Использование оптоволоконного кабеля в современных компьютерных вычислительных сетях

     Основная  задача - обеспечение того, чтобы  посланный сигнал с достаточной  для соответствующей цели точно  воспроизводился в приемнике, т. е. разработчик будет пытаться по возможности приблизиться к первоначальной (правильной) форме сигнала путем  получения среднего значения по возможно большому количеству мгновенных значений сигнала, искаженного помехой. Для  этого служат, различного рода электрические  фильтры. Конечно, для усреднения амплитуды  сигнала можно использовать только такое количество мгновенных значений сигнала, чтобы сами полезные изменения  сигнала не были сглажены и не оказались  из-за этого потерянными. То, что  остается после этой фильтрации, более  не уничтожается. С этим разработчик системы должен считаться и, например, выбирать длину передающей линии настолько короткой, чтобы мощность сигнала не оказалась близкой к мощности шумового фона.

     Для инженера связи из этой модели формирования среднего значения следует важный вывод: качество передачи сигнала при одинаковом уровне помех тем лучше, чем медленнее  изменяется сигнал (так как тем  большими могут быть интервалы времени  усреднения и тем точнее получаемый результат) и чем меньше необходимая  для данной цели ширина полосы частот (пропускная способность).

     Из  этих рассуждений ясно, что для фотоприемника имеется нижняя граница мощности принимаемого сигнала. На этой границе мощность сигнала в определенное число раз больше суммарной мощности шумов, которые появляются в приемнике. Этот коэффициент обозначается как отношение сигнал/шум и выражается в децибелах. Если необходимо передать двоичные сигналы, то достаточно, например, отношения сигнал/шум (в электрическом сигнале), равного 18 Дб. Это означает, что полезная мощность приблизительно в 63 раза больше, чем наложенная шумовая мощность, что позволяет осуществить достаточно достоверное распознавание одиночного импульса. Если, напротив, необходимо передать непрерывные сигналы, которые реагируют на помехи гораздо чувствительнее, чем двоичные, то отношение сигнал/шум должно быть выше и в зависимости от рода сигнала и требуемого его количества должно достигать 30 - 60 дБ.

     По  крайней мере, существуют два других фактора, которые, как и ослабление, ограничивают длину усилительного участка: материальная дисперсия и модовая дисперсия. С увеличением длины усилительного участка они вызывают уширение посланного импульса и при этом тем большее, чем выше пропускная способность линии. Так как модовая дисперсия зависит от конструкции световода (для световода с градиентным профилем показателя преломления она гораздо меньше, чем при ступенчатом показателе), то тип применяемого световода при заданной пропускной способности линии, пожалуй, гораздо сильнее ограничивает дальность действия, чем ослабление. Таким же образом, ограничивая длину линии световода с малой модовой дисперсией и малым ослаблением, можно влиять на ширину спектра источника света (например, использовав светоизлучающий диод).

     Итак, на вопрос о дальности действия оптической связи однозначного ответа может  не быть, так как имеется ряд  факторов, влияние которых необходимо учитывать при проектировании.

     6.2 Сращивание отдельных участков кабелей

     Особый  класс образуют кабели, встроенные в грозотрос.

     Отдельно  рассмотрим способы сращивания строительных длин кабелей.

     Сращивание  строительных длин оптических кабелей  производится с использованием кабельных  муфт специальной конструкции. Эти  муфты имеют два или более  кабельных ввода, приспособления для  крепления силовых элементов  кабелей и одну или несколько  сплайс-пластин. Сплайс-пластина - это конструкция для укладки и закрепления сращиваемых волокон разных кабелей.

     После того, как оптический кабель проложен, необходимо соединить его с приемо-передающей аппаратурой. Сделать это можно  с помощью оптических коннекторов (соединителей). В системах связи используются коннекторы многих видов.

