В основному цей метод був розроблений компанією AT&T, яка виробляє більше третини всього об'єму волокна в світі. Як вже було сказано, метод найпростіший. Проте для нього потрібна дуже хороша труба-заготівка без включень, оскільки включення - це центри напруги, з якої може почати зростати тріщина. З цим досить успішно борються шляхом хімічної або вогневої поліровки поверхні трубок [ 1 ].

Інший метод, яким користується фірма "Корнінг", називають ще зовнішнім осадженням (на відміну від першого - внутрішнього): скло осідає на вогнетривкий стержень прямо з полум'я пальника, куди подаються хлориди вихідних речовин. Оскільки осадження відбувається в атмосфері полум'я, в такому матеріалі залишається багато води, що вийшла в результаті окислення водню. Тому, після того, як центральний стержень виймають, доводиться продувати заготівку хлором, який екстрагує воду. І лише після цього заготівка склиться.

У третьому методі, розробленому японськими фірмами, серед яких NTT, "Сумітомо" і ін., реалізована складніша конструкція. Заготівка зростає з приманки, розташованої на певній відстані вище полум'я пальника, що має складну шарову структуру, як в рулету. У середину полум'я подають суміш хлоридів германію і кремнію, потім шар буферного газу, потім лише хлорид кремнію для чистого скла, потім знову буферний газ, і, врешті-решт, на краю пальника, кисень з воднем - те, що, власне кажучи, і горить. Речовина осідає на тільки що створену в цьому ж процесі поверхню. Проте відстань до цієї поверхні має бути строга фіксованим, і заготівка постійно відсовується від полум'я пальника. Таким методом можна створювати заготовки, які вистачає на декілька тисяч кілометрів волокна, а в принципі процес може бути безперервний - у міру виготовлення заготівки з неї ж можна витягувати волокно. На другому етапі кінець заготівки розм'якшують в печі і тягнуть з нього волокно. При витягу не відбувається змішування окремих шарів - при цьому відбувається, виражаючись математичною мовою, перетворення подібності. Тобто, якщо діаметри серцевини і оболонки заготівки відносилися, як один до десяти, то так воно буде і у витягнутому волокні. Витяг світлопроводів проводиться в стільки ж чистих приміщеннях, як і при виробництві мікросхем, аби на їх поверхню не потрапляли порошинки - ті ж самі включення. Після того, як волокно остигне, на нього наноситься захисна плівка полімеру [ 4 ].

Одномодове волокно

При досить малому діаметрі волокна і відповідній довжині хвилі через світлопровід поширюватиметься єдиний промінь. Взагалі сам факт підбору діаметру сердечника під одномодовий режим поширення сигналу говорить про частковість кожного окремого варіанту конструкції світлопровода. Тобто під одномодовістю слід розуміти характеристики волокна відносно конкретної частоти використовуваної хвилі. Поширення лише одного променя дозволяє позбавитися від міжмодової дисперсії, у зв'язку з чим одномодові світлопроводи на порядки производительнее. На даний момент застосовується сердечник із зовнішнім діаметром близько 8 мкм. Як і у випадку з багатомодовими світлопроводами, використовується і ступінчаста, і градієнтна щільність розподілу матеріалу. Другий варіант продуктивніший. Одномодова технологія тонша, дорожча і застосовується в даний час в телекомунікаціях. Оптичне волокно використовується у волоконно-оптичних лініях зв'язки, які перевершують електронні засоби зв'язку тим, що дозволяють без втрат з високою швидкістю транслювати цифрові дані на величезні відстані. Оптоволоконні лінії можуть як утворювати нову мережу, так і служити для об'єднання вже існуючих мереж — ділянок магістралей оптичних волокон, об'єднаних фізично на рівні світлопровода, або логічно — на рівні протоколів передачі даних. Швидкість передачі даних по ВОЛС може вимірюватися сотнями гигабит в секунду. Вже зараз доопрацьовується стандарт, що дозволяє передавати дані із швидкістю 100 Гбіт/с, а стандарт 10 Гбіт Ethernet використовується в сучасних телекомунікаційних структурах вже декілька років.

