Fiiberoptilise kaabli ribalaius. Andmeedastuskiirus optilise kiu kaudu. Optilise kiu peamised omadused

Kiudoptiline või lihtsalt optiline kaabel on üks populaarsemaid juhte. Seda kasutatakse kõikjal nii uute kaablisüsteemide loomiseks kui ka vanade uuendamiseks. Seda seetõttu, et kiudoptilisel kaablil on vaskkaabli ees palju eeliseid. Need on need, mida me selles artiklis vaatleme.

• Ribalaius

Mida suurem on ribalaius, seda rohkem teavet saab edastada. Kiudoptiline kaabel tagab suure läbilaskevõime: kuni 10 Gbit/s ja rohkem. See parim esitus kui vaskkaabli oma. Samuti tasub arvestada, et edastuskiirus varieerub sõltuvalt erinevad tüübid kaabel. Näiteks ühemoodiline fiiberoptiline kaabel pakub rohkem ribalaiust kui mitmemoodiline kiud.

• Vahemaad ja kiirus

Kasutades fiiberoptiline kaabel teave edastatakse suuremal kiirusel ja pikemate vahemaade tagant ilma signaali kadumiseta. See võime saavutatakse tänu sellele, et signaal edastatakse optika kaudu valguskiirte kujul. Fiiberoptikal puudub 100-meetrise kauguse piirang, mida saab näha ilma võimendita varjestamata vaskkaabliga. Kaugus, mille kaudu signaali saab edastada, sõltub ka kasutatava kaabli tüübist, lainepikkusest ja võrgust endast. Vahemaad ulatuvad 550 meetrist mitmemoodilise kaablitüübi puhul 40 kilomeetrini ühemoodilise kaablitüübi puhul.

• Ohutus

Kiudoptilise kaabli abil on kogu teie teave turvaline. Optika kaudu edastatav signaal ei kiirgata ja seda on väga raske pealt kuulata. Kui kaabel on kahjustatud, on seda lihtne jälgida, kuna see laseb valgust läbi, mis lõpuks viib kogu ülekande seiskumiseni. Nii, kui teie fiiberoptilist süsteemi üritatakse füüsiliselt häkkida, saate sellest kindlasti teada.

Väärib märkimist, et fiiberoptilised võrgud võimaldavad paigutada kogu elektroonika ja seadmed ühte tsentraliseeritud asukohta.

• Töökindlus ja vastupidavus

Optiline kiud tagab kõige usaldusväärsema andmeedastuse. Optiline kaabel on immuunne paljudele teguritele, mis võivad vaskkaabli jõudlust kergesti mõjutada. Südamiku keskosa on valmistatud klaasist, mis isoleerib elektrivoolu. Optika on täielikult vastupidav raadio- ja elektromagnetkiirgusele, vastastikustele häiretele, impedantsi probleemidele ja paljudele muudele teguritele. Kiudoptilise kaabli saab panna kõrvale tööstusseadmed ilma igasuguste hirmudeta. Lisaks ei ole fiiberoptiline kaabel temperatuuri suhtes nii tundlik kui vaskkaabel ja seda saab kergesti vette panna.

• Välimus

Kiudoptiline kaabel on vasega võrreldes kergem, õhem ja vastupidavam. Suurema edastuskiiruse saavutamiseks vaskkaabli abil on vaja kasutada paremat tüüpi kaablit, mis on tavaliselt raskem, suurema läbimõõduga ja võtab rohkem ruumi. Optilise kaabli väiksus muudab selle mugavamaks. Samuti väärib märkimist, et fiiberoptilise kaabli testimine on palju lihtsam kui vaskkaabliga.

• Teisendamine

Meediumimuundurite lai levik ja madal hind lihtsustavad oluliselt andmeedastust vaskkaablilt fiiberoptilisele. Konverterid pakuvad katkematut ühendust olemasolevate seadmete kasutamise võimalusega.

• Kaabli keevitamine

Kuigi kiudoptilise kaabli keevitamine on tänapäeval töömahukam kui vaskkaabli pressimine, muudab spetsiaalsete keevitusvahendite kasutamine protsessi palju lihtsamaks.

• Hind

Kiudoptilise kaabli, komponentide ja seadmete maksumus väheneb järk-järgult. Hetkel on fiiberoptiline kaabel vaskkaablist kallim vaid lühikese aja jooksul. Kuid pikaajalisel kasutamisel on fiiberoptiline kaabel odavam kui vaskkaabel. Fiberit on lihtsam hooldada ja see nõuab vähem võrguseadmeid. Lisaks on tänapäeval saadaval üha rohkem fiiberoptilisi lahendusi, alates aktiivsetest optilistest HDMI-kaablitest kuni professionaalsete digitaalsete märgistuslahendusteni, nagu ZeeVee's ZyPer4K, mis hiljuti NEC's Solutions Showcase 2015 raames esitleti, mis võimaldab hõlpsalt laiendada. ja vahetada tihendamata 4K videot, heli- ja juhtsignaalid standardse 10 Gb tehnoloogia abil Ethernet üle fiiberoptilise kaabli.

Fiiberoptilised sideliinid (FOCL) on pikka aega olnud telekommunikatsiooniturul ühel juhtival positsioonil. Fiiberoptilisi liine kasutatakse telekommunikatsioonivõrkudes laialdaselt, kuna neil on mitmeid eeliseid teiste teabeedastusmeetodite (keerdpaar, koaksiaalkaabel, traadita side jne) ees. erinevad tasemed, samuti tööstuses, energeetikas, meditsiinis, turvasüsteemides, suure jõudlusega arvutussüsteemides ja paljudes muudes valdkondades.

Teave edastatakse kiudoptilistele liinidele optilise kiu kaudu. Kiudoptiliste linkide kasutamise küsimusele asjatundlikuks lähenemiseks on oluline omada head arusaama sellest, mis on optiline kiud andmeedastuskandjana, millised on selle peamised omadused ja omadused ning mis tüüpi optilised kiud on olemas. See artikkel on pühendatud neile fiiberoptilise side teooria põhiküsimustele.

Optilise kiu struktuur

Optiline kiud (kiudoptiline) on väga väikese läbimõõduga (võrreldava juuksekarva paksusega) ringikujulise ristlõikega lainejuht, mille kaudu edastatakse optilises ulatuses elektromagnetkiirgust. Optilise kiirguse lainepikkused hõivavad elektromagnetilise spektri piirkonna 100 nm kuni 1 mm, kuid kiudoptilised lingid kasutavad tavaliselt lähiinfrapuna (IR) vahemikku (760-1600 nm) ja harvemini nähtavat (380-760 nm). . Optiline kiud koosneb südamikust (südamikust) ja optilisest kiirgusest läbipaistvatest materjalidest valmistatud optilisest kattekihist (joonis 1).

Riis. 1. Optilise kiu disain

Nähtuse tõttu levib valgus läbi optilise kiu täielik sisepeegeldus. Südamiku murdumisnäitaja, tavaliselt vahemikus 1,4–1,5, on alati veidi suurem kui optilise katte murdumisnäitaja (erinevus umbes 1%). Seetõttu peegelduvad valguslained, mis levivad südamikus nurga all, mis ei ületa teatud kriitilist väärtust, optilise kesta täieliku sisemise peegelduse (joonis 2). See tuleneb Snelli murdumisseadusest. Läbi mitme peegelduse kestalt levivad need lained piki optilist kiudu.

