Drahtlose optische Kommunikationskanäle. Vols: Glasfaserkommunikationsleitungen Glasfasertechnologien

FOCL ist ein System, das auf Datenübertragung über Glasfaser basiert.

Die Glasfaser-Kommunikationsleitung trägt zu einer zuverlässigen Datenübertragung bei und hat eine hohe Kommunikationsqualität. Das System ist in der Lage, unabhängig von elektromagnetischen Störungen zu arbeiten und funktioniert auch über große Entfernungen ohne Verstärker.

Diese Methode der Informationsübertragung basiert auf der Verwendung von Glasfasertechnologie, wenn Licht der Datenträger ist.

Komponenten von FOCL

Es ist üblich, FOCL-Geräte in aktive und passive Elemente zu unterteilen.

Ein vereinfachtes Diagramm der Funktionsweise aller Komponenten ist an einem Ende des Kabels eine LED oder eine Laserdiode zu finden, die ein Signal überträgt.

Bei der Datenübertragung erzeugt die Infrarotdiode je nach Signalart einen Impuls. Der Photocoder am anderen Ende der Faser empfängt das Lichtsignal und wandelt es in ein elektrisches Signal um.

Zu den aktiven Komponenten des Systems gehören:

Multiplexer - ein Gerät, das mehrere Signale zu einem einzigen verbindet;
verstärker - ermöglicht es Ihnen, die Leistung des übertragenen Signals zu erhöhen;
LEDs und Laserdioden - Lichtquelle im Kabel;
Fotodiode - Signalempfänger am letzten Teil der Faser, wandelt das empfangene Signal um;
Modulator - ein Gerät zum Umwandeln eines Signals von elektrisch in optisch.

Passive Elemente von FOCL:

Glasfaserkabel - das Medium, durch das das Signal übertragen wird;
optischer Koppler - verbindet mehrere Fasern;
optisches Kreuz - ein Gerät am Ende des Kabels, das es mit aktiven Elementen verbindet;
Adhäsionen - Spleißfasern;
Steckverbinder - Geräte zum Trennen oder Anschließen eines Kabels;
Koppler - Geräte zum Verteilen der optischen Leistung von mehreren Fasern auf eine einzige;
Schalter - Geräte zur Umverteilung optischer Signale.

FOCL-Konstruktion

Vor Beginn der Arbeiten im Zusammenhang mit dem Bau von FOCL müssen eine Reihe von Vorarbeiten durchgeführt werden, dh ein FOCL-Projekt erstellt werden.

Seine Aufgaben bestehen darin, die Kapazität zukünftiger Kommunikationslinien zu bestimmen; Untersuchung der Umgebung, durch die das System laufen wird; Berechnung von Masse, Volumen und Gesamtkosten des gesamten FOCL; Erstellung eines Schutzsystems für die Kommunikationsleitung; Gewährleistung der Sicherheit der übermittelten Daten.

Das Design und der Bau von FOCL sieht die Installation von Geräten, die Vorbereitung einer Umgebung für die Kabelinstallation und den Kauf von Geräten vor. Anordnen der Quittung Spezifikationen für die Installation von Kommunikationsleitungen.

Nach Durchführung der oben genannten Planungs- und Arbeitsvorbereitungsphasen wird die Installation der Ausrüstung durchgeführt: Kabelverlegung im Boden, Kanalisation, Sammler; Montage von Modulen, Befestigung von Kupplungen, Montage aller aktiven Komponenten. Nach der Installation notwendige Ausrüstung Es werden Maßnahmen ergriffen, um sichere Bedingungen für das Kabel zu schaffen.

Der fertige Abschnitt der Kommunikationsleitung wird auf grundlegende Eigenschaften geprüft.

Messarten

Das Testen einer faseroptischen Kommunikationsleitung wird durchgeführt, indem zwei Arten von Messungen durchgeführt werden. Der erste Typ wertet die Dämpfung des Signals von einem Ende des Kabels zum anderen aus. Einerseits wird ein Laser angeschlossen, andererseits eine Fotodiode. Eine Änderung des Datenstroms zwischen zwei Komponenten zeigt einen Faserverlust an. Das Gerät, mit dem die Signaldämpfung erkannt wird, wird als optischer Tester bezeichnet.

Der Nachteil dieser Ausrüstung ist die Unfähigkeit, den Ort des Schadens zu bestimmen, aufgrund dessen Verluste auftreten.

Die zweite Art von FOCL-Messungen erfolgt mit Hilfe eines optischen Reflektometers. Das Gerät bestimmt die Position von Defekten im Kabel und misst den Signalverlust in jedem Teil der Faser. Die Daten werden auf dem Bildschirm in Form von Diagrammen angezeigt, die Signalpegel und Entfernungen zwischen verschiedenen Punkten des gesamten Systems zeigen.

Optisches Budget

Das optische Budget charakterisiert die maximale Dämpfung in der Leitung, die in der Kommunikationsleitung möglich ist. Funktionieren ist möglich, wenn das Budget nicht überschritten wird. Alle Elemente des Systems sind unterteilt in solche, die ein Signal im Kabel erzeugen, und solche, die es reduzieren und so zur Dämpfung des Datenflusses beitragen.

Signalerzeugende Elemente sind Transceiver und Verstärker. Alle anderen Elemente und Geräte erzeugen Interferenzen und beeinträchtigen den Signalverlust.

Hersteller von Systemen geben die Berechnung von FOCL in der Dokumentation an.

Die Berechnungsarbeit basiert auf der Berücksichtigung der Dämpfungsquellen in der Faser, Multiplexern, Modulen, Verbindungsabschnitten und dem Vorhandensein von Abzweigungen. Um das optische Budget eines FOCL zu berechnen, sind Daten über die Länge des gemessenen Faserabschnitts in km, die Anzahl der Verbindungen an optischen Platten und die Anzahl der Schweißbefestigungen erforderlich.

Um die Zuverlässigkeit des gesamten Systems zu gewährleisten, müssen die möglichen zunehmenden Signalverluste durch externe Faktoren unabhängig von der Leitung selbst sowie durch Alterung der Geräte berücksichtigt werden.

In der heutigen Zeit nimmt der Kommunikationsbedarf ständig zu. Die Verbraucher benötigen immer höhere Übertragungsgeschwindigkeiten, die Qualität der Kommunikation und der Sendeinhalte (z. B. die Qualität des digitalen Fernsehens). Anbieter - Unternehmen, die Dienstleistungen erbringen kabelgebundenes Internet, drahtloses Internet (Wi-Fi), IP-Telefonie, digitales Fernsehen- Es ist notwendig, die Möglichkeiten ihrer Kommunikationsleitungen zu erweitern. Über diese und viele andere Bereiche der Telekommunikation können Sie sich auf unserer Website rcsz-tcc.ru informieren.

