Материал: Современные технологии передачи и обработки данных. Никитин Л.Н
Рис. 6.9. Зависимость длинны волны в ОВ от затухания
В настоящее время оптоволокно с такой характеристикой уже считается устаревшим. Достаточно давно освоен выпуск оптоволокна типа AllW ave ZWP (zerowaterpeak, с нулевым пиком воды), в
котором устранены гидроксильные ионы в составе кварцевого стекла. Такое стекло имеет уже не окно, а прямо-таки проём в диапазоне от 1300 до 1600 нм.
Все окна прозрачности лежат в инфракрасном диапазоне, то есть свет, передающийся по ВОЛС, невиден глазу. Стоит заметить, что в стандартное оптоволокно можно ввести и видимое глазом излучение. Для этого применяют либо небольшие блоки, присутствующие в некоторых рефлектометрах, либо даже слегка переделанную китайскую лазерную указку. С помощью таких приспособлений можно находить переломы в шнурах. Там, где оптоволокно сломано, будет видно яркое свечение. Такой свет быстро затухает в волокне, так что использовать его можно только на коротких расстояниях (не более 1 км).
71
Гибкость оптического волокна Фотография отображает гибкость оптоволокна.
Рис. 6.10
Здесь изображено стандартное одномодовое волокно. Диаметр 125 мкм кварцевого стекла, использующееся повсеместно. Из-за лакового покрытия хорошо выдерживает изгибы в 5 мм (см. рис. 6.10).
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)
Оптоволоконные сети, безусловно, являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того, оптоволокно невосприимчиво к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи, такие как грозы и электрические наводки. Оптические сети способны передавать сигнал на большие расстояния с меньшими потерями. Несмотря на то, что эта технология все еще остается дорогостоящей, цены на оптические компоненты постоянно падают, в то время как возможности медных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все больших затрат на дальнейшее развитие этого направления. В силу дороговизны оптический кабель пока используется для построения внешних магистралей, в пределах здания по прежнему используются медные провода.
72
В основе оптоволоконных технологий лежит принцип использования света, как основного источника информации. Отправитель преобразовывает информацию в световую волну, а адресат, получая последнюю, в свою очередь интерпретирует свет как информацию. Свет гораздо проще передать на дальнее расстояние с меньшими потерями, нежели электрический ток. Кроме того, он неподвержен воздействию электромагнитных полей и способен передавать на порядки большее количество информации. С другой стороны оптические технологии во многом являются более тонкими, поэтому качественная реализация оптоволоконного проекта требует детального понимания механизма передачи света и применяемых законов оптики.
Преимущества ВОЛС Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств
перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети оптических линий связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.
Широкая полоса пропускания Полоса пропускания обусловлена чрезвычайно высокой
частотой несущей 1014 Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания – это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.
Высокая помехозащищенность Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала,
оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В много волоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.
73
Высокая защищенность от постороннего доступа Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то
передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.
Гальваническая развязка элементов сети Данное преимущество оптического волокна заключается в его
изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических "земельных" петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, на пример на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.
Длительный срок эксплуатации Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает,
что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет.
Стандарты оптоволокна Оптические волокна производятся разными способами,
обеспечивают передачу оптического излучения на разных длинах волн, имеют различные характеристики и выполняют разные задачи. Все оптические волокна делятся на две основные группы:
74
многомодовые MMF (multimodefiber) и одномодовые SMF (singlemodefiber).
Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые
(stepindexmultimodefiber) и градиентные (gradedindexmultimodefiber).
Одномодовые волокна подразделяются на ступенчатые одномодовые волокна (stepindexsinglemodefiber) или стандартные волокна SF (standardfiber), на волокна со смещенной дисперсией DSF (dispersion-shiftedsinglemodefiber), и на волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (non-zerodispersion- shiftedsinglemodefiber)
Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Сердцевина, по которой происходит распространение светового сигнала, изготавливается из оптически более плотного материала.
При обозначении волокна указываются через дробь значения диаметров сердцевины и оболочки. Волокна отличаются диаметром сердцевины и оболочки, а также профилем показателя преломления сердцевины. У многомодового градиентного волокна и одномодового волокна со смещенной дисперсией показатель преломления сердцевины зависит от радиуса. Такой более сложный профиль делается для улучшения технических характеристик или для достижения специальных характеристик волокна.
7. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:
графическая или изобразительная - первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;
звуковая - мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретением
75