До недавнего времени традиционным средством передачи видеосигнала сигнала в системах видеонаблюдения являлись коаксиальный кабель и витая пара. Но основным их недостатком являются присущие им сопротивление и емкость, которые ограничивают дальность передачи сигнала. Волоконная оптика предлагает элегантное и экономически выгодное решение. Использование светового луча для передачи сигнала, широкая полоса пропускания позволяют передавать сигнал высокого качества на значительные расстояния без использования усилителей и повторителей.
Основными преимущества использования волоконной оптики являются:

• более широкая полоса пропускания (от 100 МГц до 1 ГГц), чем у медного кабеля (от 3 до 20 МГЦ);
• невосприимчивость к электрическим помехам, отсутствие "земляных петель";
• низкие потери при передаче сигнала, ослабление сигнала составляет около 1,5 дБ/км (для коаксиального кабеля RG59 – 30 дБ/км для сигнала 10 мГц);
• не вызывает помех в соседних кабелях или других оптоволоконных кабелях;
• увеличение дальности передачи;
• хорошее качество передаваемого сигнала;
• оптоволоконный кабель миниатюрен и легок.

Принцип работы оптоволоконной линии
Волоконная оптика - технология, в которой в качестве носителя информации используется свет; и не важно, о каком типе информации идет речь - аналоговом или цифровом. Обычно используется инфракрасный свет, а средой передачи служит стекловолокно.
В простейшем варианте исполнения оптоволоконная линия связи состоит из трех компонентов:

• волоконно-оптического передатчика для преобразования входного электрического сигнала от источника (например, камеры) в модулированный световой сигнал;
• оптоволоконной линии, по которой световой сигнал передается на приемник;
• волоконно-оптического приемника, восстанавливающего электрический сигнал, обычно идентичный сигналу источника.

Источником распространяемого по оптическим кабелям света является светодиод (LED) (или полупроводниковый лазер - LD), а кодирование информации осуществляется двухуровневым изменением интенсивности света (0-1). На другом конце кабеля принимающий детектор преобразует световые сигналы в электрические. Волоконная оптика опирается на особый эффект - преломление при максимальном угле падения, когда имеет место полное отражение. Это явление происходит в том случае, когда луч света выходит из плотной среды и попадает в менее плотную среду под определенным углом. Внутренняя жила (нить) оптоволоконного кабеля имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка. Поэтому луч света, проходя по внутренней жиле, не может выйти за ее пределы - из-за эффекта полного отражения (рис.1). Таким образом, транспортируемый сигнал "идет" внутри замкнутой среды, проделывая путь от источника сигнала до его приемника.
Остальные элементы кабеля - лишь способ предохранить хрупкое волокно от повреждений внешней средой различной агрессивности.

Рис. 1 Волоконная оптика основывается на эффекте полного отражения

Особенности передачи видеосигналов, данных и звука по оптическому волокну
Аналоговая передача
В простейших передатчиках видеосигнала используется амплитудная модуляция (AM): интенсивность излучаемого света меняется пропорционально изменению амплитуды видеосигнала. Для получения более устойчивого результата, охвата большего расстояния, достижения лучшего соотношения сигнал/шум применяется частотная модуляция (FM).
Мультиплексирование видеосигналов.
Мультиплексоры в волоконной оптике объединяют несколько сигналов (видео и аудиоинформация, тревожные контакты датчиков, сигналы управления камерами) в один, используя один волоконный кабель для одновременной передачи нескольких сигналов режиме реального времени.
Частотно-модулированное частотное мультиплексирование (FM-FDM - freguency-modulated frequency division multiplexing) позволяет передавать до 16 видеоизображений по одному волокну (рис.2).

