Скорость передачи оптоволоконного кабеля: Какова максимальная скорость передачи по оптоволокну?

Содержание

Какова максимальная скорость передачи по оптоволокну?

Скорость доступа по оптоволоконным линиям теоретически почти неограниченна, а практически скорость канала передачи данных бывает 10 Мбит/с, 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, это скорость на конечном участке, то есть та скорость, с какой собственно и поступают данные к пользователю и от него.

В 2012 году началась эксплуатация трансатлантического подводного канала передачи нового поколения длинной 6000 километров. Его пропускная способность достигла 100 Гбит/с, что намного выше скорости спутниковой связи. Сегодня подводные оптоволоконные кабели разветвляются прямо на дне океана, обеспечивая потребителя самым высокоскоростным Интернет соединением.

Ученые Министерства обороны Британии разработали специальные очки, которые позволяют солдатам не спать в течение 36 часов. Встроенные оптические микро волокна проецируют яркий белый свет идентичный спектру солнечного света вокруг сетчатки глаза, что «приводит в заблуждение» мозг.

Самая высокоскоростная линия связи в мире длинной около 450 км проложена во Франции и соединяет Лион и Париж. Она произведена на основе технологии «фотонной системы» и позволяет осуществлять передачу данных с рекордной скоростью 400 Гбайт/с и объемом трафика 17,6 терабит в секунду.

Ученые работают над технологией создания оптоволоконных нитей толщиной всего лишь в два нанометра. Для этого они используют паутину крошечного паучка Stegodyphuspacificus. Паучья нить опускается в раствор ортосиликататетраэтила, высушивается и обжигается при температуре 420°С.  При этом паутина выгорает, а сама трубка сжимается и становится тоньше в пять раз.

Специфика нашей компании в применении современных технологий ВОЛС. Мы обладаем всеми необходимыми для этого ресурсами и оборудованием. Звоните операторам нашей компании по телефону 8-800-775-58-45 (для жителей Тулы и области) и 8 800 7755845 (звонок по России бесплатный) прямо сейчас и мы поможем Вам провести сверхскоростной интернет на основе волоконно-оптических систем, спроектировать и построить ВОЛС.

Витая пара или оптоволокно: как выбрать

В современных сетях для прямой передачи интернет-сигнала может использоваться витая пара или оптоволокно. Эти два типа кабелей отличаются друг от друга принципом передачи данных, техническими характеристиками и ценой. И прежде чем покупать кабель, ознакомьтесь с достоинствами и недостатками каждого варианта.


Витая пара.

Витая пара – это два изолированных проводника, скрученных между собой с определенным шагом плетения. Такая конструкция позволяет защитить сигнал от внешних электромагнитных помех. Сам же сигнал передается в виде электрических импульсов с изменяющимся во времени вольтажом. В каждом кабеле может быть несколько таких пар. Обычно число пар кратно двум: одна работает на прием сигнала, другая на передачу.

Часто в кабелях могут быть использованы дополнительные слои для физической и электромагнитной защиты:

  • Экраны из фольгированного алюминия.
  • Металлическая оплетка.
  • Внешняя оболочка.

В качестве проводника для передачи цифровых данных используется медная проволока толщиной 400 – 600 мкм, покрытая полипропиленовым негорючим изолятором.

Оптоволоконные кабеля.

Оптическое волокно по принципу действия кардинально отличается от классической витой пары. Данные по нему передаются при помощи коротких световых импульсов – мод, которые испускает лазер, и считывает специальный приемник.

В качестве проводника используется сердцевина, именуемая ядром, которая производится из светопроницаемого гибкого материала:

  • кварцевого стекла;
  • халькогенидного стекла;
  • акриловой смолы.

Сердцевина имеет диаметр от 7 до 62,5 мкм и окружена двухслойной оболочкой, состоящей из внутреннего оптически-непроницаемого демпфера и внешнего защитного слоя.

Оптические волокна могут пропускать только один световой сигнал (одномодовые или SM), или сразу несколько (многомодовые или MM). Вторые предназначены для относительно коротких расстояний.

Внешний слой изоляции может объединять пучок из нескольких светопроводящих волокон с центральным силовым элементом. Такая конфигурация носит название волоконно-оптический кабель. Сеть, организованная при помощи таких кабелей, называется ВОЛС или волоконно-оптической линией связи.

Что выбрать для организации сети?

Сделать правильный выбор можно только опираясь на технические характеристики каждого из проводников. Основополагающих всего пять:

1. Скорость передачи сигнала.

В оптоволоконном кабеле за передачу сигнала отвечают световые импульсы, распространяющиеся со скоростью, равной 60 % от скорости света. В то время как в медном проводе сигнал передается при помощи электрического импульса, скорость которого более чем в 100 раз уступает скорости фотонов.

В привычных единицах измерения показатели скорости выглядят так:

  • Витая пара – в зависимости от категории кабеля до 10 Гбит/с.
  • Оптоволокно – от 1 до 100 Тбит/с у кабелей различных категорий.

2. Расстояние.

При передаче сигнала на большие расстояния витая пара также значительно уступает оптоволокну. Это объясняется физическими процессами затухания амплитуды электрического импульса в медном проводе. Поэтому максимальная длина кабеля из витых пар без разрыва составляет 100 –120 метров со скоростью 1 Гбит/с. Оптоволокно в этом плане может продемонстрировать до 19 км при скорости 1 Тбит/с без повторителей с сохранением качества сигнала .

3. Восприимчивость к внешним помехам.

Благодаря фотонному механизму передачи информации, оптоволоконные линии не подвержены влиянию электромагнитных полей. А значит расположенные в той-же магистрали силовые линии не повлияют на качество сигнала. Это значительно упрощает монтажные работы. Также сигнал не пострадает и при природных колебаниях электромагнитных полей во время грозы.

В отличие от оптоволокна, медные кабели чрезвычайно восприимчивы к электромагнитным помехам, поэтому для прокладки сетей рекомендуется использовать дорогостоящие категории кабелей с максимумом защиты от помех.

Вторым способом является размещение сетевой магистрали вдали от других коммуникаций и источников электромагнитного излучения.

4. Особенности прокладки кабеля.

По этому критерию первенство принадлежит медной витой паре. В квартирах и офисах проще обеспечить укладку медного LAN-кабеля в кабельные короба или даже каналы в плинтусе. При этом провод можно свободно выгнуть на угол 90° и больше, необходимо лишь сохранить радиус изгиба не менее 2,5 см. С такой работой справится любой пользователь, как и с заменой патч-корда . Главное условие – наличие разъемов формата RJ-45, который зачастую и присутствует на пользовательском оборудовании.

А вот для оптоволоконных линий минимальный допустимый радиус изгиба составляет 7,5 см, при этом противопоказано давление на сам кабель. Это может привести к повреждению тонкого и хрупкого сердечника и соответственно выходу кабеля из строя. К тому же при прокладке сети требуется спецоборудование и профессиональная подготовка мастера. Для подключения оптоволоконных кабелей к пользовательскому оборудованию могут понадобиться специальные сетевые адаптеры.

5. Цена.

Еще несколько лет назад себестоимость оптоволоконного кабеля в 10 раз превышала цену на медный аналог. Но на сегодняшний день стоимость оптики и меди, как носителей уже сравнялась. При этом уже нет финансовой разницы и межды SM и MM оптоволоконными кабелями.

Если говорить о жизненном цикле, то у оптоволокна он составляет 30 – 50 лет. Витые пары также есть со сроком эксплуатации до 25 лет. Поэтому с экономической точки зрения разница между этими вариантами не может быть обоснована.

Однако ситуацию усугубляют высокие цены на оптоволоконное сетевое оборудование, например, те же трансиверы .

Исходя из всего вышесказанного, сделаем выводы:

Оптическое волокно незаменимо для передачи сигнала с высокими скоростями и на большие расстояния. Но их использование в квартирах и небольших офисах связано с лишними тратами и зачастую нерационально.

А вот медная витая пара – идеальный вариант для организации домашней сети, благодаря своей гибкости, простоте монтажа и умеренной стоимости. Однако для передачи на большие расстояния высокоскоростного сигнала она непригодна.

Посмотрите короткое видео от ведущего производителя оптического волокна мирового класса компании OFS, которая приглашает совершить экскурсию по их производственным объектам.


Интернет

Интернет для дома

Услуги связи Домашнего интернета от нашей компании позволяют подобрать выгодные для вас тарифные планы. Ежемесячно у нас проводятся акции и конкурсы для наших абонентов.

 
Интернет для бизнеса

Мы являемся лицензированным оператором связи и предоставляем услуги Интернет в городе Камень-на-Оби и Каменском районе. Мы готовы предоставить вам доступ в интернет по самым надежным каналам связи – волоконно оптическим линиям связи, обеспечивающим наилучшее качество связи

Преимущества оптоволоконного интернета

По мнению специалистов, на ближайшие несколько лет наиболее эффективную передачу данных в Сети будет обеспечивать оптоволокно, и мы будем пользоваться преимущественно оптоволоконным Интернетом. Его уже широко используют в Западной Европе и США, а также в РФ в местах плотной высотной застройки. Но свойства волоконно-оптического кабеля позволяют сегодня подключить к качественному высокоскоростному Интернету и загородный дом.

Что такое оптоволоконный Интернет

Для его подключения используются оптические волноводы. Сигнал движется по ним в виде световой волны с большой скоростью (со скоростью света). Поскольку сегодня вся передающая и принимающая сигналы аппаратура – электронная, необходимы преобразователи электронных сигналов в оптические и наоборот. Такие преобразователи – оптоволоконные модемы – давно разработаны, широко и успешно используются.

Кабель из оптоволокна – уникальный продукт высоких технологий

Технология производства оптоволокна берет начало в 50-тых годах ХХ века и до сих пор остается сложной и трудоемкой. Поэтому стоимость оптоволоконного кабеля не может быть низкой. Зато с его помощью мы получили быстрый Интернет и возможность использовать его на обширных территориях. Огромная пропускная способность оптического кабеля позволяет передавать большой объем информации в единицу времени. Оптический сигнал в нем почти не искажается и не ослабевает при передаче на большие расстояния.

Кроме того, материал, из которого делается стекловолокно, – кварц – очень легкий, долговечный, мало подвержен атмосферным воздействиям и влиянию электромагнитных полей. Химическая инертность делает его пожаробезопасным. К недостаткам стекловолокна относятся:

  • сложность ремонта, из-за чего при локальном повреждении кабеля иногда приходится менять его полностью;
  • сложность согласования с электрическими цепями (нужны модемы).

К сожалению, эти сложности объективно приводят к повышению стоимости подключения оптоволоконных систем связи.

Преимущества оптоволоконного Интернета

Замечательные свойства оптического кабеля обусловили существенные преимущества оптоволоконных систем связи относительно традиционных кабельных или DSL технологий:

  • очень высокая скорость передачи информации, в том числе и при пиковых нагрузках на сеть вечером и в выходные;
  • высокая помехозащищенность;
  • практически отсутствует задержка сигнала – задержка в единицы мс, тогда как для 3G-интернета значения прядка 100мс, а для спутникового могут достигать 1000мс;
  • затруднен несанкционированный доступ к передаваемой информации – врезка, индукционное считывание и другие угрозы;
  • возможность подключения видеонаблюдения, охранных систем, IP-телефонии, интерактивного телевидения и т. д.;
  • возможность прокладки оптоволоконного кабеля на большие расстояния;
  • химическая устойчивость стекловолокна в агрессивных средах;
  • хорошая гибкость кабеля;
  • небольшие габариты и вес;
  • защищенность от открытого огня и взрыва;
  • долговечность.

