Introducere în tehnologia rețelelor cu fibră optică. Ce este Vols

În sistemele de transmisie prin fibră optică (FOTS), informația este transmisă prin unde electromagnetice de înaltă frecvență, aproximativ 200 THz, care corespunde domeniului de infraroșu apropiat al spectrului optic de 1500 nm. Ghidul de undă care transportă semnale de informații în FOSS este o fibră optică (OF), care are capacitatea importantă de a transmite radiații luminoase pe distanțe lungi cu pierderi reduse. Pierderile în OF sunt caracterizate cantitativ prin atenuare. Viteza și raza de transmisie a informațiilor sunt determinate de distorsiunea semnalelor optice datorită dispersiei și atenuării. O rețea de fibră optică este o rețea de informații, elementele de legătură dintre nodurile cărora sunt linii de comunicație cu fibră optică. Pe lângă fibra optică, tehnologiile de rețea cu fibră optică acoperă și probleme legate de echipamentele electronice de transmisie, standardizarea acestuia, protocoalele de transmisie, problemele de topologie a rețelei și problemele generale de proiectare a rețelei.

Fibra optică este considerată în prezent cel mai avansat mediu fizic pentru transmiterea informațiilor, precum și cel mai promițător mediu pentru transmiterea fluxurilor mari de informații pe distanțe mari. Motivele pentru a crede acest lucru provin dintr-o serie de caracteristici inerente ghidurilor de undă optice:

- semnale optice de bandă largă datorită frecvenței purtătoare extrem de ridicate Hz. Aceasta înseamnă că informațiile pot fi transmise printr-o linie de comunicație optică la o viteză de ordinul biților/s (1Tbit/s). Cu alte cuvinte, o fibră poate transporta simultan 10 milioane de conversații telefonice și un milion de semnale video. Viteza de transmisie a datelor poate fi crescută prin transmiterea informațiilor în două direcții simultan, deoarece undele luminoase se pot propaga independent unele de altele într-o singură fibră. În plus, semnalele luminoase de două polarizări diferite se pot propaga într-o fibră optică, ceea ce permite dublarea debitului unui canal de comunicație optică. Până în prezent, limita privind densitatea informațiilor transmise prin fibră optică nu a fost atinsă;
- atenuare foarte scăzută (comparativ cu alte medii) a semnalului luminos în fibra optică. Cele mai bune exemple de fibră rusească au o atenuare de 0,22 dB/km la o lungime de undă de 1,55 microni, ceea ce face posibilă construirea unor linii de comunicație de până la 100 km lungime fără regenerare a semnalului. În comparație, cea mai bună fibră Sumitomo la 1,55 µm are o atenuare de 0,154 dB/km. În laboratoarele optice din SUA se dezvoltă și mai „transparente”, așa-numitele fibre optice fluorozirconate cu o limită teoretică de aproximativ 0,02 dB/km la o lungime de undă de 2,5 microni. Studiile de laborator au arătat că pe baza unor astfel de fibre pot fi create linii de comunicație cu site-uri de regenerare pe 4600 km la o viteză de transmisie de aproximativ 1 Gbit/s;
- OM-ul este realizat din cuarț, care are la bază dioxid de siliciu, un material răspândit și deci ieftin, spre deosebire de cupru;
- fibrele optice au un diametru de aproximativ 100 de microni, adică sunt foarte compacte și ușoare, ceea ce le face promițătoare pentru utilizare în aviație, fabricarea instrumentelor și tehnologia cablurilor;
- deoarece fibrele optice sunt dielectrice, prin urmare, în timpul construcției sistemelor de comunicații, se realizează automat izolarea galvanică a segmentelor. Într-un sistem optic, acestea sunt complet izolate electric unele de altele, iar multe dintre problemele asociate cu împământarea și îndepărtarea potențialului care au apărut până acum la conectarea cablurilor electrice nu mai sunt relevante. Folosind plastic deosebit de durabil, fabricile de cabluri produc cabluri aeriene autoportante care nu conțin metal și, prin urmare, sunt sigure din punct de vedere electric. Astfel de cabluri pot fi montate pe catargele liniilor electrice existente, fie separat, fie încorporate într-un conductor de fază, economisind costuri semnificative la așezarea cablurilor peste râuri și alte obstacole;
- sistemele de comunicații bazate pe fibre optice sunt rezistente la interferențe electromagnetice, iar informațiile transmise prin fibre optice sunt protejate de accesul neautorizat. Liniile de comunicație cu fibră optică nu pot fi ascultate într-un mod nedistructiv. Orice impact asupra OM poate fi înregistrat prin monitorizarea (monitorizarea continuă) a integrității liniei;
- o proprietate importantă a fibrei optice este durabilitatea. Durata de viață a fibrei, adică păstrarea proprietăților sale în anumite limite, depășește 25 de ani, ceea ce vă permite să instalați o singură dată un cablu de fibră optică și, după caz, să creșteți capacitatea canalului prin înlocuirea receptoarelor și emițătoarelor cu altele mai rapide. .

Dar există și câteva dezavantaje ale tehnologiei cu fibră optică:

- la crearea unei linii de comunicație, sunt necesare elemente active foarte fiabile care transformă semnalele electrice în lumină, iar lumina în semnale electrice. Pentru a conecta fibra optică la echipamentul de recepție și de transmisie se folosesc conectori optici (conectori), care trebuie să aibă pierderi optice reduse și o resursă lungă de conectare și deconectare. Erorile în fabricarea unor astfel de elemente de linie de comunicație ar trebui să fie de ordinul unei fracțiuni de micron, de exemplu. se potrivesc cu lungimea de undă a radiației. Prin urmare, producția acestor componente de legătură de comunicație optică este foarte costisitoare;
- un alt dezavantaj este ca instalarea fibrelor optice necesita echipamente tehnologice de precizie, si deci costisitoare.

Ca urmare, în cazul unei defecțiuni (ruperea) a cablului optic, costurile de restaurare sunt mai mari decât atunci când se lucrează cu cabluri de cupru.

Avantajele utilizării liniilor de comunicație cu fibră optică (FOCL) sunt atât de semnificative încât, în ciuda dezavantajelor enumerate ale fibrei optice, aceste linii de comunicație sunt din ce în ce mai folosite pentru a transmite informații.

Fibra optică (ghizi de undă dielectrice) are cel mai mare randament dintre toate mediile de comunicații existente. Cablurile de fibră optică sunt folosite pentru a crea linii de comunicație cu fibră optică capabile să asigure cea mai mare viteză de transfer de informații (în funcție de tipul de echipament activ utilizat, viteza de transfer poate fi de zeci de gigaocteți și chiar terabytes pe secundă).

Sticla de cuarț, care este mediul purtător al legăturilor de fibră optică, pe lângă caracteristicile unice de transmisie, are o altă proprietate valoroasă - pierderi reduse și insensibilitate la câmpurile electromagnetice. Acest lucru îl diferențiază de sistemele convenționale de cablare din cupru.

Acest sistem de transmitere a informațiilor este utilizat de obicei în construcția de unități de lucru ca autostrăzi exterioare care unesc structuri sau clădiri izolate, precum și clădiri cu mai multe etaje. Poate fi folosit și ca suport intern al unui sistem de cablare structurată (SCS), cu toate acestea, SCS-urile complete realizate în întregime din fibră sunt mai puțin frecvente - datorită costului ridicat al construirii liniilor de comunicații optice.

Utilizarea liniilor de comunicație cu fibră optică vă permite să combinați local locurile de muncă, să oferiți simultan descărcări de internet de mare viteză pe toate mașinile, comunicații telefonice de înaltă calitate și recepție de televiziune.

Cu proiectarea corectă a viitorului sistem (această etapă implică rezolvarea problemelor arhitecturale, precum și alegerea echipamentelor și metodelor adecvate de conectare a cablurilor de sprijin) și instalarea profesională, utilizarea liniilor de fibră optică oferă o serie de avantaje semnificative:

Debit ridicat datorită frecvenței purtătoarelor ridicate. Potențialul unei fibre optice este de câțiva terabiți de informații într-o secundă.
Cablul de fibră optică are un nivel scăzut de zgomot, ceea ce are un efect pozitiv asupra debitului și capacității sale de a transmite semnale de diferite modulații.
Siguranta la foc (rezistenta la foc). Spre deosebire de alte sisteme de comunicații, liniile de fibră optică pot fi utilizate fără restricții în întreprinderile cu risc ridicat, în special în uzinele petrochimice, din cauza absenței scânteilor.
Datorită atenuării scăzute a semnalului luminos, sistemele optice pot combina zone de lucru pe distanțe semnificative (mai mult de 100 km) fără utilizarea unor repetoare suplimentare (amplificatoare).

Securitatea informațiilor. Comunicațiile prin fibră optică oferă protecție fiabilă împotriva accesului neautorizat și a interceptării informațiilor confidențiale. Această capacitate a opticii se explică prin absența radiațiilor în domeniul radio, precum și prin sensibilitatea ridicată la vibrații. În cazul încercărilor de interceptare, sistemul de monitorizare încorporat poate opri canalul și poate avertiza despre un suspect de hack. Acesta este motivul pentru care liniile de comunicație cu fibră optică sunt utilizate în mod activ de băncile moderne, centrele de cercetare, organizațiile de aplicare a legii și alte structuri care lucrează cu informații clasificate.
Fiabilitate ridicată și imunitate la zgomot a sistemului. Fibra, fiind un conductor dielectric, nu este sensibilă la radiațiile electromagnetice și nu se teme de oxidare și umiditate.
Economic. În ciuda faptului că crearea sistemelor optice, datorită complexității lor, este mai costisitoare decât SCS tradițional, în general, proprietarul lor primește beneficii economice reale. Fibra optică, care este fabricată din cuarț, costă de aproximativ 2 ori mai puțin decât cablul de cupru; în plus, atunci când construiești sisteme mari, poți economisi pe amplificatoare. Dacă, atunci când utilizați o pereche de cupru, repetoarele trebuie instalate la fiecare câțiva kilometri, atunci într-o linie de fibră optică această distanță este de cel puțin 100 km. În același timp, viteza, fiabilitatea și durabilitatea SCS tradiționale sunt semnificativ inferioare opticii.