Рис. 2 FM-FDM мультиплексирование

Недостаток этого способа - широкая полоса сигнала и, как следствие, небольшое расстояние. Для достижения двунаправленно и передачи по одному волокну необходимо, чтобы передатчики на разных концах волокна работали на волнах разной длины, например на 850 нм и на 1300 нм соответственно. К каждому концу волокна подсоединяется разветвитель на оптическом мультиплексоре с разделением длин волн (WDM - wavelength division multiplexer), который обеспечивает возможность каждого приемника получать от находящегося на противоположном конце волокна передатчика свет только с нужной длиной волны (например, 850 нм). Нежелательные отражения от передатчика на ближнем конце оказываются в "неправильном" диапазоне (т.е. 1300 нм) и соответственно отсекаются.
При использовании WDM можно передавать несколько сигналов в одном направлении. Например, применяя комбинацию AM и FM а также WDM на 850 и 1300 нм, без особых проблем обеспечивается передача 4 видеосигналов в одном направлении. Но им присущи все недостатки аналоговых систем: неустойчивость частот, широкая полоса сигнала и, как следствие, небольшая рабочая дистанция.
Амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой, частотное мультиплексирование (AVSB-FDM, amplitude vestigial sideband modulation, frequency division multiplexing) - еще один тип устройств чрезвычайно привлекательных для передачи видеосигналов. Устройство позволяет передавать до 80 каналов.
В видеонаблюдении чаще используются устройства FM-FDM, позволяющие передавать больше сигналов по одному кабелю. WDM - тип мультиплексирования, который особенно целесообразен для PTZ или пультов управления с матричным коммутатором. Видеосигналы передаются по раздельным оптоволоконным кабелям (один кабель на телекамеру), и только один кабель использует WDM для передачи управляющих данных в противоположном направлении.

Цифровая передача
При использовании оцифровки видеосигнала достигаются неплохие результаты. В простейшем случае видео оцифровывается с дискретностью 10 бит (при этом качество удовлетворяет требованиям вещательного качества) или 8 бит (что более чем достаточно для стандартных задач CCTV). При разрешении 520 - 640 ТВЛ отношение сигнал/шум не хуже 60 дБ. В этом случае никакой вид сжатия не используется.
Более узкая полоса открывает большие возможности по передаче нескольких сигналов по одному волокну.
DWDM -системы (Dense Wave Division Multiplexing) обеспечили увеличение скорости передачи по одному волокну до терабитных величин. В основу системы DWDM положен принцип волнового мультиплексирования с фиксированной сеткой длин волн с "шагом" 10 нм.
CWDM (coarse wavelength division multiplexer) – упрощенный вариант DWDM. Разделение каналов является неплотным (грубым, coarse). В настоящее время выпускаются CWDM-системы с 16 каналами (в диапазоне волн от 1310 до 1610 нм) с "шагом" 20 нм.
Последние реализованные технологии позволяют передавать по многомодовому волокну 16 видеоизображений в режиме реального времени (480 ТВЛ), дуплексный канал данных (512 кбит/с) и 4 релейных контакта.
Возможности передачи большого количества видеосигналов и дополнительной информации по минимальному количеству оптических волокон – ценная способность, особенно для систем видеонаблюдения с большой протяженностью. В других случаях, где для применения систем необходима меньшая протяженность и большая разбросанность камер, преимущества не так очевидны, и тогда, в первую очередь, следует рассмотреть использование отдельной волоконной линии для каждого видеосигнала отдельно.

Устройство оптоволоконного кабеля

Сердечник (Core) (обычно из стекла, реже - пластик) используется для передачи светового сигнала. Внешний диаметр отражающей оболочки унифицирован для всех типов кабелей и составляет 125±2 мкм. В этот размер входит и 2 - 3 мкм слой лака, который служит защитой от влаги и связанной с ней коррозии. Первичную механическую прочность и гибкость рассматриваемой конструкции придает защитное покрытие из эпоксиакриолата, часто называемое буфером. Для удобства монтажа его окрашивают в разные цвета. Толщина покрытия составляет 250±15 мкм. Кроме этого, для лучшей защиты волокна и более удобного монтажа разъемов часто применяются конструкции с вторичным буфером диаметром 900 мкм, который без зазора уложен на первичный (рис.3).

