство и типы кабелей для Интернета: витая пара и оптоволокно

У технологии есть и недостатки. Одна из причин, по которой этот вид проволоки не является общедоступным, — это стоимость ее прокладки. Это невыгодно, если телефонные линии уже готовы. Большинство людей, пользующихся интернетом на скорости 20–100 Мбит / с, вполне довольны скоростью. Волоконно работает лучше, чем медь или алюминий, но из-за нагрузки на сервер пользователь часто просто не видит разницы между ними. Например, приложение, которое загружает большой файл на компьютер, может доставить его за секунды по быстрому соединению, но из-за ограничений самих программных серверов эта цифра будет ограничена.

Вот так выглядит уже поставленное оборудование в квартире. Занимаются установкой, отладкой и подключением инсталляторы.

Итак, самое интересное впереди. Ведь оптоволокно уже есть в квартире, но работать все равно не может. Для этого проводится ряд манипуляций. На кабель надевается шток оптического разъема, затем берется специальный маркированный контейнер, в котором изгибаются фрагменты оптического волокна (которые ни в коем случае не должны оставаться в доме потребителя, они острые и опасные).

Берется стриппер и снимается верхний слой изоляции. Затем маркером отмечается место, до которого будет производиться зачистка волокна.

У нас есть вторичное буферное волокнистое покрытие и кевларовая нить.

Гибкие световоды

Материалы не так уж и важны. В детских физических экспериментах, демонстрирующих этот эффект, часто используются вода и прозрачная пластиковая трубка. Луч света в таком световоде не может пройти больше пары метров, но выглядит красиво. По этой же причине светильники и другие предметы декора нередко имеют в своей конструкции пластиковые световоды. Но когда дело доходит до передачи информации на многие километры, необходимы особые сверхчистые материалы с минимумом примесей и почти идеальными оптическими свойствами.

В 1934 году американец Норман Р. Френч запатентовал стекловолокно, которое должно было обеспечивать телефонную связь, но на самом деле это не сработало. Потребовалось много времени, чтобы найти материал, отвечающий самым высоким требованиям чистоты и прозрачности, чтобы изобрести оптическое волокно из диоксида кремния, самого чистого кварцевого стекла. Чтобы создать разницу показателей преломления в прозрачном кремнии, прибегают к обману. Центр прозрачного куска, который превратится в проволоку, остается чистым, а внешние слои пропитываются германием, что изменяет оптические характеристики стекла.

В этом случае заготовку обычно спекают из двух заранее подготовленных стеклянных трубок, вставленных друг в друга. Но можно сделать наоборот, пропитав стекловолоконную сердцевину германием. Наиболее технологически продвинутое и высококачественное стекловолокно получается, когда стеклянные трубки заполняются газом изнутри и ждут, пока германий осядет на стекле более тонким слоем. Затем трубка нагревается и растягивается до одного метра в длину. В этом случае внутренняя полость закрывается сама собой.

Полученный стержень имеет сердцевину с показателем преломления и покрытие с разными оптическими параметрами. Затем он будет использоваться для изготовления оптического волокна. В то время как тяжелый кусок толщиной с руку никак не похож на нить, кварцевое стекло хорошо тянется.

Подготовленный белок поднимают на высоту десятиметровой башни, закрепляют наверху и равномерно нагревают до консистенции, напоминающей нугу. Затем тончайшая нить начинает вытягиваться из стеклянного диска под собственным весом. Во время спуска остывает и приобретает гибкость. Как ни странно, ультратонкое стекло складывается красиво.

Готовое оптическое волокно, которое непрерывно стекает вниз, погружается в ванну из жидкого пластика, который образует защитный слой на поверхности кварца, а затем разматывается. Это продолжается до тех пор, пока заготовка наверху башни полностью не превратится в одну прядь из сотен или двух километров оптического волокна.

Из него, в свою очередь, будут плести кабели, содержащие от пары до пары сотен отдельных стекловолокон, армирующие вставки, экранирующие слои и защитные оболочки.

1. Осевой стержень.
2. Оптическое волокно.
3. Пластиковая защита оптических волокон.
4. Гидрофобная гелевая пленка.
5. Оболочка из полиэтилена.
6. Армирование.
7. Наружная оболочка из полиэтилена.

