Komunikacja światłowodowa: cechy, zalety i wady

Światłowody od wielu lat są postrzegane jako główny obszar rozwoju technologii komunikacyjnych. Specjaliści mieli początkowo wielkie oczekiwania wobec tej koncepcji, które do dziś potwierdzają jedynie sporadyczne sukcesy w układaniu sieci komunikacyjnych o różnej skali. W szczególności komunikacja światłowodowa sprawdziła się już w liniach komunikacyjnych Pacyfiku, a w przyszłości planuje się jej zastosowanie w systemach laserowych i sensorycznych.

Czym jest światłowód?

Komunikacja światłowodowa oparta jest na zasadzie promieniowania elektromagnetycznego, które wykorzystywane jest do przesyłania sygnału. Fizycznym nośnikiem są kable światłowodowe, które charakteryzują się odpornością na zakłócenia i dużą przepustowością transmisji. Czym więc jest światłowód i co ma wspólnego z transmisją danych? Jest to włókno na bazie szkła z pewnymi dodatkami, dzięki którym producent może zmieniać indywidualne właściwości optyczne. Wymagana jest co najmniej powłoka polimerowa chroniąca światłowód przed uszkodzeniami zewnętrznymi. W rzeczywistości również to włókno ma strukturę heterogeniczną. Składa się z rdzenia o średnicy ok. 8-10 µm i otaczającej go otoczki, która tworzy cylinder o grubości ok. 100-125 µm. Zasada działania Wydajność łącza światłowodowego polega na jego zdolności do tworzenia wewnętrznego odbicia fal elektromagnetycznych o określonych współczynnikach załamania światła. Notional promień światła Podczas ruchu wewnątrz włókno jest odbijane przez osłonę od wewnątrz, bez opuszczania pętli. W ten sposób można dostarczyć sygnał o różnych wartościach strat.

Wydajność sieci światłowodowych

Główne pozytywne aspekty działania łącza światłowodowego związane są z dużą szybkością dostarczania informacji. Do niedawna wyrażano to w kategoriach rekordowego 1 Terabitu na sekundę. Ale nawet te liczby są obecnie uważane za nieistotne w kontekście rekordowych wyników. Nowe technologie w systemach multipleksacji fal pozwalają światłowodom na osiągnięcie szybkości obsługi do 15 Terabitów na sekundę. Duże korporacje telekomunikacyjne praktykują stosowanie światłowodów wielokanałowych na odległości do 10 000 km z prędkością do 100 Gbit/s. Nawiasem mówiąc, pojedynczy pień może zawierać do 150-200 kanałów, ze względu na małą średnicę włókien. Pojedyncza linia pnia bez zewnętrznej osłony ochronnej ma grubość mniejszą niż 1 cm. Jeśli chodzi o tłumienie, które wpływa nie tylko na prędkość, ale także na ogólną jakość transmisji sygnału, w przypadku światłowodu wynosi ono 5 dB/km. Jest to niezwykle korzystna wartość w porównaniu z tradycyjnymi sieciami energetycznymi, umożliwiająca układanie linii na długości ponad 100 km i więcej bez Punkty konwersji sygnałów pośrednich.

Zalety technologii

Oprócz wysokich prędkości transmisji danych i niskich efektów tłumienia, niektóre z zalet światłowodów to

• Długa żywotność linii.
• Niezawodność technologiczna.
• Ochrona przed zewnętrznymi wpływami elektromagnetycznymi.
• Wysoki poziom kodowania sygnału, praktycznie eliminujący możliwość przechwycenia danych.
• Szerokopasmowa.
• Niska waga i skromne rozmiary.

Zakres, w jakim dane łącze światłowodowe może spełnić te zalety, zależy od metody ułożenia łącza i jakości zastosowanego materiału. Na przykład, jedną z głównych przeszkód w masowym przejściu na ten sposób organizacji komunikacji w Rosji jest niski poziom specjalistów w tej dziedzinie i niezadowalająca jakość materiałów eksploatacyjnych.

