Скорость оптоволокна

Оптические линии связи – основные характеристики оптического волокна. В первую очередь провайдера интересуют две характеристики - скорость передачи данных по оптоволокну и его пропускная способность.

От чего зависят данные характеристики и как определить необходимые параметры оптоволоконного кабеля?

Принцип передачи данных в оптоволоконных кабелях

Передача импульса в оптическом волокне осуществляется посредством светового сигнала, в отличие от медных кабельных проводников, где передача данных осуществляется с помощью электрического импульса.

Именно по этой причине применение оптических волоконных кабелей обеспечивает серьезные преимущества при передаче больших объемов данных:

• высокую скорость;
• отсутствие электромагнитных помех;
• небольшой вес кабеля, что влияет на экономичность прокладки кабельной линии;
• возможность прокладки сетей связи на большие расстояния – до 800 километров.

Единственный минус сетей ВОЛС – высокая стоимость оборудования и комплектующих. Но современные технологии совершенствуются, поэтому эксперты прогнозируют отличные перспективы для волоконно-оптических линий.

Принцип передачи данных:

• электронный импульс поступает на передающее устройство, которое трансформирует электрический поток излучения в световой;
• предусилитель преобразует импульс в дифференцированный сигнал;
• преобразование параллельного кода в последовательный;
• по всей длине кабельной трассы могут быть установлены ретрансляторы и усилители, нормализующие силу сигнала при его затухании;
• приёмник ретранслирует световой импульс в электронный.

Благодаря невосприимчивости светового потока к влиянию электромагнитных помех скорость передачи и чистота сигнала в оптоволокне существенно возрастает.

Конструкция оптоволоконного кабеля

Оптоволоконный кабель – конструкция:

• оптоволокно – тонкая нить (10 микрон) из кварцевого стекла, покрытая стеклянной оболочкой. Коэффициент преломления светового луча оболочки ниже коэффициента преломления сердцевины, что обеспечивает направленный световой поток без затуханий строго по центру волокна;
• оптический модуль – несколько оптических волокон в оболочке из стекла;
• сердцевина или жила – центральный силовой элемент из стеклопластика или стекла.

В некоторых оптоволоконных кабелях центральная жила выполнена из прочного пластика, что снижает качество передачи сигнала. Но стоит такое волокно существенно дешевле.

• свободное плетение волокон вокруг сердечника послойно увеличивает стойкость кабеля к изгибу, сжатию и растяжению;
• внутри защитного плетения из армирующей нити, между оптическими модулями кабель заполнен гидрофобным гелем, что обеспечивает стойкость к высокой влажности;
• по типу внешней защитной оболочки, которая может быть выполнена из кевларовой нити, стальной ленты или проволоки, различают бронированный и небронированный кабель.

По назначению оптоволоконные кабели разделяют на два типа:

• для наружной прокладки – эти марки кабеля имеют надежную бронированную оболочку, устойчивую к механическим повреждениям, высокой влажности и перепадам температур. Требует обязательного заземления металлических деталей бронированной оболочки;
• для внутреннего монтажа кабельных линий – не содержит металлических элементов, поэтому отличается лёгкостью и гибкостью.

Параметры передачи данных зависят от диаметра кабеля, его технических характеристик и длины трассы.

Мода – траектория распространения светового луча. Если световой поток один, то такой кабель называют одномодовым, если несколько – мультимодовым. 
Профиль преломления (step-index) – характеризует степень преломления света в оптоволоконном кабеле.

Одномодовый кабель имеет малый диаметр сердечника (8 мкм), что гарантирует низкое затухание сигнала за счет снижения коэффициента дисперсии светового луча даже на длинном участке оптоволоконного кабеля.

Многомодовые (диаметр сердечника больше, 50 – 62,5 мкм) оптоволоконные кабели используются для создания сети небольшой протяженности (до 200 метров) между серверами. Многомодовое градиентное волокно может использоваться для создания линий связи не превышающих 5 км, при этом скорость передачи данных не будет превышать 100 Мбайт/c.

Параметры передачи данных – скорость, пропускная способность, чистота сигнала

Скорость соединения в сетях ВОЛС зависит от трех основных показателей:

• длины кабельной линии;
• количество соединений при помощи сварки или муфты по длине трассы;
• диаметра сердечника.

Для линий большой протяженности необходимо использовать одномодовые кабели с низким коэффициентом затухания сигнала за счет направленного светового луча с минимальным коэффициентом дисперсии. В этом случае скорость передачи данных будет до 10 Гбит/с.
Чем меньше соединений на отрезке кабеля, тем выше скорость передачи данных и ниже количество потерь сигнала вследствие затухания импульса.