По данным «Point Topic», общее количество тех, кто предпочел оптоволоконный Интернет, уже сегодня превышает число пользователей кабельного. Перечисленные преимущества оптоволоконных систем связи рождают уверенность, что в ближайшие годы весь Интернет в развитых странах станет оптоволоконным и доступным для жителей любого населенного пункта. В России свой вклад в это вносит компания «FB-Telecom».

Зачем нужен высокоскоростной доступ к сети Интернет?


Online-просмотр 
фильмов в высоком 
разрешении
Просмотр каналов 
цифрового телевидения 
(в т.ч. в формате HD) Удаленный доступ 
к видео-наблюдению 
за вашим домом Стабильная передача 
изображения и голоса 
при общении online Возможность 
удаленной работы

319 Тбит/с – рекордная скорость передачи данных по оптоволокну, Проинтех

Японские исследователи из Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT) создали оптоволоконный кабель, благодаря которому продемонстрировали рекордные параметры передачи данных. Улучшенное оборудование и новый оптический кабель позволили осуществить передачу со скоростью 319 Тбит/с на расстояние более 3 000 км. Свое изобретение разработчики представили на Международной конференции по оптоволоконной связи (OFC 2021).

Оборудование NICT. Изображение: NICT

Потребность в высокоскоростной передаче данных продолжает расти стремительными темпами. Исследователи ведут постоянную работу над усовершенствованием оптического оборудования и кабелей, чтобы повысить плотность передачи и снизить вероятность возникновения ошибок. В новой системе было предложено использовать 4-жильный оптоволоконный кабель в стандартном форм-факторе, чтобы сохранить действующую кабельную инфраструктуру. Оболочка жил была сделана тоньше, но внешний диаметр волокон остался прежним – 0,125 мм. Разработчики полагают, что это не повлияет на механическую надежность волокон и она сохранится на уровне обычных одномодовых жил.

Сравнение показателей работы различных типов оптоволоконных кабелей. Изображение: NICT

Помимо четырех жил в кабеле было использовано мультиплексирование с разделением по длине волны, а также внедрена новая комбинация различных технологий усилителей оптического сигнала. В частности, в дополнение к обычно используемым диапазонам сигнала C и L, задействован диапазон S. Использование всех трех диапазонов позволило организовать 552 мультиплексированных канала с разделением по длине волны (от 1487,8 до 1608,33 нм).

Новый рекорд. Изображение: NICT

Включить в комбинацию дополнительно диапазон S стало возможным благодаря использованию двух усилителей на каждом волокне. При этом волокна были легированы редкоземельными элементами – эребием и тулием. Легирование обеспечило эффект усиления оптического сигнала, равномерно распределенного по всему волокну (эффект Рамана).

Использование кабеля нового типа позволило улучшить предыдущий рекорд скорости передачи на огромные расстояния в 2,7 раза.

Физика — Оптоволоконный кабель

Введение:

Оптоволокно — это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Основное применение оптические волокна находят в качестве среды передачи на волоконно-оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния и возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи. Уже к 2006-му году была достигнута скорость модуляции 111 ГГц[2] [3][4], в то время как скорости 10 и 40 Гбит/с стали уже стандартными скоростями передачи по одному каналу оптического волокна. При этом каждое волокно, используя технологию спектрального уплотнения каналов может передавать до нескольких сотен каналов одновременно, обеспечивая общую скорость передачи информации, исчисляемую терабитами в секунду.

Основные понятия волоконной оптики:

Оптоволоконные коммуникационные линии по сравнению с металлическими системами имеют определенные преимущества. Передаваемый сигнал не искажается исходящими извне электромагнитными и радиочастотными помехами, поэтому оптический кабель абсолютно невосприимчив к воздействию высокого напряжения или молнии. Кроме того, в оптоволоконных кабелях отсутствует электромагнитное излучение, что идеально соответствует строгим стандартам, предъявляемым сегодня к телевизионным и компьютерным прикладным системам.

Благодаря тому, что оптические сигналы не требуют заземления, передатчик и приемник изолированы и, следовательно, свободны от проблем, связанных с организацией заземляющего контура.

Рис.1. Срез оптоволоконного кабеля                                           

 
Отсутствие проблемы заземления при передаче «терминала к терминалу” плюс защита от искрения и возгорания делают оптоволоконный кабель самым приемлемым для применения в прикладных программах обработки данных, где требуется соблюдение безопасности эксплуатации при опасных и огнеопасных режимах работы.

Цифровые вычислительные системы, телефоны, системы трансляции радио- и видеосигналов требуют более качественной передачи. Широкая полоса пропускания сигнала оптоволокна увеличивает пропускную способность канала. Из-за крайне низкого коэффициента затухания оптоволоконного кабеля при его использовании требуется меньшее количество ретрансляторов. Все перечисленные преимущества идеально соответствуют требованиям для передачи радио- и телевизионных сигналов. При передаче одинакового по мощности сигнала по коаксиальному и оптоволоконному кабелю последний будет иметь меньший вес и диаметр, что существенно упрощает процесс его прокладки. Оптоволоконный кабель с одной центральной жилой имеет линейный вес 9 г/м, а соответствующий коаксиальный кабель — 119 г/м, то есть в 13 раз больше.

Электронное прослушивание основано на электромагнитном контроле. Оптоволоконные системы защищены от подобного шпионского вмешательства, так как для извлечения данных они должны быть физически разрушены, что влечет за собой неизбежное ослабление сигнала и увеличение коэффициента ошибок. Оба эти фактора легко обнаруживаются.

Подытожим преимущества оптоволоконных систем:

 

Диэлектрик

  • Не является источником излучения
  • Конфиденциальность передачи
  • Невосприимчивость к радио- и электромагнитным помехам
  • Невосприимчивость к удару молнии

Небольшой размер

  • Малые габариты канала

Малое затухание

  • Больше пробег/меньше ретрансляторов
  • Простота установки и технического обслуживания

Оптические сигналы

  • Не требуется заземление
  • Отсутствие искрения
  • Работает в огнеопасной среде

Большая ширина диапазона

  • Увеличение пропускной способности

Основные составляющие элементы оптоволокна:

Строение оптоволокна

Стержень

Зона прохождения света через волокно (стекло или пластик). Чем больше диаметр стержня, тем больший пучок светового излучения передается по волокну (см. рис. 1).

Оболочка

Обеспечивает достаточно низкий показатель преломления на поверхности стержня, чтобы вызвать эффект полного внутреннего отражения в сердечнике для передачи световых волн через волокно.

Покрытие

Представляет собой многослойную пластмассовую оболочку, предназначенную для защиты волокна от ударов и других внешних воздействий. Такие буферные покрытия имеют толщину от 250 до 900 мкм.

Диаметр волокна

Размеры стекловолокна обычно характеризуются внешним диаметром сердечника, оболочки и покрытия. Например: 50/125/250 указывает, что у оптоволокна диаметр сердечника — 50 микрон, оболочки — 125 микрон и покрытия — 250 микрон. Для сравнения — лист бумаги по толщине приблизительно равен 25 микронам. При подключении или соединении волокон покрытие всегда удаляется.

Типы волокон

Волокно различается по типам маршрутов световых лучей или способам их прохождения по сердечнику волокна. Существует 2 основных типа волокон: многолучевое и однолучевое (в литературе более распространены термины многомодовое и одномодовое волокна. — ред.). Волокна с сердечником многолучевого типа делятся на шаговые и ступенчатые. Многолучевой шаговый тип волокна получил свое название из-за резкой, подобно скачку, разности в показателях преломления сердечника и оболочки.

Рис. 2.  Графическое изображение прохождения световых лучей по волокнам разных типов    

В более распространенном ступенчатом сердечнике световые лучи также распространяются по волокну многолучевыми трассами, но в отличие от шагового ступенчатый сердечник содержит много слоев стекла, каждый с более низким коэффициентом преломления, в направлении от оси.

В результате такой градации световые лучи ускоряются на внешних слоях, с тем, чтобы совпасть с лучами, проходящими более короткими траекториями, идущими вблизи от оси.

Волокно со ступенчатым сердечником диаметром 50, 62.5 и 100 микрон выпускается серийно.

Волокно однолучевого типа позволяет передавать по сердечнику единичные световые лучи. Это фактически устраняет любое искажение из-за наложения световых импульсов друг на друга. Сердечник волокна однолучевого типа чрезвычайно мал по размеру, приблизительно 5…10 микрон.

Волокно однолучевого типа обладает более высокой пропускной способностью и мощностью по сравнению с многолучевыми. Например, телекоммуникационный кабель для подводного использования может передавать до 60000 каналов телефонной радиосвязи на паре волокон однолучевого типа.

При подборе компонентов для оптоволоконных систем учитываются 2 параметра оптоволокна, влияющие на эффективность трансляции: ширина полосы пропускания и затухание.

Ширина полосы пропускания

Ширина полосы — это параметр пропускной способности волокна. Чем больше ширина полосы, тем больше информационная емкость.

Пропускная способность характеризуется соотношением: частота/расстояние (МГц/км). Например, волокно 200 МГц/км способно передавать данные в полосе 200 МГц на расстояние до 1 км и в полосе 100 МГц на расстояние до 2 км.

Затухание

В дополнение к физическим изменениям импульсов света, возникающих из-за ограниченности полосы пропускания, также имеет место снижение уровня оптической мощности по мере прохождения импульсов по волокну. Такого рода потери оптической мощности или затухание измеряется в децибелах на километр (дБ/км) на указанной длине волны.

Потери в оптоволокне

Излучение, используемое в оптоволоконных системах, находится в инфракрасной части оптического спектра, в котором затухание при прохождении света через волокно сильно зависит от длины волны. Поэтому затухание или потери мощности должны измеряться для волн установленной длины для каждого типа волокна (см. рис. 3). Длина волны измеряется в нанометрах (нм) — миллиардная метра — и представляет собой расстояние между двумя циклами одной и той же волны. Количество потерянной оптической энергии, вызванное поглощением и рассеиванием излучения на определенной длине волны, выражается как коэффициент затухания в децибелах на километр (дБ/км).

Рис. 3.                                  

Потери оптической мощности на волнах разной длины происходят в волокне из-за поглощения и рассеивания. Оптимальный режим эксплуатации волокна достигается на волнах определенной длины. Например, потери менее 1 дБ/км характерны для волокна многолучевого типа 50/125 мм, работающего при 1300 нм, и менее 3 дБ/км типичны для волокна этого же типа, работающего при 850 нм.

Эти два диапазона длин волн — 850 и 1300 нм являются самыми распространенными и наиболее часто используемыми сегодня для передачи сигнала по стекловолоконным кабелям. Для этих длин волн промышленностью выпускаются сегодня передатчики и приемники. Наилучшее качество имеет стекловолокно, работающее в однолучевом режиме при длине волны 1550 нм.

Потери на микроизгибах

Без соответствующей защиты оптическое волокно подвержено оптическим потерям, вызванным микроизгибами. Микроизгибы — это временные отклонения волокна, вызванные поперечными нагрузками, которые влекут за собой потери оптической мощности в сердечнике. Для сведения к минимуму влияния микроизгибов применяются разные способы защиты волокна. В отличие от волокон ступенчатого типа, волокна с сердечником шагового типа относительно устойчивы к потерям при микроизгибах.

Первичная защита волокна

Оптоволокно — очень тонкий световод. Внешние воздействия приводят к появлению микрозигзагов и, соответственно, к дополнительным потерям. Чтобы изолировать волокно от воздействия внешних сил применяют два дополнительных защитных слоя — свободный буфер и плотный буфер (см. рис. 4).


Рис. 4. Конструкция свободного и плотного буферов
Свободный буфер сконструирован таким образом, что волокно находится в пластиковой трубке, у которой внутренний диаметр значительно больше, чем само волокно. Как правило, внутри пластиковая трубка заполняется гелем.

