Волоконно-оптическая линия передачи: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правка
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Нет описания правки
Метки: ручная отмена через визуальный редактор с мобильного устройства из мобильной версии
 
(не показано 185 промежуточных версий, сделанных более чем 100 участниками)
Строка 1: Строка 1:
'''Волоко́нно-опти́ческая система переда́чи''' ('''ВОСП''' — официальный термин, определённый в [http://docs.cntd.ru/document/1200089632 ГОСТ Р 54417-2011]<ref>{{Cite web|url=http://docs.cntd.ru/document/1200089632|title=ГОСТ Р 54417-2011 Компоненты волоконно-оптических систем передачи. Термины и определения, ГОСТ Р от 27 сентября 2011 года №54417-2011|publisher=docs.cntd.ru|accessdate=2018-07-19|archive-date=2018-07-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20180719114008/http://docs.cntd.ru/document/1200089632|deadlink=no}}</ref>), '''Волоко́нно-опти́ческая ли́ния свя́зи''' ('''ВОЛС''' — устоявшееся название) — [[волоконная оптика|волоконно-оптическая]] система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом (как правило — ближнем [[Инфракрасное излучение|инфракрасном]]) диапазоне{{sfn|Панфилов|с=201|1991}}.
{{rq|img|sources|iwiki}}
'''Волоконно-оптическая линия связи''' ('''ВОЛС''') представляет собой волоконно-оптическую систему, состоящую из элементов кабельной техники, предназначенных для передачи оптического сигнала по оптоволоконному кабелю.


== Введение ==
== Элементы ==
В настоящее время волоконно-оптические линии связи прочно занимают свои позиции и интенсивно развиваются.


=== Активные компоненты ===
Статистические данные показывают, что при числе каналов более 10 тысяч ВОЛС экономичнее радиорелейных линий и спутниковых систем связи. На долю ВОЛС в области дальней связи приходится 60...70% каналов, а на долю спутниковых и радиорелейных линий-30...40%.


* [[Оптический регенератор|Регенератор]] — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.
В России на сетях Министерства связи с 1993г. строительство новых магистральных, а с 1996 г. и внутризоновых линий связи ведется с использованием оптических кабелей связи.
* [[Усилитель]] — устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть оптическими и электрическими, осуществляющими оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.
* [[Лазер]] — источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой модуляцией, которые являются наиболее распространёнными, лазер одновременно является и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.
* [[Модулятор]] — устройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.
* [[Фотоприёмник]] ([[Фотодиод]]) — устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.


=== Пассивные компоненты ===
В мире телекоммуникаций происходит стремительный переход от многомодовых к одномодовым оптическим волокнам (0В), увеличивается число ОВ в кабелях, расширяется ассортимент оптических элементов, линии связи работают на волне 1,55 мкм, увеличиваются длина участков регенерации - с десятков до сотен километров и скорость передачи - до нескольких гигабит в секунду, используется спектральное уплотнение, внедряются эрбиевые усилители. Приоритет отдается междугородным и международным линиям, а также линиям абонентской связи.
* [[Волоконно-оптический кабель]], светонесущими элементами которого являются [[Оптическое волокно|оптические волокна]]. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
* [[Оптическая муфта]] — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.
* [[Оптический кросс]] — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.
*[[Мультиплексирование|Мультиплексор]]/[[Демультиплексор]] — широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Мультиплексоры и демультиплексоры могут работать как во временно́й, так и в частотной областях, могут быть электрическими и оптическими (для систем со [[Спектральное уплотнение каналов|спектральным уплотнением]]).


== Преимущества ==
Стремительными темпами идет замена кабелей с металлическими жилами на волоконно-оптические кабели на всех участках сетей, в том числе и на абонентских линиях города и села. Перспективными являются наземные и подводные ВОЛС. Длительный срок службы (25 лет) и закрытая (не зависит от метеорологических условий) система связи также являются преимуществами ВОЛС.
Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:
* Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем [[Окно прозрачности кварцевого волокна|окне прозрачности]]) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛП могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.
* Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
* Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.
* Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить её можно только путём физического вмешательства в линию передачи.
* Высокая защищённость от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.
* Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
* Малые габариты и масса
* По сравнению с медными проводами наружной прокладки — непривлекательность для сборщиков металла, отличная грозоустойчивость.