Durata de viață a liniilor de fibră optică este de jumătate de sfert de secol. După 25 de ani de utilizare continuă, atenuarea semnalului crește în sistemul purtător.
Dacă comparăm cablurile de cupru și cele optice, atunci cu aceeași lățime de bandă, cel de-al doilea va cântări de aproximativ 4 ori mai puțin, iar volumul său, chiar și atunci când se folosesc mantale de protecție, va fi de câteva ori mai mic decât cel al cuprului.
Perspective. Utilizarea liniilor de comunicație cu fibră optică face posibilă creșterea cu ușurință a capacităților de calcul ale rețelelor locale datorită instalării unor echipamente active mai rapide, fără a înlocui comunicațiile.

Domeniul de aplicare al liniilor de comunicații cu fibră optică

După cum sa menționat mai sus, cablurile de fibră optică (FOC) sunt folosite pentru a transmite semnale în jurul (între) clădiri și în interiorul obiectelor. Atunci când se construiesc linii de comunicație externe, se acordă preferință cablurilor optice, iar în interiorul clădirilor (subsisteme interne), împreună cu acestea se folosesc cabluri tradiționale cu perechi răsucite. Astfel, se face o distincție între FOC pentru instalații externe (cabluri de exterior) și interne (cabluri de interior).

Cablurile de conectare sunt de tip separat: în interior sunt folosite ca cabluri de conectare și cablaje orizontale de comunicații - pentru a echipa locurile de muncă individuale, iar în exterior - pentru a conecta clădirile.

Instalarea cablului de fibră optică se realizează folosind instrumente și dispozitive speciale.

Lungimea liniilor de comunicație cu fibră optică poate ajunge la sute de kilometri (de exemplu, la construirea de comunicații între orașe), în timp ce lungimea standard a fibrelor optice este de câțiva kilometri (inclusiv pentru că lucrul cu lungimi prea mari este în unele cazuri foarte incomod). Astfel, atunci când se construiește un traseu, este necesar să se rezolve problema îmbinării fibrelor optice individuale.

Există două tipuri de conexiuni: detașabile și permanente. În primul caz, conectorii optici sunt utilizați pentru conectare (acest lucru este asociat cu costuri financiare suplimentare și, în plus, cu un număr mare de conectori intermediari, pierderile optice cresc).

Pentru conectarea permanentă a secțiunilor locale (instalarea traseelor), se folosesc conectori mecanici, îmbinare cu adeziv și sudare a fibrelor. În acest din urmă caz, se folosesc mașini de îmbinare a fibrelor optice. Se acordă preferință unei metode sau alteia ținând cont de scopul și condițiile de utilizare ale opticii.

Cea mai comună este tehnologia de lipire, pentru care se folosesc echipamente și unelte speciale și care include mai multe operațiuni tehnologice.

În special, înainte de conectare, cablurile optice sunt supuse unei pregătiri preliminare: în locurile viitoarelor conexiuni, stratul de protecție și excesul de fibre sunt îndepărtate (zona pregătită este curățată de compoziția hidrofobă). Pentru a fixa în siguranță ghidajul de lumină în conector, se folosește adeziv epoxidic, care umple spațiul interior al conectorului (este introdus în corpul conectorului folosind o seringă sau un dozator). Pentru intarirea si uscarea lipiciului se foloseste un cuptor special care poate crea o temperatura de 100 de grade. CU.

Odată ce adezivul s-a întărit, excesul de fibre este îndepărtat și vârful conectorului este șlefuit și lustruit (calitatea așchiilor este de cea mai mare importanță). Pentru a asigura o precizie ridicată, performanța acestor lucrări este controlată cu ajutorul unui microscop 200x. Lustruirea se poate face manual sau folosind o mașină de lustruit.

Conexiunea de cea mai înaltă calitate cu pierderi minime este asigurată de fibrele de sudură. Această metodă este folosită pentru a crea linii de fibră optică de mare viteză. În timpul sudării, capetele ghidajului de lumină se topesc; pentru aceasta, un arzător cu gaz, o sarcină electrică sau radiație laser poate fi folosită ca sursă de energie termică.

Fiecare metodă are propriile sale avantaje. Sudarea cu laser, datorită absenței impurităților, vă permite să obțineți cei mai puri compuși. Pistolele cu gaz sunt de obicei folosite pentru a îmbina permanent fibrele multimodale. Cea mai comună este sudarea electrică, care asigură viteză mare și calitate a muncii. Timpul de topire al diferitelor tipuri de fibre optice diferă.

Pentru lucrările de sudare se folosesc unelte speciale și echipamente scumpe de sudură - automate sau semi-automate. Aparatele moderne de sudură vă permit să controlați calitatea sudurii, precum și să testați îmbinările de tracțiune. Modelele avansate sunt echipate cu programe care vă permit să optimizați procesul de sudare pentru un anumit tip de fibră optică.

După fuziune, îmbinarea este protejată de tuburi bine fixate, care asigură o protecție mecanică suplimentară.

O altă metodă de îmbinare a elementelor de fibră optică într-o singură linie de fibră optică este o conexiune mecanică. Această metodă oferă mai puțină curățenie a conexiunii decât sudarea, cu toate acestea, atenuarea semnalului în acest caz este încă mai mică decât atunci când se utilizează conectori optici.

Avantajul acestei metode față de altele este că pentru efectuarea lucrării se folosesc dispozitive simple (de exemplu, o masă de asamblare), care permit efectuarea lucrărilor în locuri greu accesibile sau în interiorul unor structuri mici.

Îmbinarea mecanică implică utilizarea unor conectori speciali - așa-numitele îmbinări. Există mai multe tipuri de conectori mecanici, care sunt o structură alungită cu un canal pentru introducerea și fixarea fibrelor optice îmbinate. Fixarea în sine este asigurată cu ajutorul zăvoarelor prevăzute de design. După conectare, îmbinările sunt protejate suplimentar prin cuplaje sau cutii.

Conectorii mecanici pot fi utilizați în mod repetat. În special, acestea sunt utilizate în timpul lucrărilor de reparații sau restaurare pe linie.

FOCL: tipuri de fibre optice

Fibrele optice utilizate pentru a construi legături de fibră optică diferă în ceea ce privește materialul de fabricație și structura modului de lumină. În ceea ce privește materialul, se face distincția între fibrele integral de sticlă (cu miez de sticlă și placare optică din sticlă), fibre integral din plastic (cu miez și placare din plastic) și modele combinate (cu miez de sticlă și placare din plastic). ). Cel mai bun randament este asigurat de fibrele de sticlă; o opțiune de plastic mai ieftină este utilizată dacă cerințele pentru atenuare și parametrii de debit nu sunt critice.

Era tehnologică ne-a oferit multe invenții și descoperiri strălucitoare, dar, se pare, capacitatea de a transmite informații pe distanțe lungi a fost cea care a adus una dintre cele mai semnificative contribuții la dezvoltarea tehnologiei. Mijloacele prin care sunt transmise datele au parcurs un drum lung de la firul de cupru cu un secol în urmă la cablurile moderne de fibră optică. Ca urmare, volumul de informație, viteza și distanța de transmitere a acesteia au crescut de mai multe ori, ceea ce a extins limitele dezvoltării tehnologice în toate domeniile.

Cablurile moderne de fibră optică de sticlă cu pierderi reduse oferă o lățime de bandă practic nelimitată și au multe alte avantaje față de mediile create anterior. Cel mai simplu sistem de fibră optică pentru transmiterea informațiilor între două puncte este format din trei elemente principale: un transmițător optic, un cablu de fibră optică și un receptor optic (Fig. 1).

Orez. 1. Schema celui mai simplu sistem de transmisie a informațiilor pe fibră optică

Transmițător optic convertește un semnal electric analog sau digital într-un semnal luminos corespunzător. Sursa de lumină poate fi fie un LED, fie un laser cu stare solidă. Cele mai frecvent utilizate surse de lumină sunt lungimi de undă de 850, 1300 și 1550 nanometri.

Cablu de fibra optica constă din una sau mai multe fibre de sticlă care acționează ca ghiduri de undă (ghizi de lumină) pentru lumină. Designul unui cablu de fibră optică este similar cu cel al unui cablu electric, dar conține elemente speciale pentru a proteja ghidajele de lumină din interiorul acestuia. Conectarea a mulți kilometri de cabluri se realizează folosind conectori optici detașabili și permanenți.

Receptor optic convertește semnalul luminos într-o copie a semnalului electric original. Elementul de detectare al receptorului optic folosește fie o fotodiodă de avalanșă, fie (mai des) o fotodiodă PIN.

Sistemele de transmisie a informațiilor cu fibră optică - un receptor optic și un transmițător conectat printr-un cablu de fibră optică - au multe avantaje față de firele convenționale de cupru și cablurile coaxiale:

De ce sistemele cu fibră optică au aceste proprietăți benefice? Citind această broșură și înțelegând principiile din spatele tehnologiei cu fibră optică, veți avea răspunsul la această întrebare. Fiecare dintre cele trei componente ale sistemelor de fibră optică - emițătoare, receptoare și cabluri - are propria sa secțiune.

Transmițătoare optice

Un transmițător optic transformă un semnal electric într-un flux de lumină modulat pentru transmisie prin fibră optică. În funcție de tipul de semnal, pot fi utilizate diverse metode de modulare - aprinderea și stingerea luminii sau schimbarea ușoară între nivelurile specificate, proporțional cu semnalul de intrare. În fig. 2, aceste două metode principale de modulare sunt prezentate în grafice ale intensității luminii în funcție de timp.

Orez. 2. Metode de bază de modulare a fluxului luminos

Cele mai frecvente surse de lumină utilizate în transmițătoarele optice sunt diodele emițătoare de lumină (LED-uri) și laserele semiconductoare (diodele laser). Pentru utilizarea în sistemele cu fibră optică, aceste dispozitive sunt fabricate în carcase care permit aducerea fibrei optice cât mai aproape de zona care emite lumină. Acest lucru este necesar pentru a direcționa cât mai multă lumină posibil în ghidajul de lumină. Uneori, emițătorul este echipat cu o lentilă sferică microscopică, care vă permite să colectați toată lumina „până la ultima picătură” și să o direcționați în fibră. În unele cazuri, filamentul de sticlă este atașat direct de suprafața cristalului care emite lumină.

Cele mai frecvente surse de lumină utilizate în transmițătoarele optice sunt diodele emițătoare de lumină (LED-uri) și laserele semiconductoare (diodele laser).

