Kiudribalaius. Kiudude andmeedastuskiirus. Optiliste kiudude põhijooned

Kiudoptiline või lihtsalt optiline kaabel on üks populaarsemaid juhte. Seda kasutatakse kõikjal nii uute kaablisüsteemide loomisel kui ka vanade värskendamiseks. Sellepärast, et kiudoptilisel kaablil on vasega võrreldes palju eeliseid. Me kaalume neid selles artiklis.

• Läbilaskevõime

Mida suurem on läbilaskevõime, seda rohkem teavet saab edastada. Kiudoptiline kaabel pakub suurt ribalaiust: kuni 10 Gb / s ja kõrgem. Need on paremad kui vaskkaablid. Samuti tasub arvestada, et eri tüüpi kaablite puhul on edastuskiirus erinev. Näiteks ühemoodiline kiudoptiline kaabel pakub rohkem ribalaiust kui mitme režiimiga.

• Kaugused ja kiirus

Kiudoptilise kaabli kasutamisel edastatakse teave suurema kiirusega ja pikematel vahemaadel, signaali kadu praktiliselt puudub. See võimalus on tagatud tänu asjaolule, et signaal edastatakse optika kaudu valguskiirte kujul. Kiudoptiline seade pole piiratud 100 meetri kaugusega, nagu võib näha varjestamata vaskkaabli korral ilma võimendita. Kaugus, mille jooksul on võimalik signaali edastada, sõltub kasutatava kaabli tüübist, lainepikkusest ja võrgust ise. Kaugused ulatuvad 550-st meetrist mitme režiimiga tüübi korral kuni 40 kilomeetrini ühe režiimiga kaablitüübi korral.

• Ohutus

Kiudoptilise kaabli abil on kogu teie teave turvaline. Optika kaudu edastatavat signaali ei väljastata ja seda on väga raske pealt kuulata. Kui kaabel oli kahjustatud, on seda lihtne jälgida, kuna see edastab valgust, mis viib lõpuks kogu jõuülekande peatumiseni. Seega, kui üritatakse oma fiiberoptilisse süsteemi füüsiliselt sisse murda, saate sellest kindlasti teada.

Tuleb märkida, et kiudoptilised võrgud võimaldavad teil paigutada kogu elektroonika ja seadmed ühte tsentraliseeritud kohta.

• Töökindlus ja vastupidavus

Kiudoptiline seade tagab kõige usaldusväärsema andmeedastuse. Optiline kaabel on immuunne paljude tegurite suhtes, mis võivad vaskkaabli tööd hõlpsalt mõjutada. Tuuma kese on valmistatud klaasist, mis isoleerib elektrivoolu. Optika on täiesti vastupidav raadio- ja elektromagnetilisele kiirgusele, vastastikustele häiretele, takistusega seotud probleemidele ja paljudele teistele teguritele. Kiudoptilise kaabli saab muretsemata paigaldada tööstusseadmete kõrvale. Lisaks ei ole kiudoptiline kaabel temperatuuritundlik kui vaskkaabel ja selle saab hõlpsasti vette panna.

• Välimus

Kiudoptiline kaabel on vasest kergem, õhem ja vastupidavam. Vasekaabli abil suurema edastuskiiruse saavutamiseks peate kasutama paremat tüüpi kaablit, mis on tavaliselt raskem, suurema läbimõõduga ja võtab rohkem ruumi. Optilise kaabli väiksus muudab selle mugavamaks. Samuti väärib märkimist, et kiudoptilise kaabli testimine on palju lihtsam kui vask.

• Teisendus

Meediummuundurite lai levik ja madalad kulud lihtsustavad andmete edastamist vaskkaablist fiiberoptilisse. Muundurid pakuvad katkematut ühendust olemasolevate seadmete kasutamise võimalusega.

• Kaabli keevitamine

Ehkki kiudoptilise kaabli keevitamine on tänapäeval keerulisem kui vaskkaabli kokkukeeramine, on keevitamiseks spetsiaalsete tööriistade abil see protsess palju lihtsam.

• Maksumus

Kiudoptilise kaabli, selle komponentide ja seadmete kulusid vähendatakse järk-järgult. Praegu on fiiberoptiline kaabel vaid lühikese aja jooksul kallim kui vask. Kuid pikaajalise kasutamise korral tuleb kiudoptiline kaabel odavam välja kui vask. Kiudu on lihtsam hooldada, see nõuab vähem võrguseadmeid. Lisaks kõigele leidub tänapäeval üha enam fiiberoptilise kaabliga töötavaid lahendusi: aktiivsetest HDMI-optilistest kaablitest kuni professionaalsete Digital Signage -lahendusteni, nagu ZeePee ZyPer4K, mida hiljuti tutvustati NEC Solutions Showcase 2015-s ja mis hõlbustab laiendamist ja lülitage pakkimata 4K video-, heli- ja juhtsignaalid sisse, kasutades standardset 10Gb tehnoloogiat Ethernet kiudoptilise kaabli kaudu.

Kiudoptilised sideliinid (FOCL) on pikka aega hõivanud telekommunikatsioonituru ühe juhtiva positsiooni. Omades mitmeid eeliseid muude teabe edastamise meetodite ees (keerdpaar, koaksiaalkaabel, traadita ...), kasutatakse fiiberoptilisi sideliine laialdaselt telekommunikatsioonivõrkudes erinevatel tasanditel, aga ka tööstuses, energeetikas, meditsiinis, turvasüsteemides, suure jõudlusega arvutisüsteemides ja paljudes teistes valdkondades.

Teave edastatakse kiudoptilisse lüli optilise kiu kaudu. FOCL-i kasutamise küsimusele õigesti lähenemiseks on oluline hästi mõista, mis on optiline kiud andmeedastusmeediumina, millised on selle peamised omadused ja omadused ning mis tüüpi optilised kiud on. See artikkel on pühendatud neile kiudoptilise kommunikatsiooni teooria põhiküsimustele.

Kiu struktuur

Optiline kiud (optiline kiud) - see on väga väikese läbimõõduga (võrreldav juuste paksusega) ümara ristlõikega lainejuhis, mille kaudu kandub optilise ulatuse elektromagnetiline kiirgus. Optilise kiirguse lainepikkused hõivavad elektromagnetilise spektri vahemikus 100 nm kuni 1 mm, kuid fiiberoptilistes lülides kasutatakse infrapuna (IR) vahemikku (760-1600 nm) ja harvemini nähtavat (380-760 nm). Optiline kiud koosneb südamikust (südamikust) ja optilisest kestast, mis on valmistatud optilise kiirguse suhtes läbipaistvatest materjalidest (joonis 1).

Joon. 1. Optilise kiu kujundus

Valgus levib optilise kiu kaudu nähtuse tõttu täielik sisemine peegeldus. Tuuma murdumisnäitaja, tavaliselt vahemikus 1,4 kuni 1,5, on alati pisut suurem kui optilise kesta murdumisnäitaja (erinevus umbes 1%). Seetõttu läbivad südamikus teatud kriitilist väärtust mittekalduva nurga all levivad valguslained optilise kesta täieliku sisemise peegelduse (joonis 2). See tuleneb Snelli murdumisseadusest. Korpuse korduvate peegelduste kaudu levivad need lained piki optilist kiudu.