Рис. 3 Строение оптоволоконного кабеля

Физические параметры оптических волокон.
Все распространенные типы волокон характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.
Затухание сигнала в оптоволоконном кабеле зависит от свойств материала и от внешних воздействий. Затухание характеризует потерю мощности передаваемого сигнала на заданном расстоянии, и измеряется в дБ/км, где Децибел - логарифмическое выражение отношения мощности, выходящей из источника Р1, к мощности, входящей в приемник Р2, дБ = 10*log(P1/P2). Потери в 3 дБ означают, что половина мощности потеряна. Потеря 10 дБ означает, что только 1/10 мощности источника доходит до приемника, потери 90%. Волоконно-оптические линии, как правило, способны нормально функционировать при потерях в 30 дБ (прием всего 1/1000 мощности).
Есть два принципиально различных физических механизма, вызывающих данный эффект.
Потери на поглощение. Связаны с преобразованием одного вида энергии в другой. Электромагнитная волна определенной длины вызывает в некоторых химических элементах изменение орбит электронов, что, в свою очередь, ведет к нагреву волокна. Естественно, что процесс поглощение волны тем меньше, чем меньше ее длина, и чем чище материал волокна.
Потери на рассеяние. Причина снижения мощности сигнала в этом случае - означает выход части светового потока из волновода. Обусловлено это неоднородностями показателя преломления материалов. И с уменьшением длины волны потери рассеивания возрастают.

Рис. 4 Окна прозрачности оптических волокон

В теории, лучших показателей общего затухания можно достичь на пересечении кривых поглощения и рассеивания. Реальность несколько сложнее, и связана с химическим составом среды. В кварцевых волокнах (SiO2) кремний и кислород проявляют активность на определенной длине волны, и существенно ухудшают прозрачность материала в двух окрестностях.
В итоге образуются три окна прозрачности (рис.4), в рамках которых затухание имеет наименьшее значение. Самые распространенные значения длины волны:
0.85 мкм;
1.3 мкм;
1.55 мкм.
Именно под такие диапазоны разработаны специальные гетеролазеры, на которых основываются современные ВОЛС (волоконно-оптические системы связи).

Оптический бюджет.
Каждый компонент оптоволоконной линии имеет свою величину оптических потерь. Допустимые потери оптического сигнала на всём пути от передатчика до приемника часто называют оптическим бюджетом. Рассчитывается он на основании информации, предоставленной производителем оборудования.
Упрощенно расчет оптического бюджета можно представить в виде следующей схемы (рис.5).

Рис. 5 Оптический бюджет

Оптические потери складываются из потерь, происходящих в каждом элементе между передатчиком и приемником (затухание в волокне, потери на стыковке с источником, сращивание волокон, потери на коннекторах).
Потери на инжектирование возникают при вводе излучения от источника в волокно и зависят в основном от диаметра сердечника. Потери на сплайсах, местах сварки при их наличии в линии должны быть включены подобно потерям на коннекторах.
Так же рекомендуется учитывать, что мощность лазера (светодиода) несколько уменьшается с течением времени. Обычно на ремонт и старение эмиттера отводится от 3 до 6 дБ.
Когда эти потери в суммарном виде превосходят "оптический бюджет", передача сигнала становится невозможной. При расчете системы лучше всего апеллировать к наихудшим значениям. В данном случае под системой мы понимаем передатчик (с его выходной мощностью излучения), приемник (с его параметром "чувствительность"; их разница, более понятна для понимания, и есть "оптический бюджет"), и все пассивные компоненты между ними.