LED-urile au o suprafață destul de mare a elementului emițător și, prin urmare, nu emit la fel de eficient ca laserele. Cu toate acestea, LED-urile sunt utilizate pe scară largă pe liniile de comunicare de lungime scurtă și medie. LED-urile sunt mult mai ieftine decât laserele, au o dependență aproape liniară a intensității radiației de mărimea curentului electric, iar intensitatea radiației lor depinde slab de temperatură. Laserele, pe de altă parte, au o suprafață de emisie foarte mică și pot furniza mult mai multă putere în fibră decât LED-urile. Ele sunt, de asemenea, liniare ca curent, dar sunt foarte susceptibile la influența temperaturii și necesită utilizarea unor circuite electronice mai complexe pentru a obține stabilitatea necesară. Deoarece laserele sunt destul de scumpe, acestea sunt utilizate în principal acolo unde este necesară transmiterea de date pe distanțe lungi.

Deoarece laserele sunt destul de scumpe, acestea sunt utilizate în principal acolo unde este necesară transmiterea de date pe distanțe lungi.

LED-urile și laserele utilizate în comunicațiile cu fibră optică emit în partea infraroșie a spectrului undelor electromagnetice și, prin urmare, lumina lor este invizibilă pentru ochiul uman fără utilizarea unor mijloace speciale. Lungimea de undă a radiației a fost selectată ținând cont de transparența maximă a materialului de ghidare a luminii și de cea mai mare sensibilitate a fotodiodelor. Cele mai frecvent utilizate lungimi de undă astăzi sunt 850, 1300 și 1550 nanometri. Atât LED-urile, cât și laserele sunt disponibile pentru toate cele trei lungimi de undă.

După cum sa menționat deja, puterea de lumină a LED-urilor și laserelor este modulată într-unul din două moduri: „pornit-oprit” sau o schimbare liniară continuă a intensității. În fig. Figura 3 prezintă circuite simplificate care implementează ambele metode de modulare. Pentru a controla emițătorul, se folosește un tranzistor, a cărui bază primește un semnal digital preformat. Frecvența maximă de modulație este determinată de circuitul electronic și de proprietățile emițătorului. Cu LED-uri, frecvențele de câteva sute de megaherți sunt ușor de atins, cu lasere - mii de megaherți. Diagrama nu arată unitatea de stabilizare termică (LED-urile de obicei nu o necesită deloc).

Modulația liniară este realizată folosind un circuit bazat pe amplificator operațional (Figura 3B). Semnalul de modulare este aplicat intrării inversoare a amplificatorului, polarizarea constantă este furnizată intrării neinversoare. Nici circuitul de stabilizare termică nu este prezentat aici.

Orez. 3. Metode de modulare a fluxului luminos al LED-urilor
și lasere semiconductoare

Într-un semnal digital care utilizează modulația on-off, nivelurile logice pot fi codificate în diferite moduri. În cel mai simplu dintre ele, unul logic corespunde prezenței luminii, iar un zero logic îi corespunde absenței. În plus, se utilizează modularea lățimii și frecvenței impulsului. Modularea lățimii impulsurilor utilizează un flux continuu de impulsuri, cu două durate diferite care codifică nivelurile logice ale semnalului. Cu modularea în frecvență a impulsurilor, toate impulsurile au aceeași durată, dar rata de repetiție a acestora variază în funcție de nivelul logic transmis.

Figura 4. Diverse metode de transmisie optică la analog
și informații digitale

Există, de asemenea, mai multe metode de modulare analogică. Cea mai simplă dintre acestea este modularea liniară, unde intensitatea sursei de lumină este direct legată de mărimea semnalului transmis. În alte metode, semnalul transmis mai întâi modulează un purtător de înaltă frecvență (și, în unele cazuri, purtători multipli), apoi acest semnal complex controlează luminozitatea sursei de lumină.

În fig. Figura 4 arată intensitatea luminii în funcție de timp pentru aceste metode de modulare.

Frecvența luminii (care este și radiație electromagnetică) este foarte mare - de ordinul a milioane de gigaherți. Banda de frecvență a emițătorilor de lumină (lasere și LED-uri) este destul de largă, dar, din păcate, tehnologia modernă nu face posibilă utilizarea selectivă a acestei benzi, așa cum se face la transmiterea informațiilor prin radio. Într-un transmițător optic, întreaga bandă de frecvență este pornită și oprită deodată, așa cum se făcea la primele transmițătoare cu scânteie în zorii erei radio. În cele din urmă, oamenii de știință vor depăși acest obstacol și va deveni posibilă „transmisia coerentă”, ceea ce va determina dezvoltarea în continuare a tehnologiei fibrei optice.

Ghiduri de lumină

Injectarea luminii în fibra optică

Cu cât puterea emițătorului este mai mare, cu atât mai multă lumină intră în ghidul de lumină.

După ce transmițătorul a convertit semnalul electric de intrare în lumină modulată corespunzător, acesta trebuie introdus în fibra optică. După cum sa menționat deja, există două moduri de a face acest lucru: conectarea directă a elementului emițător la ghidajul de lumină și plasarea ghidajului de lumină în imediata apropiere a emițătorului. Când se utilizează cea de-a doua metodă, cantitatea de lumină care intră în fibra optică depinde de patru factori: intensitatea radiației, aria elementului emițător, unghiul de intrare al ghidului de lumină și pierderile de reflexie și împrăștiere. Să aruncăm o privire rapidă asupra tuturor acestor factori.

Intensitate Ieșirea de emisie a unui LED sau laser depinde de proiectarea acestuia și este de obicei exprimată ca putere totală radiată la un anumit curent. Uneori, această cifră este exprimată ca puterea reală transferată într-un anumit tip de fibră. Toate celelalte lucruri fiind egale, cu cât puterea emițătorului este mai mare, cu atât mai multă lumină intră în ghidul de lumină.

Raportul dintre zonele elementului radiant și miezul fibrei optice determină proporția din puterea totală care intră în fibră - cu cât acest raport este mai mic, cu atât mai multă lumină va ajunge în fibră.

Doar lumina care a intrat în fibra optică la un unghi mai mic sau egal cu unghiul de intrare se va propaga de-a lungul ghidului de lumină.

Unghiul de intrare Fibrele optice se caracterizează prin deschiderea lor numerică (NA), care este definită ca sinusul jumătății unghiului de intrare. Valorile tipice NA variază de la 0,1 la 0,4, corespunzătoare unui unghi de intrare de 11 până la 46 de grade. Doar lumina care a intrat în fibra optică la un unghi mai mic sau egal cu unghiul de intrare se va propaga de-a lungul ghidului de lumină.

Pierderi. Pe lângă pierderile de contaminare pe suprafața fibrei optice, există întotdeauna o pierdere inevitabilă a intensității luminii cauzată de reflexia la intrarea și ieșirea din fibra optică. Acestea sunt așa-numitele pierderi de Fresnel (numite după fizicianul francez O. J. Fresnel), care reprezintă aproximativ 4% din intensitatea totală la fiecare interfață sticlă-aer. Dacă este necesar, se aplică o cantitate mică de gel optic special pe suprafețele de sticlă care se îmbină pentru a reduce aceste pierderi.

Tipuri de fibre optice

Acum sunt utilizate două tipuri de fibră optică: cu o schimbare treptată și lină a indicelui de refracție de-a lungul razei (profilului). În fig. Figura 5 arată că lumina se propagă prin astfel de ghiduri de lumină în moduri diferite.

Figura 5. Propagarea luminii printr-o fibră optică cu profile trepte și netede ale indicelui de refracție

După cum se arată în figură, fibra cu indice de treaptă constă dintr-un miez de sticlă cu pierderi reduse, înconjurat de o placare de sticlă cu indice de refracție inferior. Această diferență de indice de refracție face ca lumina să fie reflectată de la interfața dintre miez și placare de-a lungul întregii sale trasee de propagare. Fibra cu profil neted constă dintr-un singur tip de sticlă, dar este prelucrată astfel încât indicele său de refracție să scadă treptat de la centru spre periferie. Ca rezultat, ghidul de lumină, ca o lentilă extinsă, deviază constant lumina care se propagă prin el spre centru.

Fibra optică se caracterizează prin grosimea miezului și a placajului, care este exprimată în micrometri. Există trei dimensiuni de fibre de uz general care sunt cele mai comune astăzi, deși există și alte dimensiuni pentru aplicații specializate. Acestea sunt fibre multimodale 50/125 și 62,5/125 microni și monomod 8-10/125 microni. Primele două dimensiuni sunt utilizate de obicei împreună cu emițătoarele LED pe liniile de transmisie de lungime scurtă și medie. Fibra optică cu un miez de 8-10 microni este cel mai des folosită în sistemele de telecomunicații la distanță lungă împreună cu transmițătoarele optice laser.

Pierderea fibrei optice

Pe lângă pierderile de intensitate a semnalului la legătura dintre emițător și ghidajul de lumină, pierderile apar și atunci când lumina se propagă prin fibra optică. Miezul de fibră optică este fabricat din sticlă ultra-pură cu pierderi foarte mici. Sticla trebuie să aibă cea mai mare transparență, deoarece lumina trebuie să parcurgă kilometri de-a lungul fibrei fabricate din ea. Să ne uităm la geamurile obișnuite. Este transparent, dar numai pentru că grosimea sa este de doar 3-4 mm. Este suficient să te uiți la capătul plăcii de sticlă și să-i vezi culoarea verde pentru a înțelege cât de puternic absoarbe lumina chiar și pe o lungime de zece sau doi centimetri. Este ușor de imaginat cât de puțină lumină va trece printr-o grosime de o sută de metri de geam!

Majoritatea ghidajelor de lumină de uz general produc pierderi de 4 până la 6 decibeli pe kilometru la o lungime de undă de 850 nm (adică se pierde 60 până la 75% din lumină pe kilometru). La o lungime de undă de 1300 nm, pierderile sunt reduse la 3-4 dB/km (50-60%), iar la 1550 nm sunt și mai mici - o valoare de 0,5 dB/km (10%) nu este neobișnuită.

Majoritatea ghidajelor de lumină de uz general produc pierderi de 4 până la 6 decibeli pe kilometru la o lungime de undă de 850 nm (adică se pierde 60 până la 75% din lumină pe kilometru). La o lungime de undă de 1300 nm, pierderile sunt reduse la 3-4 dB/km (50-60%), iar la 1550 nm sunt chiar mai mici - o valoare de 0,5 dB/km (10%) nu este neobișnuită.

Cauza principală a pierderilor este absorbția luminii prin neomogenități și împrăștierea de către acestea. O altă cauză a pierderii fibrei optice este îndoirea excesivă, care face ca o parte din lumină să scape din miez. Pentru a evita astfel de pierderi, raza de îndoire a cablului de fibră optică în timpul instalării trebuie să fie de cel puțin 2,5 cm (și de cele mai multe ori chiar mai mare).

