1. Concepte generale radiatie electromagnetica
2. Conceptul de „lumină”

A. Poveste
b. Informatii generale
în. Dezvoltare
4. Concluzie

1. Concepte generale de radiație electromagnetică.
Radiația electromagnetică este mișcarea perturbațiilor câmpului electromagnetic în spațiu. Există radiații electromagnetice invizibile și vizibile. Radiația electromagnetică este generată de sarcinile electrice în mișcare și se propagă în toate direcțiile și în aproape toate mediile. Se transportă fără atenuare pe distanțe cât se dorește.

Radiația electromagnetică se împarte în:
. unde radio (începând cu cele extra-lungi);
. Radiatii infrarosii;
. lumina vizibila;
. radiații ultraviolete;
. raze X și dure (radiații gamma).

Scară electromagnetică (spectru) - un set de toate intervalele de frecvență ale radiațiilor electromagnetice. Următoarele mărimi sunt utilizate ca caracteristică spectrală:
. Lungime de undă;
. Frecvența de oscilație;
. Energia fotonică.

Spectrul este împărțit în următoarele secțiuni:
. Vibrații de joasă frecvență;
. unde radio;
. Radiatii infrarosii;
. Radiații vizibile (lumină);
. radiații ultraviolete;
. radiații cu raze X;
. Radiația gamma.
Undele electromagnetice sunt utilizate pe scară largă în timpul nostru în radio și inginerie electrică, dispozitive moderne. Undele radio sunt folosite pentru comunicații radio, televiziune și radar. Radiația infraroșie este utilizată în cuptoare, încălzitoare și în toate aparatele pentru încălzire și uscare. Radiația ultravioletă este utilizată pentru dezinfecția spațiilor, studiile și cercetarea atomilor și moleculelor. Folosit pe scară largă în criminalistică pentru a găsi urme biologice. Razele X sunt folosite în medicină pentru a diagnostica boli și pentru a trata anumite boli.

2. Conceptul de „lumină”.
Lumina este radiația electromagnetică vizibilă emisă de materia încălzită sau excitată. Dar și zone largi ale spectrului adiacente acestuia sunt luate pentru lumină: radiații ultraviolete și infraroșii. Lungimile de undă vizibile variază de la 380 la 780 nanometri. Lumina studiază o ramură a fizicii numită optică. Lumina poate fi considerată fie o undă electromagnetică, a cărei viteză de propagare în vid este constantă, fie ca un flux de fotoni - particule care au o anumită energie, moment, moment unghiular intrinsec și masă zero.
Lumina are toate proprietățile undelor electromagnetice:
. Reflecţie;
. Refracţie;
. interferență;
. Difracţie;
. Polarizare.
Lumina poate exercita presiune asupra unei substanțe, poate fi absorbită de mediu și poate provoca fenomenul efectului fotoelectric. Lumina se abate de la o linie dreaptă. Are o viteză finită de propagare în vid de 300.000 km/s, în timp ce într-un mediu viteza scade. Pe lângă scăderea vitezei, lumina începe să se refracte și poate începe să se degradeze în spectrul luminos în anumite circumstanțe. Acest lucru se datorează fenomenului de interferență. Este interferența luminii care explică culoarea bulelor de săpun și a filmelor subțiri de ulei pe apă. Undele de lumină sunt parțial reflectate de pe suprafața unui film subțire, parțial trec în ea și observăm un model curcubeu la suprafață.
Difracția luminii este abaterea unei unde luminoase de la propagarea rectilinie. Acest lucru se vede clar atunci când, într-o cameră acoperită cu perdele întunecate, groase, faceți o mică gaură în perdea, lumina va merge ca un con, al cărui vârf va fi în gaura noastră. Putem observa refracția luminii punând o lingură într-un pahar cu apă. Acesta va fi împărțit la granița dintre aer și apă.
Observăm lumea din jurul nostru doar pentru că o persoană poate percepe spectrul vizibil al undelor electromagnetice. Acest lucru se datorează faptului că receptorii speciali localizați în retina ochiului pot răspunde la radiațiile luminoase. Și putem distinge imaginile vizuale: culoare, formă, dimensiune, distanță până la un obiect și multe altele. Viziunea umană are o serie de proprietăți:
. sensibilitate la lumină;
. claritate;
. câmp de vizualizare;
. binocular;
. contrast și adaptare.

