Оптико-волоконний зв'язок: особливості, плюси і мінуси

Волоконна оптика вже багато років вважається одним з центральних напрямів розвитку у сфері комунікаційних технологій. Фахівці спочатку покладали на цю концепцію великі надії, які донині тільки підтверджуються періодичними успіхами у справі прокладання мереж зв'язку різного масштабу. Зокрема, оптико-волоконна зв'язок вже продемонструвала свою ефективність на прикладі тихоокеанських комунікаційних ліній, а в майбутньому цю основу планується використовувати в лазерних і сенсорних системах.

Що таке оптоволокно?

Зв'язок на основі оптико-волоконних мереж формується за принципом електромагнітного випромінювання, за рахунок якого передається сигнал. Фізичним носієм виступають світловоди, що характеризуються стійкістю до перешкод і високою пропускною спроможністю. Отже, що таке світловод і яке відношення він має до передачі даних? Це волокно, виконане на основі скла з деякими добавками, завдяки яким виробник може варіювати окремі оптичні характеристики. Як мінімум, потрібно нанесення полімерного покриття, захищає світловод від зовнішніх пошкоджень. Власне, і це волокно неоднорідна у своїй структурі. Воно складається з серцевини діаметром близько 8-10 мкм, а також навколишнього оболонки, утворюючої циліндр товщиною близько 100-125 мкм. Принцип роботи оптико-волоконного каналу зв'язку полягає в здатності світловода забезпечувати внутрішнє відбиття електромагнітних хвиль з певними показниками заломлення. Умовний промінь світла в процесі руху всередині оптоволокна відбивається від оболонки зсередини, не залишаючи контур. Таким чином виконується доставка сигналу з різними величинами втрат.

Експлуатаційні характеристики оптико-волоконних мереж

Основні позитивні аспекти експлуатації оптоволоконних ліній пов'язані з високою швидкістю доставки інформації. До недавнього часу ця величина виражалася у вигляді рекордного показника 1 Терабіт в секунду. Проте вже зараз і ці дані вважаються неактуальними з точки зору рекордних показників. Так, нові технології систем хвильового мультиплексування дозволили оптичним волокнам забезпечувати швидкість обслуговування сигналу на рівні 15 Тбіт/с. Великі телекомунікаційні корпорації практикують використання багатоканальної оптико-волоконного зв'язку на відстані до 10000 км з підтримкою швидкості 100 Гбіт/с. До речі, одна траса може містити до 150-200 каналів, що обумовлюється малим діаметром волокон. Одна магістральна лінія без зовнішньої захисної оболонки має товщину не більше 1 см Що стосується величини загасання, яка впливає не тільки на швидкість, а й на загальне якість передачі сигналу, то цей показник у випадку з оптоволокном становить 5 дБ/км. Це дуже хороший показник у порівнянні з традиційними електричними мережами, що дає можливість прокладати лінії на 100 км. і більш без проміжних пунктів перетворення сигналу.

Плюси технології

Поряд з високою швидкістю трансляції даних і низьким ефектом загасання у числі переваг оптиковолокна відзначаються наступні: Довговічність експлуатації ліній. Технологічна надійність. Захищеність від зовнішніх електромагнітних впливів. Високий рівень кодування сигналу, що практично виключає можливість перехоплення даних. Широкосмуговість. Невелика вага і невеликі розміри. Наскільки розкриються перераховані вище переваг в конкретній лінії оптико-волоконного зв'язку, залежить від методів її прокладки і якості матеріалу. Так, наприклад, одним з найважливіших перешкод на шляху до масового переходу на даний спосіб організації зв'язку в Росії є низький рівень фахівців цієї галузі і незадовільна якість витратних матеріалів.