Багатомодове волокно

У багатомодовому ОВ може поширюватися одночасно велике число мод – променів, введених в світлопровід під різними кутами [7]. Багатомодове ОВ володіє відносно великим діаметром серцевини (стандартні значення 50 і 62,5 мкм) і, відповідно, великою числовою апертурою. Більший діаметр серцевини багатомодового волокна спрощує введення оптичного випромінювання у волокно, а м'якші вимоги до допустимих відхилень для багатомодового волокна дозволяють зменшити вартість оптичних приемо-передатчиков. Таким чином, багатомодове волокно переважає в локальних і домашніх мережах невеликої протяжності. Основним недоліком багатомодового ОВ є наявність міжмодової дисперсії, що виникає через те, що різні моди проробляють у волокні різну оптичну дорогу. Для зменшення впливу цього явища було розроблено багатомодове волокно з градієнтним показником заломлення, завдяки чому моди у волокні поширюються по параболічних траєкторіях, і різниця їх оптичних доріг, а, отже, і міжмодова дисперсія істотно менша. Проте наскільки не були б збалансовані градієнтні багатомодові волокна, їх пропускна спроможність не порівняється з одномодовими технологіями.

Розділ 3. Волоконно-оптичні лінії зв'язку

3.1 Волоконно-оптичний кабель

На сьогодні в світі декілька десятків фірм, що виробляють оптичні кабелі різного призначення [ 2 ]. Найбільш відомі з них: AT&T, General Cable Company (США); Siecor (ФРН); BICC Cable (Великобританія); Les cables de Lion (Франція); Nokia (Фінляндія); NTT, Sumitomo (Японія), Pirelli(Італія).

Визначальними параметрами при виробництві ВОК є умови експлуатації і пропускна спроможність лінії зв'язку. За умовами експлуатації кабелі підрозділяють на:

монтажні

станційні

зонові

магістральні.

Перших двох типів кабелів призначено для прокладки усередині будівель і споруд. Вони компактні, легкі і, як правило, мають невелику будівельну довжину. Кабелі останніх двох типів призначені для прокладки в колодязях кабельних комунікацій, в ґрунті, на опорах уподовж ЛЕП, під водою. Ці кабелі мають захист від зовнішніх дій і будівельну довжину більше двох кілометрів . Для забезпечення великої пропускної спроможності лінії зв'язку виробляються ВОК, що містять невелике число (до 8) одномодових волокон з малим загасанням, а кабелі для розподільних мереж можуть містити до 144 волокон як одномодових, так і багатомодових, залежно від відстаней між сегментами мережі.

При виготовленні ВОК в основному використовуються два підходи:

конструкції з вільним переміщенням елементів

конструкції з жорстким зв'язком між елементами.

По видах конструкцій розрізняють кабелі повивной скручування, пучкового скручування, з профільним сердечником, стрічкові кабелі. Існують багаточисельні комбінації конструкцій ВОК, які у поєднанні з великим асортиментом вживаних матеріалів дозволяють вибрати виконання кабелю, що щонайкраще задовольняє всім умовам проекту, у тому числі – вартісним.

Окремо розглянемо способи зрощення будівельних довжин кабелів

Зрощення будівельних довжин оптичних кабелів виробляється з використанням кабельних муфт спеціальної конструкції. Ці муфти мають два або більш кабельних введення, пристосування для кріплення силових елементів кабелів і одну або декілька сплайс-пластин. Сплайс-пластина - це конструкція для укладання і закріплення волокон різних кабелів, що зрощуються [ 6 ].

Після того, як оптичний кабель прокладений, необхідно з'єднати його з приймально-передавальною апаратурою. Зробити це можна за допомогою оптичних комутаторів (з'єднувачів). У системах зв'язку використовуються комутатори багатьох видів.

3.2 Електронні компоненти систем оптичного зв'язку

Перше покоління передавачів сигналів по оптичному волокну було упроваджене в 1975 році. Основу передавача складав світо діод, що працює на довжині хвилі 0.85 мкм в багатомодовому режимі.

Протягом подальших трьох років з'явилося друге покоління – одномодові передавачі, що працюють на довжині хвилі 1.3 мкм.

