Optyka światłowodowa jest od wielu lat uważana za jeden z głównych obszarów rozwoju w dziedzinie technologii komunikacyjnych. Specjaliści początkowo wiązali z tą koncepcją wielkie nadzieje, które do dziś potwierdzają jedynie okresowe sukcesy w układaniu sieci komunikacyjnych o różnej wielkości. W szczególności komunikacja światłowodowa wykazała już swoją skuteczność na przykładzie linii komunikacyjnych na Pacyfiku, aw przyszłości ta podstawa ma być wykorzystywana w systemach laserowych i sensorowych.
Co to jest włókno?
Komunikacja oparta na sieciach światłowodowych powstaje na zasadzie promieniowania elektromagnetycznego, dzięki któremu przesyłany jest sygnał. Nośnikiem fizycznym są światłowody, które charakteryzują się odpornością na zakłócenia i dużą przepustowością. Czym więc jest światłowód i co ma wspólnego z transmisją danych? To włókno jest wykonane ze szkła zpewne dodatki, dzięki którym producent może zmieniać indywidualne właściwości optyczne. Jako minimum wymagana jest powłoka polimerowa, aby chronić włókno przed uszkodzeniami zewnętrznymi. W rzeczywistości włókno to jest również niejednorodne w swojej strukturze. Składa się z rdzenia o średnicy około 8-10 mikronów oraz otaczającej go powłoki, która tworzy cylinder o grubości około 100-125 mikronów. Zasada działania światłowodowego kanału komunikacyjnego polega na zdolności światłowodu do wewnętrznego odbicia fal elektromagnetycznych o określonych współczynnikach załamania. Warunkowa wiązka światła w trakcie ruchu wewnątrz światłowodu odbija się od powłoki od wewnątrz, nie opuszczając obwodu. W ten sposób dostarczany jest sygnał z różnymi wartościami strat.
Charakterystyka wydajności sieci światłowodowych
Główne pozytywne aspekty działania linii światłowodowych związane są z dużą szybkością dostarczania informacji. Do niedawna wartość ta wyrażana była jako rekordowa wartość 1 terabita na sekundę. Jednak nawet teraz te dane są uważane za nieistotne, jeśli chodzi o rekordowe liczby. W ten sposób nowe technologie systemów multipleksowania fal umożliwiły światłowodom zapewnienie szybkości obsługi sygnału 15 Tbps. Duże korporacje telekomunikacyjne praktykują wykorzystanie wielokanałowej komunikacji światłowodowej na odległości do 10 000 km z obsługą prędkości 100 Gb/s. Nawiasem mówiąc, jeden ślad może zawierać do 150-200 kanałów, coze względu na małą średnicę włókien. Jedna magistrala bez zewnętrznej osłony ochronnej ma grubość nie większą niż 1 cm, jeśli chodzi o wielkość tłumienia, która wpływa nie tylko na prędkość, ale także na ogólną jakość transmisji sygnału, ta wartość w przypadku światłowodu wynosi 5 dB/km. Jest to wyjątkowo dobry wskaźnik w porównaniu z tradycyjnymi sieciami elektrycznymi, który umożliwia układanie linii na odległość 100 km lub więcej bez pośrednich punktów konwersji sygnału.
Zalety technologii
Wraz z dużą szybkością transmisji i niskim efektem tłumienia, światłowody mają następujące zalety:
- Trwałość działania linii.
- Niezawodność procesu.
- Ochrona przed zewnętrznymi wpływami elektromagnetycznymi.
- Wysoki poziom kodowania sygnału, praktycznie eliminujący możliwość przechwycenia danych.
- Szerokopasmowy.
- Lekka waga i niewielki rozmiar.
Stopień, w jakim powyższe zalety zostaną ujawnione w konkretnej światłowodowej linii komunikacyjnej, zależy od sposobu jej ułożenia oraz jakości materiału. Na przykład jedną z najważniejszych przeszkód w masowym przejściu na tę metodę organizowania komunikacji w Rosji jest niski poziom specjalistów w tej dziedzinie i niezadowalająca jakość materiałów eksploatacyjnych.
Wady technologii
Są też charakterystyczne wady sieci światłowodowych, które mogą się nawet pojawićniezależnie od jakości technicznej realizacji kanałów komunikacji. Wśród nich zauważono:
- Wysoki koszt. Zarówno na etapie organizacji infrastruktury technicznej, jak i w trakcie jej utrzymania, koszty wciąż przewyższają koszty budowy i obsługi bardziej znanych linii komunikacyjnych.