Lățimea de bandă a fibrei

Cu toate acestea, lățimea de bandă a fibrei optice pentru un semnal modulat este limitată și, cu cât fibra este mai lungă, cu atât este mai limitată.

Cu cât sunt mai puține moduri de radiație, cu atât lățimea de bandă a fibrei optice este mai largă.

Pierderile enumerate mai sus nu depind de frecvența de modulație, adică un nivel de pierdere de 3 dB înseamnă că 50% din lumină nu va ajunge la destinatar, indiferent dacă este modulată de un semnal de 10 Hz sau 100 MHz. Cu toate acestea, lățimea de bandă a fibrei optice pentru un semnal modulat este limitată și, cu cât fibra este mai lungă, cu atât este mai limitată. Motivul acestei limitări este ilustrat în Fig. 6. Lumina care intră în fibra optică la un unghi mic față de axa acesteia (M1) se deplasează pe o cale mai scurtă decât cea care intră sub un unghi apropiat de unghiul maxim de intrare (M2). Ca urmare, diferite fascicule care emană de la aceeași sursă (numite moduri) nu ajung la capătul îndepărtat al fibrei în același timp, ceea ce duce la efectul de pată - lărgirea impulsurilor scurte. Aceasta limitează frecvența maximă a semnalului transmis prin cablul de fibră optică. Pe scurt, cu cât sunt mai puține moduri de radiație, cu atât lățimea de bandă a fibrei este mai largă. Pentru a reduce numărul de moduri de propagare, miezul fibrei este făcut mai subțire. Fibra monomodală cu un diametru al miezului de 8 până la 10 µm are o lățime de bandă semnificativ mai largă decât fibrele multimodale cu un diametru de 50 și 62,5 µm, prin care un număr mare de moduri de radiație se pot propaga simultan.

Orez. 6. Lățimea de bandă a frecvențelor de modulație transmise de fibra optică,
limitate de existența unor căi diferite de propagare a luminii

Lățimile de bandă tipice pentru fibrele optice convenționale sunt de câțiva megaherți pe kilometru pentru fibra cu diametru de miez foarte mare, câteva sute de megaherți pe kilometru pentru fibra multimodă standard și mii de megaherți pentru fibrele optice cu un singur mod. Pe măsură ce lungimea cablului crește, lățimea de bandă scade proporțional. De exemplu, un cablu cu o bandă de 500 MHz pe o lungime de 1 km poate furniza o bandă de 250 MHz la o lungime de 2 km și doar 100 MHz la 5 km.

Lățimea de bandă foarte largă a fibrelor monomode face posibilă ignorarea practic a lungimii acestora. Cu toate acestea, pentru fibrele multimode, acest factor este important, deoarece adesea gama de frecvență a semnalelor transmise depășește lățimea de bandă a cablurilor.

Design cablu fibră optică

Cablurile de fibră optică sunt disponibile în diferite diametre și modele. Ca și în cazul cablurilor coaxiale, designul cablurilor cu fibră optică este determinat de scopul propus. În exterior, cablul de fibră optică este similar cu cablul coaxial. În fig. Figura 7 prezintă o diagramă schematică a unui cablu standard de fibră optică.

Fibra optică are un strat protector care o protejează de deteriorarea în timpul procesului de producție. Este plasat într-un tub de clorură de polivinil potrivit, unde se poate îndoi liber atunci când este instalat în jurul colțurilor peretelui și în canalele de cabluri.

Acest tub este înconjurat de o împletitură Kevlar, care absoarbe forța mecanică principală care acționează asupra cablului în timpul instalării. În cele din urmă, mantaua exterioară din PVC protejează întregul cablu și împiedică pătrunderea umezelii în interior.

Cablurile cu acest design sunt potrivite pentru instalarea în interiorul clădirilor unde nu este necesară o rezistență semnificativă la influențele externe. Există cabluri pentru aproape orice opțiune de instalare, cum ar fi cabluri directe în pământ, mantale exterioare din oțel ranforsat rezistent la rozătoare și cabluri neinflamabile certificate UL pentru instalarea deasupra tavanelor false. De asemenea, sunt disponibile cabluri multi-core cu coduri de culoare.

Orez. 7. Instalarea unui cablu standard de fibră optică

Alte tipuri de ghidaje de lumină

Ghidurile de lumină din plastic sunt folosite pentru a transmite date pe distanțe foarte scurte în interiorul echipamentelor electronice împreună cu LED-uri ieftine. Una dintre aplicațiile standard ale unor astfel de ghiduri de lumină este izolarea optică a circuitelor de control în sursele de înaltă tensiune.

Alte două tipuri de ghidaje de lumină - cuarț cu un miez de diametru foarte mare și realizate în întregime din plastic - nu sunt de obicei folosite în telecomunicații. Ghidurile de lumină cu cuarț sunt folosite pentru a transmite fluxuri de lumină puternice, de exemplu în chirurgia cu laser. Ghidurile de lumină din plastic sunt folosite pentru a transmite date pe distanțe foarte scurte în interiorul echipamentelor electronice împreună cu LED-uri ieftine. Una dintre aplicațiile standard ale unor astfel de ghiduri de lumină este izolarea optică a circuitelor de control în sursele de înaltă tensiune.

Conectori optici

Folosind conectori optici, cablurile de fibră optică sunt conectate la echipamente sau interconectate. Acestea sunt asemănătoare conectorilor electrici ca funcție și aspect, dar necesită o fabricație de foarte mare precizie. Un conector optic necesită alinierea și alinierea precisă a nucleelor ambelor fibre. Deoarece diametrul lor este foarte mic (de exemplu, 50 µm), cerințele de precizie sunt foarte mari: toleranța este de ordinul unui micron.

Există multe tipuri diferite de conectori optici în uz astăzi. Conectorul SMA, folosit înainte de inventarea fibrelor monomode, a rămas cel mai comun până de curând. În fig. Figura 8 prezintă detaliile de proiectare ale acestui conector.

Orez. 8. Design conector SMA

Vă rugăm să rețineți că conectorii ST multimode vor funcționa corect numai cu fibre multimode.

Pentru fibrele multimode, conectorul cel mai des folosit astăzi este conectorul ST dezvoltat de AT&T. Utilizează o încuietoare cu baionetă, iar pierderile totale sunt mai mici decât în SMA. O pereche de conectori ST potriviți oferă o pierdere mai mică de 1 dB (20%) și nu necesită bucșe de ghidare suplimentare sau componente similare. O proeminență specială care împiedică rotirea conectorului asigură că la conectare, fibrele optice vor fi întotdeauna instalate în aceeași poziție una față de alta, ceea ce asigură caracteristici stabile ale conexiunii detașabile.

Conectorii ST sunt disponibili atât pentru fibre multimode, cât și pentru fibre monomode - principala diferență o reprezintă toleranțele. Vă rugăm să rețineți că conectorii ST multimode vor funcționa corect numai cu fibre multimode. Conectorii ST monomod mai scumpi pot fi utilizați fie cu fibre monomode, fie cu fibre multimodale. Procedurile de instalare a conectorilor ST și SMA pe un cablu sunt similare și durează aproximativ același timp. În fig. Figura 9 prezintă principalele elemente ale conectorului ST standard industrial.

Orez. 9. Elemente de bază ale conectorului ST

Conexiuni permanente ale ghidajelor de lumină

Deși conectorii optici pot fi utilizați pentru a conecta două ghidaje de lumină, există și alte metode care asigură pierderi semnificativ mai mici. Cele două cele mai comune sunt conexiunea mecanică și conexiunea sudată. Ambele oferă niveluri de pierdere de 0,15 până la 0,1 dB (3-2%).

Pentru conectarea mecanică, capetele ghidajelor de lumină sunt eliberate de carcase, capetele lor sunt curățate și aliniate precis cu ajutorul unui dispozitiv mecanic special. Un gel optic este aplicat pe joncțiune, reducând pierderile de reflexie la minimum. Capetele aliniate ale ghidajelor de lumină sunt menținute pe loc printr-un mecanism de blocare.

Receptoare optice

Sarcina principală a unui receptor optic este de a converti fluxul de lumină modulat care vine de la o fibră optică într-o copie a semnalului electric original furnizat emițătorului.

Sarcina principală a unui receptor optic este de a converti fluxul de lumină modulat care vine de la o fibră optică într-o copie a semnalului electric original furnizat emițătorului. Detectorul din receptor folosește de obicei un PIN sau o fotodiodă de avalanșă, care este montată pe un conector optic (similar cu cel folosit pentru sursele de lumină). Fotodiodele au de obicei un element de detectare destul de mare (câțiva micrometri în diametru), astfel încât cerințele pentru precizia de poziționare a fibrei optice nu sunt la fel de stricte ca pentru transmițători.

Este important să folosiți receptoare numai cu dimensiunea fibrei pentru care sunt proiectate, altfel amplificatorul se poate supraîncărca.

Intensitatea radiației care iese din fibra optică este destul de scăzută, iar receptoarele optice au amplificatoare interne cu câștig mare. Prin urmare, este important să folosiți receptoare numai cu dimensiunea fibrei pentru care sunt proiectate, altfel amplificatorul se poate supraîncărca. Dacă, de exemplu, o pereche emițător-receptor proiectată pentru fibră monomod este utilizată cu multimod, prea multă lumină va pătrunde în receptor, provocându-l să sature și să distorsioneze grav semnalul de ieșire. De asemenea, dacă utilizați fibră monomod cu un transmițător și un receptor proiectat pentru multimod, puțină lumină va ajunge la receptor și semnalul de ieșire va conține mult zgomot sau deloc semnal. Singurul caz în care nepotrivirea receptorului și emițătorului cu tipul de fibră poate fi utilă este dacă există pierderi excesive în fibră. Apoi, cei 5-15 dB suplimentari, care se vor obține prin înlocuirea fibrei monomode cu multimode, vor salva situația și ne vor permite să obținem un sistem funcțional. Cu toate acestea, aceasta este o situație extremă și nu este recomandată pentru utilizare normală.

Trebuie amintit că receptoarele de semnal electronic, spre deosebire de cablurile de fibră optică, sunt susceptibile la interferențe electromagnetice, așa că atunci când lucrați cu acestea, trebuie utilizate măsuri de protecție standard - ecranare, împământare etc.

La fel ca transmițătoarele, receptoarele optice sunt disponibile în versiuni analogice și digitale. Ambele folosesc un preamplificator analogic urmat de o etapă de ieșire analogică sau digitală.