3. Aplicarea luminii în fibra optică.
A. Poveste
Lumina este utilizată pe scară largă în tehnologie, dar a primit o dezvoltare specială în zilele noastre în rețelele de fibră optică. Istoria transmisiei de date la distanță folosind materiale ușoare și transparente a început în 1934. Norman French a propus convertirea vocii în semnale luminoase și transmiterea acesteia prin baghete de sticlă. Câțiva ani mai târziu, fizicianul elvețian Jean-Daniel Colladon a efectuat un experiment cu transmiterea luminii printr-un „flux lichid parabolic”, adică apă.
Tipul modern de fibră optică a fost inventat în 1954. Acest lucru a fost făcut de doi fizicieni englezi Narinder Singh Kapani, Harold Hopkins și cercetătorul olandez Abraham Van Heel. Și-au anunțat invențiile în același timp, așa că toți trei sunt considerați fondatorii acestei tehnologii. Apropo, fibra optică a fost numită fibră optică la doi ani după invenție.
Primele cabluri de fibră optică au avut pierderi mari de lumină. Lawrence Curtis a reușit să reducă pierderile la sfârșitul anilor 50. După descoperirea tehnologiei laser în 1962, fibra optică a primit un alt impuls în dezvoltare.
b. Informatii generale
Comunicația prin fibră optică este un tip de telecomunicație prin cablu care utilizează radiația electromagnetică din domeniul optic (infraroșu apropiat) ca purtător de semnal de informații și cablurile cu fibră optică ca sisteme de ghidare. Datorită frecvenței purtătoare înalte și capacităților largi de multiplexare, debitului liniile de fibră optică este de multe ori mai mare decât lățimea de bandă a tuturor celorlalte sisteme de comunicații și pot fi măsurate în terabiți pe secundă. Dar să ne întoarcem din istorie în prezent. Astăzi, cablul de fibră optică este cel mai mult drumul rapid transmiterea datelor. Acest lucru nu este surprinzător. Lumina acționează ca purtător de informații și, după cum știți, are cea mai mare viteză de călătorie din Univers (300 de mii de kilometri pe secundă). Atenuarea scăzută a luminii într-o fibră optică face posibilă utilizarea comunicației prin fibră optică pe distanțe considerabile fără utilizarea amplificatoarelor. Comunicarea prin fibră optică este lipsită de interferențe electromagnetice și este dificil de accesat pentru utilizare neautorizată - este extrem de dificil din punct de vedere tehnic să interceptați un semnal transmis printr-un cablu optic neobservat. În comparație cu alte metode de transfer de informații, atunci ordinul de mărime al TB / s este pur și simplu de neatins. Un alt avantaj al unor astfel de tehnologii este fiabilitatea transmisiei. Transmisia prin fibra optica nu prezinta dezavantajele transmisiei de semnal electric sau radio. Nu există interferențe care pot deteriora semnalul și nu este nevoie să acordați licență pentru utilizarea frecvenței radio. Cu toate acestea, nu mulți oameni înțeleg modul în care informațiile sunt transmise prin fibră în general și, cu atât mai mult, nu sunt familiarizați cu implementările specifice ale tehnologiilor. În primul rând, să ne uităm la modul în care informațiile sunt transmise în general printr-o fibră optică. O fibră optică este un ghid de undă prin care undele electromagnetice se propagă cu o lungime de undă de aproximativ o mie de nanometri (10-9 m). Aceasta este o regiune de radiație infraroșie care nu este vizibilă pentru ochiul uman. Iar ideea principală este că, odată cu o anumită selecție a materialului fibros și a diametrului acestuia, apare o situație când, pentru unele lungimi de undă, acest mediu devine aproape transparent și chiar și atunci când atinge limita dintre fibră și Mediul extern cea mai mare parte a energiei este reflectată înapoi în fibră. Acest lucru asigură trecerea radiațiilor prin fibră fără pierderi mari, iar sarcina principală este de a primi această radiație la celălalt capăt al fibrei. Desigur, pentru așa ceva descriere scurta ascunde munca enormă și grea a multor oameni. Nu trebuie să ne gândim că un astfel de material este ușor de creat sau că acest efect este evident. Dimpotrivă, ar trebui tratată ca o mare descoperire, deoarece astăzi oferă Cel mai bun mod transfer de informatii. Trebuie să înțelegeți că materialul ghidului de undă este o dezvoltare unică, iar calitatea transmisiei datelor și nivelul de interferență depind de proprietățile sale; Izolația ghidului de undă este proiectată pentru a minimiza cantitatea de energie care iese în exterior. Cât despre tehnologia numită „multiplexare”, înseamnă că transmiți mai multe lungimi de undă în același timp. Ele nu interacționează între ele, iar atunci când primesc sau transmit informații, efectele de interferență (suprapunerea unei unde pe alta) sunt nesemnificative, deoarece sunt cele mai pronunțate la mai multe lungimi de undă. Aici vorbim despre utilizarea frecvențelor apropiate (frecvența este invers proporțională cu lungimea de undă, deci nu contează despre ce să vorbim). Un dispozitiv numit „multiplexor” este un dispozitiv pentru codificarea sau decodarea informațiilor într-o formă de undă și invers.
în. Dezvoltare
Trecând fără probleme la tendințele de dezvoltare ale acestei tehnologii, cu siguranță nu vom descoperi America dacă spunem că DWDM este cea mai promițătoare tehnologie de transmisie optică a datelor. Acest lucru poate fi atribuit într-o măsură mai mare creșterii rapide a traficului de internet, ale cărui rate de creștere se apropie de mii de procente. Principalele puncte de plecare în dezvoltare vor fi creșterea lungimii maxime de transmisie fără amplificare a semnalului optic și implementarea unui număr mai mare de canale (lungimi de undă) într-o singură fibră. Sistemele de astăzi transmit 40 de lungimi de undă, ceea ce corespunde unei rețele de frecvență de 100 GHz. Dispozitivele cu o rețea de 50 GHz, care acceptă până la 80 de canale, ceea ce corespunde cu transmiterea fluxurilor de terabit pe o singură fibră, urmează să intre pe piață. Și deja astăzi puteți auzi declarațiile laboratoarelor companiilor de dezvoltare, precum Lucent Technologies sau Nortel Networks, despre crearea iminentă a sistemelor de 25 GHz.
Cu toate acestea, în ciuda unei dezvoltări atât de rapide a ideilor de inginerie și cercetare, indicatorii de piață își fac propriile ajustări. Ultimul an a fost marcat de o scădere serioasă a pieței optice, dovadă fiind o scădere semnificativă a prețului acțiunilor Nortel Networks (29% într-o zi de tranzacționare) după anunțarea dificultăților la vânzarea produselor sale. Alți producători s-au găsit într-o situație similară.
În același timp, dacă se observă o oarecare saturație pe piețele vestice, atunci cele estice abia încep să se desfășoare. Cel mai izbitor exemplu este piața chineză, unde o duzină de operatori naționali se întrec pentru a construi rețele backbone. Chinezii nu pot decât să fie invidiați - acum vor construi case doar în imediata apropiere a cablului de fibră optică. Ministerul Industriei și tehnologia Informatiei China a emis recent o circulară relevantă. În plus, conform acestei noi politici, pentru a menține o concurență sănătoasă, serviciile de conexiune trebuie furnizate abonaților de mai mulți furnizori deodată. Adevărat, viteza conexiunii nu este specificată în niciun fel.
O astfel de politică este desigur benefică pentru operatorii chinezi. În 2012, China Unicom (Hong Kong) Ltd (a doua cea mai mare companie de telecomunicații din China) a furnizat conexiuni FTTH a 10 milioane de gospodării chineze. Și conform Economic Information Daily, încă aproximativ 40 de milioane li se vor alătura în 2015. Decretul guvernului chinez intră în vigoare la 1 aprilie 2013. Și în SUA, între timp, se discută despre o inițiativă Google numită „Google Fiber”. Concluzia este că Google va oferi consumatorului final o conexiune FTTH la o viteză de 1 gigabiți pe secundă. Anterior, 1 Gbps era folosit doar în unele instituții științifice, guvernamentale și militare. Și acum vorbim despre o rețea la nivel național cu o astfel de viteză de conectare. Ca versiune pilot, „google fiber” a început să fie implementat în Kansas. Și deși lucrările în această direcție continuă, va dura mult timp să aștepte apariția rețelei naționale de fibră optică a Google. Goldman Sachs estimează costul acestui proiect la peste 140 de miliarde de dolari.
Permiteți-mi să vă reamintesc că o mulțime de rețele de fibră optică au fost deja construite în Statele Unite. Cel mai faimos exemplu este Verizon, care își construiește propria infrastructură de fibră optică de ani de zile și a cheltuit deja 15 miliarde de dolari pe ea, aducând aproximativ 15 milioane de case conectate. Dar Verizon oferă viteze de 50 Mbps, care pot fi crescute doar la 100 Mbps deocamdată. Și dacă „ei” au rezolvat deja practic problemele construirii rețelelor principale, atunci în țara noastră, din păcate, pur și simplu nu este nevoie de canale groase pentru transmiterea propriului nostru trafic.
Astăzi pe piața rusă conexiune de mare viteză la Internet, ies în evidență două direcții principale concurente - acestea sunt rețelele de fibră optică de acasă și conexiunile ADSL.
Rețelele de acasă sunt un tip specific de „conexiune dedicată” care oferă conectivitate computer de acasă la rețea printr-un cablu de fibră optică, pe care furnizorul îl aduce în fiecare apartament. Tehnologia ADSL, la rândul său, se referă la un tip de conexiune în bandă largă care funcționează pe principiul unui modem telefonic, transformând analog linie telefonicăîntr-un canal de transmisie de mare viteză folosind tehnologie specială. Astfel, principala diferență dintre cele două tehnologii concurente este tehnologică.
Cu toate acestea, expoziția „Rețele de comunicații departamentale și corporative” desfășurată la începutul lunii decembrie a dezvăluit un interes uriaș al operatorilor de telecomunicații autohtoni pentru noile tehnologii, inclusiv DWDM. Și dacă astfel de monștri precum Transtelecom sau Rostelecom au deja rețele de transport la nivel de stat, atunci actualii ingineri energetici abia încep să le construiască. Deci, în ciuda tuturor necazurilor, optica este viitorul. Și DWDM va juca un rol important aici. Costul utilizării tehnologiei cu fibră optică este în scădere, făcând acest serviciu competitiv cu serviciile tradiționale. Tehnologia de transmisie a datelor prin fibră optică va continua să evolueze până când se va găsi o alternativă. Dintre viitorii concurenți, se vede doar o rețea cuantică, dar această tehnologie este încă la început și nu se teme încă de fibra optică.
În ceea ce privește minusurile, există doar unul - costul ridicat al echipamentelor și instrumentelor pentru instalarea fibrei optice. Cablul în sine costă de zece ori mai puțin decât transmițătoarele, receptoarele și amplificatoarele de semnal. În plus, pentru a lipi cablurile sunt folosite invertoare speciale, unele dintre ele costă la fel de mult ca o mașină scumpă.

4. Concluzie.
În vremea noastră de tehnologie a informației, statul a început să acorde o atenție deosebită procesului de informatizare a societății. Acest proces nu putea decât să afecteze un astfel de aspect al vieții sociale precum educația. Astăzi, din ce în ce mai multe fonduri bugetare sunt cheltuite pentru ridicarea nivelului de dotare tehnică în școli, pentru îmbunătățirea educației informaționale a tinerilor. Aceste îmbunătățiri se referă și la calitatea conexiunii la Internet în instituțiile de învățământ. Iar cea mai progresivă și rapidă modalitate de a vă conecta la Internet sunt sistemele de fibră optică. Introducerea lor în educație va face posibilă realizarea unui salt uriaș în educația informațională a elevilor și școlarilor, ceea ce va face pe viitor posibilă formarea de excelenți specialiști în domeniul sistemelor internaționale de internet care să ridice țara noastră la un nivel superior. de dezvoltare în lume. În paralel cu aceasta, dezvoltarea telecomunicațiilor va ajuta la educarea oamenilor care sunt capabili să mențină stabilitatea și securitatea resurselor noastre de internet.
Din punctul meu de vedere, studiul problemei puse are un viitor mare și intenționez să continui să lucrez pe această temă deja ca student. Consider că studiind tehnologiile moderne, participând la cercetări și conferințe de diferite niveluri, se poate deveni un specialist competitiv.

Literatură:
1) Marea Enciclopedie Rusă.
2) Ziarul „Cartea Albă”.
3) Revista „ComputerPress №1 2001.
4) Kudryashov Yu. B., Perov Yu. F. Rubin A. B. Biofizica radiațiilor: frecvența radio și radiația electromagnetică cu microunde.
5) Listvin A. V., Listvin V. N., Shvyrkov D. V. Fibre optice pentru linii de comunicație. M.: LESARart, 2003.
6) Raport Alcatel-Lucent pentru 28 SEPTEMBRIE 2009.
7) Enciclopedia sovietică.
8) Tarasov K. I. Instrumente spectrale.

Optica deschide o gamă largă de aplicații în care sunt necesare comunicații de mare viteză și lățime de bandă mare. Aceasta este o tehnologie bine dovedită, de înțeles și convenabilă. În domeniul Audiovizual, deschide noi perspective și oferă soluții care nu sunt disponibile prin alte metode. Optica a pătruns în toate domeniile cheie - sisteme de supraveghere, centre de dispecerare și situaționale, facilități militare și medicale și zone cu condiții de funcționare extreme. Fibra optică oferă un grad ridicat de protecție a informațiilor confidențiale, permit transmiterea de date necomprimate, cum ar fi grafică de înaltă rezoluție și video cu precizie în pixeli. Noi standarde și tehnologii pentru FOCL. Fibră - viitorul SCS (cablare structurată)? Construim o rețea de întreprindere.