Joon. 2. Kogu sisemine peegeldus optilistes kiududes

Optilise sideliini esimestel meetritel kustutab osa valguslaineid üksteist häirete nähtuse tõttu. Valguslaineid, mis levivad kiulis märkimisväärsete vahemaade tagant, nimetatakse ruumilisteks. modid optiline kiirgus. Režiimi mõistet kirjeldatakse matemaatiliselt, kasutades elektromagnetiliste lainete jaoks Maxwelli võrrandit, optilise kiirguse korral on aga mugav mõista režiime kui lubatud valguslainete levimisradu (tähistatud joonisel 2 mustade joontega). Mood on fiiberoptilise kommunikatsiooni teooria üks peamisi mõisteid.

Optiliste kiudude põhijooned

Optiliste kiudude võimet edastada infosignaali kirjeldatakse paljude geomeetriliste ja optiliste parameetrite ja omaduste abil, millest kõige olulisemad on sumbumine ja hajutamine.

1. Geomeetrilised parameetrid.

Lisaks südamiku ja kesta läbimõõtude suhtele suur tähtsus signaali edastamise protsessi jaoks on ka teisi geomeetrilised parameetrid optiline kiud, näiteks:

• ümaruse puudumine südamiku ja kesta (elliptilisus), mis on määratletud kui südamiku (kesta) maksimaalse ja minimaalse läbimõõdu vahe, jagatud protsentuaalselt väljendatud nominaalse raadiusega;
• mittekontsentrilisus südamikud ja kestad - südamiku ja kesta vaheline kaugus (joonis 3).

Joonis 3. Tuuma ja kesta ringikujulisus ja mittekontsentrilisus

Geomeetrilised parameetrid on eri tüüpi optiliste kiudude jaoks standardiseeritud. Tänu tootmistehnoloogia täiustamisele saab mitte-ringluse ja mittekontsentrilisuse väärtusi minimeerida, nii et optilise kiu geomeetria ebatäpsuste mõju optilistele omadustele on tühine.

(NA) on valguskiire maksimaalse langemisnurga siinuskiud, mille korral täieliku sisemise peegelduse tingimus on täidetud (joonis 4). See parameeter määrab kindlaks optilistes kiududes levivate režiimide arvu. Numbrilise ava väärtus mõjutab ka täpsust, millega tuleks optilisi kiude omavahel ja joone muude komponentidega ühendada.

Joonis 4. Numbriline ava

3. Murdumisnäitaja profiil.

Murdumisnäitaja profiil on südamiku murdumisnäitaja sõltuvus selle põikraadiusest. Kui murdumisnäitaja jääb tuuma ristlõike kõigis punktides samaks, nimetatakse seda profiili astus . Teiste profiilide hulgas on kõige levinum gradient profiil, mille murdumisnäitaja suureneb kestast telje suhtes järk-järgult (joonis 5). Lisaks nendele kahele peamisele on ka keerukamad profiilid.

Joon. 5. Murdumisnäitaja profiilid

4. Nõrgenemine (kaotus).

Nõrgendamine - see on optilise kiirguse võimsuse vähenemine, kui see levib läbi optilise kiu (mõõdetuna dB / km). Nõrgenemine toimub mitmesuguste füüsikaliste protsesside tõttu, mis toimuvad optilisest kiust valmistatud materjalis. Kiudoptilise kao peamised mehhanismid on neeldumine ja hajumine.

ja) Imendumine . Tuumakihi osakestega (aatomid, ioonid ...) optilise kiirguse vastasmõjul vabaneb osa optilisest energiast soojuse kujul. Eristama enda imendumine - seotud materjali enda omadustega ja - lisandite imendumine mis tuleneb valguse laine interaktsioonist südamiku materjalis sisalduvate mitmesuguste lisanditega (OH - hüdroksüülrühmad, metalliioonid ...).

b) Hajumine valgus, see tähendab kõrvalekalle algsest levimisrajast, toimub murdumisnäitaja erinevatel mittehomogeensustel, mille geomeetrilised mõõtmed on väiksemad või võrreldavad kiirguslainepikkusega. Sellised ebahomogeensused tulenevad kiudude struktuuri puudustest ( mi hajus ) ja kiududest valmistatud amorfse (mittekristalse) aine omadused ( rayleigh hajumine ) Rayleigh hajumine on materjali oluline omadus ja see määrab optilise kiu alumise sumbumispiiri. On ka muud tüüpi hajumist ( Brillouin-Mandelstam, Raman)mis esinevad kõrgema kiirgusjõu tasemel kui tavaliselt telekommunikatsioonis kasutatavad.

Sumbumisteguril on keeruline sõltuvus kiirguse lainepikkusest. Sellise spektraalse sõltuvuse näide on toodud joonisel fig. 6. Madala sumbumisega lainepikkuse piirkonda nimetatakse läbipaistvusaken optiline kiud. Selliseid aknaid võib olla mitu ja just nendel lainepikkustel edastatakse infosignaal tavaliselt.

Joon. 6. Nõrgendamiskoefitsiendi spektraalne sõltuvus

Kiudude energiakadusid põhjustavad ka mitmesugused välised tegurid. Seega võivad mehaanilised mõjud (painutamine, pinge, põikisuunalised koormused) põhjustada südamiku ja kesta täieliku sisemise peegeldumise tingimuste rikkumist ja osa radiatsiooni vabastamist südamikust. Teatavat mõju sumbumise väärtusele avaldavad tingimused keskkond (temperatuur, niiskus, radiatsioonitaust ...).

Kuna optilise kiirguse vastuvõtjal on teatav tundlikkuse lävi (minimaalne võimsus, mis signaalil peab andmete õigeks vastuvõtmiseks olema), toimib sumbumine optilise kiu kaudu edastatava teabe vahemiku piirava tegurina.

5. Dispersiooni omadused.

Lisaks kaugusele, mida kiirgus läbi optilise kiu edastatakse, on oluline parameeter ka teabe edastamise kiirus. Kiu levimisel laienevad optilised impulsid aja jooksul. Suure impulsi korduskiiruse korral kiirgusallikast teatud kaugusel võib tekkida olukord, kui impulsid hakkavad ajaliselt kattuma (st järgmine impulss jõuab optilise kiu väljundisse enne, kui eelmine lõpeb). Seda nähtust nimetatakse sümbolitevahelisteks häireteks (Eng. ISI - InterSymbol Interferents, vt joonis 7). Vastuvõtja töötleb vastuvõetud signaali vigadega.

Joon. 7. Impulsside kattumine, mis põhjustab sümbolitevahelisi häireid: a) sisendsignaal; b) teatud vahemaa läbinud signaalL1 üle optilise kiu; c) kaugust läbinud signaalL2\u003eL1.

Impulsi laiendamine või hajutatus , määratakse valguse levimise faasi kiiruse sõltuvuse kiirguse lainepikkusest, aga ka muude mehhanismide abil (tabel 1).

Tabel 1. Optiliste kiudude dispersioonitüübid.