Kanäle, die auf einem herkömmlichen verdrillten Paar basieren, begrenzen die Geschwindigkeit bei einer großen Länge von Kommunikationsleitungen und einer hohen Belastung (einer großen Anzahl von Teilnehmern) auf ihnen. Der Ausweg wurde in modernsten Linien gefunden - optisch. In anderer Weise werden sie auch als Fiber Optic Communication Lines (FOCL) bezeichnet. Was ist der Vorteil solcher Linien und wie wird er erreicht?

Für den Anfang, ein wenig Geschichte. Das erste Experiment zur Übertragung eines Lichtsignals wurde bereits 1840 von Daniel Colladon und Jacques Babinet durchgeführt und vorgestellt. Aber das erste praktischer Nutzen Technologie kam erst im zwanzigsten Jahrhundert auf. 1952 konnte der Physiker Narinder Singh Kapany mehrere Studien durchführen, die zur Entwicklung von Glasfasern führten. Narinder schuf ein Bündel aus Glasfasern, die ein optischer Wellenleiter (Wellenleiter - Leitsystem für Signale) sind. Die Mitte der Faser hat einen niedrigeren Brechungsindex als der Mantel. In diesem Fall durchläuft das Signal den Kern vollständig und wird vom Mantel zum Kern zurückreflektiert. Somit wirkt die Hülle wie ein Spiegel. Vor der Erfindung solcher Fasern erreichte das Signal nicht das Ende der Leitung. Nun konnte das Problem als gelöst betrachtet werden. Die Entdeckung eines Verfahrens zur Herstellung optischer Fasern durch Corning im Jahr 1970, dessen Dämpfung Kupferdraht für ein Telefonsignal nicht unterlegen war, gilt als Wendepunkt in der Geschichte von FOCL.

Die optische Kommunikation hat viele Vorteile gegenüber der elektrischen. Erstens eine große Bandbreite aufgrund sehr hohe FrequenzenÜbertragung ermöglicht es Ihnen, Informationen mit einer Geschwindigkeit von mehreren Tbit / s zu übertragen. Zweitens ermöglicht die geringe Signaldämpfung den Bau von Autobahnen bis zu 100 oder mehr Kilometern ohne Relaisstationen. Beispielsweise wird der Transatlantic Optical Highway ohne einen einzigen Repeater hergestellt. Drittens ist FOCL im Gegensatz zu anderen Kabelsystemen resistent gegen externe Störungen, die von benachbarten Funksendern, anderen Übertragungsleitungen und sogar von Wetterbedingungen induziert werden können. Einer der wichtigsten Vorteile ist der Schutz von Informationen. Es ist unmöglich, sich mit dem FOCL zu verbinden und Informationen abzufangen - die Leitung wird beschädigt, und dies ist leicht zu beheben. Weil Glasfaser ist ein Dielektrikum, die Brandwahrscheinlichkeit einer solchen Leitung ist vollständig ausgeschlossen, was in Unternehmen mit hohem Brandrisiko wichtig ist. Und natürlich beträgt die Lebensdauer von FOCL 25 Jahre oder mehr.

Der Sender (Informationssignalgenerator) in solchen Linien sind derzeit meistens Laser, einschließlich solcher, die in integrierter Technologie hergestellt sind. Die Empfänger sind Photodetektionsdioden. Diese Geräte bilden den Hauptnachteil von FOCL - die Kosten für aktive Elemente. Der zweite wesentliche Nachteil optischer Leitungen sind die hohen Wartungskosten. Wenn eine Glasfaser bricht, sind die Reparaturkosten viel höher als wenn Kupfer- oder andere Leitungen brechen. Gleichzeitig sind Brüche auf den Hauptleitungen nicht erlaubt (Schweißpunkte führen zu einer erheblichen Dämpfung), sodass große Abschnitte durch neue Fasern ersetzt werden müssen. Es wird empfohlen, FOCL nur über kurze Entfernungen innerhalb eines Bezirks oder einer kleinen Stadt zu reparieren.

Glasfasertechnologien entwickeln sich ständig weiter – das ist die Technologie der Zukunft. Und Sie können immer über die fortschrittlichsten Innovationen auf unserer Website rcsz-tcc.ru lesen.

Glasfaserkommunikation - Kommunikation auf Basis von Glasfaserkabeln. Weit verbreitet ist auch die Abkürzung FOCL (fiber-optic communication line). Es wird in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit eingesetzt, von Computersysteme und endet mit Strukturen für die Kommunikation über große Entfernungen. Es ist heute die beliebteste und effektivste Methode zur Bereitstellung von Telekommunikationsdiensten.

Eine optische Faser besteht aus einem zentralen Lichtleiter (Kern) - einer Glasfaser, die von einer weiteren Glasschicht umgeben ist - einer Hülle, die einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern hat. Die Lichtstrahlen, die sich durch den Kern ausbreiten, gehen nicht über seine Grenzen hinaus und werden von der Deckschicht der Schale reflektiert. In einer optischen Faser wird der Lichtstrahl üblicherweise durch einen Halbleiter- oder Diodenlaser gebildet. Abhängig von der Verteilung des Brechungsindex und der Größe des Kerndurchmessers wird die optische Faser in Singlemode und Multimode unterteilt.

Lichtwellenleiter (dielektrische Wellenleiter) haben die höchste Bandbreite unter allen existierenden Kommunikationsmitteln. Glasfaserkabel werden verwendet, um - Glasfaserkommunikationsleitungen zu erstellen, die die höchste Datenübertragungsrate bieten können (je nach Art der verwendeten aktiven Ausrüstung kann die Übertragungsrate mehrere zehn Gigabyte und sogar Terabyte pro Sekunde betragen).

Quarzglas, das Trägermedium von FOCL, hat neben einzigartigen Übertragungseigenschaften eine weitere wertvolle Eigenschaft – geringe Verluste und Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern. Damit hebt es sich von herkömmlichen Kupferkabelsystemen ab.

Dieses Informationsübertragungssystem wird normalerweise beim Bau von Arbeitseinrichtungen als externe Autobahnen verwendet, die unterschiedliche Strukturen oder Gebäude sowie mehrstöckige Gebäude vereinen. Es kann auch als interner Träger eines strukturierten Verkabelungssystems (SCS) verwendet werden, vollständige SCS, die vollständig aus Glasfaser bestehen, sind jedoch aufgrund der hohen Kosten für den Bau optischer Kommunikationsleitungen weniger verbreitet.

Die Verwendung von FOCL ermöglicht es Ihnen, Jobs lokal zu kombinieren, Hochgeschwindigkeits-Internet-Downloads gleichzeitig auf allen Maschinen in hoher Qualität bereitzustellen Telefonanschluss und Fernsehempfang.