În fig. Figura 10 prezintă o diagramă funcțională a unui receptor optic analogic simplu. Prima etapă este un amplificator operațional, conectat ca un convertor curent-tensiune. Micul curent generat de fotodiodă este convertit aici într-o tensiune, a cărei amplitudine este de obicei de câțiva milivolți. În etapa următoare, care este un simplu amplificator de tensiune, semnalul este amplificat la nivelul necesar.

Schema funcțională a unui receptor optic digital este prezentată în Fig. 11. Ca și în cazul unui receptor analogic, prima etapă este un convertor curent-tensiune. Semnalul său de ieșire este transmis la un comparator de tensiune, care produce un semnal digital curat cu durate scurte de swing. Controlul nivelului de declanșare al comparatorului, dacă este prezent, este utilizat pentru a regla fin simetria semnalului digital reconstruit.

Adesea, la receptoare sunt adăugate etape suplimentare pentru reproducerea cât mai precisă a semnalului de intrare, care funcționează ca amplificatoare liniare pentru cabluri coaxiale, convertoare de protocol etc. Trebuie amintit că receptoarele de semnal electronic, spre deosebire de cablurile de fibră optică, sunt susceptibile la interferențe electromagnetice, așa că atunci când lucrați cu acestea, trebuie utilizate măsuri de protecție standard - ecranare, împământare etc.

Orez. 10. Cel mai simplu receptor optic analogic

Orez. 11. Cel mai simplu receptor optic digital

Dezvoltarea unui sistem de fibră optică

Există mulți factori de luat în considerare atunci când proiectați un sistem de fibră optică, fiecare dintre aceștia contribuind la obiectivul final de a asigura că suficientă lumină ajunge la receptor. Fără atingerea acestui obiectiv, sistemul nu va funcționa corect. În fig. 12 identifică mulți dintre acești factori.

Orez. 12. Cei mai importanți parametri de luat în considerare
la dezvoltarea unui sistem de fibră optică

Când proiectați un sistem de fibră optică, se recomandă următoarea procedură pas cu pas:

Selectarea unui receptor și transmițător adecvat tipului de semnal care trebuie transmis (analogic, digital, video, RS-232, RS-422, RS-485 etc.).
Determinarea surselor de energie disponibile (tensiune AC, tensiune DC etc.).
Determinați, dacă este necesar, cerințe speciale (de exemplu, impedanțe, lățime de bandă, conectori speciali și diametrul fibrei etc.).
Calculul pierderilor totale în sistem (în decibeli): însumarea pierderilor în cabluri, în conexiuni detașabile și permanente. Aceste specificații sunt disponibile de la producătorii de dispozitive electronice și cabluri cu fibră optică.
Compararea cifrei de pierdere rezultată cu valoarea admisă a nivelului semnalului la intrarea receptorului. Ar trebui să joci în siguranță adăugând un spațiu liber de cel puțin 3 dB întregului sistem.
Verificarea dacă lățimea de bandă a sistemului îndeplinește nevoile de transmitere a tipului dorit de semnal. Dacă calculele arată că lățimea de bandă este insuficientă pentru a transmite semnalul pe distanța necesară, atunci ar trebui fie să alegeți un receptor și un transmițător diferit (lungime de undă diferită), fie să luați în considerare utilizarea unui cablu de fibră optică mai scump și de înaltă calitate, cu pierderi mai mici.

Lista de verificare a parametrilor necesari pentru proiectarea unui sistem de transmisie prin fibră optică

Scopul (descrierea pe scurt a sarcinii):
Parametrii semnalului analogic:
Tensiune de intrare
Impedanta de intrare
Tensiune de ieșire
Impedanta de iesire
Raportul semnal-zgomot

Lățimea de bandă
Conectori
Alte date
Parametrii semnalului digital:
Tip de interfață (RS-232, 422, 485 etc.)
Rata de transfer de date
Metoda de comunicare (DC sau AC)
Rata de eroare de biți permisă
Conectori
Alte date
Cerințe de alimentare:
Voltaj
Actual
Tensiune AC sau DC
Conectori
Alte date

Cerințe pentru linia de fibră optică:
Lungimea liniei
Lungimea de undă a luminii
Pierderi acceptabile
Conectori optici
Tipul fibrei
Diametrul fibrei
Condiții de instalare
Cerințe generale:
Dimensiunea carcasei
Metoda de instalare
Caracteristici de mediu
Interval de temperatură de funcționare
Interval de temperatură de depozitare
Alte date
Comentarii suplimentare:

Slide Communication

Conexiuneîn tehnologie – transmiterea de informații (semnale) la distanță.

Tipuri de comunicare

În funcție de fenomenele folosite pentru a codifica mesajele, puteți evidenția conexiunea folosind:

electroni - telecomunicații (comunicații prin cablu și radio)
radiații fotonice - fibră optică modernă, unele tipuri de turnuri de semnalizare, semnale de lanternă în cod Morse, comunicații laser atmosferice și spațiale
secvențe de simboluri realizate din coloranți pe material - scriere pe hârtie.
relief sau modificare a formei materialului – disc optic

În funcție de mediul de transmisie a datelor, liniile de comunicație sunt împărțite în:

satelit
aer
sol
sub apă
Subteran

În funcție de ceea ce transmite mesajul, conform principiilor fizice care stau la baza liniilor de comunicare, se pot distinge următoarele tipuri de comunicare:

Comunicații prin cablu și prin cablu - transmisia se realizează de-a lungul mediului de ghidare.

Comunicare prin cablu electric
Comunicatii prin fibra optica

Comunicații prin satelit - comunicații folosind repetoare spațiale
Comunicare prin releu radio - comunicare folosind repetoare(e) terestru(e)
stații de bază

serviciu de curierat

Poșta porumbeilor

În funcție de faptul că sursele/receptorii de informații sunt sau nu mobili, se disting staționar (fix) Și mobil conexiune ( mobil, comunicarea cu obiectele în mișcare- SPO).

Pe baza tipului de semnal transmis, se disting comunicațiile analogice și digitale.

Semnal

În funcție de ce informații sunt transmise, există analogicȘi digital conexiune. Comunicarea analogică este transmiterea de mesaje continue (cum ar fi sunetul sau vorbirea). Comunicarea digitală este transferul de informații în formă discretă (forma digitală). Cu toate acestea, mesajele discrete pot fi transmise pe canale analogice și invers. În prezent, comunicarea digitală înlocuiește analogia (digitalizarea are loc),

Linie de comunicare

Linie de comunicare(LS) - mediul fizic prin care sunt transmise semnalele informative ale echipamentelor de transmisie a datelor și ale echipamentelor intermediare.

Acesta este un set de dispozitive tehnice care asigură transmiterea mesajelor de orice fel de la expeditor la destinatar. Se realizează folosind semnale electrice care circulă prin fire sau semnale radio.

Linii de comunicație prin cablu

Circuit de comunicare- conductoare/fibră utilizate pentru transmiterea unui semnal. În comunicațiile radio, același concept are numele trompă. Distinge lanț de cabluri- lanț în cablu și lanț de aer- suspendat pe suporturi.

Liniile de telecomunicații cu fir sunt împărțite în cablu, aeriene și fibră optică. Liniile de cablu au fost așezate în subteran. Cu toate acestea, din cauza designului imperfect, liniile de comunicație prin cablu subterane au făcut loc celor aeriene. Un cablu telefonic tipic de oraș constă dintr-un mănunchi de fire subțiri de cupru sau aluminiu, izolate unele de altele și închise într-o manta comună. Cablurile sunt formate dintr-un număr variabil de perechi de fire, fiecare dintre ele fiind folosită pentru a transporta semnale telefonice. Dorința de a extinde spectrul de frecvențe transmise și de a crește capacitatea liniilor de sisteme multicanal a condus la crearea de noi tipuri de cabluri, așa-numitele coaxiale. Sunt utilizate pentru transmiterea semnalelor de televiziune de înaltă frecvență, precum și pentru comunicații telefonice la distanță lungă și internaționale. Un fir dintr-un cablu coaxial este un tub (sau împletitură) de cupru sau aluminiu, iar celălalt este un miez central de cupru încorporat în acesta. Sunt izolați unul de celălalt și au o axă comună. Un astfel de cablu are pierderi mici, nu emite aproape unde electromagnetice și, prin urmare, nu creează interferențe. Aceste cabluri permit transmiterea energiei la frecvențe actuale de până la câteva milioane de herți și le permit să transmită programe de televiziune pe distanțe mari.

Orez. Cablu coaxial

Linii de comunicații prin fibră optică

Liniile telefonice și cablurile de televiziune sunt utilizate în principal ca linii de comunicații cu fir. Cea mai dezvoltată este comunicarea prin cablu telefonic. Dar are dezavantaje serioase: susceptibilitatea la interferențe, atenuarea semnalelor la transmiterea lor pe distanțe lungi și debit redus. Liniile de fibră optică nu au toate aceste dezavantaje - un tip de comunicare în care informația este transmisă prin ghiduri de undă dielectrice optice („fibră optică”).

Fibra optică este considerată cel mai perfect mediu pentru transmiterea fluxurilor mari de informații pe distanțe mari. Este fabricat din cuarț, care se bazează pe dioxid de siliciu - un material răspândit și ieftin, spre deosebire de cupru. Fibra optică este foarte compactă și ușoară, cu un diametru de doar aproximativ 100 de microni.

Liniile de fibră optică diferă de liniile tradiționale de sârmă:

viteză foarte mare de transmitere a informațiilor (pe o distanță de peste 100 km fără repetitoare);
securitatea informațiilor transmise împotriva accesului neautorizat;
rezistență ridicată la interferențe electromagnetice;
rezistență la medii agresive;
capacitatea de a transmite simultan până la 10 milioane de conversații telefonice și un milion de semnale video pe o fibră;
flexibilitatea fibrelor;
dimensiuni și greutate reduse;
siguranță la scântei, explozii și incendii;
ușurință de instalare și instalare;
cost scăzut;
durabilitate ridicată a fibrelor optice - până la 25 de ani.

Orez. Cablu fibră optică (secțiune transversală)

În prezent, schimbul de informații între continente are loc în principal prin cabluri submarine de fibră optică, mai degrabă decât prin comunicații prin satelit. În același timp, principala forță motrice din spatele dezvoltării liniilor de comunicații subacvatice cu fibră optică este Internetul.

Orez. Rețea de fibră optică Transtelecom

Legătură Pot fi:

simplex- adică să permită transmiterea datelor doar într-o singură direcție, de exemplu - radiodifuziune, televiziune;
semi-duplex unul câte unul;
duplex- adică să permită transferul de date în ambele sensuri simultan, exemplu - telefon.

