Opticko-vláknová komunikace: funkce, klady a zápory

Optická vlákna jsou již mnoho let považována za jednu z ústředních oblastí rozvoje v oblasti komunikačních technologií. Odborníci zpočátku kladli na tento koncept velké naděje, které jsou dodnes potvrzeny pouze periodickými úspěchy při pokládání komunikačních sítí různých velikostí. Zejména komunikace z optických vláken již prokázala svou účinnost na příkladu tichomořských komunikačních linek a v budoucnu je tento rámec plánován na použití v laserových a senzorových systémech.

Co je vlákno?

Komunikace založená na sítích s optickými vlákny je vytvořena na principu elektromagnetického záření, díky kterému je signál přenášen. Fyzickým nosičem jsou světelné kanály charakterizované odolností proti rušení a vysokou propustností. Co je tedy světelný kanál a co má společného s přenosem dat? Jedná se o vlákno vyrobené na bázi skla s některými přísadami, díky nimž může výrobce měnit jednotlivé optické vlastnosti. Minimálně je nutná aplikace polymerního povlaku, který chrání světlovod před vnějším poškozením. Ve skutečnosti je toto vlákno ve své struktuře heterogenní. Skládá se z jádra o průměru asi 8-10 µm, jakož i okolního pláště tvořícího válec o tloušťce asi 100-125 µm. Princip práce komunikační kanál s optickými vlákny spočívá ve schopnosti světelného kanálu poskytovat vnitřní odraz elektromagnetických vln se specifickými indexy lomu. Podmíněný paprsek světla při pohybu uvnitř se vlákno odráží od pláště zevnitř, aniž by opustilo obrys. Tímto způsobem se provádí dodávka signálu s různými ztrátami.

Provozní vlastnosti sítí z optických vláken

Hlavní pozitivní aspekty provozu optických vláken jsou spojeny s vysokou rychlostí doručování informací. Až donedávna byla tato hodnota vyjádřena jako rekordní indikátor 1 Terabit za sekundu. Již nyní jsou však tato data považována za irelevantní z hlediska rekordních ukazatelů. Nové technologie vlnových multiplexovacích systémů tak umožnily optickým vláknům poskytovat rychlost služby signálu na 15 Tbps. Velké telekomunikační společnosti praktikují vícekanálovou komunikaci s optickými vlákny až do vzdálenosti 10 000 km s podporou rychlosti 100 Gbps. Mimochodem, Jedna trať může obsahovat až 150-200 kanálů, což je způsobeno malým průměrem vláken. Jedna hlavní linie bez vnějšího ochranného pláště není tlustší než 1 cm. Pokud jde o velikost útlumu, který ovlivňuje nejen rychlost, ale také celkovou kvalitu přenosu signálu, je tento indikátor v případě optického vlákna 5 dB / km. To je extrémně dobrý ukazatel ve srovnání s tradičními elektrickými sítěmi, což umožňuje pokládat linky na 100 km a více bez přechodné body konverze signálu.

Výhody technologie

Spolu s vysokou rychlostí přenosu dat a nízkým útlumovým efektem jsou mezi výhody optických vláken uvedeny následující:

• Životnost vedení.
• Technologická spolehlivost.
• Ochrana před vnějšími elektromagnetickými vlivy.
• Vysoká úroveň kódování signálu, která prakticky vylučuje možnost zachycení dat.
• Širokopásmové připojení.
• Nízká hmotnost a skromná velikost.

Kolik výše uvedených výhod bude odhaleno v konkrétní linii komunikace s optickými vlákny, závisí na metodách jejího pokládání a kvalitě materiálu. Například jednou z nejdůležitějších překážek hromadného přechodu na tento způsob organizace komunikace v Rusku je nízká úroveň odborníků v této oblasti a neuspokojivá kvalita spotřebního materiálu.