Mit dem richtigen Design des zukünftigen Systems (diese Phase umfasst die Lösung architektonischer Probleme sowie die Auswahl geeigneter Geräte und Methoden zum Anschließen von Trägerkabeln) und einer professionellen Installation bietet die Verwendung von Glasfaserleitungen eine Reihe bedeutender Vorteile:

Hoher Durchsatz durch hohe Trägerfrequenz. Das Potenzial einer Glasfaser beträgt mehrere Terabit an Informationen in 1 Sekunde.
Glasfaserkabel hat einen niedrigen Rauschpegel, was sich positiv auf seine auswirkt Bandbreite und die Fähigkeit, Signale verschiedener Modulationen zu übertragen.
Brandschutz (Feuerwiderstand). Im Gegensatz zu anderen Kommunikationssystemen kann FOCL aufgrund der Funkenfreiheit uneingeschränkt in Hochrisikounternehmen, insbesondere in der petrochemischen Industrie, eingesetzt werden.
Aufgrund der geringen Dämpfung des Lichtsignals können optische Systeme Arbeitsbereiche in großen Entfernungen (mehr als 100 km) ohne den Einsatz zusätzlicher Repeater (Verstärker) zusammenführen.

Informationssicherheit. Glasfaserkommunikation bietet zuverlässiger Schutz vor unbefugtem Zugriff und Abhören vertrauliche Informationen. Diese Fähigkeit der Optik beruht auf der Abwesenheit von Strahlung im Funkbereich sowie einer hohen Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen. Bei Abhörversuchen kann das eingebaute Überwachungssystem den Kanal deaktivieren und vor einem mutmaßlichen Hack warnen. Aus diesem Grund wird FOCL von modernen Banken, Forschungszentren, Strafverfolgungsbehörden und anderen Strukturen, die mit Verschlusssachen arbeiten, aktiv genutzt.
Hohe Zuverlässigkeit und Störfestigkeit des Systems. Da die Faser ein dielektrischer Leiter ist, ist sie unempfindlich gegenüber elektromagnetische Strahlung, hat keine Angst vor Oxidation und Feuchtigkeit.
Rentabilität. Trotz der Tatsache, dass die Erstellung optischer Systeme aufgrund ihrer Komplexität teurer ist als herkömmliche SCS, erhält ihr Besitzer im Allgemeinen echte wirtschaftliche Vorteile. Glasfaser, die aus Quarz besteht, kostet etwa 2-mal billiger als ein Kupferkabel, außerdem können Sie beim Bau umfangreicher Systeme Verstärker einsparen. Wenn bei Verwendung einer Kupferdoppelader alle paar Kilometer Repeater installiert werden müssen, beträgt diese Entfernung bei FOCL mindestens 100 km. Gleichzeitig sind die Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit herkömmlicher SCS der Optik deutlich unterlegen.

Die Lebensdauer von Glasfaserleitungen beträgt ein halbes Vierteljahrhundert. Nach 25 Jahren Dauereinsatz nimmt die Signaldämpfung im Trägersystem zu.
Wenn wir ein Kupfer- und ein optisches Kabel vergleichen, wiegt das zweite bei gleicher Bandbreite etwa viermal weniger und sein Volumen ist selbst bei Verwendung von Schutzhüllen um ein Vielfaches geringer als das von Kupfer.
Perspektiven. Die Verwendung von Glasfaser-Kommunikationsleitungen macht es einfach, die Rechenkapazitäten lokaler Netzwerke zu erhöhen, indem schnellere aktive Geräte installiert werden, ohne die Kommunikation zu ersetzen.

Geltungsbereich von FOCL

Wie oben erwähnt, werden Glasfaserkabel (FOC) verwendet, um Signale um (zwischen) Gebäuden und innerhalb von Objekten zu übertragen. Beim Bau externer Kommunikationsautobahnen werden optische Kabel bevorzugt, und innerhalb von Gebäuden (interne Subsysteme) zusammen mit ihnen traditionell Twisted-Pair. So werden LWL für Außen- (Außenkabel) und Innen- (Innenkabel) Verlegung unterschieden.

Verbindungskabel gehören zu einem separaten Typ: In Innenräumen werden sie als Verbindungskabel und horizontale Verkabelungskommunikation verwendet - um einzelne Arbeitsplätze auszustatten, und im Freien - um Gebäude zu verbinden.

Die Installation eines Glasfaserkabels erfolgt mit speziellen Werkzeugen und Geräten.

FOCL-Verbindungstechnologien

Die Länge von FOCL-Kommunikations-Backbones kann Hunderte von Kilometern erreichen (z. B. beim Aufbau von Kommunikationen zwischen Städten), während die Standardlänge von Glasfasern mehrere Kilometer beträgt (auch weil das Arbeiten mit zu langen Längen in einigen Fällen sehr unpraktisch ist). Daher muss beim Bau einer Route das Problem des Spleißens einzelner Fasern gelöst werden.

Es gibt zwei Arten von Verbindungen: lösbar und einteilig. Im ersten Fall werden optische Steckverbinder für die Verbindung verwendet (dies ist mit zusätzlichem finanziellen Aufwand verbunden, außerdem steigen bei einer Vielzahl von zwischengeschalteten lösbaren Verbindungen die optischen Verluste).

Für die dauerhafte Verbindung lokaler Abschnitte (Montage von Trassen) werden mechanische Verbinder, Klebespleißen und Schweißen von Fasern verwendet. Im letzteren Fall werden Glasfaserspleißgeräte verwendet. Unter Berücksichtigung des Zwecks und der Bedingungen für die Verwendung von Optiken wird die eine oder andere Methode bevorzugt.

Am gebräuchlichsten ist die Klebetechnologie, für die spezielle Geräte und Werkzeuge verwendet werden und die mehrere technologische Operationen umfasst.

Insbesondere vor dem Anschluss passieren optische Kabel Vorschulung: An Stellen zukünftiger Verbindungen werden die Schutzbeschichtung und überschüssige Fasern entfernt (der vorbereitete Bereich wird von der hydrophoben Zusammensetzung gereinigt). Zur zuverlässigen Fixierung des Lichtleiters im Stecker (Stecker) wird Epoxidkleber verwendet, der den Innenraum des Steckers ausfüllt (er wird mit einer Spritze oder einem Spender in den Steckerkörper eingebracht). Zum Aushärten und Trocknen des Klebers wird ein spezieller Ofen verwendet, der eine Temperatur von 100 Grad erzeugen kann. MIT.

Nachdem der Klebstoff ausgehärtet ist, wird die überschüssige Faser entfernt und die Steckerspitze geschliffen und poliert (die Qualität der Spaltung ist von größter Bedeutung). Um eine hohe Genauigkeit zu gewährleisten, wird die Leistung dieser Arbeiten mit einem 200-fachen Mikroskop kontrolliert. Das Polieren kann von Hand oder mit einer Poliermaschine erfolgen.

Höchste Verbindungsqualität mit minimalen Verlusten gewährleistet das Verschweißen von Fasern. Diese Methode wird verwendet, um Hochgeschwindigkeits-FOCLs zu erstellen. Beim Schweißen werden die Enden des Lichtleiters aufgeschmolzen, dazu kann ein Gasbrenner als Wärmequelle verwendet werden, elektrische Ladung oder Laserlicht.