     Конструкция фиксатора, например, фирмы "Push-Pull" обеспечивает подключение коннектора к розетке наиболее простым образом - на защелке. Защелка-фиксатор обеспечивает надежное соединение, при этом не нужно  вращать накидную гайку. Важное преимущество разъемов с фиксацией Push-Pull - это  высокая плотность монтажа оптических соединителей на распределительных  и кроссовых панелях и удобство подключения.

     6.3 Новейшие электронные компоненты систем оптической связи

     В последние годы наряду с когерентными системами связи развивается  альтернативное направление: солитоновые системы связи. Солитон - это световой импульс с необычными свойствами: он сохраняет свою форму и теоретически может распространяться по "идеальному" световоду бесконечно далеко. Солитоны являются идеальными световыми импульсами для связи. Длительность солитона составляет примерно 10 трилионных долей секунды (10 пс). Солитоновые системы, в которых отдельный бит информации кодируется наличием или отсутствием солитона, могут иметь пропускную способность не менее 5 Гбит/с на расстоянии 10 000 км.

     Такую систему связи предполагается использовать на уже построенной трансатлантической линии ТАТ-8. Для этого придется поднять подводный ВОК, демонтировать  все регенераторы и срастить все  волокна напрямую. В результате на подводной магистрали не будет ни одного промежуточного регенератора.

     Перспективными  волноводами можно считать также  и созданные совсем недавно дырчатые волноводы, т.е. волноводы с оболочкой, представляющей собой двумерный набор плотно упакованных и вытянутых при высокой температуре полых стеклянных волокон. Их можно считать одним из наиболее значительных достижений оптических технологий за последние пять лет. Замечательные свойства этих волноводов детально изучаются, область их практических приложений неуклонно расширяется, стремительно растет число научных групп, использующих дырчатые волноводы в своих исследованиях, в частности для абонентских сетей. 
 
 
 
 

     Выводы

     Оптическая  абонентская сеть, широкополосный аппарат  абонента в каждой квартире более  не являются утопией.

     Волоконно-оптические линии связи в настоящее время  считается самой совершенной  физической средой для передачи информации.

     ВОЛС  целесообразно использовать при  объединении локальных сетей  в разных зданиях, в многоэтажных и протяженных зданиях, а также  в сетях, где предъявляются особо  высокие требования к информационной безопасности и защите от электромагнитных помех.

     Волоконная  оптика и ВОК обладают рядом безусловных  преимуществ.

1. Широкополосность ВОЛС оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой несущей (Fo=10 14 Гц). Это означает, что по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) можно передавать информацию со скоростью порядка 10^12 бит/с.
2. Очень малое затухание ВОЛС светового сигнала в волокне, что позволяет строить волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) длиной до 100 км и более без регенерации сигналов.
3. Устойчивость ВОЛС к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем, электрического оборудования (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.) и погодных условий.
4. Защита волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) от несанкционированного доступа – информацию, передающуюся по волоконно-оптическим линиям связи, практически нельзя перехватить неразрушающим способом.
5. Электробезопасность волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает взрыво- и пожаробезопасность сети, что особенно актуально на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.
6. Невысокая стоимость волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) – волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди.
7. Долговечность ВОЛС – срок службы волоконно-оптических линий связи составляет не менее 25 лет. 

К недостаткам  можно отнести, пожалуй, только

      Относительно  высокую стоимость активных элементов ВОЛС, преобразующих электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы.

           Относительно высокая  стоимость сварки оптических волокон – для этого требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование. Как следствие, при обрыве оптического кабеля затраты на восстановление ВОЛС выше, чем при работе с медными кабелями.  

     СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ: 

1. Глазер  В. "Световодная техника" М. Энегроатомиздат 1985 г.
2. Савельев И. В. "Курс общей физики"  М. Наука 1978, 1982 г.
3. Оптические кабели связи российского производства. Справочник - М.: Эко-трэнд, 2003.–288 с.
4. Палмер М., Синклер Р. - Проектирование и внедрение компьютерных сетей.2ed.2004
5. Уэнделл О. - Компьютерные сети.Первый шаг.2006.
6. Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 2006.
7. Википедия