Riis. 2. Kogu sisepeegeldus optilises kius

Optilise sideliini esimestel meetritel summutavad osa valguslained üksteist interferentsi nähtuse tõttu. Valguslaineid, mis jätkavad valguskius oluliste vahemaade levimist, nimetatakse ruumilaineteks. modifikatsioonid optiline kiirgus. Režiimi mõistet kirjeldatakse matemaatiliselt, kasutades Maxwelli võrrandeid elektromagnetlainete jaoks, kuid optilise kiirguse puhul mõistetakse režiimide all mugavalt lubatud valguslainete levimistrajektoore (joonisel 2 tähistatud mustade joontega). Režiimi mõiste on fiiberoptilise side teoorias üks peamisi.

Optilise kiu peamised omadused

Optilise kiu võimet edastada infosignaali kirjeldatakse kasutades mitmeid geomeetrilisi ja optilisi parameetreid ja karakteristikuid, millest olulisemad on sumbumine ja dispersioon.

1. Geomeetrilised parameetrid.

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

• mitteümarus südamiku ja kesta (elliptilisus), mis on defineeritud kui südamiku (kesta) maksimaalse ja minimaalse läbimõõdu vahe jagatud nimiraadiusega, väljendatuna protsentides;
• mittekontsentrilisus südamik ja kest – südamiku ja kesta keskpunktide vaheline kaugus (joonis 3).

Joonis 3. Südamiku ja kesta mitteümarus ja mittekontsentrilisus

Geomeetrilised parameetrid on standardiseeritud erinevat tüüpi optiliste kiudude jaoks. Tänu tootmistehnoloogia täiustamisele saab mitteringikujulisuse ja mittekontsentrilisuse väärtusi minimeerida, nii et ebatäpse kiu geomeetria mõju selle optilistele omadustele on ebaoluline.

(NA) on siinus valguskiire suurimast langemisnurgast kiu otsas, mille juures on täieliku sisepeegelduse tingimus täidetud (joonis 4). See parameeter määrab optilises kius levivate režiimide arvu. Samuti mõjutab arvuline ava suurus täpsust, millega optilised kiud tuleb omavahel ja teiste liinikomponentidega ühendada.

Joonis 4. Numbriline ava

3. Murdumisnäitaja profiil.

Murdumisnäitaja profiil on südamiku murdumisnäitaja sõltuvus selle põikiraadiusest. Kui murdumisnäitaja jääb südamiku ristlõike kõikides punktides samaks, nimetatakse sellist profiili nn. astus . Muude profiilide hulgas on kõige levinum gradient profiil, mille murdumisnäitaja suureneb järk-järgult kestast telje suunas (joon. 5). Lisaks nendele kahele põhiprofiilile on ka keerulisemaid profiile.

Riis. 5. Murdumisnäitaja profiilid

4. Sumbumine (kaod).

Sumbumine - see on optilise kiirguse võimsuse vähenemine, kui see levib piki valguskiudu (mõõdetuna dB/km). Sumbumine toimub erinevate füüsikalised protsessid, mis esineb materjalis, millest optiline kiud on valmistatud. Peamised valguskiu kadumise mehhanismid on neeldumine ja hajumine.

A) Imendumine . Optilise kiirguse koosmõjul tuumamaterjali osakestega (aatomid, ioonid...) vabaneb osa optilisest võimsusest soojuse kujul. Eristama enda ülevõtmine seotud materjali enda omadustega ja lisandite neeldumine , mis tekib valguslaine vastasmõjul erinevate tuumamaterjalis sisalduvate lisanditega (OH - hüdroksüülrühmad, metalliioonid...).

b) Hajumine valgus, st kõrvalekalle algsest leviteest, esineb murdumisnäitaja erinevatel ebahomogeensustel, mille geomeetrilised mõõtmed on väiksemad või võrreldavad kiirguse lainepikkusega. Sellised ebahomogeensused on tingitud nii defektide olemasolust kiu struktuuris ( Mie hajutamine ) ja amorfse (mittekristallilise) aine omadused, millest kiud on valmistatud ( Rayleighi hajumine ). Rayleighi hajumine on materjali põhiomadus ja määrab optilise kiu sumbumise alumise piiri. On ka teist tüüpi hajumist ( Brillouin-Mandelshtam, Raman), mis esinevad telekommunikatsioonis tavaliselt kasutatavate kiirgusvõimsuste tasemetel.

Sumbumisteguri väärtusel on kompleksne sõltuvus kiirguse lainepikkusest. Sellise spektraalse sõltuvuse näide on näidatud joonisel fig. 6. Madala sumbumisega lainepikkuste piirkonda nimetatakse läbipaistvusaken optiline kiud. Selliseid aknaid võib olla mitu ja just nendel lainepikkustel edastatakse infosignaal tavaliselt.

Riis. 6. Sumbumisteguri spektraalne sõltuvus

Kiu võimsuskadusid põhjustavad ka mitmesugused välised tegurid. Seega võivad mehaanilised mõjud (painutus, venitamine, põikkoormused) põhjustada täieliku sisemise peegelduse seisundi rikkumist südamiku katte piiril ja osa kiirguse vabanemist südamikust. Tingimused mõjutavad teatud määral sumbumise suurust keskkond(temperatuur, niiskus, taustkiirgus...).

Kuna optilise kiirguse vastuvõtjal on teatav tundlikkuslävi (minimaalne võimsus, mida signaal peab andmete korrektseks vastuvõtmiseks omama), on sumbumine piirav tegur teabe edastamise ulatusele optilise kiu kaudu.

5. Dispersiooniomadused.

Lisaks kaugusele, mille jooksul kiirgus piki optilist kiudu edastatakse, on oluline parameeter teabe edastamise kiirus. Kui optilised impulsid levivad piki kiudu, laienevad need aja jooksul. Kõrge impulsi kordussageduse korral teatud kaugusel kiirgusallikast võib tekkida olukord, kus impulsid hakkavad ajas kattuma (st järgmine impulss jõuab valguskiu väljundisse enne, kui eelmine lõppeb). Seda nähtust nimetatakse intersymbol interference (ISI – InterSymbol Interference, vt joon. 7). Vastuvõtja töötleb vastuvõetud signaali vigadega.

Riis. 7. Impulsside kattumine, mis põhjustab sümbolitevahelisi häireid: a) sisendsignaal; b) mingi vahemaa läbinud signaalL1 üle optilise kiu; c) signaal, mis on läbinud vahemaaL2>L1.

Pulsi laiendamine või dispersioon , määrab valguse faasikiiruse sõltuvus kiirguse lainepikkusest, aga ka muud mehhanismid (tabel 1).

Tabel 1. Dispersiooni tüübid optilises kius.