Достоинства и недостатки

Оптическое волокно имеет ряд неоспоримых преимуществ перед витой парой:

• оптика легче, тоньше и занимает меньше места;
• отсутствие драгоценных металлов в конструкции, как следствие невысокая стоимость.
• высокая пропускная способность оптического волокна по сравнению с медью. Google построил шоссе США-Япония с максимальной скоростью передачи данных 600 Тбит / с;
• устойчивость к окислению;
• устойчивость к электромагнитным помехам;
• длина сегмента сети с использованием одномодового волокна может достигать 100 километров;
• передаваемую информацию очень сложно перехватить, так как кабель не вырабатывает электромагнитную энергию;
• меньшие потери мощности и возможность передачи данных на большие расстояния;

Из недостатков стоит отметить:

• из-за неправильной прокладки при изгибе провода оптическое волокно может оборваться или сигнал потеряет интенсивность под углом;
• для тестирования передачи данных по оптоволоконным кабелям необходимы специальные устройства.
• сложность установки требует специального оборудования;

Принцип работы.

Я не буду вдаваться в подробное описание законов оптики и теории волн. Я просто скажу это. Передача данных осуществляется при помощи света: горит свет — единица, не горит — ноль. Только эти состояния чередуются с головокружительной скоростью. Световая волна распространяется на большие расстояния из-за минимальных потерь, обеспечиваемых идеально прозрачной средой, которая практически не поглощает свет. Стоит отметить, что хотя скорость передачи данных через линзу очень высока, она все равно не достигает скорости света… пока. Это лазеры, которые еще не умеют производить свет с такой скоростью.

Структура оптического кабеля

Независимо от того, используется ли кварцевый или полимерный материал, структура кабеля одинакова. Состоит из:

• Внутренняя оболочка. Отвечает за отражение светового луча и «корректировку» его траектории. Другими словами, это предотвращает выход луча из ядра. Чем выше коэффициент отражения покрытия, тем быстрее распространяется луч, передается сигнал и тем меньше потери сигнала.
• Внешнее покрытие. Это буфер от внешних воздействий. Защищает внутренние компоненты кабеля от факторов окружающей среды, включая химические и механические воздействия. Максимально допустимая толщина оболочки не превышает 250 мкм.
• Ядро. Отвечает за распространение светового луча по длине кабеля. Диаметр напрямую влияет на доступную площадь «попадания» светового луча, что означает возможность обеспечить излучение для качественной доставки сигнала. Показатель преломления в сердечнике 1,48.

Разновидности и классификация оптических волокон

Рассматриваемые свойства являются общими для всех оптических волокон. Однако описанные параметры и характеристики могут существенно отличаться и по-разному влиять на процесс передачи информации в зависимости от специфики производства волокна.

Разделение оптических волокон по следующим критериям является фундаментальным.

1. Материал. Основным материалом для изготовления сердцевины и оболочки световода является кварцевое стекло различного состава. Однако используется большое количество других прозрачных материалов, особенно полимерных составов.
2. Количество модов распространения. В зависимости от геометрических размеров сердцевины и покрытия и значения показателя преломления в оптическом волокне может распространяться только одна (основная) или большое количество пространственных мод. Таким образом, все оптические волокна делятся на два больших класса: одномодовые и многомодовые (рис. 8).

Рис. 8. Многомодовое и одномодовое волокно

Основываясь на этих факторах, мы можем выделить четыре основных класса оптических волокон, которые получили распространение в телекоммуникациях:

1. Многомодовое кварцевое волокно.
2. Одномодовое кварцевое волокно.
3. Пластиковое или полимерное оптическое волокно (POF).
4. Кварцевое волокно в полимерной оболочке (HCS).

Каждому из этих классов посвящена отдельная статья на нашем сайте. Внутри каждого из этих классов также существует собственная классификация.

Строение

Из чего сделано оптическое волокно? Это круглый в поперечном сечении провод, внутри которого находится сердечник (жила), снаружи покрытый оболочкой. Чтобы обеспечить полное внутреннее отражение, показатель преломления сердечника должен быть выше, чем такой же параметр для оболочки. Как это работает: луч света, направленный в ядро, многократно отражается от оболочки.

Диаметр волоконно-оптической нити, используемой в телекоммуникациях, составляет 124-126 мкм. При этом диаметр жилы может быть разным — все зависит от типа волокна (об этом я расскажу в следующем разделе) и национальных стандартов.

1 микрон — это 0,001 мм. Посчитал, получается диаметр всего 0,125 мм.

