Волоконно-оптический кабель

Представляет собой гибкую, прозрачную среду, позволяющую передавать информацию в виде световых волн. Каждое оптическое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Световые волны распространяются по сердцевине, которая изготавливается из более плотного материала. При обозначении марки волокна через косую черту указывают цифры диаметров сердцевины и оболочки. Существует две разновидности кабеля: одномодовый и многомодовый.

Для многомодового волокна используют сердцевину диаметром 50 и 62,5 мкм, что на порядок выше длины передающей волны. Благодаря этому по сердцевине оптического волокна распространяется множество электромагнитных волн различной модификации, которые называются модами. Моды входят в оптическое волокно под разными углами и, многократно отражаясь от внутренней поверхности оболочки, проходят разный путь до конца волокна, затрачивая на это разное время. Полученное рассеяние мод во времени называется дисперсией, из-за которой искажается первоначальная длина импульсов.

В одномодовом волокне (SF) диаметр сердцевины составляет 8...10 мкм, что сравнимо с длиной передающей световой волны. В диапазонах длин волн 1310 нм и 1550 нм в данном волокне распространяется только одна мода, что обеспечивает наивысшую пропускную способность оптоволокна для данных длин волн. Потери в оптическом кабеле для волны 1310 нм составляют 0,3...0,4 дБ/км, для волны 1550 нм — 0,2...0,25 дБ/км. Для передачи мультиплексного волнового сигнала, состоящего из нескольких длин волн, применяется одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (NZDSF). Источником света для передачи информации по оптическому волокну служит светоизлучающий диод (light emitting diode — LED) или лазер (injection laser diode — ILD).

Основные преимущества волоконно-оптических линий связи (ВОЛС):

• высокая помехозащищённость, абсолютная устойчивость к электромагнитным излучениям;

• высокая защита от несанкционированного подключения;

• гальваническая развязка элементов сети;

• возможность передавать цифровые потоки со скоростью до 10 Гбит/с;

• возможность вводить в оптическое волокно независимые сигналы навстречу друг другу одной длины волны и несколько цифровых потоков в одном направлении на волнах разной длины;

• большая дальность передачи, передача сигнала на расстояние до 100 км без ретрансляции;

• меньший вес и объём оптоволокна по сравнению с медным кабелем из расчёта одинаковой пропускной способности.

Недостатки ВОЛС:

• высокая стоимость интерфейсного оборудования;

• наличие высококвалифицированного персонала для монтажа и обслуживания оптоволоконных линий;

• требуется дополнительная защита для повышения прочности оптоволокна.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель является широко распространенной средой передачи данных. В коаксиальном кабеле центральный проводник (однопроволочный или многопроволочный) экранируется вторым проводником, который может быть сплошным, плетёным или состоять из нескольких слоёв. Многослойный экран обеспечивает максимальную электромагнитную защиту для передаваемого сигнала, которая может достигать 110...120 дБ. Снаружи кабель покрыт пластиковой оболочкой. Структура кабеля образует согласованную среду, предназначенную для распространения электромагнитных волн в диапазоне 5...862 МГц для сетей кабельного телевидения. Диапазон частот может быть расширен до 2150 МГц при передаче сигналов от спутникового конвертера.

Волновое сопротивление кабеля составляет обычно 75 или 50 Ом. Кабели с сопротивлением 50 Ом применяются для построения магистральных сетей, где требуется обеспечить минимальные потери в кабеле. Наименьшие потери обеспечиваются применением медного проводника. Наиболее распространён телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом: RG-59, RG-6 и магистральный кабель RG-11. На максимальное ограничение по дальности передачи телевизионных сигналов влияет величина потерь в коаксиальном кабеле, которая зависит от частоты передаваемого сигнала и от диаметра центрального проводника, влияющего на массу и габариты всего кабеля. Для сравнения можно оценить величину затухания кабелей RG-59 и RG-11. Для частоты 50 МГц затухание на 100 метрах кабеля RG-59 составляет 6,7 дБ, RG-11 — 3 дБ. Для частоты 860 МГц затухание в кабеле разных марок составляет 24 дБ и 13 дБ соответственно. Данные цифры показывают, что для увеличения дальности передачи необходимо применять более дорогой кабель с периодичным добавлением магистральных усилителей со встроенными эквалайзерами для компенсации потерь и возникающего частотного перекоса.

При построении сетей передачи данных также может использоваться коаксиальный кабель. Для стандартов 10BASE-5 и 10BASE-2 кабель обеспечивает пропускную способность 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента для сетей стандарта 10BASE-5 составляет приблизительно 500 метров, а для сетей стандарта 10BASE-2 — приблизительно 180 метров.

Преимущества коаксиальных линий:

• простота и доступность монтажа и обслуживания кабельных линий;

• доступность интерфейсного оборудования, невысокая цена;

• возможность передачи по кабелю значительной питающей мощности одновременно с сигналом;

• сочетание согласованной среды и экранирования одновременно.

Недостатки:

• значительное затухание сигнала, зависимое от длины кабеля и частоты сигнала.