Мінуси технології

Існують і характерні недоліки оптоволоконних мереж, які можуть проявлятися навіть незалежно від якості технічної реалізації комунікаційних каналів. У їх числі зазначається: Висока вартість. Як на етапі організації технічної інфраструктури, так і в процесі її змісту витрати поки ще перевершують витрати на влаштування та експлуатацію більш звичних ліній зв'язку. Крихкість структури. Один з найбільш чутливих недоліків оптичного волокна полягає в обмеженнях при їх укладанні. Забезпечити довговічність експлуатації оптико-волоконного зв'язку високого рівня можна тільки за умови прямого прокладки ліній. Втім, і ця проблема поступово вирішується саме за рахунок внесення спеціальних добавок у структуру серцевини волокон. Високі вимоги до телекомунікаційній інфраструктурі. Знову ж таки, розраховувати на високі експлуатаційні показники при використанні ліній оптоволокна можна тільки за умови, що система організується на сучасному мережевому обладнанні.

Застосування оптико-волоконного зв'язку в Росії

Як і в інших країнах з передовим технологічним розвитком, в Росії оптоволокно в першу чергу знаходить своє місце в галузі телекомунікаційного зв'язку. Однак це не єдина сфера, освоює дану технологію. Оптичні волокна використовуються у вимірювальному обладнанні, в рентгенівських апаратах (у тому числі МРТ), гіроскопах і охоронно-сигналізаційних комплексах. При цьому методики технічної інтеграції часто носять подібний характер, що підтверджує і спектр потрібних працівників для організації подібних систем. Зокрема, вакансії для оптико-волоконного зв'язку включають місця для фахівців з зварювальним роботам, монтажників і проектувальників інжинірингових систем Те ж саме стосується сфери технічного обслуговування оптико-волоконної інфраструктури.

Проблеми реалізації оптико-волоконного зв'язку

Ряд великих російських провайдерів, що працюють у сфері телекомунікаційного забезпечення, відчуває фінансові труднощі з переходом на нові технології організації мережевого забезпечення. Частково це обумовлено високими витратами на технічне оновлення мереж з повною заміною сигналів як носіїв, так і експлуатаційного обладнання. Столична компанія МГТС оптико-волоконну зв'язок розглядає як одне з ключових напрямків розвитку на сьогоднішній день, але в той же час її представники зазначають і труднощі, пов'язані з небажанням самих абонентів переходити на нові технологічні засоби. Багатьох користувачів задовольняє традиційна мережа на мідних провідниках, яка забезпечує достатні споживчі характеристики передачі даних. Вони не хочуть переплачувати за нововведення, що змушує і оператора нести витрати при обслуговуванні телекомунікаційних мереж двох типів.

Перспективи розвитку оптоволоконного зв'язку

Якщо масовий ринок споживання поки ще стримано налаштований до еволюційного процесу переходу на оптоволокно, то передові світові корпорації вже зазирають у майбутнє, яке відкривають технології оптико-волоконного зв'язку в самих різних сферах. На поточний момент найбільш перспективними напрямками можна назвати розподілені сенсорні системи та оптичні волоконні лазери. Перша технологія дозволить здійснювати неруйнівний контроль будівельних та інженерних споруд з широким комплексом вихідних даних аналізу – зокрема, з точними показниками температури, тиску і деформаційних процесів об'єкта. Що стосується оптико-волоконних лазерів, то їх властивості та характеристики випромінюваної хвилі можуть забезпечити безпрецедентні можливості при фізичній обробці твердотільних матеріалів.

Висновок

Зв'язок на базі оптоволоконної технології при всіх негативних факторах застосування розширює спектр свого охоплення. Неабиякою мірою цьому сприяв технологічний формат мережі GPON, що представляє собою оптимізовану концепцію магістральних ліній оптико-волоконного зв'язку. «Ростелеком», як одна з найбільших телекомунікаційних компаній в Росії, зробила великий крок у технологічному освоєнні даного формату. На сьогоднішній день вона виконує прокладання ліній без проміжних підсилювальних вузлів на відстані від 20 до 60 км з підтримкою швидкості до 125 Гб/с. І це лише один з можливих форматів використання оптоволокна у сфері телекомунікацій на сьогоднішній день.