Cablu de fibră optică (alias fibră optică).- acesta este un tip de cablu fundamental diferit față de cele două tipuri de cablu electric sau de cupru luate în considerare. Informația este transmisă prin ea nu printr-un semnal electric, ci prin lumină. Elementul său principal este fibra de sticlă transparentă, prin care lumina circulă pe distanțe lungi (până la zeci de kilometri) cu o atenuare mică.

Structura cablului de fibră optică este foarte simplăși este similar cu structura unui cablu electric coaxial (Fig. 1.). Doar în locul unui fir central de cupru, aici se folosește fibră de sticlă subțire (aproximativ 1 - 10 microni în diametru), iar în loc de izolație internă se folosește o manta de sticlă sau plastic care nu permite luminii să treacă dincolo de fibra de sticlă. În acest caz, vorbim despre regimul așa-numitei reflexii interne totale a luminii de la interfața a două substanțe cu indici de refracție diferiți (indicele de refracție al învelișului de sticlă este mult mai mic decât cel al fibrei centrale). Mantaua metalică a cablului este de obicei absentă, deoarece ecranarea împotriva interferențelor electromagnetice externe nu este necesară aici. Cu toate acestea, uneori este încă folosit pentru protecția mecanică față de mediu (un astfel de cablu se numește uneori blindat, poate combina mai multe cabluri de fibră optică sub o singură manta).

Cablul de fibră optică are performanțe excepționale privind imunitatea la zgomot și secretul informatiile transmise. Nicio interferență electromagnetică externă nu este în principiu capabilă să distorsioneze semnalul luminos, iar semnalul în sine nu generează radiații electromagnetice externe. Conectarea la acest tip de cablu pentru ascultarea neautorizată a rețelei este aproape imposibilă, deoarece aceasta încalcă integritatea cablului. Lățimea de bandă posibilă teoretic a unui astfel de cablu ajunge la 1012 Hz, adică 1000 GHz, ceea ce este incomparabil mai mare decât cea a cablurilor electrice. Costul cablului de fibră optică este în scădere constantă și acum este aproximativ egal cu costul unui cablu coaxial subțire.

Atenuare tipică a semnalului în cablurile de fibră optică la frecvenţele utilizate în rețele locale, variază de la 5 la 20 dB/km, ceea ce corespunde aproximativ cu performanța cablurilor electrice la frecvențe joase. Dar în cazul unui cablu de fibră optică, cu creșterea frecvenței semnalului transmis, atenuarea crește foarte ușor, iar la frecvențe înalte (în special peste 200 MHz), avantajele acestuia față de un cablu electric sunt incontestabile, pur și simplu are fara competitori.

Liniile de comunicație prin fibră optică (FOCL) fac posibilă transmiterea semnalelor analogice și digitale pe distanțe mari, în unele cazuri de peste zeci de kilometri. De asemenea, sunt utilizate la distanțe mai scurte și mai ușor de gestionat, cum ar fi în interiorul clădirilor. Exemple de soluții pentru construirea SCS (sisteme de cablare structurată) pentru construirea unei rețele de întreprindere sunt aici: Construirea unei rețele de întreprindere: Schema pentru construirea SCS - Optică orizontală. , Construim o retea de intreprindere: Schema de construire SCS - Sistem de cablu optic centralizat. , Construim o rețea de întreprindere: Schema de construcție SCS - Sistem de cablu optic zonal.

Avantajele opticii sunt binecunoscute: imunitate la zgomot și interferențe, diametru mic al cablului cu lățime de bandă uriașă, rezistență la hacking și interceptare a informațiilor, nu este nevoie de repetoare și amplificatoare etc.
Au fost cândva probleme cu terminarea liniilor optice, dar astăzi acestea sunt în mare parte rezolvate, așa că lucrul cu această tehnologie a devenit mult mai ușor. Există, totuși, o serie de probleme care trebuie luate în considerare numai în contextul domeniilor de aplicare. La fel ca în cazul transmisiei cu cupru sau radio, calitatea unei legături de fibră optică depinde de cât de bine se potrivește semnalul de ieșire al transmițătorului cu partea frontală a receptorului. Specificarea incorectă a puterii semnalului duce la o creștere a ratei de eroare de biți în timpul transmisiei; puterea este prea mare si amplificatorul receptorului "se satureaza", prea mic si este o problema cu zgomotul deoarece interfereaza cu semnalul dorit. Iată cei mai critici doi parametri ai FOCL: puterea de ieșire a emițătorului și pierderile de transmisie - atenuare în cablul optic care conectează emițătorul și receptorul.

Există două tipuri diferite de cablu de fibră optică:

* cablu multimod sau multimod, mai ieftin, dar de calitate inferioară;
* cablu monomod, mai scump, dar are performante mai bune comparativ cu primul.

Tipul de cablu va determina numărul de moduri de propagare sau „căi” pe care lumina le parcurge în interiorul cablului.

Cablu multimod, cel mai frecvent utilizat în proiecte industriale mici, casnice și comerciale, are cel mai mare factor de atenuare și funcționează doar pe distanțe scurte. Un tip mai vechi de cablu, 62,5/125 (aceste cifre reprezintă diametrele interioare/exterioare ale fibrei în microni), denumit adesea „OM1”, are o lățime de bandă limitată și este folosit pentru transmisia de date la viteze de până la 200 Mbps.
Recent, au fost introduse cabluri 50/125 „OM2” și „OM3”, care oferă viteze de 1Gbps la distanțe de până la 500m și 10Gbps la distanțe de până la 300m.

Cablu monomod utilizat în conexiuni de mare viteză (peste 10 Gbps) sau pe distanțe lungi (până la 30 km). Pentru transmisia audio și video, cea mai potrivită este utilizarea cablurilor OM2.
Reiner Steil, vicepreședinte de marketing pentru Extron Europa, observă că fibra a devenit mai accesibilă și utilizată pe scară largă pentru crearea de rețele în interiorul clădirilor, ceea ce duce la o creștere a utilizării sistemelor AV pe bază optică. Steil spune: „În ceea ce privește integrarea, FOCL-urile au deja câteva avantaje cheie astăzi.
În comparație cu o infrastructură similară de cablu de cupru, optica permite utilizarea simultană a semnalelor video analogice și digitale, oferind o soluție unică de sistem pentru formatele video existente și viitoare.
În plus, pentru că optica oferă o lățime de bandă foarte mare, același cablu va funcționa cu rezoluții mai mari în viitor. FOCL se adaptează cu ușurință la noile standarde și formate care apar în dezvoltarea tehnologiilor AV.”

