Оптоволоконные сети безусловно являются одним из самых перспективных
направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов
на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля.
Кроме того оптоволокно невосприимчиво к электромагнитным полям, что
снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи. Оптические сети
способны передавать сигнал на большие расстояния с меньшими потерями.
Несмотря на то, что эта технология все еще остается дорогостоящей, цены
на оптические компоненты постоянно падают, в то время как возможности
медных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все
больших затрат на дальнейшее развитие этого направления.
Волоконно-оптическая линия связи (Волс) - это вид системы передачи,
при котором информация передается по оптическим диэлектрическим
волноводам, известным под названием "оптическое волокно".
Волс - это информационная сеть, связующими элементами между узлами
которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии Волс
помимо вопросов волоконной оптики охватывают также вопросы, касающиеся
электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов
передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей.
ВОЛС в основном используются при построении объектов, в которых СКС
должна объединить многоэтажное здание или здание большой протяженности, а
также при объединении территориально-разрозненных зданий.
Структурная схема Волс, применяемой для создания подсистемы внешних магистралей, изображена на рисунке.
Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей (ВОК)
Волоконно-оптические кабели, применяемые в СКС, предназначены для
передачи оптических сигналов внутри зданий и между ними. На их основе
могут быть реализованы все три подсистемы СКС, хотя в горизонтальной
подсистеме волоконная оптика пока находит ограниченное применение для
обеспечения функционирования ЛВС. В подсистеме внутренних магистралей
оптические кабели применяются одинаково часто с кабелями из витых пар, а
в подсистеме внешних магистралей они играют доминирующую роль.
В зависимости от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на три основных вида:
- кабели внешней прокладки (outdoor cables);
- кабели внутренней прокладки (indoor cables);
- кабели для шнуров.
Кабели внешней прокладки используются при создании подсистемы
внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Основной
областью использования кабелей внутренней прокладки является организация
внутренней магистрали здания, тогда как кабели для шнуров предназначены
в основном для изготовления соединительных и коммутационных шнуров, а
также для выполнения горизонтальной разводки при реализации проектов
класса «fiber to the desk» (волокно до рабочего места) и «fiber to the
room» (волокно до комнаты). Общую классификацию оптических кабелей СКС
можно представить в виде как показано на рисунке.
Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед
передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные
сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей
распространения сигнала в оптическом волокне.
Широкая полоса пропускания - обусловлена
чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Это дает потенциальную
возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в
несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания - это одно из
наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой
другой средой передачи информации.
Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое
в настоящее время отечественными и зарубежными производителями
промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине
волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая
дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции
протяженностью до 100 км и более.
Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой ибыточностью кода.
Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно
изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к
электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем
и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное
излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и
т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы
перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей
многопарным медным кабелям.
Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели
(ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в
расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный
телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с
диаметром 0,1 см. Если волокно "одеть" в множество защитных оболочек и
покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в
несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.
Высокая защищенность от несанкционированного доступа.
Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую
по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи.
Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии
связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут
мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги.
Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты
распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной
поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к
небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при
создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других
специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите
данных.
Гальваническая развязка элементов сети. Данное
преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве.
Волокно помогает избежать электрических "земельных" петель, которые
могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной
вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в
разных точках здания, например на разных этажах. При этом может
возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое
оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.
Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия
искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на
химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании
технологических процессов повышенного риска.
Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца,
основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а
потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время
стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При
этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния
без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях
сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем
передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с
использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при
скорости передачи выше 10 Гбит/с.
Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно
испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле
постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных
технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно
замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время
может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих
систем.
Удаленное электропитание. В некоторых случаях
требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое
волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих
случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими
волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель
широко используется как в России, так и за рубежом.
|