Свободный буфер изолирует волокно от внешних механических повреждений, воздействующих на кабель. Многоволоконный кабель обычно состоит из нескольких таких трубок, каждая из которых содержит одно или несколько волокон, объединенных закрепляющими компонентами для защиты волокон от внешнего давления и минимизации растяжения.

Другой способ защиты волокна — плотный буфер — использует прямое прессование пластика поверх основного слоя волокна. Строение плотного буфера дает возможность противостоять гораздо большей силе удара и силе давления и не влечет за собой разрыв волокна. Хотя плотный буфер более гибкий, чем свободный, оптические потери, вызванные сильными изгибами и скручиванием, из-за микроизгибов могут превышать номинальные технические нормы.

Улучшенная конструкция плотного буфера — усиленный кабель, так называемый кабель breakout. В кабеле breakout волокно с плотным буфером окружено арамидной пряжей и покрытием, типа полихлорвинил. Затем одноволоконные элементы покрываются единой оболочкой для образования кабеля breakout. Преимущества такого «кабеля в кабеле” обеспечивают упрощенное подключение и установку.

Каждая из представленных конструкций имеет свои преимущества. Трубка свободного буфера дает более низкий коэффициент затухания кабеля при микроизгибах, чем в любом другом виде волокна, а также высокий уровень изоляции от воздействия внешних условий.

При воздействии длительных механических нагрузок свободная трубка обеспечивает более стабильные параметры передачи.

Конструкция плотного буфера проста и представляет собой гибкий и устойчивый к разрушению кабель.


Выбор физических параметров

Применяя свободный или плотный буфер, системный разработчик делает выбор между потерями при микроизгибах и гибкостью кабеля.

Для установки кабеля большое значение имеют механические свойства, такие как предел прочности, ударопрочность, гибкость. Требования к климатическим условиям — это устойчивость к воздействию влаги, химических веществ и ряду других атмосферных и внешних условий.

Механическая защита

Стандартная нагрузка кабеля, возникающая при установке, может в конечном итоге привести волокно в напряженное состояние. Напряжение может вызвать потери при микроизгибах, что в свою очередь приводит к увеличению коэффициента затухания. Для того чтобы перераспределить нагрузочные напряжения, упростить установку и увеличить срок эксплуатации, в конструкцию оптического кабеля добавляют различного рода внутренние укрепляющие элементы. Такие элементы обеспечивают нагрузочные напряжения, присущие электронному кабелю, и освобождают волокно от давления, сводя до минимума эффект вытягивания и сжатия кабеля. В некоторых случаях такие элементы действуют как термоизоляторы.

Таблица 3 демонстрирует сравнительные характеристики укрепляющих элементов. Оптоволокно перед разрывом слегка растягивается, поэтому укрепляющие элементы должны иметь низкий коэффициент удлинения.

Есть и другие факторы, воздействующие на выбор подобного рода элементов, — сопротивляемость удару, гибкость, изгиб и др.

Укрепляющие элементы, которые, как правило, используются в оптоволоконном кабеле, включают в себя арамидную пряжу, стекловолоконный эпоксидный стержень (FGE) и стальной провод. Намотанная виток к витку арамидная пряжа оказывается в 5 раз прочнее стали. Вместе со стекловолоконным эпоксидным стержнем пряжа является обязательным компонентом при создании диэлектрика.

Для эксплуатации при чрезвычайно низких температурах выбирают сталь и FGE, так как эти материалы более устойчивы к колебаниям температур.

Передача по оптоволоконному кабелю

— обзор

9.4.1 Кодированная модуляция

Кодированная модуляция (CM) — это комбинация многоуровневых форматов модуляции и кодов прямого исправления ошибок (FEC), и в настоящее время это один из ключевых методов, позволяющих максимизировать SE связи. системы. Этот метод обычно используется вместе с цифровым формированием спектра, которое направлено на уменьшение, насколько это возможно, занятости информационных каналов, работающих с заданной скоростью передачи, полосой пропускания или, что эквивалентно, максимизации пропускной способности информации для данной полосы пропускания передачи.Поскольку оптический BW становится все более ценным товаром, это становится решающим аспектом в разработке современных систем оптической связи.

Исследования КМ относятся к 1980-м годам и были основаны на основополагающих работах в Refs. [76,77], в которых подчеркивается важность комбинирования форматов кодирования и модуляции более высокого порядка для достижения пропускной способности в так называемом режиме передачи с ограничением полосы пропускания , то есть, где (теоретически) может использоваться неограниченная мощность передачи, но только ограниченная BW доступна.Из-за растущего спроса на скорость передачи данных и последующего внедрения высокоскоростных оптических систем когерентного обнаружения, CM также стала ключевой технологией в оптической связи [78–83]. CM позволил провести все самые последние эксперименты по оптической передаче hero , достигающие SE, превышающие 7 бит / с / Гц на трансокеанских расстояниях [84–86].

На рис. 9.8A показан пример общей системы CM в контексте передачи по оптическому волокну. Передатчик CM (CM TX) можно рассматривать как недвоичный кодировщик, который отображает последовательность равномерно распределенных информационных битов 1 ( i ) длиной N b в последовательности векторов ( x ) длиной N s .Каждый вектор комплексных символов принадлежит кодовой книге, B = {x_1, x2,…, x_2Nb}, где 2Nb — количество возможных переданных сообщений. Последовательность символов впоследствии передается по оптическому каналу, который включает в себя одномодовое оптическое волокно, устройства оптического усиления и подсистемы приемопередатчика с их соответствующими реализациями DSP. Приемник CM (CM RX) пытается оценить переданный вектор x из принятых зашумленных символов y_.

Рисунок 9.8. Кодированная модуляция (CM). (A) Система CM, использующая декодер оптимального максимального правдоподобия (ML). Взаимная информация (введенная в разделе 9.4.2) оценивается с использованием переданных и принятых символов. (B) Система кодированной модуляции с чередованием битов (BICM), иллюстрирующая используемые переменные (обсуждаемые в разделе 9.4.2), BER до SD-FEC (BER до ) и частота ошибок по битам после SD-FEC ( BER пост ).

CM TX и RX на рис. 9.8A на практике могут быть реализованы по-разному, каждый демонстрирует различный компромисс между производительностью и сложностью.Наиболее популярные подходы к CM можно разделить на три основные категории: модуляция с решетчатым кодом (TCM) [76], многоуровневое кодирование (MLC) [87] и BICM [88]. В TCM сверточные коды используются и разрабатываются совместно с модулем преобразования, чтобы максимизировать евклидово расстояние между различными кодовыми словами. Благодаря структуре передаваемых кодовых слов декодер максимального правдоподобия (ML) для TCM может быть реализован с использованием алгоритма Витерби. В случае MLC последовательность информационных битов разделяется на несколько параллельных потоков.Набор параллельных кодировщиков (использующих, как правило, разные коды) используется для кодирования разных потоков. Декодер обычно реализуется с использованием так называемого подхода многоступенчатого декодирования, при котором декодирование каждого потока битов рекурсивно используется как вход для декодера последующего потока битов. Как в TCM, так и в MLC этапы кодирования и отображения должны разрабатываться совместно, что приводит к монолитной и негибкой структуре CM, которая также требует относительно сложной стадии декодирования.Наконец, в случае BICM CM TX реализуется как конкатенация двоичного кодировщика и устройства отображения без памяти. Такой подход значительно упрощает декодер, который также можно разделить на модуль обратного преобразования без памяти и двоичный декодер. Что еще более важно, BICM полностью разделяет модуляцию и FEC, давая разработчику повышенную гибкость и позволяя оптимизировать FEC и структуры модуляции несвязным образом. Это причина, по которой BICM является наиболее популярным методом CM, в том числе в мире оптических коммуникаций.

Архитектура BICM более подробно показана на рис. 9.8B. В CM TX информационные биты передаются в двоичный кодер, который добавляет избыточность (для исправления ошибок в приемнике) и работает с кодовой скоростью R = N b / N c , где N c — количество закодированных битов ( c ). Кодированные биты отображаются в набор дискретных точек совокупности с помощью устройства отображения без памяти, а затем передаются по оптическому каналу.Хотя декодер последовательности ML может использоваться также для этой архитектуры передатчика, высокая сложность, связанная с этим декодером, делает его реализацию в реальных системах неосуществимой. Следовательно, более подходящий (хотя и неоптимальный) приемник будет использовать простой двухэтапный процесс декодирования, который разделяет декодер и обратный преобразователь на два различных процесса. Эта структура побитового приемника (Bit-Wise RX) является ключевым функциональным блоком в системе на основе BICM [89], как показано на рисунке 9.8B. Bit-Wise RX состоит из устройства обратного преобразования без памяти и декодера FEC с мягким решением (SD).Устройство обратного преобразования вычисляет отношение вероятностей [известное как логарифмические отношения правдоподобия (LLR)], Λ , которые передаются в двоичный декодер и используются для оценки переданных битов. Декодированные биты впоследствии используются для вычисления частоты ошибок по битам после SD-FEC (BER после ), в то время как BER до SD-FEC (BER до ) вычисляется путем передачи принятых символов через жесткую -решение demapper. Эти две величины BER схематически показаны на рис. 9.8B и будут использоваться в этой работе вместе с взаимной информацией (MI) и обобщенной взаимной информацией (GMI), представленными в следующем разделе, чтобы продемонстрировать производительность нашей полной системы.

43 Тбит / с по одному оптоволокну: самая быстрая сеть в мире позволит вам загрузить фильм за 0,2 секунды.

Этот сайт может получать партнерские комиссии за ссылки на этой странице. Условия эксплуатации.

Исследовательской группе из Технического университета Дании (DTU), которая первой преодолела барьер в один терабит в 2009 году, сегодня удалось выжать 43 терабит в секунду по одному оптическому волокну с помощью всего лишь одного лазерного передатчика.В более удобном для пользователя устройстве 43 Тбит / с эквивалентны скорости передачи около 5,4 терабайт в секунду, или, если быть точным, 5375 гигабайт. Да, если бы у вас в руках была новая оптоволоконная сеть DTU, вы могли бы передать все содержимое вашего жесткого диска емкостью 1 ТБ за пятую долю секунды или, другими словами, копирование DVD объемом 1 ГБ за 0,2 секунды.

Предыдущий рекорд по одному оптическому волокну — 26 терабит в секунду, установленный Технологическим институтом Карлсруэ еще в 2011 году — оставался неизменным в течение удивительно долгого периода времени.Компания DTU установила серию мировых рекордов для одного волокна в 2009 и 2011 годах, но с тех пор была вынуждена оставаться в тени Карлсруэ — до сих пор. Очевидно, это было проблемой для исследователей DTU — в пресс-релизе [на датском языке], в котором объявляется новый мировой рекорд, фактически упоминается Карлсруэ по имени. Думаю, немного дружеского соревнования никому не повредит, верно?

Главное в этом мировом рекорде — это использование DTU одного лазера по одному волокну. Было проведено множество сетевых демонстраций сотен или даже тысяч терабит (петабит) в секунду с несколькими лазерами по нескольким волокнам, но эти демонстрации настолько далеки от реальности волоконно-оптических сетей, что их не стоит обсуждать.Когда мы говорим о коммерческих волоконно-оптических линиях связи, мы почти всегда говорим об одном лазере — одном волокне, потому что на нем построена вся магистраль Интернета. Другими словами, методы, используемые DTU для достижения 43 Тбит / с, действительно имеют шанс превратиться в реальные сети в ближайшие несколько лет. Возможно, скоро вы сможете загрузить телешоу или фильм буквально в мгновение ока. [Читать: Беспроводные вихревые лучи бесконечной емкости.]