Дисперсия.
Важным параметром оптического волокна является дисперсия. Он означает рассеяние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Существуют три типа дисперсии: межмодовая, материальная и межчастотная.
Межмодовая дисперсия обусловлена неидеальностью современных источников света, которые испускают волны в нескольких направлениях, и далее они проходят по разным траекториям (иначе говоря - будут иметь разные моды). Как следствие, лучи достигнут приемника в разные моменты времени.
Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны. Если распределение плотности волокна будет неравномерным, то волны, проходящие путь по разным траекториям, будут иметь разные скорости распространения. И, соответственно, попадать в приемник в разное время.
Межчастотная дисперсия. Источники излучения не идеальны и испускают волны различной длины. В кварцевом стекле более короткие волны распространяются быстрее и достигают конца световода в разные моменты времени.
Все виды дисперсии отрицательно влияют на пропускную способность оптоволоконного канала. Так как в настоящее время используются только цифровые способы передачи информации, то световой сигнал поступает с передатчика импульсами. И чем сильнее размыт по времени импульс на выходе (эффект дисперсии), тем сложнее его правильный прием. Иначе говоря, дисперсия накладывает ограничение на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов.
При оценке пользуются термином "полоса пропускания", который понимается как величина, обратная к уширению импульса при его прохождении по оптическому волокну расстояния в 1 км. Измеряется полоса пропускания в МГц/км.
Потери, вызванные затуханием и дисперсией, равномерно распределяются по всей длине кабеля

Одномодовые и многомодовые оптические волокна
Несмотря на огромное разнообразие оптоволоконных кабелей, волокна в них практически одинаковы. По типу конструкции (по размеру серцевины) оптические волокна делятся на одномодовые (ОМ) и многомодовые (ММ) (рис. 6).

Рис. 6 Одномодовые и многомодовые оптические волокна

У многомодового волокна диаметр сердечника (обычно 50 или 62,5 мкм) почти на два порядка больше, чем длина световой волны. Это означает, что свет может распространяться в волокне по нескольким независимым путям (модам). И так как разные моды имеют разную длину, то сигнал на приемнике будет заметно "размазан" по времени. Из-за этого тип ступенчатых волокон (вариант 1), с постоянным коэффициентом преломления (постоянной плотностью) по всему сечению сердечника, уже давно не используется из-за большой модовой дисперсии.
Градиентное волокно (вариант 2), имеет неравномерную плотность материала сердечника. На рисунке хорошо видно, что длины пути лучей сильно сокращены за счет сглаживания. Хотя лучи, проходящие дальше от оси световода, преодолевают большие расстояния, они при этом имеют большую скорость распространения. Происходит это из-за того, что плотность материала от центра к внешнему радиусу уменьшается по параболическому закону. А световая волна распространяется тем быстрее, чем меньше плотность среды.
В результате более длинные траектории компенсируются большей скоростью. При удачном подборе параметров, можно свести к минимуму разницу во времени распространения. Соответственно, межмодовая дисперсия градиентного волокна будет намного меньше, чем у волокна с постоянной плотностью сердечника.
Однако, как бы не были сбалансированы градиентные многомодовые волокна, полностью устранить эту проблему можно только при использовании волокон, имеющих достаточно малый диаметр сердечника. В которых, при соответствующей длине волны, будет распространяться один единственный луч.
Реально распространено волокно с диаметром сердечника 8 микрон, что достаточно близко к обычно используемой длине волны 1,3 мкм. Межчастотная дисперсия при неидеальном источнике излучения остается, но ее влияние на передачу сигнала в сотни раз меньше, чем межмодовой или материальной. Соответственно, и пропускная способность одномодового кабеля намного больше, чем многомодового.

Разновидности оптоволоконных кабелей
По назначению, волоконно-оптические кабеля (ВОК) можно разделить на:

Оборудование ВОЛС - обязательная составляющая прокладки волоконно-оптических линий связи. Ведь оборудование для призвано собирать воедино десятки и даже сотни километров разрозненных оптических кабелей для прохождения по ним качественного сигнала связи, а это, согласитесь, не такая уж и простая задача, тем более, если речь идет о создании ВОЛС в труднодоступных местах и с минимальным использованием ретрансляторов.

Компания «Флайлинк» обладает необходимым современным оборудованием для . Наши сотрудники обладая обширным опытом и высокой квалификацией подберут и организуют поставку необходимого оборудования ВОЛС от ведущих производителей в соответствии техническим заданием Вашего проекта и по оптимальным соотношениям цена - качество - совместимость !