Jede der Methoden hat ihre eigenen Vorteile. Das Laserschweißen ermöglicht aufgrund des Fehlens von Verunreinigungen die saubersten Verbindungen. Zum dauerhaften Schweißen von Multimode-Fasern werden in der Regel Gasbrenner verwendet. Am gebräuchlichsten ist das Elektroschweißen, das eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und -qualität bietet. Die Schmelzzeit verschiedener Arten von Lichtwellenleitern ist unterschiedlich.

Zum Schweißen werden Spezialwerkzeuge und teure Schweißgeräte verwendet - automatisch oder halbautomatisch. Mit modernen Schweißmaschinen können Sie die Qualität des Schweißens sowie Prüfverbindungen auf Spannung kontrollieren. Fortgeschrittene Modelle sind mit Programmen ausgestattet, mit denen Sie den Schweißprozess für einen bestimmten Fasertyp optimieren können.

Nach dem Spleißen wird die Verbindungsstelle durch eng anliegende Schläuche geschützt, die einen zusätzlichen mechanischen Schutz bieten.

Ein weiteres Verfahren zum Spleißen von faseroptischen Elementen in eine einzelne faseroptische Leitung ist eine mechanische Verbindung. Dieses Verfahren bietet eine geringere Reinheit der Verbindung als das Schweißen, jedoch ist die Signaldämpfung in diesem Fall immer noch geringer als bei der Verwendung von optischen Steckverbindern.

Der Vorteil dieser Methode gegenüber den anderen besteht darin, dass sie verwendet wird einfache Befestigungen(z. B. ein Montagetisch), mit denen Sie an schwer zugänglichen Stellen oder in kleinen Strukturen arbeiten können.

Beim mechanischen Spleißen kommen spezielle Verbinder zum Einsatz – die sogenannten Spleiße. Es gibt verschiedene Arten von mechanischen Steckverbindern, bei denen es sich um eine längliche Struktur mit einem Kanal zum Einführen und Fixieren von gespleißten Glasfasern handelt. Die Fixierung selbst erfolgt mit Hilfe der konstruktionsbedingt vorgesehenen Riegel. Nach dem Verbinden werden die Spleiße zusätzlich durch Kupplungen oder Kästen geschützt.

Mechanische Verbinder können wiederholt verwendet werden. Sie kommen insbesondere bei Reparatur- oder Sanierungsarbeiten an der Strecke zum Einsatz.

FOCL: Arten von optischen Fasern

Optische Fasern, die zum Aufbau von FOCLs verwendet werden, unterscheiden sich im Herstellungsmaterial und in der Modenstruktur des Lichts. Beim Material wird zwischen Vollglasfasern (mit Glaskern und optischem Glasmantel), Vollkunststofffasern (mit Kunststoffkern und Mantel) und kombinierten Ausführungen (mit Glaskern und mit Glasmantel) unterschieden eine Plastikhülle). Den besten Durchsatz liefern Glasfasern, bei unkritischen Anforderungen an Dämpfungs- und Durchsatzparameter kommt eine günstigere Kunststoffvariante zum Einsatz.

Ist Glasfaser Kommunikationsleitungen (FOCL) - ein auf einem Glasfaserkabel basierendes System zur Übertragung von Informationen im optischen (Licht-) Bereich. Gemäß GOST 26599-85 wurde der Begriff FOCL durch FOCL (Fiber Optic Transmission Line) ersetzt, aber in der täglichen Praxis wird der Begriff FOCL immer noch verwendet, daher werden wir in diesem Artikel dabei bleiben.

FOCL-Kommunikationsleitungen (wenn sie richtig ausgeführt sind) zeichnen sich im Vergleich zu allen Kabelsystemen durch sehr hohe Zuverlässigkeit, hervorragende Kommunikationsqualität, große Bandbreite, viel größere Länge ohne Verstärkung und nahezu 100%ige Immunität gegen elektromagnetische Störungen aus. Das System basiert auf Glasfasertechnologie– Licht als Informationsträger verwendet wird, spielt die Art der übertragenen Information (analog oder digital) keine Rolle. Die Arbeit verwendet hauptsächlich Infrarotlicht, das Übertragungsmedium ist Glasfaser.

Geltungsbereich von FOCL

Glasfaserkabel werden seit mehr als 40 Jahren zur Bereitstellung von Kommunikation und Informationsübertragung verwendet, aber aufgrund ihrer hohen Kosten sind sie erst seit relativ kurzer Zeit weit verbreitet. Die Entwicklung von Technologien hat es ermöglicht, die Produktion wirtschaftlicher und die Kosten des Kabels erschwinglicher zu machen, und seine technischen Eigenschaften und Vorteile gegenüber anderen Materialien amortisieren schnell alle anfallenden Kosten.

Wenn derzeit ein Komplex von Schwachstromsystemen gleichzeitig an einem Objekt verwendet wird ( Computernetzwerk, ACS, Videoüberwachung, Einbruch- und Feueralarm, Perimeterschutz, Fernsehen etc.), ist der Einsatz von FOCL nicht mehr wegzudenken. Nur die Verwendung von Glasfaserkabeln ermöglicht die gleichzeitige Verwendung all dieser Systeme und gewährleistet einen korrekten, stabilen Betrieb und die Erfüllung ihrer Funktionen.

FOCL wird zunehmend als grundlegendes System in der Entwicklung und Installation eingesetzt, insbesondere bei mehrstöckigen Gebäuden, langen Gebäuden und bei der Kombination einer Gruppe von Objekten. Nur Glasfaserkabel können die angemessene Menge und Geschwindigkeit der Informationsübertragung bereitstellen. Alle drei Teilsysteme können auf Basis von Lichtwellenleitern realisiert werden, im Teilsystem der innerbetrieblichen Autobahnen werden Lichtwellenleiter gleich häufig mit Kabeln aus eingesetzt Twisted-Pair, und im Subsystem der externen Autobahnen spielen sie eine dominierende Rolle. Es wird zwischen Glasfaserkabeln für die Außen- (Außenkabel) und Innenverlegung (Innenkabel) sowie Verbindungskabel für die horizontale Leitungsführung, die Ausstattung von Einzelarbeitsplätzen und die Zusammenführung von Gebäuden unterschieden.

Trotz der relativ hohen Kosten wird die Verwendung von Lichtwellenleitern immer gerechtfertigter und findet immer mehr Verbreitung.