Как DTU достиг 43 Тбит / с и украл мировой рекорд у Карлсруэ? Что ж, что довольно забавно, они вроде как обманули.Хотя исследователи использовали только один лазер, они использовали многожильное волокно. Это все еще одна нить из стекловолокна, но у нее есть несколько отдельных каналов, каждый из которых может передавать свой оптический сигнал. В данном случае в DTU использовались многожильные оптические волокна с семью жилами производства японского телекоммуникационного гиганта NTT. Еще в 2011 году, когда Карлсруэ установил рекорд 26 Тбит / с (с одноядерным волокном), производство многожильных волокон было сложным и дорогим — теперь, в 2014 году, кажется, что ошибки устранены, и NTT продвигается вперед с коммерческое развертывание.Фотография вверху статьи, кстати, представляет собой экспериментальное полое многожильное волокно, разработанное DARPA.

7- и 19-ядерное многожильное волокно NTT

Мультиплексирование с разделением по длине волны

Помимо использования многожильного волокна в DTU, к сожалению, очень мало информации о том, как они на самом деле сжимают 5,4 терабайта данных в секунду за одно волокно. Обычным методом увеличения скорости по оптоволокну является либо SDM, либо WDM (пространственное мультиплексирование и мультиплексирование с разделением по длине волны), т. Е.использование разных частот света для каждого сигнала или смещение каждого сигнала на несколько микросекунд, чтобы сигналы не сталкивались.

В настоящее время самые быстрые коммерческие сетевые соединения с одним лазером и одним волокном имеют максимальную скорость всего 100 Гбит / с (100 Gigabit Ethernet). В настоящее время IEEE изучает возможность внедрения стандарта Ethernet на 400 Гбит / с или 1 Тбит / с с ратификацией не ранее 2017 года или позже. Очевидно, что 43 Тбит / с DTU на данный момент не будут иметь серьезных последствий для реального мира, но это очень хороший знак того, что в ближайшее время у нас не закончится пропускная способность интернета.(За исключением, конечно, клиентов ужасных интернет-провайдеров.)

Faster Fibre Links для центров обработки данных

Эти поставщики изначально выступали против схемы, называемой Open RAN, поскольку считали, что ее внедрение нанесет ущерб — если не разрушит — их существующий бизнес. модель. Но столкнувшись с коллективной властью операторов, требующих нового способа построения беспроводных сетей, у этих поставщиков осталось немного вариантов, и ни один из них не был очень привлекательным. Некоторые в ответ попытались определить условия развития Open RAN, в то время как другие продолжают тянуть время и рискуют остаться позади.

Технологии, лежащие в основе такого поколения беспроводной связи, как 5G, могут занять десятилетие или больше, чтобы перейти от первоначальной идеи до полностью реализованного оборудования. Для сравнения, Open RAN возникла практически мгновенно. Менее чем за три года идея превратилась из не более чем концепции в несколько крупных развертываний по всему миру. Его сторонники считают, что это будет способствовать появлению огромных инноваций и снижению стоимости беспроводного доступа. Его недоброжелатели говорят, что это угрожает базовой сетевой безопасности и может привести к катастрофе.В любом случае, это переломный момент в индустрии связи, и пути назад нет.

Сеть Open RAN от Rakuten Mobile включает радиомодули 4G от Nokia, на которых установлено программное обеспечение другого производителя. Компания развернула одну такую ​​RAN в глобальной штаб-квартире компании в Токио. Сеть Open RAN также использует серверы для питания облачной сети. Фотографии: Rakuten

В общих чертах, сеть радиодоступа (RAN) — это структура, которая связывает оконечное устройство, такое как сотовый телефон, и большую проводную базовую сеть.Базовая станция сотовой связи, или вышка, является наиболее знакомым примером RAN. Другие разновидности базовых станций, такие как небольшие соты, которые отправляют и принимают сигналы на короткие расстояния в сетях 5G, также подходят для этого.

Чтобы функционировать в качестве этой ссылки, RAN выполняет несколько шагов. Например, когда вы используете свой телефон, чтобы позвонить другу или члену семьи в другом городе, вам необходимо находиться в пределах досягаемости вышки сотовой связи. Итак, первым делом антенны вышки сотовой связи должны принять сигнал телефона.Во-вторых, радио преобразует сигнал из аналогового в цифровой. В-третьих, компонент, называемый модулем основной полосы частот, обрабатывает сигнал, исправляет ошибки и, наконец, передает его в базовую сеть. В RAN эти компоненты — антенна, радио и блок основной полосы частот — могут рассматриваться и часто рассматриваются как отдельные технологические блоки.

Если вы отделяете радиомодуль и блок основной полосы частот друг от друга и разрабатываете и конструируете их независимо, вам все равно необходимо убедиться, что они работают вместе.Другими словами, вам нужно, чтобы их интерфейсы были совместимы. Без такой совместимости данные могут быть искажены или потеряны при переходе от радиомодуля к модулю основной полосы частот или наоборот. В худшем случае радиомодуль и модуль основной полосы частот с несовместимыми интерфейсами просто не будут работать вместе. Функциональная RAN должна иметь общий интерфейс между этими двумя компонентами. Однако, что удивительно, в настоящее время нет гарантии, что радиостанция, произведенная одним поставщиком, будет совместима с модулем основной полосы частот, произведенным другим поставщиком.

Спецификации стандартов интерфейса RAN, как и все стандарты для сотовых сетей, устанавливаются Проектом партнерства третьего поколения. Джино Масини, председатель рабочей группы 3GPP RAN3, говорит, что многие спецификации 3GPP, включая те, которые касаются интерфейсов, разработаны с учетом возможности взаимодействия. Однако Масини, который также является главным исследователем стандартизации в Ericsson, добавляет, что ничто не мешает производителю «дополнять» стандартизованный интерфейс дополнительными проприетарными технологиями.Многие поставщики поступают именно так — и Масини говорит, что это не ограничивает возможности взаимодействия поставщиков.

Другие в отрасли не согласны. «И Nokia, и Ericsson используют интерфейсы 3GPP, которые должны быть стандартными», — говорит Югина Джордан, вице-президент по маркетингу Parallel Wireless, компании из Нью-Гэмпшира, разрабатывающей технологии Open RAN. Но «эти интерфейсы не открыты, потому что каждый продавец создает свой собственный вкус », — добавляет она. Большинство этих специфичных для производителя настроек происходит в программном обеспечении и языках программирования, используемых для подключения радиомодуля к модулю основной полосы частот.Джордан говорит, что изменения в основном заключаются в том, что поставщики определяют параметры радиосвязи, которые намеренно оставлены незаполненными в стандартах 3GPP для будущего развития.

В настоящее время нет гарантии, что радиостанция, произведенная одним поставщиком, будет совместима с модулем основной полосы частот, произведенным другим поставщиком.

В конечном итоге это приводит к тому, что каждый производитель создает оборудование, которое слишком несовместимо с оборудованием других производителей для удобства операторов. «В спецификации 3GPP мы видим все больше и больше пробелов, — говорит Оливье Симон, директор по инновациям в области радиосвязи французского оператора Orange.Саймон говорит, что из интерфейсов, определенных 3GPP, «вы можете видеть, что многие из них на самом деле не открыты в том смысле, что они не позволяют взаимодействовать с разными поставщиками на обеих сторонах интерфейса».

The O-RAN Alliance, из которых Саймон является членом исполнительного комитета, крупнейшей отраслевой группы, работающей над спецификациями Open RAN. Группа была образована в 2018 году, когда пять операторов — AT&T, China Mobile, Deutsche Telekom, NTT Docomo и Orange — объединились, чтобы возглавить дальнейшее развитие Open RAN в отрасли. РАН.«Я думаю, что реализация заключалась в том, что нам необходимо создать единый глобальный операторский голос, чтобы управлять этим разукрупнением и открытостью», — говорит Сачин Катти, доцент Стэнфордского университета и один из сопредседателей технического руководящего комитета O-RAN Alliance.

Члены альянса O-RAN надеются, что Open RAN сможет заполнить пробелы, созданные спецификациями 3GPP. Они сразу же заявляют, что не пытаются заменить спецификации 3GPP. Вместо этого они рассматривают Open RAN как необходимое ужесточение спецификаций для препятствовать тому, чтобы крупные поставщики использовали свои патентованные технологии в интерфейсах, тем самым блокируя операторов беспроводной связи в сетях одного производителя.Принудительно открывая интерфейсы, отрасль беспроводной связи может прийти к совершенно новому способу проектирования своих сетей. И если эти открытые интерфейсы будут способствовать усилению конкуренции и снижению цен, тем лучше.

В начале развертывания 5G по всему миру, в 2019 году группа индустрии беспроводной связи GSM Association прогнозировала, что операторы потратят 1,3 триллиона долларов на инфраструктуру, оборудование и технологии 5G для своих сетей. На строительство RAN будет приходиться львиная доля этих капитальных затрат.И большая часть этих расходов пойдет на небольшую группу поставщиков, которые все еще могут предоставлять полные сквозные сети.

«Это всегда было проблемой, потому что RAN — самая дорогостоящая часть развертывания оператора», — говорит Шридхар Раджагопал, вице-президент по технологиям и стратегии в Mavenir, техасской компании, которая предоставляет сквозные сети. программное обеспечение. «На это уходит почти 60, 70 процентов затрат на развертывание». По прогнозам Ассоциации GSM, к 2025 году операторы будут тратить на RAN до 86 процентов своих капитальных бюджетов.

Неудивительно, что с такими большими деньгами операторы делают все возможное, чтобы избежать любых фиаско, вызванных несовместимым оборудованием. Самый надежный способ избежать такой катастрофы — придерживаться одного и того же поставщика от одного конца сети до другого, избегая, таким образом, любой возможности несовпадающих интерфейсов.

Еще одним фактором, вызывающим беспокойство операторов, является сокращение числа компаний, которые могут предоставить современные сквозные сети. Сейчас их всего три: Ericsson, Nokia и Huawei.Это трио поставщиков комплексных услуг может устанавливать высокие цены, потому что операторы по существу привязаны к своим системам.

Даже появление нового поколения беспроводной связи не дает оператору четкой возможности сменить поставщика. Новые поколения беспроводных сетей поддерживают обратную совместимость, так что, например, телефон 5G может работать в сети 4G, когда он не находится в пределах досягаемости каких-либо ячеек 5G. Поэтому по мере того, как операторы развивают свои развертывания 5G, они в основном придерживаются запатентованной технологии одного поставщика, чтобы обеспечить плавный переход.Основная альтернатива — отказаться от всего и заплатить еще больше за новое развертывание с нуля.

В индустрии беспроводной связи существует широкий консенсус в отношении того, что Open RAN позволяет выбирать различные компоненты RAN от разных поставщиков. Эта возможность, называемая дезагрегацией, также снимет напряжение, связанное с тем, будут ли компоненты взаимодействовать при подключении друг к другу. Является ли дезагрегация хорошей вещью, зависит от того, кого вы спрашиваете.

Операторам точно нравится.Dish, поставщик услуг телевидения и беспроводной связи, особенно агрессивно поддерживает Open RAN. Сиддхарта Ченумолу, вице-президент по развитию технологий в Dish, описывает свою первую реакцию на технологию: «Эй, здесь может быть что-то, что позволяет нам полностью дезагрегировать», — говорит он. «Мне не нужно полагаться только на Эрикссон. радиоприемники или только Nokia «. Dish обязалась использовать Open RAN для наземного развертывания сети 5G в США в этом году.

Мелкие и более специализированные поставщики также с оптимизмом смотрят на те преимущества, которые Open RAN может принести их бизнесу.Для Software Radio Systems, производителя передовых программно-определяемых радиостанций, Open RAN упрощает сосредоточение усилий на разработке нового программного обеспечения, не беспокоясь о потере потенциальных клиентов, запуганных задачей интеграции технологии в свои более широкие сети.

Неудивительно, что три оставшихся производителя оборудования придерживаются разных взглядов. В феврале Франк Буэтар, генеральный директор Ericsson France, назвал Open RAN «экспериментальной технологией», которая еще не достигла зрелости и не может конкурировать с продуктами Ericsson.(В Ericsson отказались комментировать эту статью).