Un alt expert recunoscut în acest domeniu este Jim Hayes, președintele Asociației Americane de Fibră Optică, înființată în 1995, care a promovat creșterea profesionalismului în domeniul fibrei optice și, de altfel, are peste 27.000 de instalatori și implementatori optici calificați. în rândurile sale. El spune următoarele despre popularitatea în creștere a FOCL: „Beneficiul este în viteza de instalare și ieftinitatea componentelor. Utilizarea opticii în telecomunicații este în creștere, în special în sistemele Fiber-To-The-Home* (FTTH) cu sprijinul acces wireless , precum și în domeniul securității (camere de supraveghere).
Se pare că segmentul FTTH crește mai rapid decât alte piețe din toate țările dezvoltate. Aici, în SUA, rețelele de control al traficului, serviciile municipale (administrație, pompieri, poliție), instituții de învățământ (școli, biblioteci) sunt construite pe optică.
Numărul utilizatorilor de internet este în creștere - și construim rapid noi centre de procesare a datelor (DPC) care folosesc fibra pentru interconectare. Într-adevăr, la transmiterea semnalelor cu o viteză de 10 Gb/s, costurile sunt similare cu liniile „cupru”, dar optica consumă mult mai puțină energie. De mulți ani, susținătorii fibrei și cuprului s-au luptat între ei pentru prioritate în rețele corporative. Timp pierdut!
Astăzi, conectivitatea WiFi a devenit atât de bună încât utilizatorii de netbook-uri, laptopuri și iPhone-uri au prioritizat mobilitatea. Și acum, în rețelele locale ale companiilor, optica este folosită pentru a comuta cu punctele de acces wireless.
Într-adevăr, domeniul de aplicare al opticii devine din ce în ce mai mult, în principal datorită avantajelor de mai sus față de cupru.
Optica a pătruns în toate domeniile cheie - sisteme de supraveghere, centre de dispecerare și situaționale, facilități militare și medicale și zone cu condiții de funcționare extreme. Reducerea costului echipamentelor a permis utilizarea tehnologiilor optice în zonele tradițional „cupru” – în sălile de conferințe și stadioane, în comerțul cu amănuntul și la nodurile de transport.
Rainer Steil de la Extron comentează: „Echipamentele cu fibră optică sunt utilizate pe scară largă în unitățile de asistență medicală, de exemplu pentru comutarea semnalelor video locale în sălile de operație. Semnalele optice nu au nicio legătură cu electricitatea, ceea ce este ideal pentru siguranța pacientului. FOCL-urile sunt, de asemenea, excelente pentru școlile de medicină care trebuie să distribuie semnale video de la mai multe săli de operație în mai multe săli, astfel încât studenții să poată urmări operația „în direct”.
Tehnologiile cu fibră optică sunt și ele preferate de armată, deoarece datele transmise sunt greu sau chiar imposibil de „citit” din exterior.
Fibra optică oferă un grad ridicat de protecție a informațiilor confidențiale, permit transmiterea de date necomprimate, cum ar fi grafică de înaltă rezoluție și video cu precizie în pixeli.
Capacitatea de a transmite pe distanțe lungi face ca optica să fie ideală pentru sistemele de semnalizare digitală în dimensiuni mari Mall-uri unde lungimea liniilor de cablu poate ajunge la câțiva kilometri. Dacă pentru o pereche răsucită distanța este limitată la 450 de metri, atunci pentru optică nici 30 km nu este limita.
Când vine vorba de utilizarea fibrei în industria AV, există doi factori principali care conduc la progres. În primul rând, aceasta este dezvoltarea intensivă a sistemelor de transmisie audio și video bazate pe IP, care se bazează pe rețele de mare capacitate - FOCL-urile sunt perfect potrivite pentru ele.
În al doilea rând, cerința larg răspândită de a transmite video HD și imagini de computer HR la distanțe mai mari de 15 metri - și aceasta este limita pentru transmisia HDMI prin cupru.
Există cazuri în care semnalul video pur și simplu nu poate fi „distribuit” printr-un cablu de cupru și trebuie utilizată fibră optică - astfel de situații stimulează dezvoltarea de noi produse. Byung Ho Park, vicepreședinte de marketing la Opticis, explică: „Pentru lățimea de bandă de date UXGA de 60 Hz și culoare pe 24 de biți, este necesară o viteză totală de 5 Gbps sau 1,65 Gbps per canal de culoare. HDTV are o lățime de bandă puțin mai mică. Producătorii împing piața, dar piața îi împinge și pe jucători să folosească mai mult imaginile Calitate superioară. Există aplicații specifice care necesită afișaje capabile să afișeze 3-5 milioane de pixeli sau o adâncime de culoare de 30-36 de biți. La rândul său, aceasta va necesita o rată de transfer de aproximativ 10 Gb/s.
Astăzi, mulți producători de echipamente de comutare oferă versiuni de extensie video (extendere) pentru lucrul cu linii optice. ATEN International, TRENDnet, Rextron, Gefen iar alţii eliberează diverse modele pentru o gamă largă de formate video și computer.
În acest caz, datele de serviciu - HDCP ** și EDID *** - pot fi transmise folosind o linie optică suplimentară, iar în unele cazuri - printr-un cablu separat de cupru care conectează emițătorul și receptorul.
Ca urmare a faptului că HD a devenit standardul pentru piața de difuzare, alte piețe – instalarea, de exemplu – adoptă și protecție împotriva copierii pentru conținutul DVI și HDMI”, spune Jim Giacetta, vicepreședinte senior de inginerie la Multidyne. „Folosind dispozitivul HDMI-ONE al companiei noastre, utilizatorii pot trimite semnalul video de la un player DVD sau Blu-ray către un monitor sau afișaj situat la până la 1.000 de metri distanță. Anterior, niciun dispozitiv multimod nu accepta protecția împotriva copierii HDCP.”

Cei care lucrează cu FOCL nu trebuie să uite de problemele specifice de instalare - terminarea cablului. În acest sens, mulți producători produc atât conectorii propriu-zis, cât și kiturile de montare, care includ unelte specializate, precum și substanțe chimice.
Între timp, orice element FOCL, fie că este un cablu prelungitor, un conector sau o joncțiune a cablului, trebuie verificat cu un contor optic pentru atenuarea semnalului - acest lucru este necesar pentru a evalua bugetul total de putere (bugetul de putere, principalul indicator calculat al FOCL). ). Desigur, este posibilă asamblarea manuală a conectorilor cablurilor de fibră, „pe genunchi”, dar calitatea și fiabilitatea cu adevărat înalte sunt garantate doar atunci când se folosesc cabluri „tăiate” gata făcute, produse din fabrică, supuse unor teste riguroase în mai multe etape.
În ciuda lățimii de bandă uriașe a FOCL, mulți au încă dorința de a „împinge” mai multe informații într-un singur cablu.
Aici, dezvoltarea merge în două direcții - multiplexarea spectrală (WDM optic), când mai multe fascicule de lumină cu lungimi de undă diferite sunt trimise către o fibră și serializarea / deserializarea datelor (SerDes), când codul paralel este convertit în serial și invers.
În același timp, echipamentele WDM sunt scumpe datorită designului complex și utilizării componentelor optice miniaturale, dar nu mărește rata de transmisie. Dispozitivele logice de mare viteză utilizate în echipamentele SerDes măresc, de asemenea, costul proiectului.
În plus, astăzi sunt produse echipamente care permit multiplexarea și demultiplexarea datelor de control dintr-un flux de lumină comun - USB sau RS232 / 485. În acest caz, fluxurile de lumină pot fi trimise de-a lungul unui cablu în direcții opuse, deși costul dispozitivelor care efectuează aceste „smecherii” depășește de obicei costul unei fibre suplimentare pentru returnarea datelor.

Optica deschide o gamă largă de aplicații în care sunt necesare comunicații de mare viteză și lățime de bandă mare. Aceasta este o tehnologie bine dovedită, de înțeles și convenabilă. În domeniul Audiovizual, deschide noi perspective și oferă soluții care nu sunt disponibile prin alte metode. Cel puțin nu fără costuri semnificative de muncă și bani.

În funcție de domeniul principal de aplicare, cablurile de fibră optică sunt împărțite în două tipuri principale:

Cablu interior:
La instalarea FOCL în spații închise, se folosește de obicei un cablu de fibră optică cu un tampon dens (pentru protecție împotriva rozătoarelor). Folosit pentru a construi SCS ca coloană vertebrală sau cablu orizontal. Suporta transmisia de date pe distante scurte si medii. Ideal pentru cablare orizontală.

Pozarea cablului extern:
Cablu etanș de fibră optică tamponat, blindat cu bandă de oțel, rezistent la umiditate. Este utilizat pentru așezarea exterioară la crearea unui subsistem de autostrăzi externe și interconectarea clădirilor individuale. Poate fi așezat în canale de cablu. Potrivit pentru așezarea directă în pământ.

Cablu extern autoportant de fibră optică:
Cablul de fibra optica este autoportant, cu un cablu de otel. Este utilizat pentru așezarea exterioară pe distanțe lungi în cadrul rețelelor de telefonie. Suportă transmisia semnalului TV prin cablu, precum și transmisia de date. Potrivit pentru instalare în canale de cabluri și instalații de aer.

Avantajele FOCL:

• Transmiterea informațiilor prin FOCL are o serie de avantaje față de transmisia prin cablu de cupru. Introducerea rapidă a fibrei în rețelele informaționale este o consecință a avantajelor care decurg din caracteristicile de propagare a semnalului în fibra optică.
• Lățime de bandă largă - datorită frecvenței purtătoare extrem de ridicate de 1014 Hz. Acest lucru face posibilă transmiterea unui flux de date de câțiva terabiți pe secundă pe o singură fibră optică. Lățimea de bandă mare este unul dintre cele mai importante avantaje ale fibrei optice față de cupru sau orice alt mediu de transmisie.
• Atenuare scăzută a semnalului luminos în fibră. Fibra optică industrială produsă în prezent de producătorii interni și străini are o atenuare de 0,2-0,3 dB la o lungime de undă de 1,55 microni pe un kilometru. Atenuarea scăzută și dispersia scăzută fac posibilă construirea de secțiuni de linii fără retransmisie de până la 100 km sau mai mult.
• Nivelul scăzut de zgomot din cablul de fibră optică vă permite să creșteți lățimea de bandă prin transmiterea diferitelor modulații de semnal cu redundanță de cod redus.
• Imunitate ridicată la zgomot. Deoarece fibra este realizată dintr-un material dielectric, este imună la interferența electromagnetică de la sistemele de cablare din cupru din jur și echipamentele electrice capabile să inducă radiații electromagnetice (linii electrice, motoare electrice etc.). Cablurile cu mai multe fibre evită, de asemenea, problema de diafonie electromagnetică pe care o au cablurile de cupru cu mai multe perechi.
• Greutate și volum reduse. Cablurile de fibră optică (FOC) sunt mai ușoare și mai ușoare decât cablurile de cupru pentru aceeași lățime de bandă. De exemplu, un cablu telefonic de 900 de perechi cu diametrul de 7,5 cm poate fi înlocuit cu o fibră cu diametrul de 0,1 cm.Dacă fibra este „îmbrăcată” în multe teci de protecție și acoperită cu armătură de bandă de oțel, diametrul unui astfel de o fibră va fi de 1,5 cm, care de câteva ori mai mică decât cablul telefonic considerat.
• Securitate ridicată împotriva accesului neautorizat. Deoarece FOC practic nu radiază în raza radio, este dificil să ascultați cu urechea informațiile transmise prin el fără a perturba recepția și transmisia. Sistemele de monitorizare (control continuu) a integrității liniei de comunicație optică, folosind proprietățile de înaltă sensibilitate ale fibrei, pot opri instantaneu canalul de comunicare „piratat” și pot da o alarmă. Sistemele de senzori care folosesc efectele de interferență ale semnalelor luminoase propagate (atât de-a lungul diferitelor fibre, cât și de polarizări diferite) au o sensibilitate foarte mare la fluctuații, la căderi mici de presiune. Astfel de sisteme sunt necesare în special atunci când se creează linii de comunicare în guvern, în sectorul bancar și în unele alte servicii speciale care impun cerințe mari privind protecția datelor.
• Izolarea galvanică a elementelor de rețea. Acest avantaj al fibrei optice constă în proprietatea sa izolatoare. Fibra ajută la evitarea buclelor electrice de împământare care pot apărea atunci când doi dispozitive de rețea Rețeaua de calculatoare neizolată, conectată printr-un cablu de cupru, are împământare în diferite puncte ale clădirii, de exemplu, la diferite etaje. În acest caz, poate apărea o diferență mare de potențial, care poate deteriora echipamentele de rețea. Pentru fibre, această problemă pur și simplu nu există.
• Siguranța la explozie și incendiu. Datorită absenței scânteilor, fibra optică mărește securitatea rețelei în rafinăriile chimice, de petrol și în deservirea proceselor tehnologice cu risc ridicat.
• FOCL economic. Fibra este realizată din silice, care are la bază dioxid de siliciu, un material răspândit și, prin urmare, ieftin, spre deosebire de cupru. În prezent, costul fibrei în raport cu o pereche de cupru este corelat ca 2:5. În același timp, FOC face posibilă transmiterea semnalelor pe distanțe mult mai mari fără retransmitere. Numărul de repetoare pe liniile extinse este redus când se utilizează FOC. Când se utilizează sisteme de transmisie soliton, distanțele de 4000 km fără regenerare (adică numai folosind amplificatoare optice la nodurile intermediare) au fost atinse la o rată de transmisie de peste 10 Gbps.
• Durată lungă de viață. În timp, fibra se va degrada. Aceasta înseamnă că atenuarea în cablul instalat crește treptat. Cu toate acestea, datorită excelenței tehnologii moderne producția de fibre optice, acest proces este încetinit semnificativ, iar durata de viață a fibrei este de aproximativ 25 de ani. În acest timp, mai multe generații/standarde de sisteme transceiver se pot schimba.
• Alimentare de la distanță. În unele cazuri, este necesară alimentarea de la distanță a nodului rețelei de informații. Fibra optică nu este capabilă să îndeplinească funcțiile unui cablu de alimentare. Totuși, în aceste cazuri, se poate folosi un cablu mixt, când, împreună cu fibrele optice, cablul este echipat cu un element conductiv de cupru. Un astfel de cablu este utilizat pe scară largă atât în ​​Rusia, cât și în străinătate.