Nimi	Lühike kirjeldus	Parameeter
1. Kromaatiline dispersioon	Iga allikas ei kiirga mitte ühte lainepikkust, vaid veidi erinevate lainepikkuste spektrit, mis levivad erinevatel kiirustel.	Kromaatiline dispersioonitegur, ps/(nm*km). See võib olla positiivne (pikema lainepikkusega spektrikomponendid liiguvad kiiremini) ja negatiivsed (vastupidi). Seal on null dispersiooniga lainepikkus.
a) Materjali kromaatiline dispersioon	Seotud materjali omadustega (murdumisnäitaja sõltuvus kiirguse lainepikkusest)
b) Lainejuhi kromaatiline dispersioon	Seotud lainejuhi struktuuri olemasoluga (murdumisnäitaja profiil)
2. Intermode dispersioon	Režiimid levivad mööda erinevaid trajektoore, seega on nende levimise ajas viivitus.	Ribalaius ( ribalaius), MHz*km. See väärtus määrab maksimaalse impulsi kordussageduse, mille korral sümbolitevahelisi häireid ei esine (signaal edastatakse ilma oluliste moonutusteta). Kanali läbilaskevõime (Mbit/s) võib sõltuvalt teabe kodeerimismeetodist arvuliselt erineda ribalaiusest (MHz*km).
3. Polarisatsioonirežiimi dispersioon, PMD	Režiimil on kaks üksteisega risti asetsevat komponenti (polarisatsioonirežiimid), mis võivad levida erinevatel kiirustel.	Koefitsient PMD, ps/√km. PMD-st tingitud ajaline viivitus, normaliseeritud 1 km-ni.

Seega mõjutab kius levimine negatiivselt nii teabe edastamise ulatust kui ka kiirust.

Optiliste kiudude tüübid ja klassifikatsioon

Vaadeldavad omadused on ühised kõikidele optilistele kiududele. Kuid kirjeldatud parameetrid ja omadused võivad oluliselt erineda ja omada erinev mõju teabe edastamise protsessi kohta sõltuvalt optilise kiu tootmise omadustest.

Oluline on jagada optilised kiud järgmiste kriteeriumide järgi.

1. Materjal . Optilise kiu südamiku ja voodri valmistamise peamine materjal on erineva koostisega kvartsklaas. Siiski kasutatakse palju muid läbipaistvaid materjale, eriti polümeerühendeid.
2. Levimisrežiimide arv . Olenevalt südamiku ja katte geomeetrilistest mõõtmetest ning murdumisnäitaja väärtusest võib optilises kius levida ainult üks (peamine) või suur hulk ruumirežiime. Seetõttu on kõik optilised kiud jagatud kaheks suur klass: ühe- ja mitmerežiimiline (joonis 8).

Riis. 8. Mitmemoodiline ja ühemoodiline kiud

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

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

Kõiki neid klasse käsitletakse meie veebisaidi eraldi artiklis. Igal neist klassidest on ka oma klassifikatsioon.

Optiliste kiudude tootmine

Optiliste kiudude tootmisprotsess on äärmiselt keeruline ja nõuab suurt täpsust. Tehnoloogiline protsess toimub kahes etapis: 1) tooriku loomine, milleks on moodustatud murdumisnäitaja profiiliga valitud materjalist varras ja 2) kiu tõmbamine väljalasketornis koos kaitsekestaga katmisega. On suur hulk erinevaid tehnoloogiaid kiudoptiliste toorikute loomine, mille arendamine ja täiustamine käib.

Optilise kiu praktiline kasutamine teabe edastamise meediumina on võimatu ilma täiendava tugevdamise ja kaitseta. Fiiberoptiline kaabel on konstruktsioon, mis sisaldab ühte või mitut optilist kiudu, samuti erinevaid kaitsekatteid, kande- ja tugevduselemente ning niiskuskindlaid materjale. Kuna kiudoptika rakendusi on palju, toodavad tootjad mitmesuguseid fiiberoptilisi kaableid, mis erinevad disaini, suuruse, kasutatud materjalide ja maksumuse poolest (joonis 9).

Joonis 9. Kiudoptilised kaablid

Kas arvate, et teie lairiba Interneti-ühendus on kiire? Olge ettevaatlik, pärast selle artikli lugemist võib teie suhtumine sõnasse "kiire" seoses andmeedastusega oluliselt muutuda. Kujutage ette oma kõvaketta mahtu arvutis ja otsustage, milline on selle täitmise kiirus -1 Gbit/s või võib-olla 100 Gbit/s, siis 1 terabaidine ketas täitub 10 sekundiga? Kui Guinnessi rekordite raamat kehtestaks teabe edastamise kiiruse rekordid, peaks see töötlema kõiki allpool toodud katseid.

Kahekümnenda sajandi lõpus, st veel suhteliselt hiljuti, ei ületanud kiirused magistraalsidekanalites kümneid Gbit/s. Samal ajal nautisid Interneti-kasutajad telefoniliine ja modemeid kasutades kiirust kümneid kilobitte sekundis. Internetti võimaldasid kaardid ja teenuse hinnad olid üsna kõrged – tariifid olid tavaliselt USD-des. Ühe pildi laadimiseks kulus mõnikord isegi mitu tundi ja nagu üks tolleaegne internetikasutaja täpselt märkis: "See oli Internet, kui ühe öö jooksul sai Internetis vaadata vaid mõnda naist." Kas see andmeedastuskiirus on aeglane? Võib olla. Siiski tasub meeles pidada, et kõik maailmas on suhteline. Näiteks kui praegu oleks aasta 1839, kujutaks maailma pikim optilise telegraafi sideliin Peterburist Varssavisse meie jaoks Interneti-tüüpi. Selle 19. sajandi sideliini pikkus tundub lihtsalt üüratu - 1200 km, see koosneb 150 edastavast transiiditornist. Iga kodanik võib seda liini kasutada ja "optilist" telegrammi saata. Kiirus on “kolossaalne” – 45 tähemärki 1200 km distantsil saab edastada vaid 22 minutiga, ükski hobupostiteenus pole kunagi lähedale jõudnud!

Tuleme tagasi 21. sajandisse ja vaatame, mis meil on täna võrreldes eelkirjeldatud aegadega. Miinimumtariifid suuremad pakkujad juhtmega internetti ei arvestata enam ühikutes, vaid mitmekümne Mbit/s; Me ei taha enam vaadata videoid eraldusvõimega alla 480pi; me ei ole enam selle pildikvaliteediga rahul.

Vaatame keskmist Interneti-kiirust erinevad riigid rahu. Esitatud tulemused on koostanud CDN-i pakkuja Akamai Technologies. Nagu näete, ületas isegi Paraguay Vabariigis juba 2015. aastal riigi keskmine ühenduse kiirus 1,5 Mbit/s (muide, Paraguays on meile, venelastele transliteratsiooni poolest lähedane domeen - *. py).

Tänapäeval on keskmine Interneti-ühenduse kiirus maailmas 6,3 Mbit/s. Suurimat keskmist kiirust täheldatakse aastal Lõuna-Korea 28,6 Mbit/s, teisel kohal Norra -23,5 Mbit/s, kolmandal Rootsi - 22,5 Mbit/s. Allpool on diagramm, mis näitab selle näitaja juhtivate riikide keskmist Interneti-kiirust 2017. aasta alguses.

Andmeedastuskiiruste maailmarekordite ajaskaala

Kuna täna on ülekandeulatuse ja kiiruse vaieldamatu rekordiomanik fiiberoptilised ülekandesüsteemid, siis rõhk on neil.

Mis kiirusega see kõik alguse sai? Pärast arvukaid uuringuid aastatel 1975–1980. Ilmus esimene kaubanduslik kiudoptiline süsteem, mis töötas galliumarseniidil põhineva pooljuhtlaseriga kiirgusega lainepikkusel 0,8 μm.