Vorteile Glasfaserkommunikationsleitungen (FOCL) vor traditionellen "metallischen" Übertragungsmedien:

Große Bandbreite;
Leichte Signaldämpfung, zum Beispiel für ein 10-MHz-Signal beträgt sie 1,5 dB / km im Vergleich zu 30 dB / km für RG6-Koaxialkabel;
Die Möglichkeit von "Masseschleifen" ist ausgeschlossen, da die optische Faser ein Dielektrikum ist und eine elektrische (galvanische) Trennung zwischen dem sendenden und dem empfangenden Ende der Leitung herstellt;
Hohe Zuverlässigkeit der optischen Umgebung: Glasfasern oxidieren nicht, werden nicht nass, unterliegen keinen elektromagnetischen Einflüssen
Verursacht keine Störungen in benachbarten Kabeln oder in anderen Glasfaserkabeln, da der Signalträger leicht ist und vollständig im Glasfaserkabel verbleibt;
GFK ist absolut unempfindlich gegenüber Fremdsignalen und elektromagnetischen Störungen (EMI), es spielt keine Rolle, neben welcher Stromversorgung das Kabel verläuft (110 V, 240 V, 10.000 V Wechselstrom) oder ganz in der Nähe des Megawatt-Senders. Ein Blitzeinschlag in einem Abstand von 1 cm vom Kabel verursacht keine Störungen und beeinträchtigt den Betrieb des Systems nicht;
Informationssicherheit - Informationen werden über Glasfaser "von Punkt zu Punkt" übertragen und können nur durch physischen Eingriff in die Übertragungsleitung abgehört oder geändert werden
Glasfaserkabel sind leichter und kleiner - es ist bequemer und einfacher zu verlegen als ein Stromkabel mit demselben Durchmesser;
Es ist nicht möglich, das Kabel abzuzweigen, ohne die Signalqualität zu beeinträchtigen. Jede Störung im System wird sofort am empfangenden Ende der Leitung erkannt, dies ist besonders wichtig für Sicherheits- und Videoüberwachungssysteme;
Brand- und Explosionssicherheit bei Änderung physikalischer und chemischer Parameter

Die Kosten des Kabels sinken jeden Tag, seine Qualität und Fähigkeiten beginnen sich gegenüber den Kosten für den Bau von Schwachstrom auf FOCL-Basis durchzusetzen

Es gibt keine idealen und perfekten Lösungen, wie jedes System hat FOCL seine Nachteile:

Die Zerbrechlichkeit von Glasfaser - Bei einer starken Biegung des Kabels können die Fasern aufgrund des Auftretens von Mikrorissen brechen oder trüb werden. Um diese Risiken zu eliminieren und zu minimieren, werden Kabelverstärkungsstrukturen und -geflechte verwendet. Bei der Installation des Kabels müssen die Empfehlungen des Herstellers befolgt werden (wo insbesondere der minimal zulässige Biegeradius genormt ist);
Die Komplexität der Verbindung im Falle einer Unterbrechung - ein spezielles Werkzeug und eine Qualifikation des Ausführenden sind erforderlich;
Ausgefeilte Fertigungstechnologie, sowohl die Faser selbst als auch die FOCL-Komponenten;
Komplexität der Signalumwandlung (in Schnittstellengeräten);
Die relativ hohen Kosten für optische Endgeräte. Allerdings ist die Ausrüstung absolut gesehen teuer. Das Verhältnis von Kosten zu Kapazität ist bei FOCL besser als bei anderen Systemen;
Trübung der Faser durch Strahlenbelastung (es gibt jedoch dotierte Fasern mit hoher Strahlenbeständigkeit).

Die Installation von FOCL-Systemen setzt eine entsprechende Qualifikation des Auftragnehmers voraus, da die Konfektionierung des Kabels im Gegensatz zu anderen Übertragungsmedien mit Spezialwerkzeugen, mit besonderer Präzision und Geschicklichkeit erfolgt. Routing- und Signalumschalteinstellungen erfordern besondere Qualifikationen und Fähigkeiten, daher sollten Sie in diesem Bereich nicht sparen und Angst haben, Fachleute zu überbezahlen, die Beseitigung von Systemstörungen und die Folgen einer unsachgemäßen Kabelinstallation kosten mehr.

Das Funktionsprinzip eines Glasfaserkabels.

Ganz zu schweigen von der Idee, Informationen mit Hilfe von Licht zu übertragen physikalisches Prinzip die Arbeit der meisten Einwohner ist nicht ganz klar. Wir werden nicht weiter auf dieses Thema eingehen, aber wir werden versuchen, den Hauptmechanismus der Glasfaser zu erklären und eine solche hohe Leistung zu rechtfertigen.

Das Konzept der Faseroptik basiert auf den Grundgesetzen der Reflexion und Brechung von Licht. Aufgrund seines Designs kann Glasfaser Lichtstrahlen in der Faser halten und verhindern, dass sie bei der Übertragung eines Signals über viele Kilometer "durch Wände gehen". Außerdem ist es kein Geheimnis, dass die Lichtgeschwindigkeit höher ist.

Die Faseroptik basiert auf dem Effekt der Brechung am maximalen Einfallswinkel, wenn Totalreflexion stattfindet. Dieses Phänomen tritt auf, wenn ein Lichtstrahl ein dichtes Medium verlässt und in einem bestimmten Winkel in ein weniger dichtes Medium eintritt. Stellen Sie sich zum Beispiel eine absolut bewegungslose Wasserfläche vor. Der Betrachter blickt unter Wasser hervor und verändert den Blickwinkel. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird der Betrachtungswinkel so, dass der Beobachter keine Objekte sehen kann, die sich über der Wasseroberfläche befinden. Dieser Winkel wird Totalreflexionswinkel genannt. In diesem Winkel sieht der Betrachter nur Objekte, die sich unter Wasser befinden, es scheint, als würden Sie in einen Spiegel schauen.

Der innere Kern des FOCL-Kabels hat einen höheren Brechungsindex als der Mantel und es tritt der Effekt der Totalreflexion auf. Aus diesem Grund kann ein Lichtstrahl, der durch den inneren Kern geht, seine Grenzen nicht überschreiten.

Es gibt verschiedene Arten von Glasfaserkabeln:

Bei einem gestuften Profil - einer typischen, billigsten Option - verläuft die Lichtverteilung in "Stufen", während der Eingangsimpuls aufgrund der unterschiedlichen Längen der Flugbahnen der Lichtstrahlen deformiert wird
Bei einem glatten Profil "Multimode" breiten sich die Lichtstrahlen in "Wellen" ungefähr gleich schnell aus, die Länge ihrer Wege ist ausgeglichen, dies verbessert die Eigenschaften des Impulses;
Singlemode-Glasfaser ist die teuerste Option, sie ermöglicht es Ihnen, die Strahlen in einer geraden Linie zu strecken, die Impulsübertragungseigenschaften werden nahezu perfekt.

Glasfaserkabel sind immer noch teurer als andere Materialien, ihre Installation und Terminierung sind schwieriger, sie erfordern qualifizierte Ausführende, aber die Zukunft der Informationsübertragung liegt zweifellos in der Entwicklung dieser Technologien, und dieser Prozess ist unumkehrbar.