Cu toate acestea, cablul de fibră optică are și câteva dezavantaje:

• Cea mai importantă dintre ele este complexitatea ridicată a instalării (la instalarea conectorilor este necesară precizia micronului; atenuarea conectorului depinde foarte mult de precizia clivajului din fibră de sticlă și de gradul de lustruire a acesteia). Pentru instalarea conectorilor se folosește sudarea sau lipirea folosind un gel special care are același indice de refracție a luminii ca și fibra de sticlă. În orice caz, acest lucru necesită personal înalt calificat și unelte speciale. Prin urmare, cel mai adesea, cablul de fibră optică este vândut sub formă de bucăți predecupate de lungimi diferite, la ambele capete ale cărora sunt deja instalați conectori de tipul dorit. Trebuie amintit că instalarea conectorului de calitate slabă reduce drastic lungimea admisă a cablului, determinată de atenuare.
• De asemenea, trebuie amintit că utilizarea cablului de fibră optică necesită receptoare și transmițătoare optice speciale care convertesc semnalele luminoase în semnale electrice și invers, ceea ce uneori crește semnificativ costul rețelei în ansamblu.
• Cablurile de fibră optică permit ramificarea semnalelor (se produc splittere (cuple) pasive speciale pentru 2-8 canale pentru aceasta), dar, de regulă, sunt folosite pentru a transmite date într-o singură direcție între un emițător și un receptor. La urma urmei, orice ramificare slăbește inevitabil foarte mult semnalul luminos și, dacă există multe ramuri, atunci este posibil ca lumina pur și simplu să nu ajungă la capătul rețelei. În plus, există pierderi interne în splitter, astfel încât puterea totală a semnalului la ieșire este mai mică decât puterea de intrare.
• Cablul de fibră optică este mai puțin durabil și mai puțin flexibil decât cablul electric. O rază de îndoire permisă tipică este de aproximativ 10 - 20 cm, cu raze de îndoire mai mici, fibra centrală se poate rupe. Tolerează prost întinderea cablului și mecanică, precum și efectele de strivire.
• Cablul de fibră optică este, de asemenea, sensibil la radiațiile ionizante, datorită cărora transparența fibrei de sticlă scade, adică atenuarea semnalului crește. Schimbările bruște de temperatură îl afectează, de asemenea, în mod negativ, fibra de sticlă se poate crăpa.
• Utilizați cablul de fibră optică numai în rețelele cu topologie în stea și inel. Nu există probleme de potrivire și împământare în acest caz. Cablul este ideal izolare galvanică calculatoare din rețea. În viitor, este posibil ca acest tip de cablu să înlocuiască cablurile electrice sau, în orice caz, să le înlocuiască foarte mult.

Perspective pentru dezvoltarea FOCL:

• Odată cu cerințele tot mai mari ale noilor aplicații de rețea, utilizarea tehnologiei de fibră optică în cablarea structurată devine din ce în ce mai importantă. Care sunt avantajele și caracteristicile utilizării tehnologiilor optice într-un subsistem de cablu orizontal, precum și la locurile de muncă ale utilizatorilor?
• După analizarea modificărilor tehnologii de rețeaÎn ultimii 5 ani, este ușor de observat că standardele de cupru SCS au rămas în urma cursei „înarmărilor de rețea”. Neavând timp să instaleze SCS din a treia categorie, întreprinderile au trebuit să treacă la a cincea, acum deja la a șasea, iar utilizarea categoriei a șaptea nu este departe.
• Evident, dezvoltarea tehnologiilor de rețea nu se va opri aici: gigabit per la locul de muncă va deveni în curând standardul de facto și, ulterior, de jure, pentru rețelele locale (local retele de calculatoare) Etnernet de 10 Gbps pentru întreprinderi mari sau chiar medii nu va fi neobișnuit.
• Prin urmare, este foarte important să folosiți un sistem de cablu care să facă față cu ușurință vitezei în creștere a aplicațiilor de rețea timp de cel puțin 10 ani - aceasta este durata minimă de viață a SCS definită de standardele internaționale.
• Mai mult, atunci când se schimbă standardele pentru protocoalele LAN, este necesar să se evite reinstalarea cablurilor noi, care anterior a cauzat costuri semnificative pentru funcționarea SCS și pur și simplu nu este acceptabilă în viitor.
• Un singur mediu de transmisie în SCS satisface aceste cerințe - optica. Cablurile optice au fost folosite în rețelele de telecomunicații de mai bine de 25 de ani, iar mai recent sunt utilizate pe scară largă și în televiziunea prin cablu și LAN.
• În rețelele LAN, ele sunt utilizate în principal pentru a construi canale de cablu principal între clădiri și în interiorul clădirilor în sine. , asigurand in acelasi timp viteza mare de transmisie a datelor intre segmentele acestor retele. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiilor moderne de rețea actualizează utilizarea fibrei optice ca mediu principal pentru conectarea utilizatorilor direcți.

Noi standarde și tehnologii FOCL:

În ultimii ani, pe piață au apărut mai multe tehnologii și produse care fac mult mai ușoară și mai ieftină utilizarea fibrei într-un sistem de cablare orizontală și conectarea acesteia la locurile de muncă ale utilizatorilor.

Printre aceste noi soluții, în primul rând, aș dori să evidențiez conectorii optici cu factor de formă mic - SFFC (conectori cu factor de formă mic), diode laser plane cu cavitate verticală - VCSEL (lasere cu emisie de suprafață cu cavitate verticală) și fibre optice multimodale de noua generatie.

Trebuie remarcat faptul că tipul recent aprobat de fibră optică multimodală OM-3 are o lățime de bandă de peste 2000 MHz/km la o lungime de radiație laser de 850 nm. Acest tip de fibră asigură transmisia în serie a fluxurilor de date cu protocolul 10 Gigabit Ethernet pe o distanță de 300 m. Utilizarea noilor tipuri de fibră multimodală și lasere VCSEL de 850 nm asigură cel mai mic cost de implementare a soluțiilor 10 Gigabit Ethernet.

Dezvoltarea de noi standarde pentru conectorii de fibră optică a făcut din sistemele de fibră optică un concurent serios pentru soluțiile din cupru. În mod tradițional, sistemele cu fibră optică au necesitat de două ori mai mulți conectori și cabluri de corecție decât cuprul - site-urile de telecomunicații necesită mult mai mult spațiu pentru a găzdui echipamente optice, atât pasive, cât și active.

Conectorii optici cu factor de formă mic, introduși recent de un număr de vânzători, oferă o densitate de porturi de două ori mai mare decât soluțiile anterioare, deoarece fiecare conector conține două fibre optice în loc de una.