22. aprillil 1977 kasutas General Telephone and Electronics Californias Long Beachis esimest korda optilist linki telefoniliikluse suurel kiirusel edastamiseks. 6 Mbit/s. Selle kiirusega on võimalik korraldada kuni 94 lihtsa digitaalse telefonikanali samaaegne edastamine.

Selle aja eksperimentaalsetes uurimisasutustes saavutati optiliste ülekandesüsteemide maksimaalne kiirus 45 Mbit/s, maksimaalne vahemaa regeneraatorite vahel - 10 km.

1980. aastate alguses toimus InGaAsP laserite abil valgussignaali edastamine mitmemoodilistes kiududes juba lainepikkusel 1,3 mikronit. Maksimaalne edastuskiirus on piiratud 100 Mbit/s hajumise tõttu.

Ühemoodiliste optiliste kiudude kasutamisel 1981. aastal saavutasid laborikatsed tolle aja rekordilise edastuskiiruse 2 Gbit/s distantsil 44 km.

Selliste süsteemide kaubanduslik kasutuselevõtt 1987. aastal võimaldas kiirust kuni 1,7 Gbps koos marsruudi pikkusega 50 km.

Nagu näete, tasub sidesüsteemi rekordit hinnata mitte ainult edastuskiiruse järgi, vaid väga oluline on ka see, millise kauguseni see süsteem suudab pakkuda antud kiirus. Seetõttu kasutavad nad sidesüsteemide iseloomustamiseks tavaliselt süsteemi koguvõimsuse B [bit/s] ja selle ulatuse L [km] korrutist.

2001. aastal saavutati lainepikkusjaotusega multipleksimise tehnoloogia abil edastuskiirus 10,92 Tbps(273 optilist kanalit kiirusega 40 Gbit/s), kuid edastusulatus oli piiratud 117 km(B∙L = 1278 Tbit/s∙km).

Samal aastal viidi läbi eksperiment 300 kanali organiseerimiseks kiirusega 11,6 Gbit/s (kogu ribalaius) 3,48 Tbit/s), oli rea pikkus lõppenud 7380 km(B∙L = 25 680 Tbit/s∙km).

2002. aastal ehitati mandritevaheline optiline liin pikkusega 250 000 km jagatud võimsusega 2,56 Tbps(64 WDM kanalit 10 Gbit/s, Atlandi-ülene kaabel sisaldas 4 paari kiude).

Nüüd saate ühe optilise kiu abil üheaegselt edastada 3 miljonit! telefoni või 90 000 telesignaali.

2006. aastal korraldasid Nippon Telegraph ja Telephone Corporation edastuskiiruseks 14 triljonit bitti sekundis ( 14 Tbit/s) üks optiline kiud liini pikkuse kohta 160 km(B∙L = 2240 Tbit/s∙km).

Selles katses demonstreerisid nad avalikult 140 digitaalse HD-filmi edastamist ühe sekundi jooksul. Väärtus 14 Tbit/s ilmnes 140 111 Gbit/s kanali kombineerimise tulemusena. Kasutati lainepikkusjaotusega multipleksimist, aga ka polarisatsioonimultipleksimist.

2009. aastal saavutas Bell Labs B∙L = 100 peta bitti sekundis korda kilomeetrit, ületades seega 100 000 Tbit/s∙km barjääri.

Nende rekordiliste tulemuste saavutamiseks kasutasid Prantsusmaal Villarceaux's asuva Bell Labsi teadlased 155 laserit, millest igaüks töötas erineva sagedusega ja edastas andmeid kiirusega 100 gigabitti sekundis. Ülekanne viidi läbi regeneraatorite võrgu kaudu, mille keskmine vahemaa oli 90 km. 155 optilise kanali multipleksimine kiirusega 100 Gbit/s tagas täieliku läbilaskevõime 15,5 Tbit/s distantsil 7000 km. Selle kiiruse tähenduse mõistmiseks kujutage ette, et andmeid edastatakse Jekaterinburgist Vladivostokki kiirusega 400 DVD-d sekundis.

2010. aastal saavutas NTT Network Innovation Laboratories edastuskiiruse rekordi 69,1 terabittiüks sekundis 240 km optiline kiud. Lainepikkusjaotuse multipleksimise (WDM) tehnoloogia abil multipleksisid nad 432 voogu (sagedusvahemik oli 25 GHz) kanali kiirusega 171 Gbit/s igaüks.

Katses kasutati koherentseid vastuvõtjaid, madala müratasemega võimendeid ja ülilairiba võimendust C- ja laiendatud L-ribades. Koos QAM-16 modulatsiooni ja polarisatsiooni multipleksimisega oli võimalik saavutada spektraalse efektiivsuse väärtus 6,4 bps/Hz.

Allolev graafik näitab fiiberoptiliste sidesüsteemide arengutrendi 35 aasta jooksul alates nende loomisest.

Sellelt graafikult kerkib küsimus: "mis edasi?" Kuidas saate edastuskiirust ja ulatust mitu korda suurendada?

2011. aastal püstitas NEC läbilaskevõime maailmarekordi, edastades ühe optilise kiu kaudu rohkem kui 100 terabiti teavet sekundis. Sellest 1 sekundi jooksul edastatavast andmemahust piisab HD-filmide pidevaks vaatamiseks kolme kuu jooksul. Või võrdub see 250 kahepoolse Blu-ray-plaadi sisu edastamisega sekundis.

101,7 terabitti edastati mõne vahemaa tagant sekundiga 165 kilomeetrit kasutades 370 optilise kanali multipleksimist, millest igaühe kiirus oli 273 Gbit/s.

Samal aastal teatas riiklik info- ja kommunikatsioonitehnoloogia instituut (Tokyo, Jaapan) 100-terabaidise edastuskiiruse künnise saavutamisest mitmetuumaliste OB-de kasutamisega. Selle asemel, et kasutada ainult ühe valgusjuhikuga kiudu, nagu tänapäeva kommertsvõrkudes tavaline, kasutas meeskond seitsme südamikuga kiudu. Igaüks neist edastas kiirusega 15,6 Tbit/s, seega saavutati kogu läbilaskevõime 109 terabitti sekundis.

Nagu teadlased siis väitsid, on mitmetuumaliste kiudude kasutamine siiski üsna keeruline protsess. Neil on kõrge sumbumine ja need on vastastikuste häirete jaoks kriitilised, mistõttu on nende edastusulatus väga piiratud. Nende 100-terabitiliste süsteemide esimene rakendus on Google'i, Facebooki ja Amazoni hiiglaslikes andmekeskustes.

2011. aastal edastas teadlaste meeskond Saksamaalt Karlsruhe Tehnoloogiainstituudist (KIT) ilma xWDM-tehnoloogiat kasutamata andmeid ühe optilise kiu kaudu kiirusega. 26 terabitti sekundis vahemaa tagant 50 km. See võrdub 700 DVD-plaadi sekundis või 400 miljoni telefonisignaali samaaegse edastamisega ühes kanalis.