Особенности и преимущества оптоволокна

Чем отличаются сети 3G от 4G: особенности, преимущества и недостатки

Среди особенностей этого типа ниток можно выделить следующие, которые также являются достоинствами технологии:

• Отсутствие электромагнитного излучения, что позволяет повысить безопасность такого типа передачи данных. Оптические кабели не могут быть перехвачены. Для этого необходимо полностью разрушить его структуру, что будет заметно по невысокой скорости сигнала и разного рода помехам;
• Благодаря используемой технологии кабели не нуждаются в большом количестве точек ретрансляции, что снижает внутренние помехи при передаче двоичной информации.
• Волоконно-оптические линии не подвержены влиянию электромагнитных волн и полей, а это значит, что в любых условиях вы можете в полной мере ощутить хорошее качество связи и ее надежность;
• Скорость передачи по оптическому волокну высокая. Это позволяет обмениваться информацией во много раз быстрее, чем любой тип железной проволоки;

Преимущества оптоволоконного интернета

Наконец, давайте перейдем к причинам, по которым вы можете предпочесть оптоволокно мобильному Интернету, спутниковой антенне, WiMAX и другим методам. Это:

•  Самая высокая скорость подключения к Интернету среди всех существующих методов. Рекордный показатель принадлежит австралийским исследователям, которым удалось передать объем данных в 5 525 ТБ. Через секунду. В среднем скорость подключения составляет порядка 200-300 Мбит / с при использовании «витой пары» — медный провод и около 1 Гбит / с при прямом оптоволоконном подключении.
• Независимость от электромагнитных полей. В отличие от обычных маршрутизаторов, при использовании которых качество связи напрямую зависит от наличия поблизости электроприборов, оптическое волокно полностью не зависит от условий использования.
• Практически полное отсутствие задержки сигнала. Оптоволокно допускает задержку буквально в несколько миллисекунд, в то время как спутниковый интернет — примерно до 1000, и даже 4G в этом плане лагает: у него может быть задержка в сотни миллисекунд.
• Невосприимчивость к любым помехам и отсутствию сигнала.
• Продолжительность. При правильном использовании оптические кабели можно использовать 40-50 лет и более.

Огнестойкость кабеля не зависит от электромагнитного воздействия, его довольно сложно сломать, подвергнуть другим несанкционированным воздействиям.

Полная универсальность: возможность подключения не только Интернета, но и IP-телефонии, камер видеонаблюдения, Smart-TV и т.д.

Стриппером аккуратно надрезается и снимается вторичное покрытие, а затем первичный буфер.

Вот оно: тонкое, как волос волокно, которое принесет домой новейшие технологии, доступ к всемирной паутине и телефонной связи. Это просто потрясающе!
Волокно протирают безворсовой тканью, не оставляющей спирта, и скалывают на специальном приспособлении (да, да, это действительно стекло!). После этого идет практически ювелирная работа — нужно залезть в небольшое отверстие разъема и закрепить там световод.
Корпус переносного разъема


Здесь на помощь приходит измеритель оптической мощности и измеряется коммутационный кабель (уровень затухания сигнала).
Но очень интересный прибор, похожий на большой карандаш, — это визуальный локатор повреждений.

Если обнаружим повреждение — это будет видно визуально: участок будет светиться.

Собранный разъем (с кабелем) монтируется в оптическую розетку, протяжную коробку или кассету, из которой будет напрямую подключаться оптический терминал абонента. Можно сказать, что мы достигли последнего шага к реализации желанной системы PON в домашних условиях.
Для этого используется соединительный патч-кабель с разной полировкой. Соединительный патч-кабель используется при установке розетки, при установке протяжной коробки или вставке кабеля в клеммную коробку, кабель сразу же оканчивается полированным разъемом APC и более продвинутым измерителем оптической мощности: универсальным тестером для смартфонов на Android. Платформа. С его помощью можно не только проводить замеры, но и демонстрировать абоненту работу услуги Wi-Fi, работу сайта и т.д.

Выполняется настройка дополнительной услуги — Wi-Fi подключения, а также через тестовый ноутбук настраивается доступ к сети.

Как работает интернет-соединение по оптоволоконному кабелю

Разобрались, что такое резьба изнутри. Но, конечно, протянуть его прямо с ноутбука на станцию ​​связи невозможно. Волоконно-оптический кабель вводится в квартиру и подключается к так называемому оптическому терминалу. В свою очередь оптический терминал подключается к роутеру классическим медным проводом, который можно подключить к любому устройству.