FOCL besteht aus aktiven und passiven Komponenten. Am sendenden Ende des Lichtwellenleiters befindet sich eine LED oder eine Laserdiode, deren Strahlung durch das Sendesignal moduliert wird. Bei der Videoüberwachung ist dies ein zu übertragendes Videosignal digitale Signale Logik bleibt erhalten. Beim Senden wird die Infrarotdiode in der Helligkeit moduliert und pulsiert entsprechend den Signalschwankungen. Um ein optisches Signal zu empfangen und in ein elektrisches umzuwandeln, befindet sich normalerweise ein Fotodetektor auf der Empfangsseite.

Aktive Komponenten umfassen Multiplexer, Regeneratoren, Verstärker, Laser, Fotodioden und Modulatoren.

Multiplexer– kombiniert mehrere Signale zu einem, sodass über ein einziges Glasfaserkabel gleichzeitig mehrere Echtzeitsignale übertragen werden können. Diese Geräte sind unverzichtbar in Systemen mit einer unzureichenden oder begrenzten Anzahl von Kabeln.

Es gibt verschiedene Arten von Multiplexern, die sich in ihrer unterscheiden technische Spezifikationen, Funktionen und Anwendungen:

spektrale Trennung (WDM) - das einfachste und billigste Gerät, überträgt optische Signale über ein Kabel von einer oder mehreren Quellen, die mit unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten;
Frequenzmodulation und Frequenzmultiplex (FM-FDM) - Geräte, die ziemlich immun gegen Rauschen und Verzerrungen sind, mit guten Eigenschaften und Schaltungen mittlerer Komplexität, 4,8 und 16 Kanäle haben, sind optimal für die Videoüberwachung.
Amplitudenmodulation mit teilweise unterdrücktem Seitenband (AVSB-FDM) - mit hochwertiger Optoelektronik können sie bis zu 80 Kanäle übertragen, sie sind optimal für Abonnentenfernsehen, aber teuer für Videoüberwachung;
Pulscodemodulation (PCM - FDM) - ein teures Gerät, vollständig digital, das für die Verbreitung von digitalem Video und Videoüberwachung verwendet wird;

In der Praxis werden häufig Kombinationen dieser Verfahren eingesetzt. Regenerator - ein Gerät, das die Form eines optischen Impulses wiederherstellt, der bei der Ausbreitung durch die Faser einer Verzerrung unterliegt. Regeneratoren können sowohl rein optisch als auch elektrisch sein, die das optische Signal in ein elektrisches umwandeln, es wiederherstellen und dann wieder in ein optisches umwandeln.

Verstärker- verstärkt die Signalleistung auf den erforderlichen Spannungspegel, kann optisch und elektrisch sein, führt optoelektronische und elektrooptische Signalwandlung durch.

LEDs und Laser- Quelle monochromer kohärenter optischer Strahlung (Licht für Kabel). Bei Systemen mit direkter Modulation übernimmt er gleichzeitig die Funktionen eines Modulators, der ein elektrisches Signal in ein optisches umwandelt.

Fotodetektor(Fotodiode) - ein Gerät, das ein Signal am anderen Ende eines Glasfaserkabels empfängt und eine optoelektronische Signalumwandlung durchführt.

Modulator- ein Gerät, das eine optische Welle moduliert, die Informationen gemäß dem Gesetz eines elektrischen Signals trägt. In den meisten Systemen wird diese Funktion von einem Laser übernommen, aber in Systemen mit indirekter Modulation werden dafür separate Geräte verwendet.

Zu den passiven FOCL-Komponenten gehören:

Glasfaserkabel – fungiert als Medium zur Signalübertragung. Der Außenmantel des Kabels kann aus verschiedenen Materialien bestehen: PVC, Polyethylen, Polypropylen, Teflon und andere Materialien. Optische Kabel können armiert sein verschiedene Arten und spezifische Schutzschichten (z. B. kleine Glasnadeln zum Schutz vor Nagetieren). Das Design kann sein:

Optokoppler- ein Gerät zum Verbinden von zwei oder mehr optischen Kabeln.

Optisches Kreuz- ein Gerät zum Abschließen eines optischen Kabels und zum Anschließen aktiver Geräte daran.

Spikes– ausgelegt für permanentes oder semi-permanentes Faserspleißen;

Anschlüsse– zum Wiederanschließen oder Trennen des Kabels;

Hähne- Geräte, die die optische Leistung mehrerer Fasern auf eine verteilen;

Schalter– Geräte, die optische Signale unter manueller oder elektronischer Steuerung umverteilen

Installation von Glasfaser-Kommunikationsleitungen, ihre Merkmale und Verfahren.

Fiberglas ist ein sehr starkes, aber sprödes Material, obwohl es dank seiner Schutzhülle fast wie Elektrizität gehandhabt werden kann. Bei der Installation des Kabels gelten jedoch die Anforderungen des Herstellers für:

"Maximale Spannung" und "Maximale Bruchkraft", ausgedrückt in Newton (ca. 1000 N oder 1 kN). Bei einem optischen Kabel fällt die Hauptbelastung auf die tragende Struktur (verstärkter Kunststoff, Stahl, Kevlar oder eine Kombination aus beidem). Jede Konstruktionsart hat ihre eigene individuelle Leistung und ihren eigenen Schutzgrad. Wenn die Spannung das vorgeschriebene Niveau überschreitet, kann die Faser beschädigt werden.
"Mindestbiegeradius" - Biegungen weicher machen, scharfe Biegungen vermeiden.
„Mechanische Festigkeit“, sie wird in N/m (Newton/Meter) ausgedrückt – Schutz des Kabels vor körperlicher Beanspruchung (es kann betreten oder sogar von Fahrzeugen überfahren werden. Sie sollten äußerst vorsichtig sein und besonders die Kreuzungen und Verbindungen sichern , die Belastung steigt aufgrund der kleinen Kontaktfläche stark an.

Optische Kabel werden normalerweise auf Holztrommeln mit einer starken Kunststoffschutzschicht oder Holzbohlen um den Umfang gewickelt geliefert. Die äußeren Schichten des Kabels sind am anfälligsten, daher ist es notwendig, während der Installation das Gewicht der Trommel zu berücksichtigen, sie vor Stößen und Stürzen zu schützen und bei der Lagerung Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen. Lagern Sie die Fässer am besten horizontal, aber wenn sie vertikal liegen, sollten sich ihre Kanten (Ränder) berühren.