Tekkima hakkasid uued teenused, nagu pilvandmetöötlus, 3D kõrglahutusega televisioon ja virtuaalreaalsuse rakendused, mis nõuavad taas enneolematult suurt optilist võimsust. Selle probleemi lahendamiseks on Saksamaa teadlased näidanud optilise kiire Fourier' teisendusahela kasutamist andmevoogude kodeerimiseks ja edastamiseks kiirusega 26,0 Tbps. Sellise organisatsiooni jaoks suur kiirus edastamisel ei kasutatud mitte ainult klassikalist xWDM-tehnoloogiat, vaid optilist multipleksimist kanalite ortogonaalse sagedusjaotusega (OFDM) ja vastavalt optiliste OFDM-voogude dekodeerimist.

2012. aastal püstitasid Jaapani korporatsioon NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) ja selle kolm partnerit: Fujikura Ltd., Hokkaido Ülikool ja Taani Tehnikaülikool üle maailma ribalaiuse rekordi. 1000 terabit (1 Pbit/ Koos) teavet sekundis ühe optilise kiu kohta vahemaa kohta 52.4 km. Ühe pebati sekundis edastamine võrdub 5000 kahetunnise HD-filmi edastamisega ühes sekundis.

Optiliste sidesüsteemide läbilaskevõime oluliseks parandamiseks töötati välja ja katsetati spetsiaalsesse kärgstruktuuri paigutatud 12 südamikuga kiudu. Selles kius on selle erilise disaini tõttu vastastikused häired külgnevate südamike vahel, mis tavaliselt on peamine probleem tavalistes mitmetuumalistes OB-des on märkimisväärselt alla surutud. Polarisatsioonimultipleksimise, xWDM-tehnoloogia, 32-QAM-i kvadratuurse amplituudmodulatsiooni ja digitaalse koherentse vastuvõtu kasutamisega suurendasid teadlased edukalt edastustõhusust tuuma kohta enam kui 4 korda võrreldes varasemate mitmetuumalise fiiberoptika rekordiga.

Läbilaskevõime oli 84,5 terabitti sekundis tuuma 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 osariigi Princetoni osariigi NEC labori ja Corning Inc. New Yorgi uurimiskeskuse teadlased edukalt ülikõrgeid andmeedastuskiirusi 1,05 petabitti sekundis. Andmed edastati ühe mitmetuumalise kiu abil, mis koosnes 12 ühemoodilisest ja 2 mõnemoodilisest südamikust.

Selle kiu töötasid välja Corningi teadlased. Kombineerides spektraal- ja polruumilise multipleksimise ja optilise MIMO-ga ning kasutades mitmetasandilisi modulatsioonivorminguid, saavutasid teadlased kogu läbilaskevõime 1,05 Pbps, püstitades seega uue maailmarekordi ühe optilise kiu suurima edastuskiiruse osas.

2014. aasta suvi töögrupp Taanis püstitas Jaapani ettevõtte Telekom NTT pakutud uut kiudu kasutades uue rekordi - kiiruse korraldamine ühe laserallika abil kiirusega 43 Tbit/s. Ühe laserallika signaal edastati läbi seitsme südamikuga kiu.

Taani meeskond tehnikaülikool Koos NTT ja Fujikuraga on see varem saavutanud maailma kõrgeima andmeedastuskiiruse 1 pebabit sekundis. Toona kasutati aga sadu lasereid. Nüüd on ühe lasersaatja abil saavutatud rekord 43 Tbit/s, mis muudab ülekandesüsteemi energiasäästlikumaks.

Nagu nägime, on suhtlusel oma huvitavad maailmarekordid. Valdkonnaga uutele inimestele tasub märkida, et paljud esitatud arvud ei ole ikka veel tavaliselt kommertskasutuses, kuna need on saavutatud teaduslikud laboridüksikutes eksperimentaalsetes seadistustes. Kuid mobiiltelefon oli kunagi prototüüp.

Selleks, et salvestusmeediumit mitte üle koormata, peatagem praegune andmevoog.

Jätkub…

NEED NÄPUNÄITED AIDAVAD SÄÄSTA AEGA JA NÄRVE

Küsige võrguadministraatorilt, mida ta arvab fiiberoptilisest tehnoloogiast, ja tõenäoliselt kuulete, et see on väga kallis, keeruline ja nõuab pidevat tähelepanu. Tegelikkus on täiesti erinev: kiudoptika on odav, äärmiselt töökindel ja tagab igasuguse kujuteldava andmeedastuskiiruse. Kui olete kunagi töötanud 5. kategooria UTP-ga või isegi koaksiaalkaabliga, pole teil kiudoptilise tehnoloogiaga rahulolu tundmaõppimisega probleeme.

Selline valdkond nagu fiiberoptiline tehnoloogia on ühe artikli jaoks liiga suur. Seetõttu keskendume ainult teie võrgus kiudoptilise kasutamise põhjustele. Seejärel käsitleme võrgu topoloogiat, spetsifikatsioone, kiudude arvu, pistikuid, lülitus- ja kvantimispaneele ning lõpuks lühitutvustus fiiberitesti seadmetest.

MIKS KIUDOPTIIKA?

Miks peate vaskkaabli asemel paigaldama optilise kiu? Optiline kaabel suudab edastada andmeid väga suure läbilaskevõimega. Fiiberoptikal on suurepärased edastusomadused, suur andmeedastusvõime, potentsiaal edasiseks läbilaskevõime suurendamiseks ning vastupidavus elektromagnetilistele ja raadiosageduslikele häiretele.

Valgusjuht koosneb südamikust ja kaitsvast klaasist väliskihist (vooder). Kate toimib peegeldava kihina, mis hoiab valgussignaali südamiku sees. Optiline kaabel võib koosneda ainult ühest valgusjuhikust, kuid praktikas sisaldab see palju valgusjuhte. Valgusjuhikud asetatakse pehmesse kaitsematerjali (puhvrisse), mis omakorda on kaitstud kõva kattega.

Laialdaselt kasutatavates optilistes kiududes on katte läbimõõt 125 mikronit. Tavaliste optiliste kiudude südamiku suurus on 50 mikronit ja 62,5 mikronit mitmemoodilise optilise kiu puhul ning 8 mikronit ühemoodilise optilise kiu puhul. Üldiselt iseloomustab valgusjuhikuid südamiku ja katte suhe, näiteks 50/125, 62,5/125 või 8/125.

Valgussignaalid edastatakse läbi optilise kiu ja võetakse vastu kaabli teises otsas asuvate elektroonikaseadmete poolt. See elektrooniline seade, mida nimetatakse fiiberoptilise lingi lõppseadmeks, teisendab elektrilised signaalid optilisteks signaalideks ja vastupidi. Kiudoptika üks eeliseid on muide see, et fiiberoptilise võrgu võimsust saab suurendada lihtsalt väljavahetamisega. elektroonikaseadmed kaabli mõlemas otsas.

Mitmemoodilised ja ühemoodilised kiud erinevad oma mahtuvuse ja valguse liikumisviisi poolest. Kõige ilmsem erinevus on kiudoptilise südamiku suurus. Täpsemalt võib mitmemoodiline kiud edastada mitut erineva lainepikkuse või faasiga režiimi (sõltumatuid valgusteid), kuid suurem südamiku läbimõõt tähendab, et valgus peegeldub tõenäolisemalt südamiku välispinnalt, mis võib viia hajumiseni ja seega väheneda. edastusvõimed ja repiiterite vahelised kaugused. Jämedalt öeldes on mitmemoodilise kiu läbilaskevõime umbes 2,5 Gbps. Ühemoodiline kiud edastab valgust vaid ühes režiimis, kuid väiksem läbimõõt tähendab väiksemat hajumist ja selle tulemusena saab signaali edastada pikema vahemaa tagant ilma repiiteriteta. Probleem on selles, et nii ühemoodiline optiline kiud ise kui ka valgust edastavad ja vastuvõtvad elektroonilised komponendid on kallimad.