În același timp, dimensiunea atât a elementelor optice pasive - conexiuni încrucișate etc., cât și a echipamentelor de rețea active sunt reduse, ceea ce face posibilă reducerea costurilor de instalare de patru ori (comparativ cu soluțiile optice tradiționale).

Trebuie remarcat faptul că organismele americane de standardizare EIA și TIA au decis în 1998 să nu reglementeze utilizarea unui anumit tip de conectori optici cu un factor de formă mic, ceea ce a dus la apariția pe piață a șase tipuri de soluții concurente în acest domeniu. simultan: MT-RJ, LC, VF-45, Opti-Jack, LX.5 și SCDC. De asemenea, astăzi apar noi evoluții.

Cel mai popular conector miniatural este conectorul MT-RJ, care are o singură virolă polimerică cu două fibre optice în interior. Designul său a fost dezvoltat de un consorțiu de companii condus de AMP Netconnect pe baza conectorului MT multi-fibră dezvoltat în Japonia. AMP Netconnect a eliberat acum peste 30 de licențe pentru producerea acestui tip de conector MT-RJ.

Conectorul MT-RJ îi datorează o mare parte din succesul său structura externă, care este similar cu conectorul modular de cupru RJ-45 cu 8 pini. Performanța conectorului MT-RJ s-a îmbunătățit considerabil în ultimii ani - AMP Netconnect oferă conectori MT-RJ cu cheie pentru a preveni erorile sau conexiune neautorizată la sistemul de cabluri. În plus, o serie de companii dezvoltă variante monomod ale conectorului MT-RJ.

Cererea suficient de mare pe piața soluțiilor de cabluri optice este utilizată de conectorii LC Avaya(http://www.avaya.com). Designul acestui conector se bazează pe utilizarea unui vârf din ceramică cu diametrul redus la 1,25 mm și a unei carcase din plastic cu un zăvor exterior tip pârghie pentru fixarea în mufa conectorului.

Conectorul este disponibil atât în ​​versiuni simplex cât și duplex. Principalul avantaj al conectorului LC este pierderea medie scăzută și abaterea sa standard, care este de numai 0,1 dB. Această valoare oferă muncă stabilă sistemul de cablu ca întreg. Procedura standard de lipire și lustruire epoxidică este utilizată pentru a instala dopul LC. Astăzi, conectorii și-au găsit drum în producătorii de transceiver de 10 Gbps.

Corning Cable Systems (http://www.corning.com/cablesystems) produce atât conectori LC, cât și conectori MT-RJ în același timp. În opinia ei, industria SCS a făcut alegerea în favoarea conectorilor MT-RJ și LC. Compania a lansat recent primul conector MT-RJ monomod și versiunile UniCam ale conectorilor MT-RJ și LC, care oferă timpi de instalare rapidi. În același timp, nu este nevoie să folosiți adeziv epoxidic și poliuretan pentru a instala conectorii UniCam.

O fibră optică este formată dintr-un conductor central de lumină (miez) - o fibră de sticlă înconjurată de un alt strat de sticlă - o înveliș care are un indice de refracție mai mic decât miezul. Răspândindu-se prin miez, razele de lumină nu depășesc limitele sale, fiind reflectate de stratul de acoperire al cochiliei. Într-o fibră optică, fasciculul de lumină este de obicei format dintr-un laser semiconductor sau cu diodă. În funcție de distribuția indicelui de refracție și de dimensiunea diametrului miezului, fibra optică este împărțită în monomod și multimod.

Piața produselor din fibră optică din Rusia

Poveste

Deși fibra optică este un mijloc larg utilizat și popular de furnizare de comunicații, tehnologia în sine este simplă și dezvoltată cu mult timp în urmă. Un experiment cu schimbarea direcției unui fascicul de lumină prin refracție a fost demonstrat de Daniel Colladon și Jacques Babinet încă din 1840. Câțiva ani mai târziu, John Tyndall a folosit acest experiment în prelegerile sale publice din Londra și deja în 1870 a publicat o lucrare despre natura luminii. Aplicarea practică a tehnologiei a fost găsită abia în secolul al XX-lea. În anii 1920, experimentatorii Clarence Hasnell și John Berd au demonstrat posibilitatea transmiterii imaginii prin tuburi optice. Acest principiu a fost folosit de Heinrich Lamm pentru examinarea medicală a pacienților. Abia în 1952, fizicianul indian Narinder Singh Kapany a efectuat o serie de propriile sale experimente, care au dus la inventarea fibrei optice. De fapt, el a creat același mănunchi de filamente de sticlă, iar învelișul și miezul au fost realizate din fibre cu indici de refracție diferiți. Cochilia a servit de fapt drept oglindă, iar miezul era mai transparent - așa a fost rezolvată problema dispersiei rapide. Dacă mai devreme fasciculul nu ajungea la capătul firului optic și era imposibil să se folosească un astfel de mediu de transmisie pe distanțe mari, acum problema a fost rezolvată. Narinder Kapani a îmbunătățit tehnologia până în 1956. O grămadă de tije flexibile de sticlă transmiteau imaginea practic fără pierderi sau distorsiuni.

Invenția fibrei optice în 1970 de către specialiștii Corning, care a făcut posibilă duplicarea unui sistem de transmisie a datelor de semnal telefonic pe un fir de cupru pe aceeași distanță fără repetoare, este considerată a fi un punct de cotitură în istoria dezvoltării fibrei optice. tehnologii. Dezvoltatorii au reușit să creeze un conductor care este capabil să mențină cel puțin un procent din puterea semnalului optic la o distanță de un kilometru. După standardele de astăzi, aceasta este o realizare destul de modestă, dar apoi, acum aproape 40 de ani, - conditie necesara pentru a dezvolta un nou tip de comunicare prin cablu.

Inițial, fibra optică era multifazată, adică putea transmite sute de faze luminoase deodată. Mai mult, diametrul crescut al miezului de fibre a făcut posibilă utilizarea unor transmițători și conectori optici ieftini. Mult mai târziu, au început să folosească o fibră de productivitate mai mare, prin care a fost posibilă difuzarea unei singure fază într-un mediu optic. Odată cu introducerea fibrei monofazate, integritatea semnalului a putut fi menținută pe o distanță mai mare, ceea ce a contribuit la transmiterea unor cantități considerabile de informații.

Cea mai populară astăzi este o fibră monofazată cu offset de lungime de undă zero. Din 1983, a ocupat o poziție de lider în rândul produselor industriei fibrei optice, dovedind performanța pe zeci de milioane de kilometri.

Avantajele tipului de comunicare prin fibră optică

• Semnale optice de bandă largă datorită frecvenței purtătoarei extrem de ridicate. Aceasta înseamnă că informațiile pot fi transmise pe o linie de fibră optică la o rată de ordinul a 1 Tbit/s;
• Atenuare foarte scăzută a semnalului luminos în fibră, ceea ce face posibilă construirea de linii de comunicație cu fibră optică de până la 100 km sau mai mult fără regenerare a semnalului;
• Imunitatea la interferența electromagnetică de la sistemele de cabluri din cupru din jur, echipamentele electrice (linii electrice, instalații de motoare electrice etc.) și condițiile meteorologice;
• Protecție împotriva accesului neautorizat. Informațiile transmise prin liniile de comunicație cu fibră optică nu pot fi interceptate într-un mod nedistructiv;
• Siguranta electrica. Fiind, de fapt, o fibră dielectrică, optică, crește siguranța la explozie și la incendiu a rețelei, ceea ce este deosebit de important la rafinăriile chimice și de petrol, la deservirea proceselor tehnologice cu risc ridicat;
• Durabilitatea FOCL - durata de viață a liniilor de comunicații cu fibră optică este de cel puțin 25 de ani.

Dezavantajele tipului de comunicare prin fibră optică

• Costul relativ ridicat al elementelor de linie active care convertesc semnalele electrice în lumină și lumina în semnale electrice;
• Cost relativ ridicat al îmbinării fibrei optice. Acest lucru necesită echipamente tehnologice de precizie și, prin urmare, costisitoare. Ca urmare, atunci când un cablu optic se rupe, costul refacerii FOCL este mai mare decât atunci când se lucrează cu cabluri de cupru.

Elemente ale unei linii de fibră optică

• Receptor optic

Receptoarele optice detectează semnalele transmise printr-un cablu de fibră optică și le convertesc în semnale electrice, care apoi le amplifică și le remodelează în continuare, precum și semnalele de ceas. În funcție de rata de transmisie și de caracteristicile sistemului dispozitivului, fluxul de date poate fi convertit din serie în paralel.

• Transmițător optic

Un transmițător optic într-un sistem de fibră optică convertește secvența electrică de date furnizate de componentele sistemului într-un flux de date optice. Transmițătorul constă dintr-un convertor paralel-serial cu un sintetizator de ceas (care depinde de instalarea sistemuluiși rata de biți), driver și sursă de semnal optic. Pentru sistemele de transmisie optică pot fi utilizate diverse surse optice. De exemplu, diodele emițătoare de lumină sunt adesea folosite în rețelele locale cu costuri reduse pentru comunicații pe distanțe scurte. Cu toate acestea, o lățime de bandă spectrală largă și imposibilitatea de a lucra în lungimile de undă ale celei de-a doua și a treia ferestre optice nu permit utilizarea LED-ului în sistemele de telecomunicații.