Основные типы оборудования для ВОЛС:

• Измерительные приборы . Кабельные тестеры (анализаторы), идентификаторы, визуализаторы повреждений, измерители оптической мощности, оптические рефлектометры и т.п.
• Монтажное оборудование . Аппараты для автоматической , скалыватели, аппараты для склейки оптоволокна и т.п.
• Комплектующие и инструменты . Сам кабель ВОЛС (различные типы), различные коннекторы (разъемы), розетки, адаптеры, ответвители, муфты, пачкорды, оптические кроссы. Инструментарий для чистки, шлифовки и склейки оптоволокна. Комплектующие для прокладки сети и корректного крепежа или подвески кабеля.
• Сетевое оборудование . Коммутаторы, конвертеры, коммутационные узлы (шкафы и стойки), маршрутизаторы, мультиплексоры, ретрансляторы и т.п.
• Системы управления и мониторинга . Оборудование администрирования (обработки, синхронизации) и мониторинга оптических сигналов, в том числе ПО. Оборудование увеличения пропускной способности.

Оптоволоконный кабель и другое оборудование для прокладки ВОЛС

Сегодня оборудование для монтажа ВОЛС представлено достаточно обширной линейкой, позволяющей возводить оптоволоконные системы самых различных масштабов, конфигурации, мощности и назначения. Во главе данного списка стоит кабель ВОЛС. Он состоит из стеклянных волокон - световодов, по которым передается сигнал, а также защитных элементов. Кабель может прокладываться под землей (в грунте), подвешиваться на опорах или проходить в кабельных канализациях, а также внутри зданий и между этажами. Тип волоконно-оптического кабеля подбирается в зависимости от поставленных задач и области применения. Так, существует три типа кабеля:

• Кабель для внешней прокладки (outdoor cables). Имеет плотный буфер для защиты от грызунов и заключен в стальную ленту-оплетку (броню) с высоким коэффициентом влагостойкости. Подходит для укладки в грунт.
• Кабель для внутренней прокладки (indoor cables). Поддерживает передачу сигнала на малые и средние расстояния и применяется в горизонтальном магистральном каблировании в закрытых помещениях.
• Кабель для оптических патч-кордов . Обладает повышенной гибкостью и служит для изготовления коммутационных и оконечных шнуров.

Если кабель нуждается в дополнительной защите, его помещают в специальную защитную оболочку (оплетку или броню). Такой кабель называется бронированным. И, наконец, под самонесущим кабелем понимается оптический кабель с армирующими элементами, выполненными из тонкого стального тросика, стеклопластиковых прутков или синтетических нитей. Несущие элементы могут быть расположены внутри кабеля или на его поверхности. Одним из примеров самонесущего кабеля может служить оптический кабель с тросиком.

Следующим опорным пунктом в списке оборудования ВОЛС является разъем - соединитель, предназначенный для многократного подключения/отключения передающего сигнал кабеля и принимающего его оборудования. Оптические разъемы отличаются друг от друга размерами, формой и принципами фиксации и бывают нескольких видов:

• разъем FC;
• разъем MIC;
• разъем SMA;
• разъем ST;
• разъем TELCO;
• разъем ПО.

Разъем FC применяется, как правило, в одномодовых кабельных системах. Розетка разъема FC выпускается в двух вариантах: типа SF - с квадратным фланцем и креплением двумя винтами и типа RF - с круглым фланцем и креплением под гайку.

Разъем SC - это оптический разъем, определенный действующими стандартами как основной разъем для применения в и . Существует в одинарном и двойном вариантах.

Разъем SMA считается устаревшим. Он имеет металлический наконечник, а крепление вилки к розетке осуществляется накидной гайкой.

Разъем ST или так называемый «разъем ВFОС» (с английского - byonet fiber optic connector) фиксирует вилку в розетке подпружиненным байонетным элементом.

Разъем TELCO используется для подключения большого количества контактов при недостатке места (для электрических кабелей с двумя параллельными рядами по 25 контактов).