Ühemoodilisel kiul on väga õhuke südamik (läbimõõt kuni 10 mikronit). Väikese läbimõõdu tõttu peegeldub valguskiir südamiku pinnalt harvemini ja see toob kaasa väiksema hajumise. Mõiste "ühemoodiline" tähendab, et nii õhuke südamik suudab edastada ainult ühte valguskandja signaali. Ühemoodilise optilise kiu läbilaskevõime ületab 10 Gbit/s.

FÜÜSILISE VÕRGU TOPOLOOGIA

Kiudoptilisel juhtmestel, nagu UTP-juhtmetel, on füüsiline ja loogiline topoloogia. Füüsiline topoloogia on optilise kaabli juhtmestiku paigutus hoonete vahel ja igas hoones, et luua alus paindlikule loogilisele topoloogiale.

Üks parimaid, kui mitte parim praktilise teabe allikas füüsilise kaabelduse kohta on 1995. aasta BISCI telekommunikatsiooni levitamismeetodi (TDM) käsiraamat. TDM annab aluse optilise kaabli juhtmestikuga võrgu topoloogia moodustamiseks vastavalt aktsepteeritud standarditele.

TDM ja ärihoonestandard (ANSI/TIA/EIA-568A) soovitavad fiiberoptiliste magistraalvõrkude ühendamiseks nii hoonete sees kui ka väljaspool tärni füüsilist topoloogiat. Loomulikult määrab füüsilise topoloogia suuresti hoonete suhteline asend ja sisemine paigutus, samuti valmistorude olemasolu. Kuigi hierarhiline tähetopoloogia pakub kõige suuremat paindlikkust, ei pruugi see puhtalt rahalistel põhjustel kasulik olla. Kuid isegi füüsiline rõngas on parem kui optilise kaabli magistri puudumine.

KIUDARVE JA HÜBRIIDKAABELID

Valgusjuhikute arvu kaablis nimetatakse kiudude arvuks. Kahjuks ei täpsusta ükski avaldatud standard, kui palju kiude peaks kaablis olema.

Seetõttu peab disainer ise otsustama, kui palju kiude igas kaablis on ja kui palju neist on ühemoodilised.

Optilist kaablit, milles üks osa kiududest on ühemoodiline ja teine ​​mitmemoodiline, nimetatakse hübriidseks. Kiudude arvu ning ühemoodiliste ja mitmemoodiliste kiudude kombinatsiooni valimisel pidage meeles, et optiliste kaablite tootjad toodavad tavaliselt kaableid, mille kiudude arv on 6 või 12 kordaja. Kaubanduskaablid on tavaliselt palju odavamad kui eritellimusel valmistatud unikaalse kiududega kaablid. arv ja kombineeritud kiud

Üldreegel on järgmine: hoonetevahelises kaablis peaks olema nii palju kiudaineid, kui eelarve lubab. Kuid ikkagi, mis on kiudude arvu praktiline miinimum? Arvutage välja, mitu kiudu on teil vaja oma rakenduste toetamiseks alates esimesest päevast, seejärel korrutage see arv kahega, et saada vajalik miinimum. Näiteks kui kavatsete kasutada kahe hoone vahelises kaablis 31 kiudu, siis peate selle arvu ümardama kuue lähima kordseni (üles), mis võrdub 36-ga. Meie hüpoteetilises olukorras vajate kaablit vähemalt 72 kiudu.

Järgmine parameeter, mida peaksite arvesse võtma, on kaabli ühemoodiliste ja mitmemoodiliste kiudude suhe. Üldiselt soovitame, et 25% kaabli kiududest oleks ühemoodilised. Jätkates 72 kiu näitega, on meil 18 ühemoodilist ja 54 mitmemoodilist kiudu.

Kui olete UTP-ga harjunud, võib 72 kiudu tunduda liiga palju. Kuid pidage meeles, et 72 kiuga kaabli hind pole sugugi kahekordne rohkem hinda 36 kiuga kaabel. Tegelikult maksab see vaid 20% rohkem kui 32-kiuline kaabel. Samuti pidage meeles, et 72-kiulise kaabli paigaldamise maksumus ja keerukus on sisuliselt sama, mis 36-kiulise kaabli paigaldamisel ning lisakiud võivad tulevikus kasuks tulla.

KIUD SPETSIFIKATSIOONID

Fiiberoptikale on sadu spetsifikatsioone, mis hõlmavad kõiki võimalikke aspekte – füüsilistest mõõtmetest ribalaiuseni, purunemistihedusest kaitsematerjali värvini. Kaitsematerjal (puhver) kaitseb valgusjuhti kahjustuste eest ja on tavaliselt identifitseerimise hõlbustamiseks märgistatud erineva värviga. Praktilised parameetrid, mida tuleb teada, on pikkus, läbimõõt, optiline aken (lainepikkus), sumbumine, läbilaskevõime ja kiu kvaliteet.

Fiiberoptilistes spetsifikatsioonides on pikkus näidatud meetrites ja kilomeetrites. Siiski soovitame tungivalt jaemüüja või tootja spetsifikatsioonides määrata pikkuse mitte ainult meetrites/kilomeetrites, vaid ka jalgades/miilides (2 km võrdub 1,3 miiliga).

Kui saate optilise kaabli tellimuse, veenduge, et kaasas olev kaabel on õige pikkusega. Näiteks kui vajate ühte 600-jalast kaablit ja kahte 700-jalast kaablit kokku 2000 jala pikkuseks ning saate kaks pooli 1000-jalast kaablit, siis pärast ühe 600-jalase ja 700-jalase kaabli paigaldamist jäetakse üks 300-jalane kaabel. -jalg ja üks 400-jalane kaabel, kuid need ei asenda täiendavat 700-jalast kaablit, mida vajate. Selle probleemi vältimiseks peaksite spetsiaalselt tellima kolm kaablijuppi: ühe 650 jala pikkuse ja kaks 750 jala pikkust kaablit. 50 jala tolerants võib olla kasulik, kui hindate näiteks kaabli pikkuse valesti. Lisaks, kui näiteks teisaldate seadmeriiuli ruumi sees, on lõppseadmete ruumi jaoks täiendava kaablipooli ostmine igati loogiline.

Mitmemoodiline kiud võib olla mitme läbimõõduga, kuid kõige levinum tüüp on kiud, mille südamiku ja katte suhe on 62,5 x 125 mikronit. Just seda mitmemoodilist kiudu kasutame kõigis selle artikli näidetes. ANSI/TIA/ spetsifikatsioonis nimetatakse suurust 65.2/125

EIA-568A standard hoone juhtmestikule. Ühemoodilisel kiudkaablil on üks standardsuurus- 9 mikronit (pluss või miinus üks mikron). Pidage meeles, et kui teie fiiberoptiline lõppseade kasutab spetsiaalse läbimõõduga kiudu ja kavatsete selle kasutamist jätkata, siis tõenäoliselt see tavalise läbimõõduga kiududega ei tööta.