Pealkiri	Lühike kirjeldus	Parameeter
1. Kromaatiline dispersioon	Mis tahes allikas ei kiirga mitte ühte lainepikkust, vaid veidi erineva lainepikkusega spektrit, mis levib erinevatel kiirustel.	Kromaatiline hajumistegur, ps / (nm * km). See võib olla positiivne (pikema lainepikkusega spektraalkomponendid liiguvad kiiremini) ja negatiivne (vastupidi). Dispersiooni lainepikkus on null.
a) Materiaalne kromaatiline dispersioon	Seotud materjali omadustega (murdumisnäitaja sõltuvus kiirguslainepikkusest)
b) lainejuhi kromaatiline dispersioon	Seotud lainejuhi struktuuri olemasoluga (murdumisnäitaja profiil)
2. Intermode hajutamine	Modifikatsioonid levivad erinevatel radadel, nii et nende levitamise aeg venib.	Ribalaius ( ribalaius), MHz * km. See väärtus määrab impulsi maksimaalse kordumiskiiruse, mille korral sümbolitevahelisi häireid ei esine (signaal edastatakse ilma oluliste moonutusteta). Kanali läbilaskevõime (Mbps) võib numbriliselt erineda ribalaiusest (MHz * km) sõltuvalt teabe kodeerimise viisist.
3. Polarisatsioonirežiimi dispersioon, PMD	Režiimil on kaks vastastikku risti olevat komponenti (polarisatsioonirežiimid), mis võivad levida erineva kiirusega.	Koefitsient PMD, ps / √km. PMD-st tingitud viivitus, normaliseeritud 1 km-ni.

Seega mõjutab dispersioon optilistes kiududes nii vahemikku kui ka teabe edastamise kiirust.

Optiliste kiudude sordid ja klassifikatsioon

Kaalutud omadused on ühised kõigile optilistele kiududele. Kirjeldatud parameetrid ja omadused võivad siiski oluliselt erineda ja erinev mõju teabe edastamise protsessi kohta, sõltuvalt optilise kiu tootmise omadustest.

Põhiline on optiliste kiudude jagamine järgmiste kriteeriumide järgi.

1. Materjal . Kiudoptilise südamiku ja kesta valmistamise peamine materjal on mitmesuguste kompositsioonidega kvartsklaas. Siiski kasutatakse palju muid läbipaistvaid materjale, eriti polümeerseid ühendeid.
2. Jaotatud moodide arv . Sõltuvalt südamiku ja katte geomeetrilistest mõõtmetest ja murdumisnäitaja suurusest võib optilistes kiududes levida ainult üks (peamine) või suur hulk ruumilisi režiime. Seetõttu jagunevad kõik optilised kiud kaheks suureks klassiks: ühemoodilised ja mitmerežiimilised (joonis 8).

Joon. 8. Mitmemoodiline ja ühe režiimiga kiud

Nende tegurite põhjal saab eristada telekommunikatsioonis laialt levinud optiliste kiudude nelja peamist klassi:

1. (POF).
2. (HCS).

Igal neist klassidest on meie saidil eraldi artikkel. Igal neist klassidest on ka oma klassifikatsioon.

Kiudkiu tootmine

Optiliste kiudude tootmisprotsess on äärmiselt keeruline ja nõuab suurt täpsust. Tehnoloogiline protsess toimub kahes etapis: 1) tooriku loomine, mis on valitud murdumisnäitajaprofiiliga valitud materjali tuum, ja 2) kiudude tõmbamine väljalasketorni, millele on lisatud kaitsekest. Kiudoptilise tooriku loomiseks on olemas palju erinevaid tehnoloogiaid, mille arendamine ja täiustamine jätkub.

Optiliste kiudude praktiline kasutamine infoedastusvahendina on ilma täiendava kõvenemise ja kaitseta võimatu. Kiudoptiline kaabel nimetatakse konstruktsiooniks, mis sisaldab ühte või mitut optilist kiudu, aga ka mitmesuguseid kaitsekatteid, kandvaid ja tugevdavaid elemente, niiskuskindlaid materjale. Kiudoptiliste rakenduste mitmekesisuse tõttu toodavad tootjad tohutul hulgal väga erinevaid kiudoptilisi kaableid, mille disain, suurus, kasutatud materjalid ja maksumus erinevad üksteisest (joonis 9).

Joonis 9. Kiudoptilised kaablid

Kas arvate, et teie Interneti-lairibaühenduse kiirus on kiire? Olge ettevaatlik, pärast selle artikli lugemist võib teie suhtumine sõna “kiire” seoses andmeedastusega dramaatiliselt muutuda. Kujutage ette, kui palju on teie arvutis kõvaketast ja otsustage, kui kiire kiirus on -1 Gbit / s või võib-olla 100 Gbit / s, siis täidab 1 terabaidine draiv 10 sekundiga? Kui Guinnessi rekordite raamat püstitab teabe edastamise kiiruse rekordid, peaks ta töötlema kõik allpool olevad katsed.

20. sajandi lõpus, st suhteliselt hiljuti, ei ületanud kiirused peamistes sidekanalites kümneid Gbit / s. Samal ajal nautisid telefoniliini ja modemeid kasutavad Interneti-kasutajad kiirust kümneid kilobitteid sekundis. Internet oli kaartidel ja teenuse hinnad olid üsna suured - tariifid anti reeglina USA dollarites Vahel kulus ühe pildi allalaadimiseks mitu tundi ja nagu üks tollane Interneti-kasutaja täpselt märkis: "See oli Internet, kui ühel õhtul sai Internetis vaadata ainult mitut naist." Kas see andmeedastuskiirus on aeglane? Võib olla. Siiski tasub meeles pidada, et kõik maailmas on suhtelised. Näiteks kui see oleks nüüd 1839, esindaks maailma pikim optiline telegraafiliin Peterburi-Varssavi meie jaoks omamoodi Internetti. Selle 19. sajandi kommunikatsiooniliini pikkus näib olevat lihtsalt taevakõrgus - 1200 km, see koosneb 150 edastamise tornist. Iga kodanik saab seda liini kasutada ja saata optilise telegrammi. Kiirus on "kolossaalne" - 45 tähemärki 1200 km kaugusel saab edastada vaid 22 minutiga, ühtegi ratsapostiteenust polnud siin-seal!

Naaskem 21. sajandi juurde ja vaatame, mis meil, võrreldes eespool kirjeldatud aegadega, on tänapäeval olemas. Suurte traadiga Interneti-pakkujate miinimumtariife ei arvutata enam ühikutes, vaid mõnikümmend Mbps; me ei soovi vaadata videot eraldusvõimega alla 480pi, me pole sellise pildikvaliteediga enam rahul.

Vaatame Interneti keskmist kiirust erinevates maailma riikides. Esitatud tulemused koostas Akamai Technologies CDN pakkuja. Nagu näete, ületas isegi Paraguay Vabariigis juba 2015. aastal riigi keskmine kiirus riigis 1,5 Mbps (muide, Paraguay domeen on translitereerimisel sarnane meile - * .py).

Praegu on Interneti-ühenduste keskmine kiirus maailmas 6,3 Mbps. Suurimat keskmist kiirust täheldatakse Lõuna-Korea 28,6 Mbit / s, teisel kohal Norra -23,5 Mbit / s, kolmandal Rootsi - 22,5 Mbit / s. Allpool on toodud tabel, mis näitab selle näitaja osas juhtivate riikide keskmist Interneti-kiirust 2017. aasta alguses.

Andmeedastuskiiruse maailmarekordite ajajoon

Kuna täna on kiudoptilised edastussüsteemid vaieldamatud rekordiomanikud levila ja edastuskiiruse osas, siis pannakse rõhk neile.

Millise kiirusega see kõik algas? Pärast arvukaid uuringuid aastatel 1975–1980. Ilmus esimene kaubanduslik kiudoptiline süsteem, mis töötas kiirgusega lainepikkusel 0,8 μm, kasutades galliumarseniidi baasil valmistatud pooljuhtlaserit.