У 1982 році народилося третє покоління передавачів - діодні лазери, що працюють на довжині хвилі 1.55 мкм. Дослідження продовжувалися, і ось з'явилося четверте покоління оптичних передавачів, що дало початок когерентним системам зв'язку, - тобто системам, в яких інформація передається модуляцією частоти або фази випромінювання. Такі системи зв'язку забезпечують набагато більшу дальність поширення сигналів по оптичному волокну. Фахівці фірми NTT побудували без регенераторну когерентну волоконно-оптичну лінію зв'язку STM-16 на швидкість передачі 2.48832 Гбіт/с протяжністю в 300 км., а в лабораторіях NTT на початку 1990 року учені вперше створили систему зв'язку із застосуванням оптичних підсилювачів на швидкість 2.5 Гбіт/с на відстань 2223 км.

Поява оптичних підсилювачів на основі світлопроводів здатних підсилювати сигнали, дало початок п'ятому поколінню систем оптичного зв'язку. В даний час швидкими темпами розвиваються системи оптичної телекомунікації на відстані в тисячі кілометрів. Успішно експлуатуються трансатлантичні лінії зв'язку США-Європа ТАТ-8 і ТАТ9, ТИХООКЕАНСЬКА лінія Гавайські для США Острови-Японія ТРС-3. Ведуться роботи по завершенню будівництва глобального оптичного кільця зв'язку Японія – Сінгапур – Індія - Саудівська Аравія-Єгипет-Італія [ 8 ].

Останніми роками разом з когерентними системами зв'язку розвивається альтернативний напрям: солітонові системи зв'язку. Солітон - це світловий імпульс з незвичайними властивостями: він зберігає свою форму і теоретично може поширюватися по "ідеальному" світлопроводу нескінченно далеко. Солітони є ідеальними світловими імпульсами для зв'язку. Тривалість солітона складає приблизно 10 триліонних долий секунди (10 пс). Солітонові системи, в яких окремий біт інформації кодується наявністю або відсутністю солітона, можуть мати пропускну спроможність не менше 5 Гбіт/с на відстані 10 000 км. Таку систему зв'язку передбачається використовувати на вже побудованій трансатлантичній лінії ТАТ-8. Для цього доведеться підняти підводний ВОК, демонтувати всі регенератори і зростити всі волокна безпосередньо. В результаті на підводній магістралі не буде жодного проміжного регенератора.

3.3 Перспективи розвитку оптоволоконної технології

Що стосується перспектив оптоволоконних провідників, то дослідники шукають відповіді на декілька питань: як протистояти нелінійним ефектам, звести до мінімуму бітові збої, підвищити підсумкову потужність, а заразом і розширити зону дії підсилювача. Деякі попередні рішення вже відомі. Наприклад, збільшити ефективну площу оптоволоконного провідника можна змінивши коефіцієнт заломлення серцевини і зовнішніх кілець оптоволокна. Добитися цього удасться, якщо створити центральну трикутну зону і зовнішнє кільце з матеріалу з високим коефіцієнтом заломлення. Інший варіант – змінити коефіцієнт заломлення за допомогою двох зовнішніх кілець серцевини волокна. У обох випадках зовнішнє кільце забезпечує розподіл світла з центральної зони і розсіює його на більшій площі, строго направляючи промені по радіусу потрібної довжини. В результаті зменшується пікова потужність серцевини, підвищується гнучкість оптоволокна і при цьому зберігається світлонепроникність зовнішньої оболонки.

Ще один спосіб управління дисперсією – використання погоджених з керованою дисперсією пар волокон (NDSF-волокон). Їх переваги очевидні: швидкість передачі даних подвоюється в порівнянні з волокном, що не має зрушення дисперсії (NZDF-волокном). Підтвердити це можна на простому прикладі. Якщо швидкість NZDF-волокна складає один Тбіт/с при максимальній відстані передачі даних в 6 тис. км., то швидкість пари волокон з керованою дисперсією дозволяє збільшити дистанцію трансляції сигналу до 7,2 тис. км., при цьому швидкість передачі даних підтримується на рівні 2,1 Тбіт/с. Проте подібного роду технології знаходяться на стадії доопрацювання і доки не отримали широкого вживання [ 5 ].