Nevýhody technologie

Existují také charakteristické nevýhody optických sítí, které se mohou projevit i bez ohledu na kvalitu technické implementace komunikačních kanálů. Mezi nimi je uvedeno:

• Vysoké náklady. Jak ve fázi organizace technické infrastruktury, tak v procesu její údržby náklady stále převyšují náklady na zařízení a provoz známějších komunikačních linek.
• Křehkost struktury. Jednou z nejcitlivějších nevýhod optického vlákna jsou omezení při jejich pokládání. Je možné zajistit dlouhou životnost vysokoúrovňové opticko-vláknové komunikace pouze za předpokladu přímého vedení. Tento problém je však postupně vyřešen zavedením speciálních přísad do struktury jádra vláken.
• Vysoké požadavky na telekomunikační infrastrukturu. Při použití optických linek můžete opět počítat s vysokým provozním výkonem, pouze pokud je systém organizován na moderních síťových zařízeních.

Aplikace komunikace s optickými vlákny v Rusku

Stejně jako v jiných zemích s pokročilým technologickým rozvojem se v Rusku nachází vlákno především v telekomunikačním průmyslu. Toto však není jediná oblast, která tuto technologii ovládá. Optická vlákna se používají v měřicích zařízeních, v rentgenových přístrojích( včetně MRI), gyroskopech a bezpečnostních signalizačních komplexech. Současně jsou techniky technické integrace často podobné, což potvrzuje spektrum požadovaných pracovníků pro organizaci takových systémů. Zejména volná místa pro komunikaci s optickými vlákny zahrnují místa pro odborníky u svařovacích prací, montérů a projektantů inženýrských systémů se totéž týká sféry technický servis opticko-vláknové infrastruktury.

Problémy s implementací komunikace s optickými vlákny

Řada velkých ruských poskytovatelů působících v oblasti telekomunikačních služeb zažívá finanční potíže s přechodem na nové technologie organizace pro zajišťování sítě. To je částečně způsobeno vysokými náklady na technickou aktualizaci sítí s úplnou výměnou jak nosičů signálu, tak provozních zařízení. Metropolitní společnost MGTS považuje opticko-vláknovou komunikaci za jednu z klíčových oblastí rozvoje k dnešnímu dni, ale zároveň její zástupci poukazují na obtíže spojené s neochotou samotných předplatitelů přejít na nové technologické prostředky. Mnoho uživatelů je spokojeno s tradiční sítí na měděných vodičích, která poskytuje dostatečné charakteristiky přenosu dat pro spotřebitele. Nechtějí přeplatit inovace, což způsobuje, že operátor nese náklady na údržbu dvou typů telekomunikačních sítí.

Vyhlídky na optickou komunikaci

Pokud je masový trh se spotřebou stále zdrženlivý vůči evolučnímu procesu přechodu na optická vlákna, pak se špičkové světové korporace již dívají do budoucnosti, která otevírá technologie optických vláken v nejrůznějších sféra. V současné době lze nejslibnější směry nazvat distribuované senzorové systémy a optické lasery z optických vláken. První technologie umožní nedestruktivní kontrolu stavebních a inženýrských struktur s širokou škálou výstupů analýzy-zejména s přesnými ukazateli teploty, tlaku a deformačních procesů objektu. Pokud jde o lasery z optických vláken, jsou vlastnosti a vlastnosti vyzařované vlny mohou poskytnout nebývalé možnosti při fyzické zpracování materiálů v pevné fázi.

Závěr

Komunikace založená na technologii optických vláken se všemi negativními aplikačními faktory rozšiřuje své spektrum pokrytí. Do značné míry to usnadnil technologický formát sítě GPON, což je optimalizovaný koncept páteřních linek optického vlákna. Rostelecom jako jedna z největších telekomunikačních společností v Rusku učinila velký krok v technologickém zvládnutí tohoto formátu. K dnešnímu dni provádí pokládku linek bez mezilehlých zesilovacích uzlů na vzdálenost 20 až 60 km s podporou rychlosti až 1,25 Gb / s. A to je jen jeden z možných formátů využití optických vláken v telekomunikačním průmyslu k dnešnímu dni.