Separarea (etanșarea) canalelor:

Crearea mai multor canale pe o linie de comunicație este asigurată prin separarea lor prin frecvență, timp, coduri, adresă și lungime de undă.

diviziunea în frecvență a canalelor (FDM, FDM) - împărțirea canalelor în funcție de frecvență, fiecărui canal i se alocă un anumit interval de frecvență
diviziunea în timp a canalelor (TDM, TDM) - împărțirea canalelor în timp, fiecărui canal i se alocă un interval de timp (interval de timp)
Divizia de cod a canalelor (KKK, CDMA) - separarea canalelor prin coduri, fiecare canal are propriul cod, a cărui suprapunere pe semnalul de grup vă permite să evidențiați informațiile unui anumit canal.
Diviziunea canalelor spectrale (SRK, WDM) - separarea canalelor după lungimea de undă

Linii de comunicație fără fir

Comunicare radio - undele radio din spațiu sunt folosite pentru transmisie.

Comunicații DV, SV, HF și VHF fără utilizarea repetitoarelor
Comunicații prin satelit - comunicații folosind repetitoare spațiale
Comunicare prin releu radio - comunicare folosind repetoare terestre
Comunicare celulară - comunicare folosind o rețea terestră stații de bază

Sistem de comunicatii cuprinde echipamente terminale, sursa și destinatarul mesajului și dispozitive de conversie a semnalului(UPS) de la ambele capete ale liniei. Echipamentul terminal asigură procesarea primară a mesajelor și semnalelor, conversia mesajelor din forma în care sunt furnizate de sursă (vorbire, imagine etc.) într-un semnal (pe sursă, partea expeditorului) și înapoi (pe destinatar). lateral), amplificare etc. UPS poate proteja semnalul de distorsiuni.

Tipuri de comunicații moderne

Poștă

Poștă(Rusă) Mail (informații); din lat. posta) - un tip de comunicare și instituție pentru transportul de știri (de exemplu, scrisori și cărți poștale) și mărfuri mici, uneori persoane. Efectuează expedieri regulate de trimiteri poștale - corespondență scrisă, periodice, mandate de plată, colete, colete - folosind în principal vehicule.

Organizația poștală din Rusia este în mod tradițional o întreprindere de stat. Rețeaua de oficii poștale este cea mai mare rețea organizațională din țară.

Scrisoare- un mijloc de stocare a informațiilor, de exemplu pe hârtie. Înainte de a trimite o scrisoare, trebuie să puneți codurile poștale ale expeditorului și destinatarului pe plic, în conformitate cu șablonul aplicat acestuia.

Orez. Plic de poștă cu șablon de cod poștal

Orez. Plic poștal rusesc cu cod poștal

Poștă aeriană, sau poștă aeriană(Engleză) poștă aeriană), - un tip de serviciu poștal în care trimiterile poștale sunt transportate pe calea aerului prin aviație.

Orez. Plic poștă aerian al Federației Ruse

Poșta porumbeilor- una dintre metodele de comunicare poștală în care mesajele scrise sunt livrate folosind porumbei călător.

Cybermail@

Principalul avantaj al e-mailului este viteza de livrare, indiferent de locația geografică a expeditorului scrisorii și a destinatarului. Dar atât expeditorul, cât și destinatarul trebuie să aibă computere și acces la e-mail.

Ce se întâmplă dacă expeditorul are aceste capacități, dar destinatarul nu? În Statele Unite, serviciul poștal de stat asigură livrarea unui e-mail către oficiul poștal cel mai apropiat de destinatar. Acolo este tipărit și livrat în plic de către poștaș destinatarului. Astăzi, poșta aeriană livrează o scrisoare obișnuită din Rusia către SUA în 3-4 săptămâni. O nouă scrisoare combinată (e-mail - obișnuit) poate fi livrată în 48 de ore. Rusia are, de asemenea, un plan de a dota oficiile poștale cu acces la internet și e-mail. Acest proiect se numește „Cybermail@”. În toate oficiile poștale vor fi deschise „saloane de internet” – puncte de acces public la internet. Într-un astfel de salon va fi posibil să trimiteți un e-mail care să conțină orice text, document, desen, fotografie. Această scrisoare va fi trimisă la cel mai apropiat oficiu poștal destinatarului, tipărită, sigilată automat într-un plic și livrată de poștaș la orice adresă în termen de 48 de ore. În salonul online, un consultant te va ajuta să înveți cum să folosești e-mailul și să faci o fotografie digitală. Primul astfel de salon pe internet există deja la Oficiul Poștal din Moscova. Costul unei pagini dintr-o astfel de scrisoare combinată este de 12 ruble, iar pe o dischetă costă 6 ruble pe 2 KB.

O parte a proiectului Cybermail@ este așa-numitul „Hybrid Mail”. Acesta este un hibrid dintre internetul modern și „poștașul tradițional”. Acum oricine poate aduce la poștă o scrisoare obișnuită scrisă pe hârtie. Acolo va fi introdus în computer și trimis prin e-mail la oficiul poștal cel mai apropiat de destinatar. În ea, această scrisoare va fi tipărită pe o imprimantă, iar poștașul o va duce destinatarului. Apoi scrisoarea va ajunge în orice oraș din țară în cel mult 48 de ore, deoarece cea mai lungă etapă - transportul unei scrisori scrise pe hârtie din oraș în oraș - dispare din procesul de livrare. Deci viteza de livrare a unei scrisori este egală cu cea a unei telegrame. Dar costul unei astfel de scrisori este de multe ori mai mic decât o telegramă. La urma urmei, costul unui singur cuvânt dintr-o telegramă atunci când este transmisă în Rusia este de 80 de copeici, iar costul unei pagini dintr-o scrisoare hibridă în format A4 și 2000 de caractere este de doar 12 ruble. În același timp, câteva sute de cuvinte încap pe o pagină A4!

Scrisoarea poate fi închisă, adică Scrisoarea este livrată destinatarului într-un plic, sau deschis, adică. scrisoarea este livrată fără plic.
Puteți trimite scrisori prin corespondență hibridă, atât pe hârtie, cât și pe suport magnetic.

Ulterior, la proiectul „Hybrid Mail” a fost adăugată o adăugare pentru utilizatorii care dețin internet și e-mail. Le permite să trimită un e-mail unui destinatar care nu are e-mail. Această scrisoare merge la oficiul poștal cel mai apropiat de destinatar, este tipărită și sigilată într-un plic. Poștașul duce acest plic la destinatar - destinatarul scrisorii. Acest lucru reduce semnificativ timpul de livrare.

Poștă pneumatică, sau poștă pneumatică(din grecescul πνευματικός - aer), - un sistem de deplasare a mărfurilor piese sub influența aerului comprimat sau, dimpotrivă, rarefiat. Capsulele pasive închise (containere) se deplasează printr-un sistem de conducte, transportând încărcături ușoare și documente în interiorul lor.

Orez. Terminal de poștă pneumatic

Este folosit în organizații pentru a trimite documente originale, de exemplu, în bănci, depozite și biblioteci, numerar în supermarketuri și casete bancare, teste, istorice medicale, radiografii în instituții medicale, precum și mostre în întreprinderi industriale.

Telegraf(din greaca veche τῆλε - „departe” + γρᾰ́φω - „scriu”) - un mijloc de transmitere a unui semnal prin fire sau alte canale de telecomunicații. În Rusia, comunicarea telegrafică există și astăzi. În unele țări, telegraful a fost considerat o formă de comunicare învechită și toate operațiunile de trimitere și livrare a telegramelor au fost reduse. În Țările de Jos, comunicațiile telegrafice și-au încetat activitatea în 2004. În ianuarie 2006, cel mai vechi operator național american, Western Union, a anunțat încetarea completă a serviciilor către public pentru trimiterea și livrarea de mesaje telegrafice. În același timp, în Canada, Belgia, Germania, Suedia și Japonia, unele companii susțin în continuare serviciul pentru trimiterea și livrarea mesajelor telegrafice tradiționale.

Telegraf(din greaca veche τῆλε - „departe” + γρᾰ́φω - „scriu”) - un mijloc de transmitere a unui semnal prin fire sau alte canale de telecomunicații.

Telegramă- un mesaj transmis prin telegraf, unul dintre primele tipuri de comunicare care utilizează transmisia electrică a informațiilor.

Orez. Telegramă

Comunicatii telefonice

Telefon(din greacă τῆλε - departe și φωνή - voce) - un dispozitiv pentru transmiterea și primirea sunet la o distanţă prin semnale electrice. Comunicațiile telefonice sunt folosite pentru a transmite și recepționa vorbirea umană.

Este fibră optică Institutul de Cercetare a Comunicațiilor (FOCL) - un sistem bazat pe un cablu de fibră optică, conceput pentru a transmite informații în domeniul optic (luminos). În conformitate cu GOST 26599-85, termenul FOCL a fost înlocuit cu FOLP (linie de transmisie cu fibră optică), dar în utilizarea practică de zi cu zi termenul FOCL este încă folosit, așa că în acest articol ne vom ține de el.

Liniile de comunicație FOCL (dacă sunt instalate corect) în comparație cu toate sistemele de cablu se disting prin fiabilitate foarte mare, calitate excelentă a comunicației, lățime de bandă largă, lungime semnificativ mai mare fără amplificare și imunitate de aproape 100% la interferențe electromagnetice. Sistemul se bazează tehnologia fibrelor optice– lumina este folosită ca purtător de informații; tipul de informații transmise (analogice sau digitale) nu contează. Lucrarea folosește în primul rând lumină infraroșie, mediul de transmisie fiind fibra de sticlă.

Domeniul de aplicare al liniilor de comunicații cu fibră optică

Cablul de fibră optică a fost folosit pentru a furniza comunicații și transfer de informații de mai bine de 40 de ani, dar datorită costului său ridicat, a devenit relativ recent utilizat pe scară largă. Dezvoltarea tehnologiei a făcut posibil ca producția să fie mai economică și costul cablului mai accesibil, iar caracteristicile și avantajele sale tehnice față de alte materiale plătesc rapid toate costurile suportate.

În prezent, atunci când o unitate utilizează simultan un complex de sisteme cu curent redus (rețea de calculatoare, sistem de control al accesului, supraveghere video, alarme de securitate și incendiu, securitate perimetrală, televiziune etc.), este imposibil să faci fără utilizarea fibrei -linii de comunicatii optice. Doar utilizarea cablului de fibră optică face posibilă utilizarea simultană a tuturor acestor sisteme, asigură funcționarea stabilă corectă și îndeplinirea funcțiilor acestora.