Разъем ПО состоит из вилки и линейки, которая после установки на нее блока НОС выполняет функции розетки для коммутационного оборудования.

Важная составляющая списка оборудования ВОЛС - это сварочные аппараты. В своей работе специалисты компании «Флайлинк» используют наиболее совершенный из них - Fujikura Arc Fusion Splicer 60S . Данный аппарат является последним словом в оборудовании, предназначенном для . По сравнению с предыдущей моделью - Fujikura FSM-50S - он демонстрирует еще большую защищенность и скорость работ, а также компактность и время работы от штатного источника электропитания. При этом Fujikura FSM-60S способен работать в достаточно жестких температурных условиях - от - 10 до + 50 градусов, обеспечивая идеальное качество соединений оптоволокна. Не случайно мы даем 15 лет гарантии на сварочные работы, произведенные на данном агрегате.

Также представлено оптическим боксом, патч-кордом, конвертером. Оптический бокс представляет собой ящик, внутри которого располагаются сплайс-пластины для крепления мест . Монтируется на стену или в 19-дюймовую стойку. В зависимости от модели бокса, имеется возможность установки 8, 16, 24 или 48 портов SC-SC, ST-ST, FC-FC. Оптический патч-корд - это оптоволоконный кабель с расположенными по обоим концам экранированными разъемами, иначе называемыми коннекторами. И, наконец, оптический конвертер (преобразователь) превращает световой сигнал оптоволоконной среды в электрический, проходящий по медному кабелю.

Компания «Флайлинк» осуществляет профессиональный подбор и поставку всего спектра оборудования ВОЛС, начиная от оптоволоконного кабеля и заканчивая серверами и программным обеспечением. Мы работаем с ведущими поставщиками, что позволяет нам создавать надежные и высокопроизводительные ВОЛС в кратчайшие сроки и по оптимальным ценам.

Копирование содержания сайта без разрешения запрещено.

Волоконно-оптические линии связи сегодня пользуются большой популярностью. Главная особенность таких сетей заключается в том, что с их помощью возможно обеспечить передачу солидных потоков информации с очень большой скоростью.

Оптические кроссы , мультиплексоры, модуляторы и т.д. -много различных элементов входит в состав сети. Следует разобраться в том, какую конкретно функцию выполняет каждое из этих устройств.

Для начала следует отметить, что компоненты любой волоконно-оптической сети передачи данных можно разделить на пассивные и активные.

Пассивные элементы ВОЛС

К данной категории относится, в первую очередь, оптический кабель. Он состоит из нескольких волокон, по которым, собственно, и осуществляется передача данных. Исходя из числа волокон, входящих в состав кабеля, определяется его емкость.

Еще одним пассивным элементом оптической линии связи является муфта. С ее помощью осуществляется соединение кабелей. Еще одним пассивным элементом является оптический кросс. С его помощью обеспечивается подключение кабеля к различному оборудованию (в том числе и к оконечным устройствам из состава сети).

Очень часто можно встретить такое название, как patch-cord (патч-корд). Оно используется для обозначения кабеля (шнура), при помощи которого выполняется соединение оборудования между собой или его подключение к передающей сети. Патч-корд может быть любого типа, но есть одно очень важное условие - его длина не должна превышать 5 метров (исключением является вариант для открытых офисов согласно стандарту TSB-75).

Активные элементы ВОЛС

Что касается активных элементов ВОЛС, то сюда относятся:

• мультиплексоры и демультиплексоры. При помощи этих устройств реализуется принцип спектрального разделения каналов, обеспечивающий высокую пропускную способность сетей;
• регенераторы, при помощи которых осуществляется восстановление формы импульса на приемном конце системы;
• лазеры. В ВОЛС они выступают в роли источников излучения, при помощи которого и передается информация;
• модуляторы. Это устройство обеспечивает изменение формы несущего колебания в соответствии с передаваемыми данными. В настоящее время большое распространение имеют системы с прямой модуляцией, где на лазер возложены также и функции модулятора;
• усилители. При помощи данного элемента обеспечивается обеспечение заданного уровня мощности сигнала при передаче на большие расстояния;
• фотоприемник, при помощи которого выполняется оптоэлектронное преобразование сигнала.