22. aprillil 1977 kasutas Californias Long Beachis General Telephone and Electronics esmakordselt optilist linki telefoniliikluse kiireks edastamiseks. 6 Mbps. Selle kiirusega saate korraldada kuni 94 kõige lihtsama digitaalse telefonikanali samaaegset edastamist.

Selle aja eksperimentaalsetes uurimisrajatistes saavutati optiliste ülekandesüsteemide maksimumkiirus 45 Mbps, maksimaalne vahemaa regeneraatorite vahel on 10 km.

1980. aastate alguses toimus valgussignaali edastamine mitmeliigilistes kiududes juba lainepikkusel 1,3 μm, kasutades InGaAsP lasereid. Maksimaalset edastuskiirust piiras 100 Mbps hajutamise tõttu.

Üherežiimiliste OB-de kasutamisel 1981. aastal saavutasid laboratoorsed testid selle aja rekordilise edastuskiiruse 2 Gbps kauguses 44 km.

Selliste süsteemide kaubanduslik kasutuselevõtt 1987. Aastal tagas kiirenemise kuni 1,7 Gbps marsruudi pikkusega 50 km.

Nagu näete, ei põhine sidesüsteemi kirje hindamine mitte ainult edastuskiirusel, vaid siin on äärmiselt oluline ka see, kui kaugele see süsteem seda kiirust suudab pakkuda. Seetõttu kasutavad nad sidesüsteemide iseloomustamiseks tavaliselt süsteemi koguvõimsuse B [bit / s] ja selle vahemiku L [km] korrutist.

2001. aastal saavutati edastuskiirus spektri multipleksimise tehnoloogia abil. 10,92 Tbps (273 optilist kanalit kiirusel 40 Gb / s), kuid edastuskaugus oli piiratud 117 km (B ∙ L \u003d 1278 Tb / s ∙ km).

Samal aastal viidi läbi katse 300 kanali korraldamiseks kiirusega 11,6 Gbit / s (ribalaius kokku) 3,48 Tbps), joone pikkus oli läbi 7380 km (B ∙ L \u003d 25 680 Tb / s ∙ km).

Aastal 2002 mandritevaheline optiline liin pikkusega 250 000 km kogu ribalaiusega 2,56 Tbps (64 WDM kanalit kiirusega 10 Gb / s, atlandiülene kaabel sisaldas 4 paari kiude).

Nüüd saate ühe kiu abil edastada 3 miljonit! telefonisignaale või 90 000 telesignaali.

Nippon Telegraph ja Telephone Corporation korraldasid 2006. aastal edastuskiiruseks 14 triljonit bitti sekundis ( 14 Tbps) üks optiline kiud rea pikkusega 160 km (B ∙ L \u003d 2240 Tb / s ∙ km).

Selles katses demonstreerisid nad avalikult 140 digitaalse HD-filmi edastamist ühe sekundiga. Väärtus 14 Tbit / s ilmnes 140 kanali ühendamise tulemusel, igaüks 111 Gbit / s. Kasutasime nii lainepikkuse jagunemist kui ka polarisatsiooni tihendamist.

Aastal 2009 jõudis Bell Labs parameetrini B 100 L \u003d 100 lemmiklooma bitti sekundis, korrutatuna kilomeetriga, muutes seega tõkke 100 000 Tbit / s ∙ km.

Selliste rekordtulemuste saavutamiseks kasutasid Prantsusmaal Villarceauxis asuva Bell Labsi labori teadlased 155 laserit, mis kõik töötavad oma sagedusel ja edastavad andmeid kiirusel 100 gigabiti sekundis. Edastamine toimus regeneraatorite võrgu kaudu, mille vahemaa oli keskmiselt 90 km. 155 optilise kanali multipleksimine kiirusel 100 Gbit / s võimaldas tagada üldise läbilaskevõime 15,5 Tbps kauguses 7000 km. Selle kiiruse väärtuse mõistmiseks kujutlege, et andmeid edastatakse Jekaterinburgist Vladivostoki kiirusega 400 DVD sekundis.

NTT Network Innovation Laboratories saavutas 2010. aastal kiirusrekordi 69,1 terabiiti üks sekundis 240 km optiline kiud. Kasutades laine multipleksimise (WDM) tehnoloogiat, nad multipleksisid 432 voogu (sagedusvahemik oli 25 GHz), kanali kiirusega 171 Gbit / s.

Katses kasutati koherentseid vastuvõtjaid, madala sisemise müratasemega võimendiid, ülikõrge lairiba võimendusega C ja laiendatud L vahemikus. Kombinatsioonis QAM-16 modulatsiooni ja polarisatsiooni multipleksimisega oli võimalik saavutada spektri efektiivsuse väärtus 6,4 bit / s / Hz.

Allolev graafik näitab fiiberoptiliste sidesüsteemide arengusuunda 35 aasta jooksul alates nende ilmumise algusest.

Selle graafiku põhjal tekib küsimus: "mis edasi?" Kuidas saate kiirust ja ülekandekaugust mitu korda suurendada?

NEC püstitas 2011. aastal maailma ribalaiuse rekordi, edastades ühe optilise kiu kaudu üle 100 terabiti teavet sekundis. Sellest ühe sekundiga edastatud andmemahust piisab HD-filmide kolme kuu jooksul pidevaks vaatamiseks. Või on see samaväärne 250 kahepoolse Blu-ray-plaadi sisu teisaldamisega sekundis.

101,7 terabiiti edastati sekundis vahemaa tagant 165 kilomeetrit 370 optilise kanali multipleksimisega, millest igaühe kiirus oli 273 Gbit / s.

Samal aastal teatas riiklik info- ja kommunikatsioonitehnoloogia instituut (Tokyo, Jaapan) 100-terabaidise edastuskiiruse saavutamisest mitmetuumalise OM-i abil. Selle asemel, et kasutada kiudu ainult ühe valgusjuhiga, nagu tänapäevaste kaubandusvõrkude puhul, kasutas meeskond seitsme südamikuga kiudu. Kõigi nende jaoks edastati edastus kiirusega 15,6 Tbps, seega saavutati kogu läbilaskevõime 109 terabiiti sekundis.

Nagu teadlased siis tõdesid, on mitmetuumaliste kiudude kasutamine endiselt üsna keeruline protsess. Neil on suur sumbuvus ja need on vastastikuse sekkumise jaoks kriitilised, seetõttu on nende edastamiskaugus väga piiratud. Selliste 100 terabitise süsteemi esmakordne kasutamine toimub Google'i, Facebooki ja Amazoni hiiglaslikes andmekeskustes.

2011. aastal edastas Karlsruhe tehnoloogiainstituudi (KIT) teadlaste meeskond Saksamaalt ilma xWDM-tehnoloogiat kasutamata ühe OM-ga andmeid kiirusega 26 terabiiti sekundis vahemaa tagant 50 km. See võrdub 700 DVD-de sekundis või 400 miljoni telefonisignaali edastamine ühe kanali kaudu samaaegselt.

Ilmuma hakkasid uued teenused, nagu pilvandmetöötlus, kõrglahutusega kolmemõõtmeline televisioon ja virtuaalreaalsuse rakendused, mis jällegi nõudsid enneolematut suure läbilaskevõimega optilist kanalit. Selle probleemi lahendamiseks demonstreerisid Saksamaa teadlased optilise kiire Fourieri teisendusskeemi kasutamist andmevoogude kodeerimiseks ja edastamiseks kiirusega 26,0 Tbps. Nii kõrge edastuskiiruse korraldamiseks ei kasutatud mitte ainult klassikalist xWDM-tehnoloogiat, vaid ka optilist ortogonaalset sagedusjaotust (multiplexing) (OFDM) ja vastavalt optiliste OFDM-voogude dekodeerimist.