Оптоволоконні «горизонти»

Навряд чи варто сумніватися в тому, що високі вимоги до пропускної спроможності і стабільності передачі інформації, що пред'являються у сфері телекомунікацій, приведуть з часом до широкого використання новітніх оптоволоконних провідників. Оператори зв'язку і виробники телекомунікаційного устаткування всього світу виявляють велику цікавість до оптоволоконних технологій. І хоча в 2001–2003 роках темпи зростання ринку оптичного волокна у ряді розвинених країн сповільнилися, підвищений попит на такий вигляд дротяної передачі даних наголошується в регіонах, що розвиваються. Якщо в 2000 році на Північну Америку доводилося 40% оптоволокна, що існувало в світі, на Європу – 27, Японію – 11, країни Азії – 16, Африку, Близький Схід і Латинську Америку – 6, то до початку 2008 прогнозується кардинальна зміна структури його розподілу. Експерти вважають, що доля Північної Америки складе 19%, Європи – 24, Японії – 14, країн Азії – 22, Африки, Близького Сходу і Латинської Америки – 21. Отже, загальна протяжність оптоволокна до наступного року збільшиться в порівнянні з 2002 з 156,2 до 457,4 гигаметров. Приведені цифри дозволяють говорити про технологічний потенціал оптоволоконних мереж і про конкурентоспроможність цих технологій на сучасному ринку телекомунікацій.

Стрімке поширення оптоволокна викликане такими змінами цих технологій, що оптоволоконні мережі стають такими, що усе більш зажадалися, а інколи і незамінними [ 3 ]. Значний вплив на зростання популярності оптоволоконних комунікацій зробила багатоканальна передача інформації, що стала можливій завдяки впровадженню технології мультиплексування. Крім того, сьогодні зростає попит на збільшену смугу пропускання. Наукові розробки в цій області дозволили розширити сферу вживання і загальні характеристики цього вигляду дротяної передачі даних. Впровадження оптичного підсилювача з присадкою ербію (EDFA) доповнило комерційні можливості волокна за рахунок розширення хвилевого діапазону. В результаті з'явилися передумови для ефективної одночасної передачі великого числа хвиль з коефіцієнтом мультиплікації 8, 16, 32 і більш. По пропускній спроможності сучасний оптоволоконний кабель перевершив свого попередника 20-річної давності в 150 тис. разів. І це, стверджують фахівці, далеко не межа.

Недоліки : при створенні лінії зв'язку потрібні активні високонадійні елементи, що перетворюють електричні сигнали в світло і світло в електричні сигнали. Необхідні також оптичні колектори (з'єднувачі) з малими оптичними втратами і великим ресурсом на підключення-відключення.

Точність виготовлення таких елементів лінії повинна відповідати довжині хвилі випромінювання, тобто погрішності мають бути порядку долі мікрона. Тому виробництво таких компонентів оптичних ліній зв'язку дуже дороге.

Інший недолік полягає в тому, що для монтажу оптичних волокон потрібне дороге технологічне устаткування. а) інструменти для обрізання. б) комутатори. у) тестери. г) муфти і спайс- касети.

Як наслідок, при аварії (обриві) оптичного кабелю витрати на відновлення вище, ніж при роботі з мідними кабелями.

Промисловість багатьох країн освоїла випуск широкої номенклатури виробів і компонентів оптоволокна. Слід зауважити, що виробництво компонентів відрізняє висока міра концентрації.

Більшість підприємств зосереджена в США. Володіючи головними патентами, американські фірми (в першу чергу це відноситься до фірми "CORNING GLASS") роблять вплив на виробництво і ринок компонентів у всьому світі, завдяки укладанню ліцензійних угод з іншими фірмами і створенню спільних підприємств.

3.4 Переваги та недоліки оптоволоконної технології

Широка смуга оптичних сигналів, обумовлена надзвичайно високою частотою . Це означає, що по оптоволоконній лінії можна передавати інформацію із швидкістю порядку 1 Тбіт/с; Дуже мале загасання світлового сигналу у волокні, що дозволяє будувати волоконно-оптичні лінії зв'язку завдовжки до 100 км. і більш без регенерації сигналів [ 2 ].