FOCL este din ce în ce mai folosit ca sistem fundamental în dezvoltare și instalare, în special pentru clădiri cu mai multe etaje, clădiri de lungă durată și la combinarea unui grup de obiecte. Numai cablurile de fibră optică pot oferi volumul și viteza adecvate de transfer de informații. Toate cele trei subsisteme pot fi implementate pe baza de fibră optică; în subsistemul trunchiurilor interne, cablurile optice sunt utilizate la fel de des cu cabluri cu perechi răsucite, iar în subsistemul trunchiurilor externe joacă un rol dominant. Există cabluri de fibră optică pentru exterior (cabluri de exterior) și interne (cabluri de interior), precum și cabluri de conectare pentru comunicații prin cabluri orizontale, echiparea locurilor de muncă individuale și conexiunea clădirilor.

În ciuda costului relativ ridicat, utilizarea fibrei optice devine din ce în ce mai justificată și devine din ce în ce mai utilizată.

Avantaje linii de comunicație prin fibră optică (FOCL)) înainte ca transmisia tradițională „metală” înseamnă:

lățime de bandă largă;
Atenuare nesemnificativă a semnalului, de exemplu, pentru un semnal de 10 MHz va fi de 1,5 dB/km față de 30 dB/km pentru cablul coaxial RG6;
Posibilitatea de „bucle de masă” este exclusă, deoarece fibra optică este un dielectric și creează izolație electrică (galvanică) între capetele de transmisie și de recepție ale liniei;
Fiabilitate ridicată a mediului optic: fibrele optice nu se oxidează, nu se udă și nu sunt supuse influenței electromagnetice
Nu provoacă interferențe în cablurile adiacente sau în alte cabluri de fibră optică, deoarece purtătorul de semnal este ușor și rămâne complet în interiorul cablului de fibră optică;
Fibra de sticlă este complet insensibilă la semnalele externe și la interferența electromagnetică (EMI), indiferent de sursa de alimentare în apropierea cablului (110 V, 240 V, 10.000 V AC) sau foarte aproape de un transmițător de megawați. O lovitură de fulger la o distanță de 1 cm de cablu nu va produce nicio interferență și nu va afecta funcționarea sistemului;
Securitatea informațiilor - informațiile sunt transmise prin fibră optică „din punct în punct” și pot fi ascultate sau modificate doar prin interferarea fizică cu linia de transmisie
Cablul de fibră optică este mai ușor și mai mic - este mai convenabil și mai ușor de instalat decât un cablu electric de același diametru;
Nu este posibilă realizarea unei ramuri de cablu fără a deteriora calitatea semnalului. Orice manipulare a sistemului este detectată imediat la capătul de recepție al liniei, acest lucru fiind deosebit de important pentru sistemele de securitate și supraveghere video;
Siguranța la incendiu și explozie la modificarea parametrilor fizici și chimici

Costul cablului scade în fiecare zi, calitatea și capacitățile sale încep să prevaleze asupra costurilor de construire a liniilor de fibră optică cu curent redus.

Nu există soluții ideale și perfecte; ca orice sistem, liniile de comunicație prin fibră optică au dezavantajele lor:

Fragilitatea fibrei de sticlă - dacă cablul este puternic îndoit, fibrele se pot rupe sau deveni tulburi din cauza apariției microfisurilor. Pentru a elimina și a minimiza aceste riscuri, se folosesc structuri de armare a cablurilor și împletituri. La instalarea cablului, este necesar să se respecte recomandările producătorului (unde, în special, raza de îndoire minimă admisă este standardizată);
Complexitatea conexiunii în caz de ruptură necesită un instrument special și calificările executantului;
Tehnologie complexă de fabricație atât a fibrei în sine, cât și a componentelor legăturii de fibră optică;
Complexitatea conversiei semnalului (în echipamentele de interfață);
Cost relativ ridicat al echipamentelor terminale optice. Cu toate acestea, echipamentul este scump în termeni absoluti. Raportul preț-lățime de bandă pentru liniile de fibră optică este mai bun decât pentru alte sisteme;
Ceața fibrei din cauza expunerii la radiații (cu toate acestea, există fibre dopate cu rezistență ridicată la radiații).

Instalarea sistemelor de comunicații prin fibră optică necesită un nivel adecvat de calificare din partea antreprenorului, deoarece terminarea cablului se realizează cu instrumente speciale, cu precizie și pricepere deosebite, spre deosebire de alte medii de transmisie. Setările pentru rutare și comutarea semnalului necesită calificări și abilități speciale, așa că nu ar trebui să economisiți bani în acest domeniu și să vă fie teamă să plătiți în exces pentru profesioniști; eliminarea întreruperilor în sistem și a consecințelor instalării incorecte a cablurilor va costa mai mult.

Principiul de funcționare al cablului de fibră optică.

Însăși ideea de a transmite informații folosind lumină, ca să nu mai vorbim de principiul fizic de funcționare, nu este complet clară pentru majoritatea oamenilor obișnuiți. Nu vom intra în profunzime în acest subiect, dar vom încerca să explicăm mecanismul de bază de acțiune al fibrei optice și să justificăm astfel de indicatori de înaltă performanță.

Conceptul de fibră optică se bazează pe legile fundamentale ale reflexiei și refracției luminii. Datorită designului său, fibra de sticlă poate reține razele de lumină în interiorul ghidajului de lumină și le împiedică „trecerea prin pereți” atunci când transmite un semnal pe mulți kilometri. În plus, nu este un secret că viteza luminii este mai mare.

Fibra optică se bazează pe efectul refracției la unghiul maxim de incidență, unde are loc reflexia totală. Acest fenomen apare atunci când o rază de lumină părăsește un mediu dens și intră într-un mediu mai puțin dens la un anumit unghi. De exemplu, să ne imaginăm o suprafață de apă absolut nemișcată. Observatorul se uită de sub apă și își schimbă unghiul de vedere. La un anumit punct, unghiul de vizualizare devine astfel încât observatorul nu va putea vedea obiectele situate deasupra suprafeței apei. Acest unghi se numește unghi de reflexie totală. În acest unghi, observatorul va vedea doar obiecte sub apă, va părea că se uită într-o oglindă.

Miezul interior al unui cablu de fibră optică are un indice de refracție mai mare decât teaca și are loc efectul reflexiei totale. Din acest motiv, o rază de lumină, care trece prin miezul interior, nu poate depăși limitele sale.

Există mai multe tipuri de cabluri de fibră optică:

Cu un profil în trepte - opțiunea tipică, cea mai ieftină, distribuția luminii are loc în „pași”, iar pulsul de intrare este deformat din cauza diferitelor lungimi ale traiectoriilor razelor de lumină
Cu un profil neted „multi-mod” – razele de lumină se propagă la viteze aproximativ egale în „valuri”, lungimea căilor lor este echilibrată, ceea ce permite îmbunătățirea caracteristicilor pulsului;
Fibră de sticlă monomod - cea mai scumpă opțiune, vă permite să întindeți fasciculele drepte, caracteristicile de transmisie a impulsului devin aproape impecabile.

Cablul de fibră optică este încă mai scump decât alte materiale, instalarea și terminarea lui este mai complicată, și necesită interpreți calificați, dar viitorul transmisiei de informații constă, fără îndoială, în dezvoltarea acestor tehnologii și acest proces este ireversibil.

Linia de fibră optică include componente active și pasive. La capătul de transmisie al cablului de fibră optică se află un LED sau o diodă laser, radiația acestora este modulată de semnalul de transmisie. În ceea ce privește supravegherea video, acesta va fi un semnal video; pentru transmiterea semnalelor digitale, logica este păstrată. În timpul transmisiei, dioda în infraroșu este modulată în luminozitate și pulsează în funcție de variațiile semnalului. Pentru a primi și a converti un semnal optic într-un semnal electric, un fotodetector este de obicei amplasat la capătul de recepție.

Componentele active includ multiplexoare, regeneratoare, amplificatoare, lasere, fotodiode și modulatoare.

Multiplexor– combină semnale multiple într-unul singur, astfel încât un singur cablu de fibră optică poate fi utilizat pentru a transmite mai multe semnale în timp real simultan. Aceste dispozitive sunt indispensabile în sistemele cu număr insuficient sau limitat de cabluri.

Există mai multe tipuri de multiplexoare, acestea diferă prin caracteristicile lor tehnice, funcții și aplicații:

spectral division division (WDM) - cele mai simple și mai ieftine dispozitive, transmite semnale optice de la una sau mai multe surse care operează la lungimi de undă diferite printr-un singur cablu;
modulație de frecvență și multiplexare de frecvență (FM-FDM) - dispozitive destul de imune la zgomot și distorsiune, cu caracteristici bune și circuite de complexitate medie, au 4,8 și 16 canale, optime pentru supraveghere video.
Modulație de amplitudine cu bandă laterală parțial suprimată (AVSB-FDM) - cu optoelectronice de înaltă calitate, vă permit să transmiteți până la 80 de canale, optime pentru televiziunea abonaților, dar scumpe pentru supravegherea video;
Pulse code modulation (PCM - FDM) - un dispozitiv scump, complet digital, folosit pentru distribuția de supraveghere video și video digitală;

În practică, sunt adesea folosite combinații ale acestor metode. Un regenerator este un dispozitiv care restabilește forma unui impuls optic, care, propagăndu-se de-a lungul fibrei, suferă distorsiuni. Regeneratoarele pot fi pur optice sau electrice, care convertesc un semnal optic într-un semnal electric, îl restaurează și apoi îl convertesc înapoi în optic.

Amplificator- amplifică puterea semnalului la nivelul de tensiune necesar, poate fi optic și electric, realizează conversia semnalului optic-electronic și electron-optic.

LED-uri și lasere- sursa de radiatii optice monocrome coerente (lumina pentru cablu). Pentru sistemele cu modulație directă, acesta îndeplinește simultan funcțiile unui modulator care convertește un semnal electric în unul optic.

Fotodetector(Fotodiodă) - un dispozitiv care primește un semnal la celălalt capăt al unui cablu de fibră optică și realizează conversia semnalului optoelectronic.

Modulator- un dispozitiv care modulează o undă optică purtătoare de informații conform legii unui semnal electric. În majoritatea sistemelor, această funcție este îndeplinită de un laser, dar în sistemele cu modulare indirectă, în acest scop sunt utilizate dispozitive separate.