2012. aastal püstitasid Jaapani NTT Corporation (Nippon Telegraph ja Telephone Corporation) ning tema kolm partnerit: Fujikura Ltd., Hokkaido ülikool ja Taani tehnikaülikool maailma ribalaiuse rekordi, kandes üle 1000 terabit (1 Pbit/ koos) teave sekundis ühe optilise kiu kohta vahemaa kohta 52.4 km. Ühe petabiti edastamine sekundis on samaväärne 5000 kahetunnise HD-filmi edastamisega ühe sekundiga.

Optiliste sidesüsteemide läbilaskevõime oluliseks parandamiseks töötati välja ja katsetati 12 südamikuga kiudu, mis on spetsiaalselt paigutatud lahtri kujul. Selles kiudes on selle erikujunduse tõttu märkimisväärselt pärsitud vastastikune segamine külgnevate südamike vahel, mis on tavaliselt tavalise mitmetuumalise OM-i peamine probleem. Polarisatsiooni multipleksimise, xWDM-tehnoloogia, 32-QAM kvadratuuri amplituudmodulatsiooni ja digitaalse koherentse vastuvõtu rakendamise tulemusel on teadlased edukalt suurendanud edastuse efektiivsust südamiku kohta enam kui 4 korda, võrreldes varasemate mitmetuumalise OM-i kirjetega.

Läbilaskevõime oli 84,5 terabiiti sekundis südamiku kohta (kanali kiirus 380 Gbit / s x 222 kanalit). Kogu läbilaskevõime kiu kohta oli 1,01 petabitti sekundis (12 x 84,5 terabitti).

Ka 2012. aastal, veidi hiljem, demonstreerisid USA New Jersey osariigis Princetonis asuva NEC labori ja New Yorgi uurimiskeskuse Corning Inc. teadlased ülikiire andmeedastuskiirust. 1,05 petabita sekundis. Andmete edastamiseks kasutati ühte mitmetuumalist kiudu, mis koosnes 12 ühemoodilisest ja 2 madala režiimiga südamikust.

Selle kiu töötasid välja Corningi teadlased. Kombineerides spektraalse ja polarisatsiooni eraldamise tehnoloogiad ruumilise multipleksimise ja optilise MIMO süsteemiga ning kasutades mitmetasandilisi modulatsioonivorminguid, saavutasid teadlased selle tulemusel kogu läbilaskevõime 1,05 Pbit / s, püstitades sellega uue optilise kiu suurima edastuskiiruse uue maailmarekordi.

2014. aasta suvel püstitas Taanis asuv töörühm Jaapani ettevõtte Telekom NTT väljapakutud uut kiudu kasutades uue rekordi, korraldades kiiruse ühe laserallikaga kiirusel 43 Tbit / s. Signaal ühest laserallikast edastati läbi seitsme südamikuga kiu.

Taani meeskond tehnikaülikool koos NTT ja Fujikuraga saavutas varem maailma kõrgeima andmeedastuskiiruse - 1 petabit sekundis. Kuid siis kasutati sadu lasereid. Nüüd on ühe lasersaatjaga saavutatud rekord 43 Tbit / s, mis muudab ülekandesüsteemi energiasäästlikumaks.

Nagu nägime, on ühendusel oma huvitavad maailmarekordid. Selle ala algajatele väärib märkimist, et paljusid esitatud arvandmeid ei leia kommertstegevuses endiselt kõikjal, kuna need saadi teaduslikes laborites ühe eksperimentaalse seadistusega. Kuid mobiiltelefon oli kunagi prototüüp.

Teie salvestusmeediumi mitte ülekoormamiseks peatame praeguse andmevoo.

Jätkub…

Need näpunäited aitavad säästa aega ja nulle

Küsige võrguadministraatorilt, mida ta arvab fiiberoptiliste tehnoloogiate kohta, ja tõenäoliselt kuulete, et need on väga kallid, keerukad ja vajavad pidevat tähelepanu. Reaalsus näeb välja täiesti erinev: optiline kiud on odav, äärmiselt usaldusväärne ja pakub mis tahes mõeldavat andmeedastuskiirust. Kui pidite töötama 5. kategooria UTP-ga või isegi koaksiaaliga, saate fiiberoptiliste tehnoloogiate abil hõlpsalt mugavaks saada.

Valdkond, näiteks kiudoptiline tehnoloogia, on ühe artikli jaoks liiga ulatuslik. Seetõttu keskendume eranditult teie võrgu kiu kasutamisele. Seejärel puudutame võrgu topoloogiat, spetsifikatsioone, kiudude arvu, pistikuid, lüliti- ja kvantimispaneele ning räägime lühidalt kiudude testimise seadmetest.

MIKS KIUD?

Miks ma pean vaskkaabli asemel kiudu panema? Optiline kaabel suudab edastada andmeid väga suure ribalaiusega. Kiudoptil on suurepärased edastusomadused, suur andmeedastusmaht, läbilaskevõime edasise suurenemise potentsiaal ja vastupidavus elektromagnetilistele ja raadiosageduslikele häiretele.

Valgusjuht koosneb südamikust ja kaitsvast klaasist väliskihist (kest). Kattekiht toimib peegeldava kihina, mille abil hoitakse valgussignaali südamiku sees. Optiline kaabel võib koosneda ainult ühest kiust, kuid praktikas sisaldab see palju kiude. Optilised kiud asetatakse pehmetesse kaitsematerjalidesse (puhver) ja see on omakorda kaitstud kõva kattega.

Laialt levinud kiudude puhul on katte läbimõõt 125 mikronit. Tavalise tüüpi optiliste kiudude südamiku suurus on 50 mikronit ja 62,5 mikronit mitmemoodilise optilise kiu jaoks ja 8 mikronit ühe režiimiga optilise kiu jaoks. Üldiselt iseloomustatakse optilisi kiude südamiku ja katte suuruse suhtega, näiteks 50/125, 62,5 / 125 või 8/125.

Valgusignaale edastatakse fiiberoptiliste vahenditega ja võetakse vastu kaabli teises otsas asuvate elektrooniliste seadmetega. See elektrooniline seade, mida nimetatakse kiudoptiliseks lõppseadmeks, muundab elektrilised signaalid optilisteks signaalideks ja vastupidi. Optilise kiu üheks eeliseks on muide see, et kiudopõhise võrgu läbilaskevõimet saab suurendada, asendades lihtsalt kaabli mõlemas otsas olevad elektroonikaseadmed.

Multimode ja ühe režiimi optilisi kiude eristatakse nende mahtuvuse ja valguse läbilaskvuse meetodi järgi. Kõige ilmsem erinevus on kiu optilise südamiku suurus. Täpsemalt öeldes võib mitmeliigiline kiud edastada mitut eri lainepikkuse või faasiga režiimi (sõltumatuid valgusradu), kuid suurem südamiku läbimõõt suurendab valguse peegeldumise tõenäosust südamiku välispinnalt, mis on tulvil dispersiooni, ja selle tagajärjel vähendab ülekannet. võimed ja korduste vahelised vahemaad. Ligikaudu öeldes on mitmemoodilise optilise kiu läbilaskevõime umbes 2,5 Gbit / s. Ühemoodiline kiud edastab valgust ainult ühe režiimiga, kuid väiksem läbimõõt tähendab väiksemat hajutatust ja selle tulemusel saab signaali edastada pikkade vahemaadeta ilma kordajateta. Probleem on selles, et nii ühemoodiline kiud ise kui ka valguse edastamiseks ja vastuvõtmiseks mõeldud elektroonilised komponendid on kallimad.

