Физический уровень. Линии связи.
Волоконно-оптические кабели и линии связи
Различные сетевые технологии базируются на ОБЩИХ принципах передачи дискретных данных.
Дискретная передача данных – в виде последовательности 0 и 1
Линия связи состоит из физической среды, по которой передаются сигналы, аппаратуры передачи данных, и промежуточной аппаратуры.
Физическая среда – кабель, земная атмосфера или космическое пространство, через которые распространяются сигналы.
Аппаратура передачи данных (DCE – Date Circuit terminating Equpment) непосредственно связывает ПК или ЛВС с линией связи. Пример: модемы, терминальные адаптеры сетей ISDN, оптические модемы, сетевые карты.
Промежуточное оборудование используется в сетях большой протяженности. Используется для улучшения качества сигнала и создания постоянного канала связи между абонентами сети. Пример: коммутаторы, маршрутизаторы.
Волоконно-оптические линии связи — это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.
Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Оптоволокна используются в оптоволоконной связи, которая позволяет передавать цифровую информацию на большие расстояния и с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи.
Принцип передачи света внутри оптоволокна был впервые продемонстрирован во времена королевы Виктории (1837—1901 гг.), но развитие современных оптоволокон началось в 1950-х годах. Они стали использоваться в связи несколько позже, в 1970-х; с этого момента технический прогресс значительно увеличил диапазон применения и скорость распространения оптоволокон, а также уменьшил стоимость систем оптоволоконной связи.
Основные принципы действия волоконных световодов
Свет представляет собой один из видов электромагнитной энергии.
Частицы света называются фотонами. Фотон представляет собой квант или пакет излучения, причем квант – элементарная единица излучения.
В оптической связи с помощью волоконных световодов используется приграничный с инфракрасным диапазоном волны от ________ до ________ нм.
Светопроводящими элементами оптоволоконного кабеля являются центральная жила (волоконный световод) и светоотражающее покрытие.
Волоконный световод – это центральная область ОВ, через которую передается основная часть оптической мощности сигнала.
Волоконные световоды делятся на две группы: многомодовые и одномодовые.
Профили показателей преломления многомодовых ОВ подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых ВС показатель преломления в сердцевине постоянен и имеется резкий переход от n1 сердцевины и n2 оболочки. Градиентные ВС имеют непрерывное плавное изменение показателя преломления в сердцевине по радиусу световода от центра к периферии. Одномодовое (SM) волокно самых часто встречающихся размеров: 8/125 и 9/125 мкм. Многомодовое (MM) волокно самых часто встречающихся размеров: 50/125 и 62/125 мкм. Одномодовое волокно дешевле многомодового, позволяет передавать оптический импульс на большие расстояния, с меньшим размазыванием сигнала на выходе, но в то же время приемопередающее оборудование для него значительно дороже.
Типы оптоволоконного кабеля: а) световод со ступенчатым показателям преломления, б) световод с градиентным коэффициентом преломления, в) одномодовый световод
Задание 1. Зарисуйте траектории лучей в кабелях с различными профилями преломления. Подпишите диаметры световодов и светоотражающего покрытия.
Источники излучения
В качестве источников излучения в ВОК применяются:
- светодиоды;
- полупроводниковые лазеры.
Для одномодовых кабелей применяются только полупроводниковые лазеры, так как при таком малом диаметре оптического волокна световой поток, создаваемый светодиодом невозможно без больших потерь направить в оптоволокно. Для многомодовых кабелей используются более дешевые светодиоды.
Светодиоды излучают свет с длиной волны 850 и 1300 нм. Лазерные излучатели работают на длинах волн 1300 и 1550 нм.
Расстояние на которое может быть передан сигнал без повторной регенерации на многомодовом кабеле составляет максимум 5 км, на одномодовом кабеле до 170 км, причем эти расстояния ограничены только мощностями источников, генерирующих сигнал на входе и чувствительностью приемника.