• preamplificator

Amplificatorul convertește curentul asimetric de la senzorul fotodiodă într-o tensiune asimetrică, care este amplificată și transformată într-un semnal diferențial.

• Sincronizare cip și recuperare de date

Acest microcircuit trebuie să recupereze semnalele de ceas din fluxul de date primit și tactarea acestora. Circuitul de buclă blocată în fază necesar pentru recuperarea ceasului este, de asemenea, complet integrat în cipul de ceas și nu necesită o referință externă de ceas.

• Unitate de conversie serial-paralel

• Convertor paralel cu serial

• modelator cu laser

Sarcina sa principală este de a furniza curentul de polarizare și curentul de modulare pentru modularea directă a diodei laser.

• Cablu optic, constând din fibre optice sub o manta de protectie comuna.

fibra monomod

Cu un diametru suficient de mic al fibrei și o lungime de undă adecvată, un singur fascicul se va propaga prin fibră. În general, chiar faptul că diametrul miezului este selectat pentru modul de propagare a semnalului monomod indică particularitatea fiecărei variante individuale a designului fibrei. Adică, monomodul ar trebui înțeles ca caracteristicile fibrei în raport cu frecvența specifică a undei utilizate. Propagarea unui singur fascicul face posibilă eliminarea dispersiei intermodale și, prin urmare, fibrele cu un singur mod sunt ordine de mărime mai productive. În acest moment, se folosește un miez cu un diametru exterior de aproximativ 8 microni. Ca și în cazul fibrelor multimodale, sunt utilizate atât distribuțiile de densitate a materialului în trepte, cât și în gradient.

A doua variantă este mai eficientă. Tehnologia single-mode este mai subțire, mai scumpă și utilizată în prezent în telecomunicații. Fibra optică este utilizată în liniile de comunicație cu fibră optică, care sunt superioare mijloace electronice datorită faptului că permit transmiterea fără pierderi de mare viteză a datelor digitale pe distanțe lungi. Liniile de fibră optică pot fie să formeze o nouă rețea, fie să servească la combinarea rețelelor existente - secțiuni de trunchiuri de fibră optică conectate fizic la nivel de fibră, sau logic - la nivelul protocoalelor de transfer de date. Viteza de transmitere a datelor prin FOCL poate fi măsurată în sute de gigabiți pe secundă. Este deja în curs de finalizare un standard care permite transmiterea datelor la o viteză de 100 Gb/s, iar standardul Ethernet de 10 Gb este folosit de câțiva ani în structurile moderne de telecomunicații.

Fibră multimodală

Într-o fibră optică multimodală, un număr mare de moduri se pot propaga simultan - raze introduse în fibră în unghiuri diferite. Fibra optică multimodală are un diametru de miez relativ mare (valori standard 50 și 62,5 µm) și, în consecință, o deschidere numerică mare. Diametrul de miez mai mare al fibrei multimode simplifică injectarea radiației optice în fibră, iar cerințele de toleranță mai blânde pentru fibra multimodală reduc costul transceiver-urilor optice. Astfel, fibra multimodă domină în rețelele locale și de acasă de mică întindere.

Principalul dezavantaj al fibrei multimode este prezența dispersiei intermodale, care apare datorită faptului că diferite moduri fac diferite căi optice în fibră. Pentru a reduce influența acestui fenomen, a fost dezvoltată o fibră multimodală cu un indice de refracție gradient, datorită căreia modurile din fibră se propagă de-a lungul traiectoriilor parabolice, iar diferența dintre căile lor optice și, în consecință, dispersia intermodală este mult mai mică. . Cu toate acestea, indiferent cât de echilibrate sunt fibrele cu gradient multimod, randamentul lor nu poate fi comparat cu tehnologiile cu un singur mod.

Transceiver cu fibră optică

Pentru a transmite date prin canale optice, semnalele trebuie convertite de la electric la optic, transmise printr-o linie de comunicație și apoi convertite înapoi în optice la receptor. vedere electrica. Aceste conversii au loc în dispozitivul transceiver, care conține componente electronice împreună cu componente optice.

Folosit pe scară largă în tehnologia de transmisie, multiplexorul cu diviziune în timp vă permite să creșteți rata de transmisie până la 10 Gb/s. Sistemele moderne de fibră optică de mare viteză oferă următoarele standarde de viteză de transmisie.

standard SONET	Standard SDH	Viteza de transmisie
OC 1	-	51,84 Mbps
OC 3	STM 1	155,52 Mbps
OC 12	STM4	622,08 Mbps
OC48	STM 16	2,4883 Gb/s
OC 192	STM64	9,9533 Gb/s

Noile metode de multiplexare prin divizare a lungimii de undă sau multiplexare prin diviziune spectrală fac posibilă creșterea densității transmisiei de date. Pentru a face acest lucru, mai multe fluxuri de informații multiplex sunt trimise pe un singur canal de fibră optică folosind transmisia fiecărui flux la lungimi de undă diferite. Componente electroniceîntr-un receptor și emițător WDM sunt diferite în comparație cu cele utilizate într-un sistem de divizare în timp.

Aplicarea liniilor de comunicații prin fibră optică

Fibra optică este utilizată în mod activ pentru a construi rețele de comunicații orașe, regionale și federale, precum și pentru a aranja linii de legătură între centralele telefonice automate ale orașului. Acest lucru se datorează vitezei, fiabilității și lățimii de bandă mari a rețelelor de fibră. De asemenea, prin utilizarea canalelor de fibră optică, există televiziune prin cablu, supraveghere video la distanță, conferințe video și difuzare video, telemetrie și altele Sisteme de informare. În viitor, se așteaptă ca rețelele de fibră optică să folosească conversia semnalelor vocale în cele optice.

În rețelele de date, cablul de fibră optică oferă o serie de avantaje: nu este afectat de interferențe electromagnetice, transmite un semnal cu viteză foarte mare pe distanțe mari fără repetitoare etc. Pentru a combina cablul de fibră optică cu cel existent echipamente de retea conectate cu fire de cupru necesită convertoare precum convertoarele cu fibră optică ADFweb.

Krona LLC, Sankt Petersburg

Un pic despre termeni

Converter este un convertor. Nu este foarte clar de ce cuvântul englez convertor și-a înlocuit echivalentul rus. Cu toate acestea, de mult timp în tehnologie, diverse dispozitive au primit acest nume, între care singura asemănare este funcția de conversie. De ce, în același timp, convertorii nu se numesc convertori, de ce un cuvânt străin a prins rădăcini, o limbă rusă știe.

Beneficiile cablului de fibră optică

În rețelele de transmisie a datelor construite pe baza tehnologiilor Ethernet, semnalul poate fi transmis atât prin fire de cupru, cât și prin fibră optică, doar în primul caz acest lucru se realizează cu ajutorul energiei electrice, iar în al doilea - cu ajutorul luminii. Lumina nu numai că vă permite să transmiteți informații pe o distanță mai mare la o viteză mai mare, dar oferă și fibrei optice imunitate absolută la orice fel de interferență electromagnetică.

Firele tradiționale de cupru sunt susceptibile la interferențe electromagnetice externe care distorsionează semnalul. Dar există multe surse capabile să genereze aceste interferențe! Prin urmare, pentru ca electronicele să nu înghețe și să nu se defecteze, magistrala de date trebuie separată cu grijă de magistrala de alimentare.

În plus, semnalul care trece prin fire de cupru se atenuează destul de repede, așa că sunt necesare repetoare sau, dacă folosim din nou termenul de hârtie de calc, repetoarele sunt dispozitive care îl actualizează. Trebuie să instalați repetoare destul de aproape unul de celălalt - aproximativ la fiecare sută de metri. Dacă luăm în considerare distanțele pe care le poate parcurge o rețea industrială, devine clar că multe astfel de dispozitive sunt necesare.

Fibra optică oferă rapid și ușor conexiune de încredere permițând în același timp izolarea electrică și galvanică absolută. Prin urmare, atunci când utilizați un cablu optic, nu este necesară separarea magistralei de date de magistrala de alimentare și, în plus, nu există pericolul ca întreaga rețea de dispozitive să fie deteriorată dacă un nod eșuează (de exemplu, când este lovit de fulger). Toate componentele rețelei, atunci când sunt conectate printr-un cablu optic, sunt complet izolate unele de altele, prin urmare, dacă unul dintre nodurile rețelei este deteriorat electric, această deteriorare nu se extinde la celelalte noduri. Și, în sfârșit, este mult mai ușor să diagnosticați starea rețelei și să găsiți instantaneu componenta defectă a acesteia.

Cablul de fibră optică poate fi folosit pentru diferite tipuri de rețele, vă permite să conectați noduri pe o distanță foarte mare. Și în plus, fibra optică are mult mai multă „lățime de bandă” decât nucleele de cupru, cu alte cuvinte, o cantitate mult mai mare de informații poate fi transmisă printr-un cablu de fibră optică pe unitatea de timp, ceea ce joacă un rol semnificativ la scara unei întreprinderi industriale. .