Ühemoodilisel kiul on väga õhuke tuum (läbimõõduga 10 mikroni või vähem). Väikese läbimõõdu tõttu peegeldub valguskiir südamiku pinnalt harvemini ja see põhjustab väiksemat hajutatust. Mõiste "ühe režiim" tähendab, et selline õhuke südamik suudab edastada ainult ühte valguskanduri signaali. Ühemoodiline kiu ribalaius ületab 10 Gb / s.

FÜÜSIKALISE VÕRGU TOPOLOOGIA

Kiudoptilisel juhtmestikul, nagu ka UTP juhtmestikul, on füüsilised ja loogilised topoloogiad. Füüsiline topoloogia on optilise kaabli paigutus hoonete vahel ja igas hoones, et luua alus paindlikule loogilisele topoloogiale.

Üks parimaid, kui mitte parimaid kaablite füüsilise ühendamise praktilise teabe allikaid on 1995. aasta BISCI telekommunikatsiooni levitamismeetodi (TDM) juhend. TDM loob aluse võrgu topoloogia moodustamiseks optilise kaabli juhtmetega vastavalt aktsepteeritud standarditele.

TDM ja ärihoonete ühendamise juhtmestik (ANSI / TIA / EIA-568A) soovitavad fiiberoptiliste liinide ühendamiseks nii hoonetes kui ka väljaspool tähtede tüüpi füüsikalist topoloogiat. Muidugi määrab füüsilise topoloogia suuresti hoonete vastastikune paigutus ja sisemine paigutus, samuti valmis kanalite kättesaadavus. Ehkki hierarhiline tähekujuline topoloogia pakub kõige suuremat paindlikkust, võib see olla puhtalt rahalistel põhjustel ebasoodne. Kuid isegi füüsiline ring on parem kui üldse optilise kaabli kanalit pole.

KIUDude arv ja hübriidkaablid

Kaablis olevate optiliste kiudude arvu nimetatakse kiudude arvuks. Kahjuks ei määratle ükski avaldatud standard, mitu optilist kiudu peaks kaablis olema.

Seetõttu peab projekteerija ise otsustama, mitu optilist kiudu on igas kaablis ja mitu neist on ühe režiimiga.

Optiline kaabel, milles üks osa optilistest kiududest on ühe režiimiga ja teine \u200b\u200bmitme režiimiga nimetatakse hübriidseks. Kiudude arvu ning ühe režiimi ja mitme moodi kiudude kombinatsiooni valimisel pidage meeles, et optiliste kaablite tootjad toodavad tavaliselt kaableid, millel on mitu või kaks korda. Müügiks toodetud kaablid on tavaliselt palju odavamad kui unikaalse numbri ja kombinatsiooniga eritellimusel valmistatud kaablid. kiud.

Üldine reegel on järgmine: hoonete vahelises kaablis peaks olema nii palju kiude, kui teie eelarve seda võimaldab. Kuid sellest hoolimata, milline on kiudude arvu praktiline miinimum? Arvutage, mitu kiudu peate rakenduste toetamiseks alates esimesest päevast, ja siis korrutage see arv kahega ja saate vajaliku miinimumi. Näiteks kui kavatsete kasutada kahe hoone vahelises kaablis 31 kiudu, peate selle arvu ümardama lähima kuue kordseni (üles), mis võrdub 36. Meie hüpoteetilises olukorras vajate vähemalt 72 kiuduga kaablit.

Järgmine parameeter, mida peaksite arvestama, on kaablis olevate ühe režiimi ja mitme moodi optiliste kiudude suhe. Üldiselt soovitame, et 25% kaabli optilistest kiududest oleks ühes režiimis. Jätkates näidet 72 kiuga, on meil 18 üherežiimilist ja 54 mitmemoodilist optilist kiudu.

Kui olete UTP-ga harjunud, võib 72 kiudu teile tunduda liiga palju. Kuid pidage meeles, et 72 kiuga kaabli hind ei ole kaugeltki kaks korda kõrgem kui 36 kiu kaabli hind. Tegelikult maksab see ainult 20% rohkem kui 32 kiuduga kaabel. Lisaks pidage meeles, et 72 kiuga kaabli paigaldamise kulud ja keerukus on peaaegu samad kui 36 kiuduga kaabli paigaldamisel ja täiendavad kiud võivad teile tulevikus olla kasulikud.

Kiudude spetsifikatsioonid

Kiudude kirjeldusi on sadu, need hõlmavad kõiki võimalikke aspekte - füüsikalistest mõõtmetest läbilaskevõimeni, tõmbetugevusest kaitsva materjali värvini. Kaitsematerjal (puhver) kaitseb valgusjuhet kahjustuste eest ja identifitseerimise hõlbustamiseks on see tavaliselt tähistatud erineva värviga. Praktilised parameetrid, mida peate teadma, on pikkus, läbimõõt, optiline aken (lainepikkus), sumbumine, läbilaskevõime ja kiu kvaliteet.

Kiu spetsifikatsioonid määravad pikkused meetrites ja kilomeetrites. Siiski soovitame tungivalt täpsustada müüja või tootja spetsifikatsioonides mitte ainult meetrites / kilomeetrites, vaid ka jalgades / miilides (2 km võrdub 1,3 miili).

Tellitud optilise kaabli kättesaamisel kontrollige, kas tarnitud kaabel on õige pikkusega. Näiteks kui teil on vaja ühte 600-ja 700-jalast kaablit, mis kokku suurendab 2000 jalga, ja saate kaks mähist 1000-jalase kaabliga, siis pärast ühe 600-jalase ja 700-suu kaabli paigaldamist jääb teile üks 300 jalg ja üks 400-suu kaabel, kuid nad ei saa teid asendada teise vajaliku 700-suu kaabliga. Selle probleemi vältimiseks peaksite tellima spetsiaalselt kolm kaablitükki: ühe 650-suu ja kaks 750-jalga. 50-jalaline tolerants võib kasuks tulla, kui näiteks olete kaabelkanalite pikkust valesti hinnanud. Lisaks on näiteks ruumis asuva varustusega rackide ümberkorraldamise korral täiendava kaablirulli soetamine lõppseadmetega ruumi jaoks õigustatud.

Mitmemoodilised kiud võivad olla erineva läbimõõduga, kuid kõige tavalisem neist on kiud, mille südamiku ja plaadi suhe on 62,5 x 125 mikroni. Just seda mitmemoodilist optilist kiudu kasutame selle artikli kõigis näidetes. Suurusele 65,2 / 125 on viidatud ANSI / TIA / spetsifikatsioonis.

EIA-568A hoonete juhtmestiku standard. Ühemoodilisel kiul on üks standardsuurus - 9 mikronit (pluss või miinus üks mikron). Pidage meeles, et kui teie kiudoptiliste sideliinide lõppseadmed pakuvad spetsiaalse läbimõõduga kiu kasutamist ja kavatsete seda jätkata, siis tõenäoliselt ei toimi see normaalläbimõõduga kiudude puhul.