Das Verfahren und die Merkmale der Installation eines Glasfaserkabels:

Vor der Installation ist es notwendig, die Kabeltrommeln auf Beschädigungen, Dellen, Kratzer zu untersuchen. Im Verdachtsfall ist es besser, das Kabel sofort für eine weitere detaillierte Untersuchung oder Ablehnung beiseite zu legen. Kurze Stücke (weniger als 2 km) können mit jeder Taschenlampe auf Faserdurchgang geprüft werden. Glasfaserkabel für die Infrarotübertragung übertragen normales Licht genauso gut.
Untersuchen Sie dann die Route auf mögliche Probleme (scharfe Kurven, verstopfte Kabelkanäle usw.) und nehmen Sie gegebenenfalls Änderungen an der Route vor, um Risiken zu minimieren.
Verteilen Sie das Kabel entlang der Strecke so, dass sich die Anschlusspunkte und der Anschluss von Verstärkern an zugänglichen Stellen befinden, aber vor widrigen Einflüssen geschützt sind. Es ist wichtig, dass an den Stellen zukünftiger Verbindungen ein ausreichender Kabelvorrat verbleibt. Die freiliegenden Kabelenden müssen durch wasserdichte Kappen geschützt werden. Rohre werden verwendet, um Biegespannungen und Schäden durch vorbeifahrenden Verkehr zu minimieren. An beiden Enden der Kabelstrecke verbleibt ein Teil des Kabels, dessen Länge von der geplanten Konfiguration abhängt).
Bei der Erdverlegung wird das Kabel zusätzlich vor Beschädigungen an lokalen Belastungspunkten, wie z. B. Kontakt mit heterogenem Verfüllmaterial, Grabenunebenheiten, geschützt. Dazu wird das Kabel im Graben auf eine Sandschicht von 50-150 cm gelegt und von oben mit der gleichen Sandschicht von 50-150 cm bedeckt. Zu beachten ist, dass es sowohl unmittelbar als auch während des Betriebs (bereits nach dem Verfüllen des Kabels) zu Schäden am Kabel kommen kann, z. B. durch ständigen Druck kann ein nicht entfernter Stein das Kabel nach und nach durchdrücken. Arbeiten zum Diagnostizieren und Auffinden und Beheben von Verletzungen eines bereits vergrabenen Kabels kosten viel mehr als Genauigkeit und Einhaltung der Installationsvorkehrungen. Die Tiefe des Grabens hängt von der Art des Bodens und der zu erwartenden Belastung der Oberfläche ab. In hartem Gestein beträgt die Tiefe 30 cm, in weichem Gestein oder unter der Straße 1 m. Die empfohlene Tiefe beträgt 40-60 cm bei einer Sandbettdicke von 10 bis 30 cm.
Am häufigsten wird die Kabelverlegung in einem Graben oder in einer Wanne direkt von der Trommel verwendet. Bei der Installation sehr langer Leitungen wird die Trommel auf das Fahrzeug gelegt, während die Maschine vorrückt, wird das Kabel an seiner Stelle verlegt, während Sie sich nicht beeilen sollten, werden das Tempo und die Reihenfolge des Abwickelns der Trommel manuell angepasst.
Bei der Kabelverlegung in der Rinne gilt es vor allem, den kritischen Biegeradius und die mechanische Belastung nicht zu überschreiten. Das Kabel sollte in einer Ebene verlegt werden, keine konzentrierten Lastpunkte erzeugen, scharfe Ecken auf der Strecke, Druck und Kreuzungen mit anderen Kabeln und Strecken vermeiden, das Kabel nicht biegen.
Das Einziehen von Glasfaserkabeln durch Kabelkanäle ähnelt dem Einziehen von normalen Kabeln, aber Sie sollten keine übermäßige körperliche Anstrengung unternehmen und die Herstellerangaben verletzen. Beachten Sie bei der Verwendung von Klemmschellen, dass die Last nicht auf den Außenmantel des Kabels, sondern auf die tragende Struktur fallen sollte. Zur Reibungsminderung kann Talkum oder Styroporgranulat verwendet werden, andere Gleitmittel sind mit dem Hersteller abzustimmen.
In Fällen, in denen das Kabel bereits konfektioniert ist, muss bei der Installation des Kabels besonders darauf geachtet werden, dass die Stecker nicht beschädigt, nicht verschmutzt und im Anschlussbereich nicht übermäßig belastet werden.
Nach dem Verlegen des Kabels in der Rinne wird es mit Kabelbindern befestigt, es darf nicht rutschen oder durchhängen. Wenn die Oberflächenbedingungen die Verwendung spezieller Kabelbefestigungen nicht zulassen, ist die Verwendung von Klemmen akzeptabel, jedoch mit äußerster Sorgfalt, um das Kabel nicht zu beschädigen. Es empfiehlt sich die Verwendung von Schellen mit Kunststoffschutzmantel, für jedes Kabel sollte eine eigene Schelle verwendet werden und keinesfalls mehrere Kabel zusammengezogen werden. Es ist besser, zwischen den Endpunkten der Kabelbefestigung etwas Spiel zu lassen und das Kabel nicht unter Spannung zu setzen, da es sonst nicht gut auf Temperaturschwankungen und Vibrationen reagiert.
Wenn die Faser während der Installation immer noch beschädigt wird, markieren Sie den Bereich und lassen Sie genügend Kabel für späteres Spleißen.

Grundsätzlich unterscheidet sich die Verlegung eines Glasfaserkabels nicht wesentlich von der Verlegung eines herkömmlichen Kabels. Wenn Sie alle von uns angegebenen Empfehlungen befolgen, gibt es keine Probleme bei der Installation und im Betrieb, und Ihr System wird lange, effizient und zuverlässig arbeiten.

Ein Beispiel für eine typische Lösung zum Verlegen einer FOCL-Leitung

Die Aufgabe besteht darin, ein FOCL-System zwischen zwei separaten Gebäuden des Produktionsgebäudes und des Verwaltungsgebäudes zu organisieren. Die Entfernung zwischen den Gebäuden beträgt 500 m.

Kostenvoranschlag für die Installation des FOCL-Systems

Nr. p / p	Name der Ausrüstung, Materialien, Arbeiten	Einheit von i	Menge	Preis pro Stück.	Betrag, in Rubel
ICH.	FOCL-Systemausrüstung, einschließlich:				25 783
1.1.	Optische Kreuzwand (SHKON) 8 Ports	PC.	2	2600	5200
1.2.	Medienkonverter 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx: 1310/1550nm	PC.	2	2655	5310
1.3.	Optische Kopplung	PC.	3	3420	10260
1.4.	Schaltkasten 600x400	PC.	2	2507	5013
II.	Kabelrouten und Materialien des FOCL-Systems, einschließlich:				25 000
2.1.	Optisches Kabel mit Außenkabel 6kN, Zentralmodul, 4 Fasern, Singlemode G.652.	M.	200	41	8200
2.2.	Optisches Kabel mit internem Stützkabel, Zentraleinheit, 4 Fasern, Singlemode G.652.	M.	300	36	10800
2.3.	Andere Verbrauchsmaterialien(Verbinder, selbstschneidende Schrauben, Dübel, Isolierband, Befestigungsmittel etc.)	Satz	1	6000	6000
III.	GESAMTKOSTEN FÜR AUSRÜSTUNG UND MATERIAL (Pos. I+Pos. II)				50 783
IV.	*Transport- und Beschaffungskosten, 10% S.III**				5078
v.	Geräteinstallations- und Schaltarbeiten, einschließlich:				111 160
5.1.	Bannerinstallation	Einheiten	4	8000	32000
5.2.	Verkabelung	M.	500	75	37500
5.3.	Montage und Schweißen von Steckverbindern	Einheiten	32	880	28160
5.4.	Installation von Schaltanlagen	Einheiten	9	1500	13500
VI.	SUMME GEMÄSS KOSTENVORANSCHLAG (Position III + Position IV + Position V)				167 021