== Недостатки ==
В Глобальной сети связи 60% линий образуют наземные и подводные ВОЛС.
* Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин, поэтому при прокладке кабеля необходимо использовать рекомендации производителя оптического кабеля (где, в частности, нормируется минимально допустимый радиус изгиба).
* Сложность соединения в случае разрыва.
* Сложная технология изготовления, как самого волокна, так и компонентов ВОЛП.
* Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).
* Относительная дороговизна оптического конечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛП лучше, чем для других систем.
* Замутнение волокна вследствие радиационного облучения (однако, существуют легированные волокна с высокой радиационной стойкостью<ref>{{Cite web |url=http://www.fotonexpress.ru/pdf/st/004-010.pdf |title=Радиационно-стойкие одномодовые оптические волокна с кварцевой сердцевиной |accessdate=2013-10-24 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20131029200322/http://www.fotonexpress.ru/pdf/st/004-010.pdf |archivedate=2013-10-29 |deadlink=yes }}</ref>).


== Применение ==
Программой развития отрасли связи России предусмотрен ввод 3 млн телефонных номеров ежегодно. Для этого понадобится 40...45 тыс. км волоконно-оптического кабеля в год.
Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней — от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей.


== Монтаж ==
Объем потребления различных видов кабелей и проводов в мире увеличился за последние четыре года на 17%, а волоконно-оптических - на 110%.


=== Укладка кабеля ===
[[Файл:Optical fiber cable.jpg|300px|thumb|Волоконно-оптический кабель]]
Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:
* В кабельную канализацию или кабельный коллектор;
* Непосредственно в грунт — в предварительно подготовленную траншею или с использованием [[кабелеукладчик]]а;
* Подвес кабеля — воздушная линия связи.
* Прокладка кабеля по зданию - кабель может прокладываться как снаружи, так и внутри здания
* Подвес кабеля на трубостойках - установленных например на крышах зданий
Для каждого случая изготавливаются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони, допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.


=== Монтаж муфт и кроссов ===
== Элементы ВОЛС ==
{{main|Сварка оптического волокна}}
* [[Оптоволокно|оптический кабель]] — представляет собой жилы оптоволокна, заключённые для защиты в оплётку;
Для сращивания оптических кабелей применяются [[Оптическая муфта|оптические муфты]], представляющие собой пластиковые контейнеры, внутри которых расположена [[сплайс-пластина]], удерживающая оптические волокна.
* [[лазер]] — для формирования первоначального оптического сигнала с целью его последующей передачи по кабелю;
* [[датчик]]и — для приёма сигнала на концах оптоволоконного кабеля.


[[Оптический кросс]] представляет собой устройство, посредством которого осуществляется соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъёмами. Кросс выполняется в виде металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъёмы, а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъёмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с помощью [[пигтейл]]ов — коротких кусков оптического волокна с разъёмами. Разъём пигтейла с внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъёмом кросса, а другой конец приваривается к волокну оптического кабеля.
Иногда в состав ВОЛС и их системы также включают конвертер (преобразователь) информационной среды, передающий принятый датчиками оптический сигнал для последующей передачи по кабелям наподобие [[Витая пара|UTP]] либо по оптическим кабелям с другими характеристиками.


Оптические кроссы могут изготавливаться для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку, монтажа на стену и в других исполнениях. Кроссы могут иметь возможность открываться без демонтажа или не иметь таковой.
== Монтаж ВОЛС ==
<!-- можно написать сам процесс монтажа: разделки кабеля, сварки, теста на растяжение, на прохождение сигнала, всобачивание сплайсов, подрубку к "железу" - конвертерам или свитчам или компам... --> {{скрытый текст}}
* См. [[Сплайс-пластина]].
* См. [[Сварка оптоволокна]].


Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.
== Применение ВОЛС ==
ВОЛС могут как образовывать новую сеть, так и служить для объединения уже существующих сетей — участков магистралей оптических волокон, объединённых физически — на уровне [[Оптоволокно|световода]], либо логически — на уровнях [[протокол|протоколов]] передачи [[Данные|данных]].


== Взаимодействие с сильным электромагнитным излучением ==
В случае объединения на физическом уровне используется [[Сварка оптоволокна|сварка волокна]] или механическое соединение, позволяющее создать физическое соединение между отправителем и получателем сигнала, что даёт высокий уровень безопасности отправляемым данным.
Сильное [[электромагнитное излучение]] способно вносить межканальные помехи в системах [[Спектральное разделение каналов|HDWDM]] и приводить к увеличению количества ошибок. Данное явление характерно в системах [[телематика|телематики]] на [[Железная дорога|железной дороге]], где ВОЛП прокладывается на опорах [[контактная сеть|контактной сети]] в непосредственной близости от контактного провода. Ошибки появляются в моменты [[Переходный процесс|переходных процессов]], например, при [[Короткое замыкание|коротком замыкании]]. Данное явление объясняется эффектами [[Эффект Керра|Керра]] и [[Эффект Фарадея|Фарадея]].

В случае объединения на логическом уровне применяются протоколы [[Маршрутизация|маршрутизации]], реализованные в соответствии со [[стандарт]]ами (разработками) вычисляемых векторов [[Коммутация|коммутации]] пакетов данных.

ВОЛС целесообразно использовать при объединении [[Локальная вычислительная сеть|локальных сетей]] в разных зданиях, в многоэтажных и протяжённых зданиях, а также в сетях, где предъявляются особо высокие требования к [[Информационная безопасность|информационной безопасности]] и защите от [[Электромагнитная помеха|электромагнитных помех]].
В настоящее время ВОЛС считаются самой совершенной физической [[Среда передачи|средой для передачи]] информации.


== См. также ==
== См. также ==
* [[Оптическое волокно]]
* [[Оптоволокно]]
* [[Оптоволоконная связь]]
* [[Волоконно-оптическая связь]]
* [[PON]] (Пассивная оптическая сеть связи)
* [[Магистральная сеть связи]]
* [[Окно прозрачности кварцевого волокна]]
* [[Последняя миля]]
* [[Последняя миля]]
* [[Light Peak]]
* [http://www.ruscable.ru/info/optic/mufta.html Подбор оптических муфт при проектировании и строительстве ВОЛС ]
* [[DDM]]
* [http://www.ruscable.ru/doc/analytic/statya-162.html Магистральные ВОЛС России - роль и прогнозы развития в инфокоммуникациях страны]
* [[Оптический передатчик]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* {{cite web|url=http://www.inavate.ru/site/content/view/1378/1|title=Гибкие решения на «твёрдой» основе / inavate.ru|archiveurl=|archivedate=}}
* [https://skomplekt.com/technology/volokonno_opticheskie_sistemy_svyazi.htm Волоконно-оптические системы связи. Эволюция]{{ref-ru}}

== Литература ==
* {{книга | автор = Панфилов И.П., Дырда В.Е. | заглавие = Теория электрической связи | место = М. | издательство = Радио и связь | год = 1991 | страниц = 344 | isbn = | ref = Панфилов}}

{{Нет источников |дата=2024-10-19}}


[[Категория:Волоконно-оптическая связь]]
{{com-stub}}
{{compu-net-stub}}
[[Категория:Средства связи]]
[[Категория:Телекоммуникации]]

Текущая версия от 11:40, 21 ноября 2024

Волоко́нно-опти́ческая система переда́чи (ВОСП — официальный термин, определённый в ГОСТ Р 54417-2011[1]), Волоко́нно-опти́ческая ли́ния свя́зи (ВОЛС — устоявшееся название) — волоконно-оптическая система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом (как правило — ближнем инфракрасном) диапазоне[2].