Optiline aken on valguse lainepikkus, mida kiud edastab väikseima sumbumisega. Lainepikkust mõõdetakse tavaliselt nanomeetrites (nm). Kõige tavalisemad lainepikkused on 850, 1300, 1310 ja 1550 nm. Enamikul kiududest on kaks akent - see tähendab, et valgust saab edastada kahel lainepikkusel. Mitmemoodiliste kiudude puhul on need 850 ja 1310 nm ning ühe režiimiga kiudude puhul 1310 ja 1550 nm.

Nõrgendamine iseloomustab signaalikao ulatust ja sarnaneb vaskkaabli takistusega. Nõrgust mõõdetakse detsibellides kilomeetri kohta (dB / km). Ühemoodilise kiu tüüpiline sumbumine on 0,5 dB / km lainepikkusel 1310 nm ja 0,4 dB / km lainepikkusel 1550 nm. Mitmemoodiliste kiudude puhul on need väärtused 3,0 dB / km lainepikkusel 850 nm ja 1,5 dB / km lainepikkusel 1300 nm. Tulenevalt asjaolust, et see on õhem, võimaldab ühe režiimiga kiud edastada signaali sama summutusega pikematel vahemaadel kui samaväärne multimodeeritud kiud.

Pange aga tähele, et kaabli spetsifikatsioon peaks põhinema maksimaalsel lubatud sumbumisel (st halvimal juhul), mitte tüüpilisel kadul. Niisiis, maksimaalne sumbumine näidatud lainepikkustel ühe režiimi korral 1,0 / 0,75 dB / km ja 3,75 / 1,5 dB / km multimode puhul. Mida laiem on optiline aken, st mida pikem laine, seda vähem sumbumist on mõlemat tüüpi kaablite puhul. Nõrgendamise spetsifikatsioon võib välja näha näiteks järgmiselt: ühemoodilise kiu maksimaalne sumbumine peaks olema 1310 nm akna korral 0,5 dB / km või multimodeeritud kiu maksimaalne sumbumine 850/1300 nm optilise akna korral peaks olema 3,75 / 1,5 dB / km.

Kiu kaudu edastatavate andmete ribalaius või maht on sumbumisega pöördvõrdeline. Teisisõnu, mida väiksem on sumbumine (dB / km), seda laiem on ribalaius MHz-des. Mitmemoodilise kiu minimaalne lubatud ribalaius peaks olema 160/500 MHz lainepikkusel 850/1300 nm, maksimaalse sumbumisega 3,75 / 1,5 dB / km. See spetsifikatsioon vastab FDDI ja TIA / EIA-568 Ethernet ja Token Ring nõuetele.

Kiud võib olla kolm mitmesugused tüübid sõltuvalt optilise ülekande vajalikest omadustest: standardne, kvaliteetne ja esmaklassiline. Kvaliteetsemat kiudu kasutatakse tavaliselt kaabli pikkuse ja signaali sumbumise rangemate nõuete täitmiseks.

Kiudoptilised ühendused

Pistikuid on sama palju kui seadmetootjaid. Ärihoonete liimitud juhtmestiku spetsifikatsiooni ANSI / TIA / EIA-568A spetsifikatsiooni kohaselt soovitatav pistiku tüüp on topeltklõpsuga SC-pistik, kuid lülituspaneelides kõige sagedamini kasutatavaks pistikutüübiks on AT-T-tehnoloogiat kasutavad ST-ühilduvusega bajonett-pistikud. ST-ühilduvate fiiberoptiliste pistikute laialdase kasutamise tõttu näeb 568A standard, hoolimata sellest, et see on ebastandardne, nende kasutamist ette nähtud.

Kui plaanite ainult kiudoptiliste kaablite paigaldamist, soovitame kasutada kahepoolseid SC-pistikuid, kuna nende kasutamine tagab kiudude õige polaarsuse, kui need läbivad lülituspaneeli.

Vaatamata kommutatsioonipaneeli tavapärastele pistikutele, võite lõppseadmetes tõenäoliselt kokku puutuda paljude fiiberoptiliste pistikutega. Selliste seadmete tootjad võivad standardimise tagamiseks pakkuda mitmesuguseid pistikühenduste võimalusi, kuid äri pidades on oodata halvimat. Kui lõppseadme pistik ei kattu lülituspaneeli pistikuga, peate ostma vajalike pistikutega kahesuunalise hüppaja.

LÜLITAMISPANEEL

Kindlasti soovitame optiliste kaablite katkestamiseks hoonetes ja nende vahel kasutada lülituspaneele. Tootjad pakuvad mitmesuguseid paneele, kuid hoolimata sellest, milliseid paneele te kasutate, peaksid nad kõik nendes kasutama ainult ühte tüüpi pistikut. Kui teil on võimalus, tuleks lõppseadmetes kasutada samu pistikuid.

Lülituspaneeli valimisel pidage meeles inimtegurit. Hea on, kui fiiberoptilised ühendused asuvad piirkonnas 7x18 tolli 72, kuni insener peab selle eemaldamiseks otsima selle piketi tarast. On selge, et hea oleks üks eemaldada, ilma et teisi puudutaks. Kuid kas saate ülejäänud 71 vahele sõrmi pigistada?

Ühendused, džemprid või hülsid pakuvad ühendust kahe fiiberoptilise pistiku vahel ja neid kasutatakse lülituspaneelides kaabli juhtmete ühendamiseks.

KIUD

Kaabli splaissimine on vältimatu protseduur. Kõige tavalisemad on kaks splaissimismeetodit: mehaaniline splaissimine ja legeerimine, millest igal on oma lojaalsed toetajad. Mehaanilisel splaissimisel ühendatakse kiudude otsad klambri abil üksteisega; sulatamisel kiudude otsad tihendatakse.

Kiudfusiooni seadmete esialgsed kulud võivad olla väga märkimisväärsed, kuid selle tulemusel saate splaissingu, mida OTDR peaaegu ei tunnista. Sarnase kvaliteediga mehaanilist liimimist võib saada geeli abil, kuid see on siiski halvem.

Mitmemoodilise kiu ebaõnnestunud splaissimisel on väiksemad tagajärjed kui üherežiimilisel kiudainel, kuna mitmemoodilise kiu kaudu edastatava signaali läbilaskevõime on madalam ega ole mehaanilise splaissimise tagajärjel peegelduste suhtes nii tundlik. Kui rakendus on peegelduste suhtes tundlik, tuleb splaissimismeetodina kasutada legeerimist.

KATSESEADMED

Kui kavatsete juba juhtmeid optilisest kaablist ühendada, siis ärge olge valgust andva signaalimõõturi ostmiseks nõme. Sellised arvestid tuleb kalibreerida, et tagada signaali võimsuse taseme mõõtmise täpsus kindla pikkusega lainel. Tipptasemel arvestid võimaldavad teil võimsuse mõõtmisel valida lainepikkuse.

Mõõtmiseks valgussignaali genereerimiseks vajate sobiva pikkusega valguslaineallikat. Nagu arvata võiks, see allikas genereerib valgust teadaoleva lainepikkuse ja võimsustasemega. Kontrollige, kas valgusallikas kiirgab valgust sama lainepikkusega kui lõppseadmel, sest kui see pole nii, siis ei vasta mõõdetud optilised kaod lõpliku kiudoptilise süsteemi tegelikele optilistele kadudele.