- Kruchość konstrukcji. Jedną z najbardziej wrażliwych wad światłowodów są ograniczenia instalacyjne. Zapewnienie trwałości łączności światłowodowej wysokiego poziomu jest możliwe tylko w przypadku bezpośredniego ułożenia linii. Jednak ten problem jest stopniowo rozwiązywany właśnie poprzez wprowadzanie specjalnych dodatków do struktury rdzenia włókna.
- Wysokie wymagania dotyczące infrastruktury telekomunikacyjnej. Ponownie, na wysoką wydajność przy wykorzystaniu linii światłowodowych można liczyć tylko wtedy, gdy system jest zorganizowany na nowoczesnym sprzęcie sieciowym.
Zastosowanie komunikacji światłowodowej w Rosji
Podobnie jak w innych krajach o zaawansowanym rozwoju technologicznym, w Rosji światłowody znajdują swoje miejsce przede wszystkim w branży telekomunikacyjnej. Nie jest to jednak jedyna dziedzina, która opanowała tę technologię. Włókna optyczne wykorzystywane są w urządzeniach pomiarowych, aparatach rentgenowskich (w tym MRI), żyroskopach i systemach alarmowych. Jednocześnie metody integracji technicznej często mają podobny charakter, co potwierdza również zakres potrzebnych pracowników do zorganizowania takich systemów. W szczególności wakaty dotyczące komunikacji światłowodowejobejmuje prace dla spawaczy, monterów i inżynierów systemowych To samo dotyczy konserwacji infrastruktury światłowodowej.
Problemy we wdrażaniu komunikacji światłowodowej
Wielu dużych rosyjskich dostawców działających w dziedzinie telekomunikacji doświadcza trudności finansowych związanych z przejściem na nowe technologie do organizowania sieci. Wynika to częściowo z wysokich kosztów odnowy technicznej sieci z całkowitą wymianą zarówno nośników sygnału, jak i urządzeń operacyjnych. Metropolitalna firma MGTS uważa dziś komunikację światłowodową za jeden z kluczowych obszarów rozwoju, ale jednocześnie jej przedstawiciele zauważają również trudności związane z niechęcią samych abonentów do przejścia na nowe środki technologiczne. Wielu użytkowników jest zadowolonych z tradycyjnej sieci miedzianej, która zapewnia wystarczającą charakterystykę transmisji danych dla konsumentów. Nie chcą przepłacać za innowacje, co zmusza operatora do ponoszenia kosztów obsługi dwóch rodzajów sieci telekomunikacyjnych.
Perspektywy rozwoju komunikacji światłowodowej
Jeżeli rynek masowego konsumenta jest nadal z rezerwą dostrojony do ewolucyjnego procesu przejścia na światłowody, to czołowe światowe korporacje już patrzą w przyszłość, którą otwierają technologie komunikacji światłowodowej w różnych dziedzinach. W tej chwiliDo najbardziej obiecujących obszarów należą rozproszone systemy czujników i lasery światłowodowe. Pierwsza technologia umożliwi prowadzenie badań nieniszczących konstrukcji budowlanych i inżynierskich z szerokim zakresem danych wyjściowych do analizy - w szczególności z dokładnymi wskaźnikami procesów temperatury, ciśnienia i odkształceń obiektu. Jeśli chodzi o lasery światłowodowe, ich właściwości i charakterystyka emitowanej fali mogą zapewnić niespotykane dotąd możliwości w fizycznej obróbce materiałów stałych.
Wniosek
Komunikacja oparta na technologii światłowodowej, ze wszystkimi negatywnymi czynnikami zastosowania, rozszerza swój zasięg. W dużej mierze ułatwił to format technologiczny sieci GPON, który jest zoptymalizowaną koncepcją światłowodowych linii miejskich. Rostelecom, jako jedna z największych firm telekomunikacyjnych w Rosji, zrobił duży krok w rozwoju technologicznym tego formatu. Obecnie wykonuje układanie linii bez pośrednich węzłów wzmacniających na dystansach od 20 do 60 km z obsługą prędkości do 1,25 Gb/s. A to tylko jeden z możliwych formatów wykorzystania światłowodów w dzisiejszym przemyśle telekomunikacyjnym.