Элементы

[править | править код]

Активные компоненты

[править | править код]
  • Регенератор — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.
  • Усилитель — устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть оптическими и электрическими, осуществляющими оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.
  • Лазер — источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой модуляцией, которые являются наиболее распространёнными, лазер одновременно является и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.
  • Модулятор — устройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.
  • Фотоприёмник (Фотодиод) — устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

Пассивные компоненты

[править | править код]
  • Волоконно-оптический кабель, светонесущими элементами которого являются оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
  • Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.
  • Оптический кросс — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.
  • Мультиплексор/Демультиплексор — широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Мультиплексоры и демультиплексоры могут работать как во временно́й, так и в частотной областях, могут быть электрическими и оптическими (для систем со спектральным уплотнением).

Преимущества

[править | править код]

Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:

  • Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛП могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.
  • Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
  • Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.
  • Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить её можно только путём физического вмешательства в линию передачи.
  • Высокая защищённость от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.
  • Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
  • Малые габариты и масса
  • По сравнению с медными проводами наружной прокладки — непривлекательность для сборщиков металла, отличная грозоустойчивость.

Недостатки

[править | править код]
  • Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин, поэтому при прокладке кабеля необходимо использовать рекомендации производителя оптического кабеля (где, в частности, нормируется минимально допустимый радиус изгиба).
  • Сложность соединения в случае разрыва.
  • Сложная технология изготовления, как самого волокна, так и компонентов ВОЛП.
  • Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).
  • Относительная дороговизна оптического конечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛП лучше, чем для других систем.
  • Замутнение волокна вследствие радиационного облучения (однако, существуют легированные волокна с высокой радиационной стойкостью[3]).

Применение

[править | править код]

Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней — от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей.

Монтаж

[править | править код]

Укладка кабеля

[править | править код]
Волоконно-оптический кабель

Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:

  • В кабельную канализацию или кабельный коллектор;
  • Непосредственно в грунт — в предварительно подготовленную траншею или с использованием кабелеукладчика;
  • Подвес кабеля — воздушная линия связи.
  • Прокладка кабеля по зданию - кабель может прокладываться как снаружи, так и внутри здания
  • Подвес кабеля на трубостойках - установленных например на крышах зданий

Для каждого случая изготавливаются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони, допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.

Монтаж муфт и кроссов

[править | править код]
Основная статья: Сварка оптического волокна

Для сращивания оптических кабелей применяются оптические муфты, представляющие собой пластиковые контейнеры, внутри которых расположена сплайс-пластина, удерживающая оптические волокна.

Оптический кросс представляет собой устройство, посредством которого осуществляется соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъёмами. Кросс выполняется в виде металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъёмы, а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъёмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с помощью пигтейлов — коротких кусков оптического волокна с разъёмами. Разъём пигтейла с внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъёмом кросса, а другой конец приваривается к волокну оптического кабеля.

Оптические кроссы могут изготавливаться для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку, монтажа на стену и в других исполнениях. Кроссы могут иметь возможность открываться без демонтажа или не иметь таковой.

Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.

Взаимодействие с сильным электромагнитным излучением

[править | править код]

Сильное электромагнитное излучение способно вносить межканальные помехи в системах HDWDM и приводить к увеличению количества ошибок. Данное явление характерно в системах телематики на железной дороге, где ВОЛП прокладывается на опорах контактной сети в непосредственной близости от контактного провода. Ошибки появляются в моменты переходных процессов, например, при коротком замыкании. Данное явление объясняется эффектами Керра и Фарадея.

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ ГОСТ Р 54417-2011 Компоненты волоконно-оптических систем передачи. Термины и определения, ГОСТ Р от 27 сентября 2011 года №54417-2011. docs.cntd.ru. Дата обращения: 19 июля 2018. Архивировано 19 июля 2018 года.
  2. ↑ Панфилов, 1991, с. 201.
  3. ↑ Радиационно-стойкие одномодовые оптические волокна с кварцевой сердцевиной. Дата обращения: 24 октября 2013. Архивировано из оригинала 29 октября 2013 года.

Ссылки

[править | править код]

Литература

[править | править код]
  • Панфилов И.П., Дырда В.Е. Теория электрической связи. — М.: Радио и связь, 1991. — 344 с.
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Волоконно-оптическая_линия_передачи&oldid=141643500