Но некоторые в отрасли считают, что производители оборудования намеренно замедляют развитие Open RAN. «Некоторые крупные поставщики постоянно поднимают ту или иную проблему, — говорит Пол Саттон, директор Software Radio Systems. — Эрикссон, вероятно, находится в стороне, которая больше всех борется с Open RAN, потому что они, вероятно, будут иметь больше всего терять «.

Не каждый крупный поставщик сопротивляется. Nokia, например, видит возможность.«Я думаю, нам нужно принять тот факт, что Open RAN все равно произойдет, с нами или без нас», — говорит Томас Барнетт, руководитель стратегии и технологий мобильных сетей в Nokia. «Мы в Nokia решили проявить инициативу в этом вопросе. занять лидирующую позицию, чтобы занять лучшую позицию на рынке ». Например, при развертывании Open RAN японского оператора Rakuten используется оборудование Nokia, и Nokia также работает с Deutsche Telekom над развертыванием системы Open RAN в Нойбранденбурге, Германия, в конце этого года.

Это не значит, что Nokia или другие поставщики находятся на одном уровне с операторами и специализированными поставщиками, такими как Software Radio Systems. На данный момент еще много споров. Эрикссон и другие поставщики утверждают, что создание большего количества открытых интерфейсов неизбежно создаст больше точек в сети для кибератак. Операторы и другие сторонники Open RAN возражают, что стандартизованные интерфейсы упростят для отрасли выявление и устранение уязвимостей. Кажется, что у всех разные мнения о том, насколько открытость является достаточной открытостью, или о том, насколько необходимо дезагрегировать аппаратные элементы RAN.

По прогнозам Ассоциации GSM, к 2025 году операторы будут тратить на RAN до 86 процентов своих капитальных бюджетов.

В своей наиболее амбициозной версии, Open RAN разделит RAN на более мелкие компоненты, помимо радиомодуля и блока основной полосы частот. Сторонники такого уровня разукрупнения полагают, что он привлечет еще больше поставщиков в отрасль беспроводной связи, поскольку позволит компаниям гиперспециализироваться. Оператор может заключить договор с поставщиком только на процессор, который, например, подготавливает данные, полученные из базовой сети, для беспроводной передачи.Многие представители отрасли также говорят, что такая специализация ускорит технологические инновации, поскольку позволит заменить и развернуть новый компонент RAN, не дожидаясь обновления всего радиомодуля или модуля основной полосы частот. «Возможно, это одна из самых ярких возможностей, которые может предоставить Open RAN», — говорит Тед Раппапорт, директор-основатель NYU Wireless, исследовательского центра передовых беспроводных технологий.

Первые попытки индустрии беспроводной связи с дезагрегацией были вдохновлены самими спецификациями 5G.Эти спецификации разделяют блок основной полосы частот, который отвечает за обработку и передачу данных в базовую сеть или из нее, на два меньших компонента. Одним из компонентов является распределенная единица, которая берет на себя ответственность за обработку данных. Другой компонент — это централизованное устройство, которое обеспечивает подключение к базовой сети. Преимущество такого разделения модуля основной полосы частот состоит в том, что централизованный модуль больше не нужно размещать в самой вышке сотовой связи. Вместо этого одно централизованное устройство может находиться в локальной серверной ферме, поддерживая соединение с базовой сетью для нескольких вышек сотовой связи в этом районе.

Альянс O-RAN работает над несколькими различными «функциональными разделениями» в RAN, чтобы создать больше возможностей для дезагрегирования помимо этого разделения между распределенным и централизованным подразделениями. Каждое из этих дополнительных разделений создает разделение где-то среди много шагов между поступлением сигнала из базовой сети и его передачей на мобильный телефон. Это немного похоже на обеденный перерыв: вы можете пообедать рано и, таким образом, перенести многие свои обязанности на послеобеденное время, или поработать несколько часов, прежде чем выбрать для более позднего обеда.

Одно важное разделение, называемое Split 7.2x, передает такие обязанности, как кодирование и декодирование сигналов, а также модуляция, распределенному устройству. С другой стороны, радиостанция отвечает за некоторые функции обработки света, такие как формирование луча, которое устанавливает конкретное направление передачи. Радио также по-прежнему отвечает за преобразование цифровых сигналов в аналоговые и наоборот.

Другой разделитель, Split 8, перекладывает даже ответственность за формирование луча на распределенный блок, оставляя радиомодуль только ответственным за преобразование сигналов.Напротив, Split 2 возьмет на себя функции кодирования, декодирования, модуляции, формирования луча и даже больше функций обработки, оставляя распределенный блок ответственным только за сжатие данных до меньшего числа битов перед передачей данных в централизованный блок.

«Некоторые крупные поставщики постоянно поднимают ту или иную проблему». Пол Саттон, Software Radio Systems

Цель создания открытых стандартов для нескольких видов разделения состоит в том, чтобы операторы могли затем приобретать компоненты, лучше адаптированные для конкретного типа создаваемой ими сети.Например, оператор может выбрать Split 8 для крупномасштабного развертывания, требующего большого количества радиомодулей. Такое разделение позволяет радиостанциям быть как можно более «тупыми» и, следовательно, дешевыми, поскольку вся обработка происходит в централизованном блоке.

Технически возможно собрать дезагрегированную RAN с открытыми интерфейсами, используя только оборудование, но определяя Компоненты в программном обеспечении имеют некоторые преимущества. «Наша отрасль действительно стала ориентированной на оборудование», — говорит Чих-Лин И, который вместе с Катти из Стэнфорда является сопредседателем технического руководящего комитета O-RAN Alliance.«Каждое поколение наших сетей в основном полагается на специализированное оборудование с тесно связанным программным обеспечением. Таким образом, каждый раз, когда нам требуется обновление, новый выпуск или новый частичный выпуск, на это уходят годы ».

Чтобы отойти от аппаратно-ориентированного подхода, O-RAN Alliance также призывает отрасль беспроводной связи включать больше программного обеспечения в RAN. Программно-конфигурируемые сети, которые заменяют традиционные аппаратные компоненты программируемыми эквивалентами программного обеспечения, являются более гибкими.Обновление виртуального компонента может быть таким же простым, как отправка нового кода на базовую станцию.

Акцент на программное обеспечение также позволяет отрасли рассматривать совершенно новые технологии, наиболее важной из которых является интеллектуальный контроллер RAN. RIC собирает данные от компонентов RAN десятков или сотен базовых станций одновременно и использует методы машинного обучения для перенастройки сетевых операций в реальном времени. Он основывает модификации на том, находятся ли определенные вышки сотовой связи под большой нагрузкой, например, или передают в сильный ливень, который может ослабить сигналы.RIC может перепрограммировать программные компоненты RAN для улучшения обслуживания. «Представьте себе возможность, в которой я действительно могу адаптировать свою сеть на основе пользовательского опыта, того, как пользователь себя чувствует в реальном времени», — говорит Ченумолу из Dish. «Насколько это здорово?»

С момента своего основания в 2018 году альянс O-RAN вырос с пяти членов-учредителей — всех операторов — до более чем 260 участников. Из большой тройки производителей только Huawei не является членом, ссылаясь на свою убежденность в том, что системы Open RAN не могут работать так же хорошо, как проприетарные системы компании.Другие группы Open RAN растут аналогичными темпами. Коалиция политики Open RAN, например, была основана в мае 2020 года и уже насчитывает более 60 членов, работающих над координацией глобальной политики по разработке и развертыванию Open RAN.

Инженеры Rakuten могут установить базовую станцию ​​4G для развертывания Open RAN всего за 8 минут.

В последние месяцы Rakuten Mobile, подразделение японского гиганта электронной коммерции, и Dish взяли на себя обязательство использовать Open RAN для обширных новых развертываний 5G.После поручения британского правительства отключить все компоненты Huawei из беспроводных сетей, базирующаяся в Англии компания Vodafone заменяет эти компоненты в своих собственных сетях эквивалентами Open RAN. Из-за аналогичных требований местные операторы в Соединенных Штатах, такие как Inland Cellular из Айдахо, делают то же самое.

Эти развертывания не всегда шли по плану. Rakuten, в частности, столкнулся с некоторыми первоначальными неудачами, когда производительность его сети Open RAN не соответствовала производительности традиционной сквозной системы.Однако оператор сохраняет оптимизм и не отказывается от этого. Многие в отрасли не обеспокоены подобными проблемами, утверждая, что единственный способ сгладить недостатки технологии — это развернуть ее в нужном масштабе и посмотреть, что работает, а что требует улучшения.

Есть еще нерешенные вопросы о том, где остановиться. Когда оператор покупает сквозную систему у Nokia, Ericsson или Huawei, он также знает, что может зависеть от этого поставщика в плане поддержки сети в случае возникновения проблем.Иначе обстоит дело с развертываниями Open RAN, где ни один поставщик, скорее всего, не возьмет на себя ответственность за проблемы взаимодействия. Более крупные операторы, вероятно, смогут поддерживать свои собственные сети Open RAN, но более мелкие операторы могут полагаться на такие компании, как Mavenir, которые позиционируют себя как системные интеграторы. Критики, однако, видят в этом подходе просто создание еще одного поставщика комплексных услуг — и добавление дополнительных расходов — для операторов, у которых нет опыта или ресурсов для поддержки своих собственных сетей.

В конце концов, истинное испытание Open RAN может наступить, когда придет время внедрять беспроводную связь следующего поколения. «Я думаю, что 6G будет построено с использованием Open RAN в качестве предварительного предположения», — говорит Раджат Пракаш, главный инженер отдела исследований и разработок в области беспроводной связи в Qualcomm. новые интерфейсы или даже новые технологии. Важно то, что это движение уже получило существенный импульс.Несмотря на то, что в некоторых уголках отрасли все еще есть оговорки, операторы и мелкие продавцы придавали слишком большое значение идее, чтобы движение прекратилось. Open RAN никуда не денется. По мере развития беспроводная индустрия будет открыта для нового способа ведения бизнеса.

Эта статья появится в майском выпуске 2021 года под названием «Битва за первую милю 5G».

Новый рекорд скорости оптоволокна

Доктор Лидия Галдино, ведущий исследователь исследования.(Фото: UCL)

Исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) установили новый рекорд пропускной способности для оптоволоконной передачи. Они смогли обмениваться данными по оптоволоконному кабелю со скоростью более 178 терабит в секунду или 178 000 гигабит в секунду. Исследование было проведено в сотрудничестве с волоконно-оптическими фирмами Xtera и KDDI Research. В пресс-релизе о достигнутой скорости утверждается, что она на 20% выше, чем ранее достигнутая максимальная скорость.

Достигнутая скорость почти достигла предела Шеннона, который определяет максимальное количество безошибочных данных, которые могут быть отправлены по каналу связи.Возможно, самым впечатляющим в объявлении было то, что ученые UCL достигли такой скорости по существующим оптоволоконным кабелям и не использовали чистое волокно, установленное в лаборатории.

Высокая пропускная способность сигнала была достигнута за счет сочетания нескольких методов. Во-первых, в лазерах используется рамановское усиление, которое включает инжекцию фотонов с более низкой энергией в поток высокочастотных фотонов. Это обеспечивает предсказуемое рассеяние фотонов, которое можно настроить в соответствии с характеристиками, необходимыми для оптимального прохождения через стекловолокно.

Исследователи также использовали усилители на волокне, легированном эрбием. Для тех, кто забыл о периодической таблице, эрбий — это обычно встречающийся в природе металл с атомным весом 68. Эрбий имеет ключевую характеристику, необходимую для волоконно-оптических усилителей, поскольку этот металл эффективно усиливает свет в длинах волн, используемых в волоконно-оптических лазерах. .

