4.4.Волоконно-оптические кабели
Особенности волоконно-оптических кабелей:
по оптической линии связи можно передавать луч света, являющийся источником сигнала, со скоростью порядка 1Тбит/с. По одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов;
имеют очень малое затухание светового сигнала в волокне;
волокно изготавливается из недорогого материала – кварца.
оптические волокна очень компактны и легки, имеют диаметр около 100 мкм. Для изготовления применяется особо прочный пластик, на кабельных заводах изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении;
системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа. Важное свойство оптического волокна -долговечность.
Минусы:
из-за точности соединений необходимы дорогостоящие компоненты;
для монтажа оптических волокон требуется прецизионное, а потому дорогое технологическое оборудование. Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями. Кабель также подвержен влиянию различных климатических условий
На основе оптоволокна изготавливаются многомодовые и одномодовые волоконно-оптические кабели, различающиеся по траектории прохождения световых лучей.
В одномодовом кабеле все лучи проходят практически один и тот же путь и одновременно достигают приемника. В многомодовом кабеле траектории лучей имеют существенный разброс, что приводит к искажению информации при передаче на большие расстояния. Соответственно, сети на одномодовых кабелях имеют большую пропускную способность и максимальную длину сегмента. В то же время они отличаются более высокой стоимостью по сравнению с многомодовыми. На рис.9 представлены типы световодов. на рисунке введены обозначения: n1 - материал волокна, n2 – среда передачи светового луча.
Рис.9. Типы световодов: а)одномодовое волокно, б)многомодовое волокно
В одномодовом волокне диаметр световодной жилы порядка 8-10 мкм, то есть сравним с длиной световой волны. При такой геометрии в волокне может распространяться только один луч (одна мода). В многомодовом волокне размер световодной жилы порядка 50-60 мкм, что делает возможным распространение большого числа лучей (много мод).
В настоящее время использование оптоволокна становится все более популярным, в том числе, вследствие снижения его стоимости. Сети, построенные на основе оптоволокна, имеют чрезвычайно высокую практическую скорость передачи (от 100 Мбит/с до 2 Гбит/с и более), не подвержены действию электромагнитных помех, а сигнал, передаваемый по оптоволокну, имеет низкое затухание, что позволяет прокладывать его на значительные расстояния, измеряемые километрами. Оптоволокно не дает утечки сигнала, что делает его надежным в плане перехвата информации. Вместе с тем, как сам кабель, так и оборудование к нему и работы по его прокладке отличаются существенно большей стоимостью по сравнению с медными средами передачи данных. Изображение волоконно-оптического кабеля приведено на рис.10.
Рис.10. Волоконно-оптические кабели
Длина сегмента для разных передающих сред приведена в табл.1
Таблица 1
Тип кабеля |
Длина сегмента |
Витая пара |
100 м |
Тонкий коаксиальный |
185 м |
Толстый коаксиальный |
500 |
Оптоволоконный одномодовый кабель |
2000 м (с применением специальных средств до 40 - 90 км) |
Оптоволоконный многомодовый кабель |
1000 м |