1.3. Достоинства и недостатки оптических кабелей

Наряду с экономией цветных металлов, и в первую очередь меди, оптические кабели обладают следующими достоинствами:

малыми потерями и соответственно большими длинами ретрансляционных участков (30... 70 и 100 км);

широкополосностью (возможностью передачи информации по нескольким тысячам каналов);

малыми габаритными размерами и массой (в 10 раз меньшими, чем у электрических кабелей);

высокой защищенностью от внешних воздействий и переходных помех;

надежной техникой безопасности (отсутствие искрения и короткого замыкания) .

К недостаткам оптических кабелей можно отнести подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения и возрастает затухание, а также водородную коррозию стекла, приводящую к микротрещинам световодов и ухудшению их свойств.

В табл. 1.2 приведены сравнительные данные электрических кабелей с медными проводниками и оптических кабелей со стеклянными волокнами.

Таблица 1.2

Характеристика	Электрические кабели	Оптические кабели
Уровень потерь	Высокий	Низкий
Расстояние между ретрансляторами. км	3 ... 20	До 100 км
Помехоустойчивость	Низкая	Высокая
Влияние повышения температуры на затухание	Затухание возрастает	Не влияет
Заземление	Необходимо	Не требуется
Утечка информации	Возможна	Сильно затруднена
Влияние коррозии	Подвержены	Не подвержены
Влияние электромагнитного импульса (ЭМИ)	Подвержены	Не подвержены
Масса	Большая	Малая
Тенденция к снижению стоимости	Не ожидается	Прогрессирует

1.4. Технико-экономическая эффективность оптических кабелей

Сравнение оптических кабелей с электрическими кабелями (симметрич­ными и коаксиальными), а также другими направляющими системами пере­дачи (волноводами, сверхпроводящими кабелями, воздушными линиями) дано в табл. 1.3.

Коаксиальный кабель используется в диапазоне 60... 100 МГц для дальней связи и телевидения, а также в диапазоне до 1000 МГц в качестве антенно-фидерных радиоустройств.

Оптические кабели могут рассматриваться как перспективное средство передачи широкополосной информации в узконаправленном луче оптического диапазона (10¹⁴Гц). Их достоинством являются малые потери, высокая помехоустойчивость, небольшие масса и габаритные размеры. Кроме того, они изготавливаются большими строительными длинами и без применения ме­таллов.

Хорошим средством для передачи широкополосной информации является также цилиндрический волновод при использовании волны Н₀₁. Такой волно­вод позволяет получить большое число телефонных и телевизионных каналов, Существенными недостатками волноводов являются громоздкость конструк­ции и малые строительные длины.

Таблица 1.3

Направляющая система	Потери	Внеш­нее поле	Диапазон частот, Гц	Число каналов (пример­но)	Длина уча­стка, км	Область применения
Воздушная линия	В металле и диэлектрике	Есть	До 105	10	100	Зоновая связь
Симметричный кабель	То же	»	До 106	100	5... 20	Городская и зоновая связь
Коаксиальный кабель	»	Нет	До 108	1000-- 5000	3...6	Магистральная связь
Сверхпроводящий кабель	В диэлектрике	»	До 109	1000— 5000	100	—
Волновод	В металле	»	1010…1011	10000	—	—
Оптический кабель	В диэлектрике	»	1014... 1015	10000	30... 100	Городская и междугородная связь

Симметричные цепи (воздушные линии и симметричные кабели) широко используются для дальней и местной связи в ограниченном диапазоне частот (как правило, до 1 МГц). Этим цепям свойственны все недостатки открытых систем — большие потери энергии и плохая защищенность от взаимных и внешних помех.

Сверхпроводящие кабельные линии связи являются перспективным сред­ством передачи различной современной информации на большие расстояния, однако в настоящее время их технико-экономическая эффективность невелика

Оценивая различные направляющие среды по частотному диапазону использования, затуханию, защи­щенности от внешних помех и тех­нико-экономическим показателям, можно признать, что наилучшими являются коаксиальный и оптичес­кий кабели из-за большой пропуск­ной способности, помехозащищен­ности и малого затухания.

Рис. 1.3. Эффективность различных направляющих систем

(ВЛ — воздушная линия; СК — симметрич­ный кабель; КК — коаксиальный кабель; ОК — оптический кабель; в — волновод)

Из рис. 1.3 видна вполне обосно­ванная закономерность снижения стоимости 1 кан-км линии связи с увеличением числа каналов. Стои­мость канала обратно пропорцио­нальна корню из числа каналов, т. е. . В этом плане имеется прямая связь между экономичностью системы и ее широкополосностью. Как видно из рисунка, самой деше­вой является связь по световоду и волноводу, затем по коаксиальному кабелю и, наконец, самой дорогой является связь по воздушным линиям. Из рисунка видно, что по сравне­нию с симметричными коаксиальные кабели эффективны, начиная с 500 каналов связи. Область их эффективного использования распростра­няется до 10000 каналов. Оптические кабели целесообразно применять при потребности в 1000 и более каналах и во всех случаях, когда ограничены ресурсы меди.

Объективным критерием оценки любой системы передачи информации принято считать произведение пропускной способности линии ∆Fна длину трансляционного участкаL, т. е-p=∆FL. Для различных типов направляю­щих систем эти данные приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

				ок
Параметр	л	ск	кк	мов	ООВ	СПК
∆F, Гц	105	106	108	108	108	108
L, км	100	20	3	30	100	100
р, Гц *км	107	2*107	3*108	З*109	1011	1010

Примечание: МОВ и ООВ — соответственно многомодовое и одномодовое волокно; СПК — сверхпроводящие кабели.

Имея в виду, что основные потребности нашей страны в каналах связи на обозримую перспективу находятся в пределах эффективного применения коаксиальных кабелей, им совместно с радиорелейными линиями отводится в ЕАСС* основная роль при создании магистральной связи страны. Однако, учитывая высокие достоинства оптических кабелей, они получают все воз­растающее применение на сетях связи.( * В настоящее время термин «Единая автоматизированная сеть связи» (ЕАСС) заменен на термин «Взаимоувязанная сеть связи» (ВСС), что следу­ет иметь в виду здесь и далее по всей книге.)