Наконец, усилители, используемые для высоких скоростей, использовали полупроводниковые оптические усилители (SOA). Это диоды с антибликовым покрытием, чтобы световой сигнал лазера мог проходить через них с наименьшим рассеянием.Конечным результатом всех этих методов является то, что ученые смогли уменьшить количество света, рассеиваемого во время передачи по стекловолоконному кабелю, тем самым увеличив пропускную способность данных.

UCL также использовал более широкий диапазон длин волн, чем обычно используется в волоконной оптике. Большинство технологий оптоволоконной передачи создают пустые буферы вокруг каждой используемой полосы пропускания света (так же, как мы делаем с радиопередачей). Ученые UCL использовали весь спектр без разделительных полос и использовали несколько методов, чтобы минимизировать интерференцию между полосами света.

Это краткое описание используемой технологии не предназначено для того, чтобы запугать читателя, не разбирающегося в технических вопросах, а, скорее, показать уровень сложности современной волоконно-оптической технологии. Это технология, которую все мы принимаем как должное, но она намного сложнее, чем думает большинство людей. Волоконно-оптическая технология может быть самой лабораторной технологией в повседневном использовании, поскольку технология пришла из исследовательских лабораторий, и ученые неуклонно совершенствовали эту технологию на протяжении десятилетий.

В ближайшее время мы не увидим многотерабитных лазеров, регулярно используемых в наших сетях, и это не цель исследований такого рода.UCL заявляет, что самое непосредственное преимущество их исследования состоит в том, что они могут использовать некоторые из этих методов для повышения эффективности существующих волоконных повторителей.

В зависимости от типа используемого стекла и используемого спектра для современной оптоволоконной технологии дальней связи требуется усиление сигналов через каждые 25-60 миль. Это означает, что для магистральных оптоволоконных маршрутов между городами требуется множество усилителей. Без усиления лазерные световые сигналы рассеиваются до такой степени, что их нельзя интерпретировать на принимающем конце передачи света.Как следует из их названия, усилители увеличивают мощность световых сигналов, но их более важная функция — переупорядочивать световые сигналы в правильном формате, чтобы сигнал оставался когерентным.

Каждый участок усиления увеличивает задержку в магистральных волоконно-оптических маршрутах, поскольку волокна необходимо соединить с усилителями и пропустить через электронику усилителя. Процесс амплификации также вносит ошибки в поток данных, что означает, что некоторые данные необходимо отправлять во второй раз. Каждая площадка усилителя также должна быть подключена к источнику питания и размещена в охлаждаемой хижине или здании.Уменьшение количества узлов усилителя снизит стоимость и потребляемую мощность, а также повысит эффективность магистрального волокна.

Четыре ключевых преимущества оптоволоконной передачи

Большее расстояние, более высокая скорость
Что касается фотонов по сравнению с электронами, свет в волоконно-оптических кабелях распространяется примерно на две трети скорости света, в то время как электроны в медных кабелях едва достигают один процент от этой скорости. Это огромное преимущество в скорости сильно влияет на возможные расстояния.В то время как медные кабели в основном ограничены стандартным расстоянием 100 метров, оптоволоконные кабели могут расширять содержимое большой полосы пропускания на чрезвычайно большие расстояния при небольшом диаметре. Например, многомодовое волокно может утроить это расстояние для сигнала 4K HDMI, и в зависимости от типа кабеля, длины волны и остальной части сети одномодовое волокно может распространить тот же сигнал на расстояние до 10 км.


Более высокое сопротивление
В отличие от методов передачи на основе меди, оптоволоконные кабели не содержат металлических компонентов.В результате они невосприимчивы к электромагнитным помехам (EMI) и радиочастотным помехам (RFI). Кроме того, оптоволоконные кабели невосприимчивы к резким изменениям температуры и уровня влажности, которые могут препятствовать передаче в медных кабелях.


Безопасность
Поскольку оптоволоконные кабели не проводят электрические сигналы, невозможно удаленно обнаружить любой передаваемый сигнал данных, а попытки физического доступа будут обнаружены с помощью наблюдения.Эта безопасность делает оптоволокно предпочтительным методом передачи для таких отраслей, как правительство и банки. С точки зрения безопасности оптоволоконные кабели также не представляют опасности в искроопасных средах, таких как химические заводы и нефтеперерабатывающие заводы.

Недостатки волокна
Помимо дополнительных затрат, волокно имеет и другие недостатки. Волоконная оптика сделана из стекла, поэтому она более хрупкая, чем медная проволока, и требует более осторожного обращения. Их также сложнее установить, в основном из-за того, что, в отличие от медных кабелей, их невозможно удобно соединить.Кроме того, передача данных не полностью относится к оптической области, поэтому необходимо многократное преобразование электрического сигнала в оптический из электрического. И по мере увеличения расстояния рассеивается больше света, несущего сигнал данных. Существуют две конкретные длины волн (1310 нм и 1550 нм), которые могут бороться с этим и обеспечивать более низкое затухание, но лазеры с узкой шириной спектра на этих длинах волн труднее производить, и поэтому затраты неизменно увеличиваются с увеличением расстояния.

Факторов, ограничивающих расстояние оптической передачи

В настоящее время оптоволоконная сеть набирает популярность, поскольку она имеет высокую скорость, высокую плотность и широкую полосу пропускания и т. Д.По сравнению с традиционным медным кабелем оптоволоконный кабель может выдерживать гораздо большие расстояния, хотя точное расстояние ограничено многими факторами. Для сверхбыстрой оптической связи расстояние передачи уже стало самым важным вопросом. Оптический сигнал может стать слабым на большом расстоянии. Таким образом, многие компоненты и методы были приняты для преодоления ограничений на расстояние оптической передачи. В этой статье будут рассмотрены факторы, ограничивающие расстояние оптической передачи.

Тип волоконно-оптического кабеля

Обычно дисперсия в оптоволоконном кабеле может иметь большое влияние на дальность передачи. Есть два типа дисперсии — хроматическая дисперсия и модальная дисперсия. Хроматическая дисперсия — это распространение сигнала во времени в результате различных скоростей световых лучей, тогда как модальная дисперсия — это распространение сигнала во времени в результате различных режимов распространения.

Как известно, волоконно-оптический кабель можно разделить на одномодовый волоконный кабель и многомодовый волоконный кабель.Для одномодовых волокон на расстояние передачи влияет хроматическая дисперсия, поскольку сердцевина одномодовых волокон намного меньше сердцевины многомодовых волокон. И это основная причина, по которой одномодовое волокно может иметь большую дальность передачи, чем многомодовое волокно. Для многомодовых волокон дальность передачи в значительной степени зависит от модовой дисперсии. Из-за несовершенства волокна оптические сигналы многомодового волокна не могут поступать одновременно, и между самой быстрой и самой медленной модами возникает задержка, которая вызывает дисперсию и ограничивает характеристики многомодовых волокон (см. Следующий рисунок).

Источник света оптоволоконного трансивера

Оптоволоконный кабель — это путь, по которому передаются оптические сигналы. Однако большинство терминалов электронные. Преобразования между электрическими сигналами и оптическими сигналами необходимы. Волоконно-оптические трансиверы широко используются в сегодняшних оптических сетях для достижения этой цели. Преобразование сигналов зависит от светодиода (светоизлучающего диода) или лазерного диода внутри трансивера, который является источником света оптоволоконного трансивера.Источник света также может влиять на дальность передачи оптоволоконного канала.

Трансиверы на основе светодиодов

могут поддерживать только короткие расстояния и низкую скорость передачи данных. Таким образом, они не могут удовлетворить растущий спрос на более высокую скорость передачи данных и большую дальность передачи. Для более длительной и более высокой скорости передачи данных в большинстве современных трансиверов используется лазерный диод. Наиболее часто используемые источники лазерного излучения в приемопередатчиках — это лазер Фабри Перо (FP), лазер с распределенной обратной связью (DFB) и лазер с поверхностным излучением с вертикальной полостью (VCSEL).В следующей таблице показаны основные характеристики этих источников света.

Частота передачи

Как показано на приведенной выше диаграмме, разные лазерные источники поддерживают разные частоты. Максимальное расстояние, которое может поддерживать оптоволоконная система передачи, зависит от частоты, на которой будет передаваться оптоволоконный сигнал. Обычно чем выше частота, тем большее расстояние может выдержать оптическая система. Поэтому очень важно выбрать правильную частоту для передачи оптических сигналов.Обычно одномодовые волокна используют частоты 1300 нм и 1550 нм, а многомодовые волокна используют частоты 850 нм и 1300 нм.

Пропускная способность

Еще одним фактором, влияющим на дальность передачи, является пропускная способность оптоволоконных кабелей. Как правило, расстояние передачи уменьшается пропорционально увеличению полосы пропускания. Например, оптоволокно, которое может поддерживать полосу пропускания 500 МГц на расстоянии одного километра, сможет поддерживать только 250 МГц на расстоянии 2 км и 100 МГц на расстоянии 5 километров.Одномодовые волокна по своей природе имеют более широкую полосу пропускания, чем многомодовые, из-за того, как через них проходит свет.

Соединители и соединители

Соединения и соединители в большинстве оптоволоконных систем неизбежны. Потеря сигнала может быть вызвана прохождением оптического сигнала через каждый стык и соединитель. Общая сумма потерь зависит от типов, качества и количества разъемов и стыков.

Заключение

Согласно приведенному выше утверждению, на расстояние оптической передачи влияют различные факторы, включая тип волокна, источник света приемопередатчика, частоту передачи, полосу пропускания, а также соединения и разъемы.Поэтому необходимо учитывать эти факторы, чтобы минимизировать ограничения на дальность передачи при развертывании оптоволоконной сети.

Учебное пособие для одномодового многомодового оптоволоконного кабеля

Учебное пособие для одномодового многомодового оптоволоконного кабеля

ОСНОВЫ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ
(Одномодовый многорежимный)

a Учебник


КРАТКИЙ ОБЗОР ПРЕИМУЩЕСТВА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ ПЕРЕД МЕДЬЮ:

СКОРОСТЬ: Оптоволоконные сети работают на высоких скоростях. скорости — до гигабит
ПОЛОСА: большая грузоподъемность
РАССТОЯНИЕ: Сигналы могут передаваться дальше без необходимости «обновлять» или укреплять.
СОПРОТИВЛЕНИЕ: Повышенное сопротивление электромагнитному шум от радио, двигателей или других близлежащих кабелей.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ: Оптоволоконные кабели обходятся намного дешевле. поддерживать.


В последние годы стало очевидно, что волоконная оптика неуклонно вытесняет медный провод как подходящее средство передачи сигнала связи. Они покрывают большие расстояния между местными телефонными системами, а также обеспечивают магистраль для многих сетевых систем.Другие пользователи системы включают кабельное телевидение услуги, университетские городки, офисные здания, промышленные предприятия и электрические коммунальные предприятия.

Волоконно-оптическая система аналогична системе с медным проводом. что волоконная оптика заменяет. Разница в том, что в оптоволокне используется свет. импульсы для передачи информации по волоконно-оптическим линиям вместо использования электронных импульсы для передачи информации по медным линиям. Глядя на компоненты в волоконно-оптическая цепь позволит лучше понять, как работает система в в сочетании с проводными системами.

На одном конце системы находится передатчик. Это место происхождения информации, поступающей по оптоволоконным линиям. Передатчик принимает закодированную информацию об электронном импульсе, поступающую по медному проводу. Тогда это обрабатывает и преобразует эту информацию в эквивалентно закодированные световые импульсы. Светодиод (LED) или инжекционный лазерный диод (ILD) может использоваться для генерирование световых импульсов. С помощью линзы световые импульсы направляются в волоконно-оптическая среда, по которой они проходят по кабелю.Свет (рядом инфракрасный) чаще всего составляет 850 нм для более коротких расстояний и 1300 нм для более длинных расстояния для многомодового волокна и 1300 нм для одномодового волокна и 1500 нм для используется на большие расстояния.