Видно, что в состав ВОЛС входит большое количество компонентов. Для того чтобы они функционировали так, как нужно, следует доверять монтаж сетей профессионалам.

ВОЛС: волокнно-оптические линии связи

Это волоконно-оптическая линия связи, которая состоит из пассивных и активных элементов, предназначенных для передачи оптического (светового) сигнала по оптоволоконному кабелю.

Технологи и инвесторы знают о быстром развитии оптоволоконной промышленности и линий ВОЛС в течение последних нескольких лет. Некоторые сравнивают развитие с ростом полупроводниковой промышленности конца 60-х годов. Хотя сейчас продажи оптоволокна небольшие, становится ясно, что эта отрасль будет развиваться как никогда быстро. Развитие отрасли в частности ожидается из-за бурного развития сети Интернет, а также из-за постоянно растущего спроса на увеличение пропускной способности каналов связи. Ожидается, что в ближайшее время рост пропускной способности каналов ВОЛС также будет расти беспрецедентными темпами.

Ответом на эти требования и является сама волоконная оптика, сами ВОЛС. Медь и кабельные системы передают данные на одном канале с использованием алгоритмов разделения времени, которые делят канал на ультратонкие отрезки. Однако скорость передачи ограничивается самой средой кабеля, частота передачи ограничена. Оптическое волокно имеет частоту передачи в 100 раз больше, чем у меди или кабельного телевидения. Поэтому по оптике возможна передача сразу нескольких каналов за счет мультиплексирования, что дает практически неограниченную скорость передачи данных. Данные от многих пользователей распределяются по разным каналам в соответствие с доступными длинами волн и передаются параллельно. По прогнозам каждая полоса канала линии ВОЛС сможет передавать данные со скоростью до 40 Гбс.

Коммуникационные системы ВОЛС

С физической точки зрения волоконно-оптический канал является таким же каналом связи как и любой другой. Он содержит основные элементы: приемник, передатчик и непосредственно канал связи (оптоволокно). В передатчике сообщение преобразуется в форму, пригодную для передачи по оптическому каналу ВОЛС. В приемнике информация извлекается и преобразуется в обычную для цифровых каналов форму.

Как правило, оптические волокна в кабеле сгруппированы. Кабели могут содержать до 100 волокон. Таким образом, с помощью одного волоконно-оптическому кабелю можно организовать ВОЛС с сотнями каналов. Однако для этого понадобится большое количество коммутаторов и другого активного оборудования. Несмотря на то, что оптоволоконная система ВОЛС является более сложной, чем медь, три основных компонента линий связи остаются неизменными.

Предположим, что по линии передается телефонный сигнал. Аналоговый электрический сигнал от телефона преобразуется в цифровой сигнал, который направляется на оптический модулятор (мультиплексор) волоконно-оптической системы. Модулятор преобразовывает цифровые электронные сигналы в серию двоичных импульсов, и эти оптические импульсы передаются по оптическому каналу. Когда импульс достигает приемника, световой сигнал направляется на фотоприемник, который преобразует световой сигнал обратно в электрический сигнал. Далее сигнал направляется на компьютер или на преобразователь для телефона. Этот световой сигнал, как и многие другие передается по одному каналу, т.е. в луче света одной длинны волны. Это позволяет передавать по одному оптическому каналу до 50000 телефонных звонков одновременно. Возможно использовать алгоритмы уплотнения по времени. Т.к. оптоволокно позволяет передавать много разных цветов, следовательно, в одном физическом канале можно создать множество каналов передачи ВОЛС. Эта способность оптоволокна называется волновым уплотнением. Все длинны волн, используемые в оптоволокне сдвинуты в ИК спектр. Поскольку оптоволокно не передает весь спектр волн, число каналов конечно. Поэтому чем уже полоса пропускания каждого канала, тем больше самих каналов можно организовать. Как правило, интервал между каналами ВОЛС составляет около 1,6 нм. Такие системы, независимо от канала передачи, являются системами с волновым уплотнением, использующими несколько цветов в виде отдельных каналов связи.