Терминал нужен для преобразования световых сигналов в электрические сигналы, которые могут восприниматься маршрутизатором и другими устройствами. Также возможно прямое подключение устройства, минуя клемму и витую пару: таким образом увеличивается скорость подключения, но возникает дополнительный риск повреждения проводов.

У каждого любопытного абонента возникает логичный вопрос: а как насчет другого конца линии? Ответ: выключатель или распределительный рукав, расположенный в техническом помещении вашего дома. Именно от нее оптическое волокно подходит к квартирам, расположенным в этом доме. В свою очередь, коммутационная станция подключена к другим точкам обмена трафиком по городским линиям.

Виды кабельной продукции на основе волоконной оптики

Сегодня существует два типа волокна: одномодовое и многомодовое. Они различаются характеристиками и диаметром жилы.

Диаметр сердцевины одномодового волокна не превышает 8 мкм. Именно этот тип используется для передачи на большие расстояния, так как здесь интермодальная дисперсия практически равна нулю. Дело в том, что в таком маленьком диаметре может двигаться только один луч, поэтому нет возможности интерференции.

Многомодовое волокно может иметь диаметр 62,5 мкм. Имеется большая зона приема, что позволяет одновременно перемещать несколько лучей. В этом случае вход лучей, как правило, происходит под разными углами, что увеличивает дисперсию из-за отражения этих лучей от поверхности оболочки. В результате снижается скорость и качество сигнала, поэтому такие линии используются для локальных сетей и передачи сигнала между соседними зданиями.

Многомодовое волокно — это:

• Шаг. Волокно с одинаковой плотностью жил по всему кабелю. Вероятность интермодальной дисперсии здесь выше, а скорость передачи ниже.
• Склон. Его особенность — разная плотность ядра в разных его частях. Это позволяет управлять потоком, «ускоряя» луч в областях изменения плотности, что увеличивает общую скорость передачи данных.

И обязательно демонстрируется все абоненту!

Внешняя полиэтиленовая оболочка

Первый и практически самый важный уровень защиты. Плотный полиэтилен рассчитан на то, чтобы выдерживать все нагрузки, падающие на кабель, поэтому при его повреждении риск повреждения кабеля значительно возрастает. Вам нужно убедиться, что оболочка:

а) Он не был поврежден при установке, иначе проникающая внутрь влага увеличит потери в линии;

б) Не касаться во время работы на дереве, стене, углу или ребре конструкции и т д., если в этом месте есть риск трения под действием ветра и других нагрузок.

Плюсы оптоволокна

— низкие потери при передаче, а значит большая длина трансляционных участков;
— хорошая невосприимчивость к воздействиям и помехам;
— широкополосный доступ, возможность передачи больших потоков данных;
— отличная электробезопасность;
— уменьшенный размер и вес;
— оптоволокно не интересует вандалов, так как это не цветной металл.

Пластиковые модули для оптических волокон

Это пластиковые оболочки, внутри которых находится пучок световодов и гидрофобная смазка. В кабеле может быть одна из этих трубок с оптоволокном или несколько (последняя толще, особенно если волокон много). Модули выполняют функцию защиты волокон от механических повреждений и одновременно их комбинируют и маркируют (если в кабеле несколько модулей). Однако следует помнить, что в сложенном виде пластиковый модуль довольно легко ломается и рвет волокна внутри него.

Единого стандарта на цветовую маркировку модулей и волокон нет, но каждый производитель прикрепляет паспорт к кабельному барабану, где он указывается.

Технические характеристики

При монтаже и в процессе эксплуатации важно учитывать основные параметры электромонтажных и электромонтажных изделий, которые определяют номинальные условия нормальной работы системы. Волоконно-оптические кабели обладают следующими характеристиками:

• Электрическое сопротивление не менее 2000 МОм. Кроме того, изоляция должна выдерживать перенапряжение 20 кВ переменного тока и 10 кВ постоянного тока.
• Сила тяги в зависимости от конкретной модели варьируется от 4 до 42 кН.
• Минимальный радиус изгиба составляет не менее 20 диаметров изделия.
• Изоляция способна выдерживать кратковременный ток распространения до 105 кА, но его продолжительность не допускается более 60 мс.
• Пределы рабочих температур — от — 60 до + 70 ° С. Следует отметить, что монтажные работы волоконно-оптических линий могут проводиться при температуре окружающей среды не ниже — 10 ° C без потери характеристик основных элементов волоконно-оптического кабеля.