Представьте оптоволоконный кабель как очень длинный картон. рулон (изнутри рулона бумажного полотенца), покрытый зеркалом на внутри.
Если вы посветите фонариком на один конец, вы увидите, что свет выходит на дальний конец, даже если он был согнут за углом.

Световые импульсы легко перемещаются по оптоволоконной линии, потому что принципа, известного как полное внутреннее отражение. «Этот принцип тотальной внутреннее отражение утверждает, что когда угол падения превышает критический ценность, свет не может выходить из стекла; вместо этого свет отражается обратно. Когда этот принцип применяется к конструкции волоконно-оптического кабеля, он возможна передача информации по волоконно-оптическим линиям в виде световых лучей. импульсы.Ядро должно быть очень прозрачным и чистым материалом для света или в большинстве своем. чехлы для ближнего инфракрасного света (850нм, 1300нм и 1500нм). Сердечник может быть пластиковым (используются на очень короткие расстояния), но большинство из них сделаны из стекла. Стекло оптическое волокна почти всегда сделаны из чистых кремнезем, но некоторые другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла используются для длинноволнового инфракрасного излучения.


Обычно используются три типа оптоволоконных кабелей: одномодовый, многомодовое и пластиковое оптическое волокно (ПОФ).

Прозрачные стеклянные или пластиковые волокна, которые позволяют направлять свет от одного конца к другому с минимальными потерями.


Оптоволоконный кабель функционирует как «световод», направляя свет, введенный на одном конце кабеля, через другой конец. Источник света может быть либо светоизлучающим. диод (LED)) или лазер.

Источник света импульсный, включается и выключается, а светочувствительный приемник на другом конце кабеля преобразует импульсы обратно в цифровые единицы и нули исходного сигнала.

Даже лазерный свет, проходящий через оптоволоконный кабель, подвержены потере прочности, в первую очередь из-за рассеивания и рассеяние света внутри самого кабеля. Чем быстрее лазер колеблется, тем больше риск рассеивания. Светлый усилители, называемые повторителями, могут потребоваться для обновления сигнал в некоторых приложениях.

А сам оптоволоконный кабель подешевел время — эквивалент длина медного кабеля меньше за фут, но не по емкости.Разъемы для оптоволоконных кабелей и оборудование, необходимое для их установки, по-прежнему дороже, чем их медные аналоги.

Кабель одномодовый — одинарный штатив (в большинстве приложений используются 2 волокна) из стекловолокна с диаметром от 8,3 до 10 мкм, имеющий один режим пропускания. Одномодовое волокно с относительно узким диаметром, через которое только одна мода будет распространяться обычно на 1310 или 1550 нм. Обладает более высокой пропускной способностью, чем многомодовое волокно, но требует источник света с узкой спектральной шириной.Синонимы одномодовое оптическое волокно, одномодовое волокно, одномодовый оптический волновод, одномодовое волокно.

Одномодемное волокно

используется во многих приложениях, где данные отправляется на многочастотном режиме (WDM-мультиплексирование с разделением волн), поэтому используется только один кабель. необходимо — (одномодовое на одном волокне)

Одиночный режим оптоволокно обеспечивает более высокую скорость передачи и расстояние до 50 раз больше, чем многомодовый, но и стоит дороже. Одномодовое волокно имеет гораздо меньшую сердцевину чем многомодовый.Небольшое ядро ​​и одиночная световая волна практически устранить любые искажения, которые могут возникнуть в результате наложения световых импульсов, обеспечение наименьшего затухания сигнала и наивысшей скорости передачи любой тип оптоволоконного кабеля.

Одномодовое оптическое волокно — это оптическое волокно, в котором используется только оптическое волокно самого низкого порядка. Связанная мода может распространяться на интересующей длине волны обычно от 1300 до 1320 нм.


переход на одномодовое волокно стр.


Многорежимный кабель имеет немного больше диаметр, с обычными диаметрами в диапазоне от 50 до 100 микрон для легких компонентов (в США самый распространенный размер — 62.5 мкм). Большинство приложений, в которых Используется многомодовое волокно, используются 2 волокна (WDM обычно не используется на многомодовое волокно). POF — это новый кабель на пластиковой основе, который обещает аналогичные характеристики стеклянный кабель на очень короткие расстояния, но по более низкой цене.

Многомодовое волокно обеспечивает широкую полосу пропускания на высоких скоростях (от 10 до 100 Мбит / с — гигабит до 275–2 км) на средних расстояниях. Световые волны рассредоточены по многочисленным путям или видам при прохождении через сердечник кабеля обычно 850 или 1300 нм.Типичные диаметры сердцевины многомодового волокна составляют 50, 62,5 и 100 микрометров. Однако при длинных кабельных трассах (более 3000 футов [914,4 метра) несколько путей. света может вызвать искажение сигнала на приемном конце, что приведет к нечеткая и неполная передача данных, поэтому дизайнеры теперь призывают к одиночному режиму оптоволокно в новых приложениях, использующих Gigabit и выше.

Использование волоконной оптики было недоступно до 1970 г., когда Corning Стекольный завод смог произвести волокно с потерей 20 дБ / км.Это было признал, что оптическое волокно пригодно для телекоммуникаций пропускание только в том случае, если бы стекло могло быть настолько чистым, что затухание было бы 20 дБ / км или меньше. То есть 1% света останется после проезда 1 км. Сегодняшнее затухание в оптическом волокне колеблется от 0,5 дБ / км до 1000 дБ / км в зависимости от используемое оптическое волокно. Пределы затухания основаны на предполагаемом применении.

Применение волоконно-оптической связи быстро увеличивалось. скорость, с момента первой коммерческой установки оптоволоконной системы в 1977 году.Телефонные компании начали рано, заменив свои старые системы медных проводов на волоконно-оптические линии. Сегодняшние телефонные компании используют оптоволокно повсюду. их система как магистральная архитектура и как соединение на большие расстояния между городскими телефонными системами.

Компании кабельного телевидения также начали интегрировать оптоволокно в свои кабельные системы. Магистральные линии, соединяющие центральные офисы, обычно имеют был заменен на оптическое волокно.Некоторые провайдеры начали экспериментировать с волокно к бордюру с помощью гибрида волокна / коаксиального кабеля. Такой гибрид позволяет интеграция волокна и коаксиального кабеля по соседству. Это место, называется узлом, обеспечит оптический приемник, который преобразует свет импульсы обратно в электронные сигналы. Затем сигналы могут быть переданы отдельным дома через коаксиальный кабель.

Локальные сети (LAN) — это коллективная группа компьютеров или компьютеров. системы, подключенные друг к другу, позволяющие совместно использовать программное обеспечение или данные базы.Колледжи, университеты, офисные здания и промышленные предприятия, просто чтобы Назовите несколько, все они используют оптическое волокно в своих системах LAN.

Энергетические компании — это развивающаяся группа, которая начала использовать оптоволоконные кабели. в их системах связи. Большинство энергетических компаний уже имеют оптоволоконные кабели. системы связи, используемые для мониторинга своих электросетевых систем.


перейти к Иллюстрированный волоконно-оптический кабель Глоссарий страниц


Волокно

, Джон Макчесни, сотрудник Bell Laboratories, Lucent Technologies

Около 10 миллиардов цифровых битов могут передаваться в секунду по оптоволоконному каналу в коммерческой сети, достаточной для перевозки десятков тысяч телефонные звонки.Волокна тонкие, как волосы, состоят из двух концентрических слои кварцевого стекла высокой чистоты сердцевина и оболочка, которые заключены в защитную оболочку. Модулированные световые лучи в цифровые импульсы с помощью лазера или светодиода по сердцевине, не проникая в оболочку.

Свет остается ограниченным сердцевина, потому что оболочка имеет более низкий показатель преломления — a мера его способности отклонять свет. Уточнения в оптике волокна, наряду с разработкой новых лазеров и диодов, могут однажды позволить коммерческим оптоволоконным сетям передавать триллионы бит данных в секунду.


Полное внутреннее бракование ограничивает свет в оптических волокнах (аналогично тому, как смотреть вниз на зеркало, выполненное в виде длинной трубочки из бумажного полотенца). Поскольку облицовка имеет более низкий показатель преломления, световые лучи отражаются обратно в сердцевину, если они встречаются с оболочкой под небольшим углом (красные линии). Луч, превышающий определенный «критический» угол выходит из волокна (желтая линия).


МНОГОРЕЖИМНОЕ ВОЛОКНО STEP-INDEX

имеет крупную сердцевину, до 100 мкм в диаметре.Как результат, часть световых лучей, составляющих цифровой импульс, может перемещаться прямой маршрут, в то время как другие зигзагообразно отскакивают от облицовка. Эти альтернативные пути вызывают разные группы световых лучей, называемые модами, чтобы прибыть отдельно в пункте приема. Пульс, совокупность различные режимы, начинает распространяться, теряя свою четко выраженную форма. Необходимость оставлять интервалы между импульсами для предотвращения перекрытие ограничивает пропускную способность, то есть количество информации которые могут быть отправлены.Следовательно, этот тип волокна лучше всего подходит. для передачи на короткие расстояния, в эндоскоп, для пример.


МНОГОРЕЖИМНОЕ ВОЛОКНО

СО СТЕПЕННЫМ ИНДЕКСОМ содержит сердцевину, в которой показатель преломления уменьшается постепенно от центральной оси к облицовке. В более высокий показатель преломления в центре заставляет световые лучи двигаться вниз по оси продвигаются медленнее, чем у облицовки. Кроме того, вместо того, чтобы зигзагообразно выходить из оболочки, свет в сердцевине изгибается по спирали из-за дифференцированного индекса, уменьшая его ход расстояние.Укороченный путь и более высокая скорость позволяют свету на периферия прибыть к приемнику примерно в то же время, что и медленные, но прямые лучи в центральной оси. Результат: цифровой импульс имеет меньшую дисперсию.


ОДНОМОДНОЕ ВОЛОКНО имеет узкую ядро (восемь микрон или меньше), а показатель преломления между сердцевина и оболочка меняются меньше, чем для многомодовых волокна. Таким образом, свет распространяется параллельно оси, создавая мало импульсная дисперсия.Монтаж телефонных и кабельных сетей телевидения. миллионы километров этого волокна каждый год.


ОСНОВНОЙ КАБЕЛЬ КОНСТРУКЦИЯ

1 — Два основных Типы кабелей:

Кабель со свободными трубками, применяемый в большинство внешних установок в Северной Америке, и кабель с плотной буферизацией, в основном используемый внутри зданий.

Модульная конструкция кабели со свободными трубками обычно содержат до 12 волокон на буферную трубку с максимальным количеством волокон в одном кабеле более 200 волокон.Кабели со свободным концом могут быть полностью диэлектрическими или, по желанию, армированными. Модульная конструкция буферной трубки позволяет легко снимать группы волокна в промежуточных точках, не мешая другим защищенные буферные пробирки направляются в другие места. В конструкция со свободными трубками также помогает в идентификации и введение волокон в систему.

Одноволоконный кабели с плотной буферизацией используются как косички, патч-корды и перемычки для подключения кабелей со свободными трубками непосредственно к оптоэлектронные передатчики, приемники и другие активные и пассивные компоненты.

Многожильные волокна с жесткой буферизацией кабели также доступны и используются в основном для альтернативных гибкость и легкость в прокладке и транспортировке внутри зданий.

2 — Свободная трубка Кабель

В кабеле со свободной трубкой дизайн, пластиковые буферные трубки с цветной кодировкой, вмещающие и защищающие оптические волокна. Гелевый наполнитель препятствует проникновению воды. Излишняя длина волокна (относительно длины буферной трубки) изолирует волокна от напряжений монтажа и нагрузки окружающей среды.Буферные трубки скручены вокруг диэлектрической или стальной центральной член, который служит элементом, предотвращающим коробление.