Волоконно-оптический канал ВОЛС начинается с источника света и заканчивается фотоприемником. В качестве источника света, как правило, используется полупроводниковый лазерный диод, который образует ядро передатчика. Отдельный лазер используется для каждого цвета или канала. При производстве оптоволокна каждый лазер вживляется в волокно. Сейчас производится много типов лазеров, но все они работают либо на одной частоте, либо подстраиваются. Обычно лазер может излучать только одну длину волны, но есть и подстраиваемые лазеры, способные менять длину волны. В обоих типах лазеров важно, что частота и интенсивность или яркость на выходе остаются постоянными, чтобы не вносить шумов в передачу. Это достигается путем использования систем контроля с обратной связью, которая чувствует изменения частоты или яркости и динамически вносит необходимы корректировки в работу лазерного диода. Эти устройства обычно встраивают внутрь корпуса передатчика.

Однако т.к. стабилизируется только один лазер, то могут возникнуть помехи от работы соседних по длине волны лазеров. Поэтому каждый лазерный луч направляется в специальный оптический аттенюатор, который гарантирует равную интенсивность излучения каждого канала. Это устройство работает также как клапан в водяной системе, реагируя на общую интенсивность излучения. Существует множество реализаций оптических аттенюаторов, и на данный момент не существует единого стандарта. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. В конечном счете будет выработан единый стандарт, но сейчас применяется много способов стабилизации лазерного излучения.

Заключительной частью ВОЛС является оптический мультиплексор. Как и в случае с электронной схемой, мультиплексор направляет много сигналов от разных источников в один провод или, в данном случае, по оптическому волокну. То есть различные оптические сигналы (обычно 4, 8 или 16) объединяются в одном волокне для передачи. При этом существует несколько конкурирующих технологий волнового уплотнения.

Информационный канал ВОЛС

Вторым важным элементов ВОЛС является сам канал. В своей простейшей форме канал - это участок оптоволокна между приемником и передатчиком. Проблема в том, что оптические волокна ВОЛС ослабляют сигнал. Он рассеивается и нуждается в регенерации и повторении без потери информации. Типичный трансконтинентальный оптоволоконный канал имеет от 80 до 100 усилительный ретрансляционных станций. Есть также места, когда один или несколько каналов необходимо отделить от общего или наоборот добавить. Для выполнения этих задач ретрансляционные станции строятся непосредственно вдоль оптоволоконной линии.

Оптическая ретрансляционная станция обычно содержит несколько различных устройств, основная функция которых заключается в очистке сигнала от деградации и его усиления. Сигналы разных цветов в линиях ВОЛС передаются с разной скоростью. Это явление называется хроматической дисперсией. Если хроматическая дисперсия возникает на длинных участках, то это может приводить к помехам в работе соседних каналов и возникновению ошибок. Таким образом, каждая ретрансляционная станция ВОЛС имеет устройство, называемое компенсатором дисперсии.

Следующей задачей узла ретрансляции является усиление сигнала до уровня, необходимого для передачи сигнала дальше по оптоволокну. Это устройство называется волоконным усилителем (EDFA). EDFA делает возможным передачу оптического сигнала на большие расстояния.

Приемник ВОЛС

Сигналы линии ВОЛС, поступающие на приемник направляются на демультиплексор, который производит разделение каналов в обратном порядке. Затем сигналы преобразуются в электрические, которые может обрабатывать компьютер или телефон. Так заканчивается типичный канал ВОЛС.

Используются сегодня в отечественных и международных сетях. Эти системы ВОЛС в конечном итоге получат наиболее широкое распространение, обеспечивая скорость передачи сигнала до нескольких терабайт в сек.

Внимание! Копирование и перепечатка информации с этого сайта запрещены без письменного согласия администрации.