Componentele pasive ale liniilor de fibră optică includ:

Cablu de fibra optica – acționează ca un mediu de transmisie a semnalului. Mantaua exterioară a cablului poate fi realizată din diverse materiale: clorură de polivinil, polietilenă, polipropilenă, teflon și alte materiale. Un cablu optic poate avea diferite tipuri de armuri și straturi de protecție specifice (de exemplu, mici ace de sticlă pentru a proteja împotriva rozătoarelor). Prin proiectare poate fi:

Cuplaj optic- un dispozitiv folosit pentru a conecta două sau mai multe cabluri optice.

Cruce optică- un dispozitiv conceput pentru terminarea unui cablu optic și conectarea echipamentelor active la acesta.

Spikes– destinate îmbinării permanente sau semipermanente a fibrelor;

Conectori– pentru a reconecta sau deconecta cablul;

Cuplaje– dispozitive care distribuie puterea optică a mai multor fibre într-una singură;

Comutatoare– dispozitive care redistribuie semnale optice sub control manual sau electronic

Instalarea liniilor de comunicație prin fibră optică, caracteristicile și procedura acesteia.

Fibra de sticlă este un material foarte puternic, dar fragil, deși datorită carcasei sale de protecție poate fi tratată aproape ca și cum ar fi electric. Cu toate acestea, atunci când instalați cablul, trebuie să respectați cerințele producătorilor pentru:

„Alungirea maximă” și „forța maximă de rupere”, exprimate în newtoni (aproximativ 1000 N sau 1 kN). Într-un cablu optic, cea mai mare parte a tensiunii este pusă pe structura de rezistență (plastic armat, oțel, Kevlar sau o combinație a acestora). Fiecare tip de structură are propriile caracteristici individuale și gradul de protecție; dacă tensiunea depășește nivelul specificat, fibra optică poate fi deteriorată.
„Raza de curbură minimă” – faceți curbele mai fine, evitați curbele ascuțite.
„Rezistența mecanică”, se exprimă în N/m (newtoni/metri) - protecția cablului împotriva solicitărilor fizice (poate fi călcat sau chiar alergat de vehicule. Ar trebui să fiți extrem de atenți și mai ales să asigurați intersecțiile și conexiunile). , sarcina crește foarte mult datorită suprafeței mici de contact.

Cablul optic este de obicei furnizat înfășurat pe tamburi de lemn cu un strat protector de plastic durabil sau benzi de lemn în jurul circumferinței. Straturile exterioare ale cablului sunt cele mai vulnerabile, astfel încât în timpul instalării este necesar să vă amintiți greutatea tamburului, să îl protejați de șocuri și căderi și să luați măsuri de siguranță în timpul depozitării. Cel mai bine este să depozitați tamburele pe orizontală, dar dacă se află pe verticală, atunci marginile lor (jantele) ar trebui să se atingă.

Procedura și caracteristicile de instalare a cablului de fibră optică:

Înainte de instalare, este necesar să inspectați tamburele de cabluri pentru a detecta daune, zgârieturi și zgârieturi. Dacă există vreo suspiciune, este mai bine să puneți imediat cablul deoparte pentru o examinare detaliată ulterioară sau respingere. Piesele scurte (mai puțin de 2 km) pot fi verificate pentru continuitatea fibrei folosind orice lanternă. Cablul de fibră pentru transmisie în infraroșu transmite la fel de bine lumina obișnuită.
Apoi, examinați traseul pentru probleme potențiale (colțuri ascuțite, canale de cablu înfundate etc.), dacă există, faceți modificări ale traseului pentru a minimiza riscurile.
Distribuiți cablul de-a lungul traseului în așa fel încât punctele de conectare și punctele de conectare pentru amplificatoare să fie în locuri accesibile, dar protejate de factori adversi. Este important să rămână suficiente rezerve de cablu la conexiunile viitoare. Capetele deschise ale cablurilor trebuie protejate cu capace impermeabile. Conductele sunt folosite pentru a minimiza stresul la îndoire și daunele cauzate de traficul care trece. O parte a cablului este lăsată la ambele capete ale liniei de cablu; lungimea acestuia depinde de configurația planificată).
Când se așează un cablu în subteran, acesta este protejat suplimentar de deteriorarea la punctele locale de încărcare, cum ar fi contactul cu materialul de umplere eterogen și denivelările șanțului. Pentru a face acest lucru, cablul în șanț este așezat pe un strat de nisip 50-150 cm și acoperit cu același strat de nisip 50-150 cm. Fundul șanțului trebuie să fie plat, fără proeminențe; la îngropare, pietre care poate deteriora cablul trebuie îndepărtat. Trebuie remarcat faptul că deteriorarea cablului poate apărea atât imediat, cât și în timpul funcționării (după umplerea cablului), de exemplu, din cauza unei presiuni constante; o piatră neînlăturată poate împinge treptat prin cablu. Lucrările privind diagnosticarea și căutarea și eliminarea încălcărilor unui cablu deja îngropat va costa mult mai mult decât precizia și respectarea măsurilor de precauție în timpul instalării. Adâncimea șanțului depinde de tipul de sol și de sarcina de suprafață așteptată. În rocă tare adâncimea va fi de 30 cm, în rocă moale sau sub drum de 1 m. Adâncimea recomandată este de 40-60 cm, cu o grosime a stratului de nisip de 10 până la 30 cm.
Cea mai comună metodă este așezarea cablului într-un șanț sau tavă direct din tambur. La instalarea liniilor foarte lungi, tamburul este plasat pe vehicul, pe măsură ce mașina se mișcă, cablul este așezat la locul său, nu este nevoie să vă grăbiți, ritmul și ordinea de desfășurare a tamburului sunt reglate manual.
Când așezați cablul într-o tavă, cel mai important lucru este să nu depășiți raza critică de îndoire și sarcina mecanică. Cablul trebuie așezat într-un singur plan, să nu creeze puncte de sarcini concentrate, să evite unghiurile ascuțite, presiunea și intersecțiile cu alte cabluri și trasee de pe traseu și nu îndoiți cablul.
Tragerea cablului de fibră optică prin conducte este similară cu tragerea cablului convențional, dar nu utilizați forță fizică excesivă și nu încălcați specificațiile producătorului. Când utilizați cleme de capse, rețineți că sarcina nu trebuie să cadă pe mantaua exterioară a cablului, ci pe structura de putere. Pentru a reduce frecarea, pot fi utilizate granule de talc sau polistiren; pentru utilizarea altor lubrifianți, consultați producătorul.
În cazurile în care cablul are deja o etanșare la capăt, atunci când instalați cablul, trebuie să aveți grijă în mod deosebit să nu deteriorați conectorii, să nu îi contaminați sau să îi supuneți unei sarcini excesive în zona de conectare.
După instalare, cablul din tavă este fixat cu legături din nailon; nu trebuie să alunece sau să se lasă. În cazul în care caracteristicile suprafeței nu permit utilizarea unor elemente speciale de fixare a cablurilor, utilizarea clemelor este acceptabilă, dar cu precauție extremă pentru a nu deteriora cablul. Este recomandat să folosiți cleme cu un strat de protecție din plastic; trebuie folosită o clemă separată pentru fiecare cablu și în niciun caz nu trebuie să legați mai multe cabluri împreună. Este mai bine să lăsați puțin slăbiciune între punctele de capăt ale atașării cablului, mai degrabă decât să puneți cablul sub tensiune, altfel va reacționa prost la fluctuațiile de temperatură și vibrații.
Dacă fibra optică este deteriorată în timpul instalării, marcați zona și lăsați o cantitate suficientă de cablu pentru îmbinarea ulterioară.

În principiu, așezarea unui cablu de fibră optică nu este mult diferită de instalarea unui cablu obișnuit. Dacă urmați toate recomandările pe care vi le-am indicat, atunci nu vor fi probleme în timpul instalării și funcționării, iar sistemul dumneavoastră va funcționa mult timp, eficient și fiabil.

Un exemplu de soluție tipică pentru așezarea unei linii de fibră optică

Sarcina este de a organiza un sistem de comunicații prin fibră optică între două clădiri separate ale unei clădiri de producție și ale unei clădiri administrative. Distanța dintre clădiri este de 500 m.

Deviz pentru instalarea sistemului de comunicații prin fibră optică

Nu.	Denumirea echipamentului, materialelor, lucrării	Unitate din-i	Cant	Pret pe unul.	Cantitate, în rub.
eu.	Echipamente de sistem FOCL, inclusiv:				25 783
1.1.	Perete optic încrucișat (SHKON) 8 porturi	PC.	2	2600	5200
1.2.	Convertor media 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550nm	PC.	2	2655	5310
1.3.	Cuplaj optic prin trecere	PC.	3	3420	10260
1.4.	Cutie de comutare 600x400	PC.	2	2507	5013
II.	Traseele cablurilor și materialele sistemului de comunicații cu fibră optică, inclusiv:				25 000
2.1.	Cablu optic cu cablu extern 6 kN, modul central, 4 fibre, monomod G.652.	m.	200	41	8200
2.2.	Cablu optic cu cablu suport intern, modul central, 4 fibre, single mode G.652.	m.	300	36	10800
2.3.	Alte consumabile (conectori, șuruburi, dibluri, bandă izolatoare, elemente de fixare etc.)	a stabilit	1	6000	6000
III.	COST TOTAL AL ECHIPAMENTELOR ȘI MATERIALELOR (post I+post II)				50 783
IV.	*Costuri de transport și achiziții, 10% poc III**				5078
V.	Lucrări la instalarea și comutarea echipamentelor, inclusiv:				111 160
5.1.	Instalarea de bannere	unitati	4	8000	32000
5.2.	Cablare	m.	500	75	37500
5.3.	Montarea si sudarea conectorilor	unitati	32	880	28160
5.4.	Instalarea echipamentelor de comutare	unitati	9	1500	13500
VI.	TOTAL ESTIMAT (articolul III+articolul IV+articolul V)				167 021

Explicatii si comentarii:

Lungimea totală a traseului este de 500 m, incluzând:
- de la gard la clădirea de producție și clădirea administrativă este de 100 m fiecare (total 200 m);
- de-a lungul gardului dintre clădiri 300 m.
Instalarea cablului se realizează într-un mod deschis, incluzând:
- de la cladiri pana la gard (200 m) pe calea aerului (transportare) folosind materiale specializate pentru pozarea liniilor de fibra optica;
- între clădiri (300 m) de-a lungul unui gard din plăci de beton armat, cablul se asigură în mijlocul gardului cu ajutorul cleme metalice.
Pentru a organiza liniile de comunicație cu fibră optică, se folosește un cablu blindat specializat autoportant (cablu încorporat).