В сердечнике кабеля обычно используется арамидная пряжа, как первичный предел прочности на разрыв член. Внешняя полиэтиленовая оболочка выдавливается поверх сердцевины. Если требуется бронирование, вокруг образуется стальная гофрированная лента. кабель с одинарной оболочкой с дополнительной оболочкой, выдавленной поверх доспехи.

Кабели со свободными трубками обычно используются для наружной установки в антенне, воздуховоде. и прямо закопанные приложения.

3 — Кабель с жесткой буферизацией

С кабелем с плотной буферизацией конструкции, буферный материал находится в прямом контакте с волокно. Эта конструкция подходит для «соединительных кабелей», которые подключать внешние кабели установки к оконечному оборудованию, а также для связывание различных устройств в локальной сети.

Многоволоконный, кабели с плотной буферизацией часто используются для внутри зданий, стояков, общестроительные и пленумные приложения.

Конструкция с плотной буферизацией обеспечивает прочную структуру кабеля для защиты отдельных волокон во время погрузочно-разгрузочных работ, маршрутизации и коннектификации. Прочность пряжи члены удерживают растягивающую нагрузку подальше от волокна.

То же, что и кабели со свободными трубками, оптические спецификации для кабелей с плотной буферизацией также должны включают максимальную производительность всех волокон на рабочем температурный диапазон и срок службы кабеля. Средних не должно быть приемлемый.


Типы разъемов

Gruber Industries
кабельные соединители


вот некоторые распространенные волокна типы кабелей

Распределительный кабель
Комплекты распределительного кабеля (кабель для компактного здания) отдельное волокно длиной 900 м с буфером, уменьшающее размер и стоимость, когда по сравнению с разрывным кабелем.Разъемы могут быть установлены непосредственно на 900-метровом оптоволокне с буфером в коммутационном боксе место расположения. Кабель класса экономии места (OFNR) может быть установлен везде, где используется разрывной кабель. FIS подключит непосредственно на 900-метровое волокно или будет наращивать концы до 3-миллиметрового волокна. оптоволокно с оболочкой перед установкой разъемов.
Плотный буфер внутри / снаружи помещений
FIS теперь предлагает герметичные буферные кабели для внутренних и наружных работ в Версии с наддувом и пленумом.Эти кабели гибкие, проста в обращении и проста в установке. Поскольку они не используют гель, разъемы могут быть заделаны непосредственно на волокно без сложных в использовании комплектов для отрыва. Это обеспечивает простой и в целом менее дорогая установка. (Температурный рейтинг От -40 ° C до + 85 ° C).
Коммутационный кабель для внутренней / внешней установки
Разъемные кабели FIS для внутреннего и наружного применения легко подключаются. установить и просто завершить работу без необходимости разветвления комплекты.Эти прочные и прочные кабели имеют рейтинг OFNR, поэтому они может использоваться в помещении, а также иметь температуру от -40 ° C до + 85 ° C диапазон рабочих температур и польза от грибка, воды и защита от ультрафиолета, что делает их идеальными для использования на открытом воздухе. Приложения. В стандартную комплектацию входят 2,5-миллиметровые субблоки, и они доступны в версиях с номинальной пленумом.
Corning Cable Systems Freedm LST Кабели
Кабели Corning Cable Systems FREEDM LST ​​имеют рейтинг OFNR, Устойчивые к ультрафиолетовому излучению, полностью водонепроницаемые кабели для внутренних и наружных работ.Этот инновационный кабель DRY с технологией блокировки воды устраняет необходимость в традиционной заливке компаундом, обеспечение более эффективной и удобной подготовки кабеля. Доступен в 62,5 м, 50 м, одномодовой и гибридной версиях.
, ,
, кабель Krone для использования внутри помещений, для использования вне помещений, для установки на открытом воздухе,
Инновационная линейка трубок KRONE для внутренних и наружных работ кабели разработаны с учетом всех внешних требований заводская среда, и необходимые пожарные категории, чтобы быть установлен внутри здания.Эти кабели удаляют гель наполнитель традиционных кабелей со свободными трубками с супер абсорбирующие полимеры.
Свободная трубка кабеля
Кабель со свободным концом рассчитан на работу вне помещений. температуры и условия повышенной влажности.Волокна свободно упакованы в заполненные гелем буферные пробирки для отталкивания воды. Рекомендуется для использования между незащищенными зданиями. от внешних элементов. Ослабленный трубчатый кабель ограничен внутри здания, обычно позволяя вход не более 50 футов (проверьте свои местные коды).
Антенный кабель / самонесущий
Антенный кабель упрощает установку и снижает время и стоимость.Рисунок 8 кабель можно легко разделить между волокно и посланник. Диапазон температур (от -55 ° C до + 85C)
Гибридный и композитный кабель
Гибридные кабели предлагают те же большие преимущества, что и наши стандартные внутренние / внешние кабели с удобством установка многомодовых и одномодовых волокон за один проход.Наши композитные кабели предлагают оптическое волокно вместе с твердым 14 калибровочные провода, подходящие для различных целей, включая питание, заземление и другие электронные средства управления.
Бронированный кабель
Армированный кабель можно использовать для защиты от грызунов в прямом захоронение при необходимости.Этот кабель не заполнен гелем и может также использоваться в воздушных приложениях. Броню можно снять оставляя внутренний кабель пригодным для любого использования в помещении / на открытом воздухе. (Температурный диапазон от -40 ° C до + 85 ° C)
Малодымный нулевой галоген (LSZH)
Кабели Low Smoke Zero Halogen предлагаются как альтернатива для безгалогенных приложений.Менее токсичен и медленнее воспламеняются, они являются хорошим выбором для многих международные установки. Мы предлагаем их во многих стилях, как а также односторонние, дуплексные и 1,6 мм конструкции. Этот кабель — стояк рассчитан и не содержит геля для затопления, что делает необходимость отдельный пункт прекращения не нужен. Поскольку сращивание устранены, оборудование для оконечной нагрузки и время работы сокращены, экономя ваше время и деньги.Этот кабель можно пропустить через стояки прямо к удобному сетевому концентратору или стыковочному шкафу для межсетевого взаимодействия.


Как лучше всего заделать оптоволоконный кабель? Тот зависит от приложения, соображений стоимости и ваших личных предпочтения.Следующие ниже сравнения разъемов могут принять решение Полегче.

Эпоксидная смола и полироль

Эпоксидные и полированные соединители были оригинальными оптоволоконными соединителями. Они по-прежнему представляют собой самый большой сегмент разъемов в обоих количествах. используется и доступно разнообразие. Практически любой тип соединителя доступны, включая ST, SC, FC, LC, D4, SMA, MU и MTRJ. Преимущества включают:

Очень прочный. Этот стиль разъема основан на проверенных технологиях, и может выдерживать самые большие экологические и механические нагрузки, когда по сравнению с другими технологиями разъемов.
Этот тип разъема подходит для самого широкого ассортимента оболочки кабеля. диаметры. Большинство разъемов этой группы имеют версии для подключения к 900um буферное волокно и волокно с оболочкой до 3,0 мм.
Версии есть. доступны от 1 до 24 волокон в одном разъем.

Время установки: время начальной настройки для выездного специалиста кто должен подготовить рабочее место с полировальным оборудованием и отверждением эпоксидной смолы духовой шкаф.Время завершения для одного разъема составляет около 25 минут из-за время, необходимое для теплового отверждения эпоксидной смолы. Среднее время на один разъем в большом партия может длиться от 5 до 6 минут. Более быстрое отверждение эпоксидных смол, таких как анаэробная эпоксидная смола может сократить время установки, но эпоксидные смолы быстрого отверждения подходит не для всех разъемов.

Уровень квалификации: эти соединители не сложны в установке, но требуют обучение навыкам под самым строгим контролем, особенно по полировке.Они лучшие подходит для массового установщика или монтажного цеха с обученным и стабильная рабочая сила.

Затраты: наименее дорогие соединители для покупки, во многих случаях от 30 до 50. на процентов дешевле, чем другие соединители оконечного типа. Однако фактор в стоимость оборудования для отверждения эпоксидной смолы и полировки наконечников, а также их сопутствующие расходные материалы.

Предварительно загруженная эпоксидная смола или без эпоксидной смолы и полироли

Есть две основные категории безэпоксидных и полированных соединителей.Первые соединители, предварительно залитые отмеренным количеством эпоксидной смолы. Эти соединители снижают уровень навыков, необходимых для установки соединителя, но они не сокращайте существенно время или необходимое оборудование. Секунда Категория разъемов вообще не использует эпоксидную смолу. Обычно используют внутренний обжимной механизм для стабилизации волокна. Эти разъемы уменьшают как необходимый уровень квалификации и время установки. Типы разъемов ST, SC и FC доступны.Преимущества включают:

Не требуется впрыскивание эпоксидной смолы.
Отсутствие царапин на разъемах из-за переполнения эпоксидной смолой.
Снижены требования к оборудованию для некоторых версий.

Время установки: Обе версии имеют короткое время установки, с предварительно загруженными эпоксидные соединители, имеющие немного более длинную установку. Из-за времени отверждения предварительно загруженные эпоксидные соединители требуют того же времени на установку, что и стандартные разъемы, 25 минут для 1 разъема, в среднем 5-6 минут для партия.Соединители, использующие метод внутреннего обжима, устанавливаются за 2 минуты или меньше.

Уровень квалификации: Требования к навыкам снижаются, потому что обжимной механизм легче освоить, чем использовать эпоксидную смолу. Они обеспечивают максимальную гибкость с одним технология и баланс между навыками и стоимостью.

Стоимость: Умеренно дороже, чем стандартный разъем. Стоимость оборудования равна или меньше стоимости стандартных разъемов. Снижена стоимость расходных материалов на полировальную пленку и чистящие средства.Расходы преимущества заключаются в сокращении требований к обучению и быстрой установке время.

Без эпоксидной смолы и без полировки

Самый простой и быстрый монтаж соединителей; хорошо подходит для подрядчиков, которые не может оправдать затраты на обучение и надзор, необходимые для стандартных разъемы. Хорошее решение для быстрых реставраций в полевых условиях. ST, SC, FC, LC и Доступны стили соединителя MTRJ. Преимущества включают:
Время на настройку не требуется.
Минимальное время установки на разъем.
Требуется ограниченное обучение.
Расходы на расходные материалы незначительны или отсутствуют.

Время установки: Почти ноль. Менее 1 минуты независимо от номера разъемов.

Уровень квалификации: Требуется минимальная подготовка, что делает этот тип соединителя идеальным. для монтажных компаний с высокой текучестью монтажников и / или которые делают ограниченное количество оконцовок оптического волокна.

Стоимость: Обычно самый дорогой разъем для покупки, поскольку некоторые Работы (полировка) производятся на заводе. Кроме того, один или два довольно могут потребоваться дорогие монтажные инструменты. Тем не менее, это может быть меньше дорого с точки зрения затрат на каждый установленный соединитель из-за более низкой стоимости рабочей силы.


перейти к Расчет потерь волокна и расстояние


перейти на Связанный волоконно-оптическое оборудование страницы


перейти к Telebyte Страницы руководства по волокну
(очень хорошее описание)

2.Волоконно-оптический канал передачи данных в помещении
2.1 Сквозной волоконно-оптический канал передачи данных
2.2 Волоконно-оптический кабель
2.3 Передатчик
2,4 Ресивер
2,5 Разъемы
2,6 Сращивание
2,7 Анализ производительности канала

перейти к Полный Telebyte Учебные страницы по волокну


ARC Electronics


301-924-7400 EXT 25
arc @ arcelect.com

перейти к … домой Стр. .

Leave a comment