Wady technologii

Istnieją również charakterystyczne wady sieci światłowodowych, które mogą pojawić się nawet niezależnie od jakości technicznej realizacji kanałów komunikacyjnych. Wśród nich odnotować należy:

• Wysoki koszt. Koszty, zarówno w zakresie organizacji infrastruktury technicznej, jak i utrzymania, nadal przekraczają koszty instalacji i eksploatacji bardziej tradycyjnych linii komunikacyjnych.
• Krucha struktura. Jedną z najbardziej wrażliwych wad światłowodów są ograniczenia w procesie układania. Wysoki poziom łączności światłowodowej można zapewnić tylko wtedy, gdy linie są ułożone bezpośrednio. Jednak i ten problem jest stopniowo rozwiązywany poprzez dodawanie specjalnych dodatków do struktury rdzenia włókien.
• Wysokie wymagania wobec infrastruktury telekomunikacyjnej. Ponownie, wysokiej wydajności z liniami światłowodowymi można oczekiwać tylko wtedy, gdy system jest zorganizowany na nowoczesnym sprzęcie sieciowym.

Zastosowanie światłowodów w Rosji

Podobnie jak w innych zaawansowanych technologicznie krajach, w Rosji światłowody znajdują zastosowanie przede wszystkim w branży telekomunikacyjnej. Jednak nie jest to jedyny obszar, który wykorzystuje tę technologię. Włókna optyczne są stosowane w urządzeniach pomiarowych, urządzeniach rentgenowskich (w tym MRI), żyroskopach oraz systemach bezpieczeństwa i alarmowych. Jednakże metodologie integracji technicznej są często podobne, co ilustruje zakres pracowników wymaganych do stworzenia takich systemów. W szczególności oferty pracy w zakresie komunikacji światłowodowej obejmują stanowiska dla specjalistów inżynierów spawalników, instalatorów i projektantów systemów inżynieryjnych To samo dotyczy konserwacja Infrastruktura światłowodowa.

Wyzwania związane z łącznością światłowodową

Wielu głównych rosyjskich dostawców usług telekomunikacyjnych ma problemy finansowe związane z przejściem na nowe technologie sieciowe. Jest to częściowo spowodowane wysokimi kosztami związanymi z odnawianiem sieci, obejmującymi całkowitą wymianę zarówno mediów transmisyjnych, jak i urządzeń operacyjnych. Moskiewski MGTS uważa komunikację światłowodową za jeden z kluczowych obecnie trendów rozwojowych, ale jednocześnie jego przedstawiciele wskazują na trudności związane z niechęcią abonentów do migracji na nowe środki technologiczne. Wielu użytkowników jest zadowolonych z tradycyjnego okablowania miedzianego, które zapewnia odpowiednią wydajność transmisji. Nie chcą przepłacać za innowacje, zmuszając operatora do ponoszenia kosztów utrzymania dwóch rodzajów sieci telekomunikacyjnych.

Perspektywy rozwoju światłowodów

Jeśli masowy rynek konsumencki jest jeszcze powściągliwy w ewolucyjnym procesie przechodzenia na światłowody, to wiodące światowe korporacje już patrzą w przyszłość, którą technologie komunikacji światłowodowej otworzą w szeroki wachlarz obszary. Rozproszone systemy czujników i lasery światłowodowe to obecnie najbardziej obiecujące trendy. Pierwsza technologia umożliwi nieniszczące badania konstrukcji budowlanych i inżynieryjnych z szerokim zakresem danych wyjściowych analizy - w szczególności dokładną temperaturę, ciśnienie i deformację obiektu. W przypadku laserów światłowodowych, ich właściwości i cechy charakterystyczne fale radiowe mogą zapewnić niespotykane dotąd możliwości w sensie fizycznym przetwarzanie materiałów stałych.

Wniosek

Technologia komunikacji światłowodowej, przy wszystkich swoich wadach, rozszerza swój zasięg. Do tego rozwoju w znacznym stopniu przyczynił się technologiczny format GPON, czyli zoptymalizowana koncepcja światłowodowej sieci szkieletowej. "Rostelecom, jako jedna z największych firm telekomunikacyjnych w Rosji, zrobił duży krok w rozwoju technologicznym tego formatu. Obecnie może ona pokonywać odległości od 20 do 60 km, z prędkością do 1,25 Gbit/s, bez pośrednich wzmacniaczy. A jest to tylko jeden z możliwych formatów dla dzisiejszych zastosowań telekomunikacji światłowodowej.