Deci, pentru a rezuma cele de mai sus, atunci avantajele conectării folosind un cablu optic includ:

Imunitatea la interferențe electromagnetice și electrostatice;

Viteză mare de primire/transmitere a informațiilor;

Conectarea abonaților pe distanțe lungi;

Securitate și funcționalitate.

Este imposibil de spus că cablul de fibră optică depășește întotdeauna și în toate cuprul. Cablul de cupru are avantajele sale. De exemplu, este mai ieftin și nu la fel de fragil ca fibra optică. Cu toate acestea, există o serie de industrii în care utilizarea cablului de fibră optică se justifică pe deplin:

Complex de petrol și gaze;

Centrale electrice, inclusiv nucleare;

Telecomunicații;

Sisteme de control și monitorizare de la distanță;

Medicamentul.

Toate acestea au dus la faptul că astăzi multe întreprinderi trec la infrastructura de fibră optică. Acest lucru necesită foarte des un dispozitiv care vă permite să combinați cablul de fibră optică cu echipamente de rețea existente adaptate pentru infrastructura „cupru”.

Pentru a converti rețelele existente în fibră optică, au fost dezvoltate convertoare care vă permit să conectați dispozitive cu ieșiri RS-, Ethernet- și alte ieșiri la cabluri de fibră optică. Convertoarele fac posibilă redirecționarea rețelelor/autobuzelor existente (LAN/Ethernet, CAN, porturi seriale RS‑232, RS‑485) prin cabluri de fibră optică, asigurând fiabilitatea și funcționalitatea acestora. Mai mult, aceste rețele pot fi redirecționate prin aceeași conexiune în același timp. Este permisă utilizarea topologiei rețelei cu orice combinație de fibre optice, atât monomode cât și multimode.

Convertoare de fibră optică de la ADFweb

KRONA prezintă convertoare de fibră optică ADFweb de două tipuri: „economice” și „avansate”.

Convertoarele din seria economică HD67072, HD67074 și HD67075 vă permit să conectați dispozitive cu porturi RS sau USB prin cablu de fibră optică multimod în patru topologii de rețea diferite:

Punct la punct ( conexiune directa, punct la punct): un dispozitiv este conectat direct la altul folosind un cablu de fibră optică;

Single Loop (ring): mai multe dispozitive sunt conectate prin cablu de fibră optică în serie cu un loopback, adică conectând primul la ultimul;

Buclă dublă (inel redundant): mai multe dispozitive sunt conectate în serie folosind două perechi de cabluri de fibră optică. În acest caz, conexiunile sunt buclete într-un inel dublu. O astfel de conexiune este foarte fiabilă;

Multi-Drop (în linie): mai multe dispozitive sunt conectate în serie cu două cabluri de fibră optică. În acest caz, nu este nevoie să faceți o buclă inversă a conexiunii.

Orez. Convertor HD67702 de la ADFweb

Convertoarele de serie avansate, HD67701 și HD67702, permit conectarea atât prin cablu multimod, cât și prin cablu monomod. Acestea permit conectarea dispozitivelor cu porturi Ethernet, CAN, RS-232 sau RS-485 folosind aceleași patru topologii de rețea enumerate mai sus.

Seria avansată, desigur, va costa mai mult, parțial datorită utilizării cablului monomod. Fibra multimodală are un diametru de miez mai larg, datorită căruia unda luminoasă se propagă prin ea cu o viteză mai mică și se descompune mai repede. Într-o fibră cu un singur mod, diametrul miezului este atât de mic (8 microni) încât doar un fascicul generat de un laser se propagă în ea de-a lungul unei singure căi - modul. Din acest motiv, viteza semnalului este extrem de mare (de la 10 Gb), iar rata sa de atenuare este de doar 0,5 dB/km. Un astfel de cablu este mai scump, deoarece a fost creat folosind tehnologii mai complexe, dar la întreprinderile mari aceste costuri se justifică.

În plus, dispozitivele din seria avansată au următoarele caracteristici:

Au intrare/ieșire distribuită;

Creați o hartă a ieșirilor de legare la intrări;

Oferă citirea stării I/O prin comenzi standard Modbus.

Convertoarele de serie avansate oferă acces la datele de diagnosticare prin intermediul registrelor standard Modbus, facilitând integrarea acestora sistemele existente control (de exemplu, conectați-vă la un sistem SCADA).

Un avantaj important al convertoarelor din seriile HD67701 și HD67702 este că pot fi folosite pentru a „redirecționa” până la 6 rețele existente în același timp, folosind un cablu de fibră optică, inclusiv 4 rețele seriale (de exemplu, Modbus RTU), o rețea CAN (de exemplu, CANopen) și unul Rețea Ethernet(de ex. PROFINET sau Modbus TCP).

Este posibil să combinați aceste convertoare cu module I/O care conțin 4 intrări și ieșiri digitale. Datorită acestor module, este posibilă transmiterea contactelor „uscate” printr-un cablu de fibră optică pe o distanță lungă.

O caracteristică inovatoare este capacitatea de a crea o hartă de intrare la ieșire: o intrare este conectată la mai multe ieșiri. Astfel, cu ajutorul a două blocuri de semnale de intrare și ieșire, între care este așezat un cablu de fibră optică, prin „apăsarea unui buton”, pornești mai multe pompe care se află la o distanță de 50 km de acest buton.

Metodele de transmitere a semnalelor de diferite tipuri, date și comenzi de control pe liniile de comunicație prin fibră optică au început să fie introduse activ în ultimul deceniu al secolului trecut. Cu toate acestea, de mult timp nu au putut concura serios (cel puțin pe segmentul TSB) cu cablu coaxial și pereche răsucită. În ciuda unor deficiențe precum rezistența și capacitatea ridicată, care limitează semnificativ domeniul de transmisie a semnalului, cablul coaxial și perechea răsucită au predominat în sistemele de securitate. Astăzi situația începe să se schimbe și m-aș aventura să spun că aceste schimbări sunt cardinale. Nu, în sistemele mici în care semnalele video și de control trebuie transmise pe distanțe scurte, cablul coaxial și perechea torsadată sunt încă indispensabile. In mare si mai ales sisteme distribuite practic nu există alternativă la fibra optică.
Cert este că echipamentele cu fibră optică astăzi au devenit mult mai accesibile, iar tendința de reducere în continuare a prețului este destul de stabilă.
Deci, fibra optică face acum posibilă oferirea clientului sistemelor de securitate nu numai o soluție fiabilă, ci și o soluție rentabilă. Utilizarea unui fascicul de lumină pentru transmiterea semnalului, o lățime de bandă largă vă permit să transmiteți un semnal de înaltă calitate pe distanțe lungi fără a utiliza amplificatoare și repetoare.
Principalele avantaje ale utilizării fibrei optice sunt cunoscute a fi:
– lățime de bandă mai mare (până la câțiva gigaherți) decât cablul de cupru (până la 20 MHz);
- imunitate la interferențe electrice, absența „buclelor de pământ”;
– pierderi reduse de transmisie a semnalului, atenuarea semnalului este de aproximativ 0,2–2,5 dB/km (pentru cablul coaxial RG59 – 30 dB/km pentru semnal de 10 MHz);
– nu provoacă interferențe în „cupru” sau alte cabluri de fibră optică adiacente;
– raza mare de transmisie;
– securitate sporită a transmiterii datelor;
– calitate bună semnal transmis;
– cablul de fibra optica este miniatural si usor.

Principiul de funcționare al liniei de fibră optică
Fibra optică este o tehnologie care folosește lumina ca purtător de informații, indiferent de tipul de informații în cauză: analogic sau digital. Lumina infraroșie este de obicei folosită, iar fibra de sticlă este mijlocul de transmisie.
Echipamentele cu fibră optică pot fi utilizate pentru transmiterea analogică sau semnal digital tipuri variate.
În cea mai simplă variantă de realizare, o linie de comunicație cu fibră optică constă din trei componente:
– un transmițător cu fibră optică pentru transformarea semnalului electric de intrare de la o sursă (de exemplu, o cameră video) într-un semnal luminos modulat;
– linie de fibră optică, prin care semnalul luminos este transmis către receptor;
- un receptor cu fibra optica care converteste semnalul intr-unul electric, aproape identic cu semnalul sursa.
Dioda emițătoare de lumină (LED) (sau laserul semiconductor - LD) este sursa de lumină propagată prin cablurile optice. La celălalt capăt al cablului, detectorul de recepție transformă semnalele luminoase în semnale electrice. Fibra optică se bazează pe un efect special - refracția la unghiul maxim de incidență, când are loc reflexia totală. Acest fenomen apare atunci când un fascicul de lumină părăsește un mediu dens și intră într-un mediu mai puțin dens la un anumit unghi. Șuvița interioară (firul) unui cablu de fibră optică are un indice de refracție mai mare decât mantaua. Prin urmare, un fascicul de lumină care trece prin miezul interior nu poate depăși limitele sale datorită efectului de reflexie totală (Fig. 1).Astfel, transportul semnalul vineîntr-un mediu închis, făcând drum de la sursa semnalului la receptorul său.
Elementele rămase ale cablului protejează doar fibra fragilă de deteriorarea mediului extern de diferite agresivități.