Kaabli paigaldamisel ei saa ilma OTDR-reflektorita. Kui te ei saa OTDR-i osta, siis rentige või laenake see installimise ajal. OTDR aitab teil määrata kiu omadusi selle graafilise esituse abil. OTDR-i võib pidada optiliseks radariks: see saadab optilisi impulsse ja mõõdab seejärel peegeldunud signaali aega ja amplituuti. Pidage siiski meeles, et kuigi sellised peegelmõõturid suudavad mõõta sumbumise suurust dB-des, pole see väärtus, nagu kogemus näitab, väga täpne. Nõrgenemise mõõtmiseks peate kasutama valgussignaali võimsusmõõturit ja teadaoleva lainepikkusega allikat.

Lõpuks kasutatakse katseseadmete ajutiseks ühendamiseks paljaskiudseid adaptereid. Need võimaldavad kiudude palja otsa kiiret ühendamist ja lahti ühendamist katseseadmega. Neid adaptereid on erinevates optilistes pistikutes; Ehkki need ei taga täpset kiudoptimist, võimaldavad nad teil neid enne kaabelsegmentide optilistesse pistikutesse kinnitamist OTDR-iga testida.

VIIMANE

Meie eesmärk oli tutvustada kiudoptilise tehnoloogiaga spetsialiste arvutivõrkude maailmast. Kiudoptikaga seotud probleemid ei ammendu aga sellega, näiteks painderaadius, kaabli valmistamiseks vajalikud materjalid, lõppseadmete valik. Kuid kui veendusime teid, et optilise kaabli maailm ei erine nii palju koaksiaal- ja keerdpaari tuttavamast maailmast, siis on meie ülesanne täidetud.

James Jonesiga saab ühendust järgmisel aadressil: [e-posti aadress on kaitstud].

Tähelepanu! Ärge kunagi uurige otse kiudu! Austage optilisi transiivereid! Kiudoptika kaudu edastatavad valguslained pole inimese silmale nähtavad, kuid need võivad võrkkest pöördumatult kahjustada.

Tähelepanu! Kiudude splaissimisel tekkivad jäägid on klaasikilde. Need väikesed praktiliselt nähtamatud sissekanded võivad nahka kahjustada või silma sattuda. Nende kogumiseks aitab kleepuv kahepoolne teip.

Tähelepanu! Kiudude splaissimise ajal jälgige tuld. Kiudude eemaldamisel kasutatakse tavaliselt alkoholi, kuid see on väga tuleohtlik ja lisaks on põletamine värvitu!

Dokumentide kiudude testimine.Kaabeldamise ajal tehtud katsed annavad väga väärtuslikku teavet. Tulevaste probleemide korral säilitage kadude mõõtmiste ja lainekujude koopiaid.

Signaali sumbumine.Seadke ja registreerige iga kiu sumbumine kasutatud lainepikkusel. Kui lõppseade töötab lainega 780 nm, tuleb sumbumist kontrollida 780 nm juures - sumbumine lainepikkusel 850 erineb soovitud väärtusest.

Kiudude arv. Hoonete ja hoonetevahelise kaabli kiudude arv peaks olema võimalikult suur.

Neljakordne energiatolerants.Tehke vähemalt 2 dB optilise kiu sumbumist ja veelgi enam, kui teie eelarve seda võimaldab.

Ära suitseta.Kiudude splaissimise ajal mitte suitsetada.

Optilise joone kirjeldus. Kirjutage optilise kanali kirjeldus otsast lõpuni, sealhulgas optiline võimsus edastuse ajal, optiline kaotus, lülituspaneeli asukoht, iga ühenduse pistiku tüüp ja vastuvõtmise ajal optiline võimsus.

Ühemoodilise kiu pistikud. Kui kasutate kaabeljuhtme ühendamisel nii üherežiimilisi kui ka mitme režiimiga kiudu, siis tuleks üherežiimilisi pistikuid ja ühendusi hoida mitmerežiimilistest eraldi. Esiteks on ühe režiimi komponendid kallimad. Ja teiseks, ühemoodilise komponendi asemel installitud mitmemoodilist komponenti pole isegi spetsiaalsete seadmete abil nii lihtne tuvastada.

Tähtede topoloogia. Kui vähegi võimalik, peaks füüsilisel juhtmestikul olema täht-topoloogia.

Tx / Rx ristmike asukoht.Tx / Rx ristmike asukoht tuleb märkida joone kirjelduses. Lõppseadmete Tx / Tx-ühendus on samaväärne kiu kärpimisega: see ei tööta.

Kiu kasutamine 62,5 / 125. Siserakenduste jaoks on kõige eelistatavam 62,5 / 125 mikroniline mitmemoodiline kiud ning seda soovitab ka ANSI / TIA / EIA / -568A.

Ajakiri Nature Photonics avaldas uue tehnoloogia kirjelduse andmete edastamiseks kiudkiirusel kiirusega kuni 26 Tb / s praeguse maksimaalse 1,6 Tb / s asemel.

Saksa inseneride rühm Karlsruhe ülikooli professori Wolfgang Freude juhtimisel kasutas fiiberoptikas OFDM-i (ortogonaalset sagedusjaotuse multipleksimist), mida kasutatakse laialdaselt traadita sides (802.11 ja LTE), digitaaltelevisioonis (DVB-T) ja ADSL-is. .

Kiudis on OFDM-i kasutada keerulisem, kuna siin on vaja jagada valgusvoog alamkandjateks. Varem oli ainus viis selleks kasutada iga alamkanduri jaoks eraldi laserit.

Erinevat tüüpi multipleksimise võrdlus

Igal sagedusel edastamiseks kasutatakse eraldi laserit ja eraldi vastuvõtjat, nii et sajad laserid saavad signaali ühe kiudkanali kaudu samaaegselt edastada. Professor Freude sõnul piirab kanali kogu ribalaiust ainult laserite arv. "Eksperiment on juba läbi viidud ja demonstreeritud kiirust 100 terabiiti sekundis," ütles ta intervjuus BBC-le. Kuid selleks pidin kasutama umbes 500 laserit, mis iseenesest on väga kallis.

Freude ja tema kolleegid töötasid välja tehnoloogia, mille abil saab üle 300 erineva värvusega alamkandja kanda kiudude kaudu läbi ühe laseriga, mis töötab lühikeste impulssidega. Siin ilmub huvitav nähtus, mida nimetatakse optilise sagedusega kammiks. Iga väike impulss on "sajuta" sageduses ja ajas, nii et hea ajastuse abil signaalivastuvõtja saab teoreetiliselt töödelda iga sagedust eraldi.

Pärast mitu aastat kestnud tööd suutsid Saksa teadlased ikkagi õige ajastuse leida, sobivad materjalid välja valida ja iga alamkanduri töötlemist kiire Fourieri teisenduse (FFT) abil rakendada. Fourieri teisend on toiming, mis kaardistab reaalse muutuja funktsioonid reaalse muutuja teise funktsiooniga. See uus funktsioon kirjeldab koefitsiente algfunktsiooni lagunemisel elementaarseteks komponentideks - harmooniliste võnkumistega erinevatel sagedustel.

FFT on ideaalne valguse lagundamiseks alamkandjateks. Selgus, et tavalisest pulsist on võimalik eraldada kokku umbes 350 värvi (sagedust) ja igaüht neist kasutatakse eraldi alamkandjana, nagu traditsioonilises OFDM-tehnikas. Eelmisel aastal viisid Freude ja tema kolleegid läbi eksperimendi ja näitasid praktikas kiirust 10,8 terabiiti sekundis ja nüüd on nad sageduse tuvastamise täpsust veelgi parandanud.

Freude sõnul saab tema poolt välja töötatud ajastuse ja FFT tehnoloogia mikrolülituses väga hästi rakendada ja leida kommertslikku rakendust.