Стійкість до електромагнітних перешкод з боку довколишніх мідних кабельних систем, електричного устаткування (лінії електропередачі, електрорухові установки і так далі) і погодних умов;

Захист від несанкціонованого доступу. Інформацію, що передається по волоконно-оптичних лініях зв'язку, практично не можна перехопити неруйнівним для кабеля способом. Електробезпека. Будучи, по суті, діелектриком, оптичне волокно понижує пожежо-небезпечність мережі, що особливо актуально на хімічних, нафтопереробних підприємствах, при обслуговуванні технологічних процесів підвищеного риску. Довговічність ВОЛС — термін служби волоконно-оптичних ліній зв'язку складає не менше 25 років.

Недоліки оптоволоконного типа зв'язку : відносно висока вартість активних елементів лінії, що перетворюють електричні сигнали в світло і світло в електричні сигнали; Відносно висока вартість зварки оптичного волокна. Для цього потрібне прецизійне, а тому дороге, технологічне устаткування. Як наслідок, при обриві оптичного кабелю витрати на відновлення ВОЛС вище, ніж при роботі з мідними кабелями.

Висновки

Волоконно-оптичні лінії зв'язку - це вигляд зв'язку, при якому інформація передається по оптичних діелектричних хвилеводах, відомих під назвою "оптичне волокно".

Оптичне волокно в даний час вважається найдосконалішим фізичним середовищем для передачі інформації, а також найперспективнішим середовищем для передачі великих потоків інформації на значні відстані.

Технології виробництва оптоволокна всього три десятки років. Це якщо вважати від моменту появи перших теоретичних робіт, в яких була показана принципова можливість створення світлопроводів з прийнятним, менше 20 дБ/км, загасанням. Перші зразки, що задовольняють цій вимозі, були створені на початку сімдесятих років

Переваги: широка смуга оптичних сигналів, обумовлена надзвичайно високою частотою . Це означає, що по оптоволоконній лінії можна передавати інформацію із швидкістю порядку 1 Тбіт/с; Дуже мале загасання світлового сигналу у волокні, що дозволяє будувати волоконно-оптичні лінії зв'язку завдовжки до 100 км. і більш без регенерації сигналів

Недоліки: оптоволоконного типа зв'язку : відносно висока вартість активних елементів лінії, що перетворюють електричні сигнали в світло і світло в електричні сигнали; Відносно висока вартість зварки оптичного волокна. Для цього потрібне прецизійне, а тому дороге, технологічне устаткування. Як наслідок, при обриві оптичного кабелю витрати на відновлення ВОЛС вище, ніж при роботі з мідними кабелями.

Список використаної літератури

1. Семенов А. Волоконно-оптична техніка \ Львів , 1993.- с.200.

2. Андрушко Л. Волоконно-оптичні лінії зв'язку\ під ред. Свечникова

С.- Київ ,1988- с.150.

3. Морозів О. Оптичні кабелі \\ Вісник зв'язку-Київ,1993 № 3,4,7,- с.12

4. Десурвір . Світловий зв'язок п'яте покоління \\ В світі науки-Харків , 1992

№ 3,- с.25

5. Сірок В. Зарубіжна техніка зв'язку \\Телефонія, телеграфія, передача даних-Київ, 1991 № 11-12, - с.15

6. Бліх К.І Світлопроводи для передачі зображення \ Москва ,1961.-с.165.

7. Велихов А.В , Строчников К.С. Компьютерные сети. Учебное пособие по администрированию локальных сетей. 3-е издание. - Новый издательский дом\ Москва , 2005 . - 304 с.

8. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального комп’ютера \Москва «ОЛМА - ПРЕСС», 2007 г. - 896 с.

9. Семенов А. Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях святи \ Москва « Компьютер-пресс» , 2000 г. - 304 с.

10. Велихов А.В., Строчников К.С. Компьютерные сети. Учебное пособие по администрированию локальных сетей. 3-е издание \ Санкт-петербург, 2005 г. - 304 с.

11. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального комп’ютера\ Москва «ОЛМА - ПРЕСС», 2007 г. - 896 с.

Страницы: 1, 2