Optiline aken on valguse lainepikkus, mida kiud läbib väikseima sumbumisega. Lainepikkust mõõdetakse tavaliselt nanomeetrites (nm). Levinumad lainepikkused on 850, 1300, 1310 ja 1550 nm. Enamikul kiududel on kaks akent – ​​see tähendab, et valgust saab edastada kahel lainepikkusel. Mitmemoodiliste kiudude puhul on see 850 ja 1310 nm ning ühemoodiliste kiudude puhul 1310 ja 1550 nm.

Sumbumine kirjeldab signaalikao suurust ja on sarnane vaskkaabli takistusega. Sumbumist 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. Mitmemoodilise kiu puhul on need väärtused 850 nm juures 3,0 dB/km ja 1300 nm juures 1,5 dB/km. Kuna see on õhem, suudab ühemoodiline kiud edastada sama sumbumisega signaali pikema vahemaa tagant kui samaväärne mitmemoodiline kiud.

Pange tähele, et kaabli spetsifikatsioonid peaksid põhinema pigem maksimaalsel lubatud sumbumisel (st halvimal juhul), mitte tüüpilisel kaduväärtusel. Seega on maksimaalne sumbumise väärtus näidatud lainepikkustel üksikrežiimi puhul 1,0/0,75 dB/km ja 3,75/1,5 dB/km mitmerežiimilise puhul. Mida laiem on optiline aken, st mida pikem on lainepikkus, seda väiksem on mõlemat tüüpi kaablite sumbumine. Summutuse spetsifikatsioon võib välja näha näiteks selline: ühemoodilise kiu maksimaalne sumbumine peaks olema 0,5 dB/km 1310 nm akna puhul või mitmemoodilise kiu maksimaalne sumbumine peaks olema 3,75/1,5 dB/km. optiline aken 850/1300 nm.

Piki kiudu edastatavate andmete läbilaskevõime või mahtuvus on pöördvõrdeline sumbumisega. Teisisõnu, mida väiksem on sumbumine (dB/km), seda laiem on ribalaius MHz-des. Mitmemoodilise kiu minimaalne vastuvõetav ribalaius peaks olema 160/500 MHz 850/1300 nm juures maksimaalse sumbumisega 3,75/1,5 dB/km. See spetsifikatsioon vastab FDDI ja TIA/EIA-568 nõuetele Etherneti ja Token Ringi jaoks.

Kiud võib olla kolm erinevat tüüpi sõltuvalt nõutavatest optiliste ülekande omadustest: standardne, kvaliteetne ja esmaklassiline. Kõrgema kvaliteediga kiudu kasutatakse tavaliselt rangemate kaabli pikkuse ja signaali sumbumise nõuete täitmiseks.

KIUDOPTILISED ÜHENDUSED

Konnektoritüüpe on sama palju kui seadmetootjaid. ANSI/TIA/EIA-568A kaubandusliku juhtmestiku spetsifikatsiooni kohaselt on soovitatav pistikutüüp topeltklõpsatav SC-pistik, kuid lülitipaneelides on kõige sagedamini kasutatavaks pistikutüübiks saanud ST-ga ühilduv AT&T bajonettpistik. ST-ga ühilduvate fiiberoptiliste pistikute laialdase kättesaadavuse tõttu näeb 568A standard, kuigi mittestandardne, nende kasutamist.

Kui paigaldate alles fiiberoptilisi kaableid, soovitame kasutada kahe otsaga SC-pistikuid, et tagada kiudude õige polaarsus, kui need läbivad lülitipaneeli.

Vaatamata lülitipaneelide pistikute standardsele olemusele, kohtate oma lõppseadmetes tõenäoliselt mitmesuguseid fiiberoptilisi pistikuid. Selliste seadmete tootjad võivad pakkuda erinevaid valikuid pistikud, et tagada nende standardimine, kuid kui tõuge tuleb lükata, oodake halvimat. Kui terminaliseadme pistik ei ühti lülitipaneeli pistikuga, peate ostma vajalike pistikutega kahepoolse hüppaja.

LÜLITUSPANEEL

Soovitame tungivalt kasutada lülituspaneele optiliste kaablite ühendamiseks hoonetes ja nende vahel. Tootjad pakuvad laia valikut paneele, kuid olenemata sellest, milliseid paneele te kasutate, peaksid nad kõik kasutama ainult ühte tüüpi pistikut. Võimaluse korral tuleks terminalseadmetes kasutada samu pistikuid.

Lülitipaneeli valimisel pidage meeles inimtegurit. 72 kiudkaabli pistiku olemasolu 7 x 18 tolli suurusel alal on tore, kuni insener peab otsima läbi palisaadi selle eemaldamiseks. Selge on see, et üks oleks tore eemaldada teisi puudutamata. Aga kas sa suudad oma sõrmed ülejäänud 71 vahele pigistada?

Ühendused, džemprid või hülsid pakuvad ühendust kahe fiiberoptilise pistiku vahel ja neid kasutatakse lülitipaneelides kaablijuhtmestiku ühendamiseks.

KIUDPLAISIMINE

Kaablite ühendamine on vältimatu protseduur. Kaks kõige levinumat splaissimismeetodit on mehaaniline splaissimine ja liitmine, millest igaühel on oma lojaalsed toetajad. Mehaanilisel splaissimisel ühendatakse kiudude otsad omavahel klambri abil, sulatamisel kiudude otsad tihendatakse.

Esialgne investeering kiudude splaissimisseadmetesse võib olla märkimisväärne, kuid tulemuseks on splaiss, mida OTDR praktiliselt ei tuvasta. Sarnase kvaliteediga mehaanilist splaissimist on võimalik saavutada geeliga, kuid see on siiski kehvem.

Mitmemoodilise kiu splaissimise ebaõnnestumisel on väiksem mõju kui ühemoodilise kiu splaissimise ebaõnnestumisel, kuna mitmemoodilise kiu signaali läbilaskevõime on madalam ja vähem tundlik mehaanilise splaissi peegelduste suhtes. Kui rakendus on peegeldustundlik, tuleb liitmismeetodina kasutada liitmist.

KATSESEADMED

Kui plaanite juhtmestikku teha optilisest kaablist, siis ärge koonerdage valgussignaali võimsusmõõturi ostmisega. Sellised arvestid vajavad kalibreerimist, et tagada signaali võimsuse taseme täpne mõõtmine antud lainepikkusel. Kõrgema klassi arvestid võimaldavad võimsuse mõõtmisel valida lainepikkuse.

Mõõtmiseks valgussignaali genereerimiseks vajate sobiva lainepikkusega valgusallikat. See allikas toodab, nagu arvata võib, teadaoleva lainepikkuse ja võimsustasemega valgust. Kontrollige, kas valgusallikas kiirgab lõppseadmega samal lainepikkusel valgust, vastasel juhul ei vasta mõõdetud optiline kadu lõpp-kiudoptilise süsteemi tegelikule optilisele kadule.

Kaablite paigaldamisel ei saa te ilma OTDR-reflektorita hakkama. Kui te ei saa OTDR-i osta, rentige või laenake see installimise ajal. OTDR aitab graafilise esituse abil tuvastada kiudude omadusi. OTDR-i võib pidada optiliseks radariks: see saadab välja optilisi impulsse ja mõõdab seejärel peegeldunud signaali ajastust ja amplituudi. Pidage siiski meeles, et kuigi sellised reflektomeetrid suudavad mõõta sumbumise suurust dB-des, on see väärtus osutunud ebatäpseks. Sumbumise mõõtmiseks tuleb kasutada valgussignaali võimsusmõõturit ja teadaoleva lainepikkusega allikat.

Lõpuks pakuvad katmata kiudadapterid ajutist ühendust katseseadmetega. Need tagavad kiu tühja otsa kiire ühendamise ja lahtiühendamise katseseadmetega. Need adapterid on erinevates optilistes pistikutes; Kuigi need ei paku täpset kiudude sidumist, võimaldavad need paigaldatud kaablisegmente OTDR-i abil kontrollida enne optiliste pistikutega ühendamist.

LÕPUKS

Meie eesmärk oli tutvustada professionaale maailmast arvutivõrgud fiiberoptilise tehnoloogiaga. Kuid sellega probleemid fiiberoptikaga ei lõpe, jäävad näiteks painderaadius, kaablite valmistamise materjalid ja lõppseadmete valik. Kuid kui oleme teid veennud, et optilise kaabli maailm ei erine sugugi tuttavamast koaksiaal- ja keerdpaarmaailmast, siis on meie töö tehtud.

James Jonesiga saab ühendust võtta aadressil: [e-postiga kaitstud].

Tähelepanu!Ärge kunagi vaadake otse kiududesse! Austage optilisi transiivereid! Optilise kiu kaudu levivad valguslained pole inimsilmale nähtavad, kuid võivad võrkkesta jäädavalt kahjustada.

Tähelepanu! Kiudude ühendamisel tekkivad kiujäägid on klaasikillud. Need väikesed, peaaegu nähtamatud lõiked võivad kahjustada nahka või sattuda silma. Kahepoolne kleeplint aitab teil neid kokku panna.

Tähelepanu! Jälgige kiudude ühendamise ajal leeki. Kiudude eemaldamisel kasutatakse tavaliselt alkoholi, mis on väga tuleohtlik ja lisaks on põlemine värvitu!

Dokumenteerige fiiberoptika testimine. Kaabli paigaldamise ajal tehtud testid annavad väga väärtuslikke andmeid. Tulevaste probleemide korral säilitage oma kadude mõõtmiste ja lainekujude koopiad.

Signaali sumbumine. Määrake ja registreerige iga kiu sumbumine kasutatud lainepikkusel. Kui lõppseade töötab lainepikkusega 780 nm, siis tuleb sumbumist kontrollida lainepikkusel 780 nm – sumbumine 850 nm juures erineb soovitavast.

Kiudude arv. Kiudude arv hoonetevahelises ja hoonesiseses kaablis peaks olema võimalikult suur.

Neljakordne võimsustaluvus. Jätke piki kiudu optiliseks sumbumiseks vähemalt 2 dB ja isegi rohkem, kui eelarve seda võimaldab.

Ära suitseta.Ärge suitsetage kiudude ühendamise ajal.

Optilise liini kirjeldus. Kirjutage optilise lingi täielik kirjeldus, sealhulgas optilise võimsuse edastamine, optiline kadu, lülitipaneeli asukoht, iga ühenduse pistiku tüüp ja optilise võimsuse vastuvõtmine.

Ühemoodilise kiu pistikud. Kui kasutate kaabelduses nii ühemoodilist kui ka mitmemoodilist kiudu, hoidke ühemoodilised pistikud ja liitmikud mitmemoodilistest eraldi. Esiteks on üherežiimilised komponendid kallimad. Ja teiseks, üherežiimilise komponendi asemel paigaldatud mitmerežiimilist komponenti pole isegi spetsiaalsete seadmete abil nii lihtne tuvastada.

Tähe topoloogia. Võimaluse korral peaks füüsiline juhtmestik olema tähe topoloogias.

Tx/Rx üleminekute asukoht. Tx/Rx üleminekute asukoht tuleb märkida reakirjeldusse. Tx/Tx ühendus lõppseadmes on samaväärne kiu lõikamisega: see ei tööta.

Kasutatakse 62,5/125 kiudu. Siserakenduste jaoks on eelistatud kiud 62,5/125 mikronit mitmemoodiline kiud ja seda soovitab ANSI/TIA/EIA/-568A.

Kirjeldus avaldati ajakirjas Nature Photonics uus tehnoloogia andmeedastus optilise kiu kaudu kiirusega kuni 26 Tbit/s senise maksimumi 1,6 Tbit/s asemel.

Rühm Saksa insenere Karlsruhe ülikooli professori Wolfgang Freude juhtimisel rakendas fiiberoptika puhul OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) tehnikat, mida kasutatakse laialdaselt traadita sides (802.11 ja LTE). digitaaltelevisioon(DVB-T) ja ADSL.

OFDM-i on optilises kius keerulisem kasutada, kuna siin tuleb valgusvoog jagada alamkandjateks. Varem oli ainuke võimalus selleks kasutada iga alamkandja jaoks eraldi laserit.

Võrdlus erinevad tüübid multipleksimine

Igal sagedusel edastamiseks kasutatakse eraldi laserit ja eraldi vastuvõtjat, nii et sajad laserid võivad samaaegselt edastada signaali ühes fiiberoptilises kanalis. Professor Freude sõnul piirab kanali koguvõimsust ainult laserite arv. "Katse on juba läbi viidud ja kiirust 100 terabitti sekundis on demonstreeritud," ütles ta BBC-le antud intervjuus. Kuid selleks pidime kasutama umbes 500 laserit, mis iseenesest on väga kallis.

Freude ja tema kolleegid on välja töötanud tehnoloogia enam kui 300 erinevat värvi alamkandja edastamiseks üle optilise kiu ühe laseriga, mis töötab lühikeste impulssidena. Siin tuleb mängu huvitav nähtus, mida nimetatakse optilise sageduse kammimiseks. Iga väike impulss "määritakse" üle sageduste ja aja, nii et signaali vastuvõtja saab hea ajastuse abil teoreetiliselt iga sagedust eraldi töödelda.

Pärast mitmeaastast tööd õnnestus Saksa teadlastel lõpuks leida õige ajastus, valida sobivad materjalid ja praktiliselt töödelda iga alamkandja kiire Fourier' teisenduse (FFT) abil. Fourier' teisendus on operatsioon, mis seob reaalmuutuja funktsiooni reaalmuutuja teise funktsiooniga. See uus funktsioon kirjeldab koefitsiente algfunktsiooni jaotamisel elementaarseteks komponentideks – erineva sagedusega harmoonilisteks vibratsioonideks.

FFT on ideaalne valguse jaotamiseks alamkandjateks. Selgus, et tüüpilisest impulssist saab eraldada kokku umbes 350 värvi (sagedust) ja igaüht neist kasutatakse eraldi alamkandjana, nagu traditsioonilises OFDM tehnikas. Eelmisel aastal tegi Freude koos kolleegidega katse ja näitas praktikas kiirust 10,8 terabitti/s ning nüüd on nad sagedustuvastuse täpsust veelgi parandanud.

Freude sõnul saab tema välja töötatud ajastust ja FFT-tehnoloogiat kiibil hästi rakendada ja leida kaubanduslikku rakendust.