Erläuterungen und Kommentare:

Die Gesamtlänge der Strecke beträgt 500 m, einschließlich:
- vom Zaun zum Produktionsgebäude und zum Verwaltungsgebäude jeweils 100 m (insgesamt 200 m);
- entlang des Zauns zwischen Gebäuden 300 m.
Die Kabelinstallation erfolgt offen, einschließlich:
- von Gebäuden bis zum Zaun (200 m) auf dem Luftweg (Einschnürung) unter Verwendung von Materialien, die auf die Verlegung von Glasfaserleitungen spezialisiert sind;
- zwischen Gebäuden (300 m) entlang eines Zauns aus Stahlbetonplatten, das Kabel wird mit Metallklammern in der Mitte der Zaunplane befestigt.
Für die Organisation von FOCL wird ein spezielles selbsttragendes (eingebautes Kabel) gepanzertes Kabel verwendet.

Derzeit werden als optische Kommunikationsleitungen verwendet:

a) faseroptische Kommunikationsleitungen (FOCL);

b) optische Kommunikationsleitungen mit einer Laser-"Pistole";

c) optische Kommunikationsleitungen mit Infrarotsendern und -empfängern;

d) optische Kommunikationsleitungen unter Verwendung von Organosilizium-Lichtwellenleitern.

Das Blockschaltbild einer Glasfaser-Kommunikationsleitung ist in Abbildung 4.2 dargestellt.

Abb.4.2. Strukturdiagramm von FOCL.

Das elektrische Signal wird dem Sender zugeführt - dem Transceiver, der das elektrische Signal in einen Lichtimpuls umwandelt, der über den optischen Stecker dem optischen Kabel zugeführt wird. Am Empfangspunkt wird das optische Kabel mit dem Empfänger verbunden - einem Transceiver, der den Lichtstrahl mit einem optischen Stecker in ein elektrisches Signal umwandelt.

Abhängig vom Zweck des FOCL, seiner Länge, der Qualität der verwendeten Komponenten strukturelles Schema kann sich ändern. Bei erheblichen Entfernungen zwischen Sende- und Empfangspunkt wird ein Repeater eingeführt - ein Signalverstärker. Bei einer kurzen Länge des optischen Kabels (wenn die Baulänge des optischen Kabels ausreicht) ist kein Kabelschweißen erforderlich. Als Baulänge wird die Länge eines einzelnen vom Hersteller gelieferten Kabelstücks verstanden.

Glasfaser-Kommunikationsleitungen haben folgende Vorteile:

1. Hohe Störfestigkeit gegen externe elektromagnetische Interferenzen und gegen gegenseitige Interferenzen zwischen Kanälen.

2. Ein großer Bereich von Betriebsfrequenzen ermöglicht die Übertragung von Informationen über eine solche Kommunikationsleitung mit einer Rate von 10 12 Bit / s = Tbit / s.

3. Schutz vor unbefugtem Zugriff: FOCL gibt nahezu keine Strahlung in den umgebenden Raum ab, und es ist praktisch unmöglich, optische Energieabgriffe herzustellen, ohne das Kabel zu zerstören. Und jede Auswirkung auf die Faser kann durch Überwachung (kontinuierliche Kontrolle) der Integrität der Leitung erfasst werden.

4. Die Möglichkeit der verdeckten Übermittlung von Informationen.

5. Potenziell niedrige Kosten durch den Ersatz teurer Nichteisenmetalle (Kupfer) durch Materialien mit unbegrenzten Rohstoffen (Siliziumdioxid).

6. Galvanische Trennung von Leitungssegmenten wird automatisch bereitgestellt.

Die Glasfasertechnik hat jedoch auch ihre Nachteile:

1. Hohe Ausrüstungskosten.

2. Sowohl bei der Installation als auch im Betrieb ist eine teure technologische Ausstattung erforderlich. Wenn ein optisches Kabel bricht, sind die Kosten für seine Wiederherstellung viel höher als für die Wiederherstellung eines Kupferkabels.

3. Relativ geringe Haltbarkeit. Lebensdauer + Erhaltung seiner Eigenschaften innerhalb bestimmter zulässiger Grenzen - optisches Kabel 25 Jahre. Es sei darauf hingewiesen, dass in Moskau noch Telefonleitungen in Betrieb sind, die zu Beginn des Jahrhunderts verlegt wurden (siehe Hard & Soft, 1998, N11).

4. Optische Kabel sind nicht strahlungsbeständig.

Die Basis von FOCL sind optische Kabel, die aus einzelnen Lichtleitern – Lichtwellenleitern – bestehen.

Die Übertragung optischer Energie durch eine optische Faser erfolgt durch den Effekt der Totalreflexion. Glasfaser ist ein zweischichtiger zylindrischer Lichtleiter (Abb. 4.3.)

Abb.4.3. Ausbreitung von Strahlung und Änderung und Änderung des Brechungsindex in einer optischen Faser

Das Material des inneren Kerns hat einen Brechungsindex n 1 und das Material der äußeren Schicht n 2, während n 1 > n 2, d. h. das innere Kernmaterial ist optisch dichter als das Mantelmaterial. Für Strahlung, die unter kleinen Winkeln zur Zylinderachse in den Zylinder eintritt, ist die Bedingung der Totalreflexion erfüllt: Wenn Strahlung auf die Grenze zum Mantel trifft, wird die gesamte Strahlungsenergie in den Kern der Faser reflektiert. Dasselbe passiert mit allen nachfolgenden Reflexionen; infolgedessen breitet sich die Strahlung entlang der Faserachse aus, ohne durch den Mantel auszutreten. Der maximale Abweichungswinkel von der Achse, bei dem noch Totalreflexion auftritt, wird durch den Ausdruck A 0 = sin y 0 = bestimmt.

Der Wert von A 0 wird als numerische Apertur der Faser bezeichnet und wird bei der Anpassung der Faser an den Emitter berücksichtigt. Auf das Ende einfallende Strahlung unter Winkeln y > y 0 (Out-of-Aperture-Strahlen) wird nicht nur reflektiert, sondern bei Wechselwirkung mit der Schale auch gebrochen; ein Teil der optischen Energie verlässt die Faser. Letztendlich wird diese Strahlung nach mehreren Begegnungen mit der Kern-Mantel-Grenze vollständig von der Faser gestreut.

Die Strahlung breitet sich auch dann entlang der Faser aus, wenn die Abnahme des Brechungsindex von der Mitte zum Rand nicht stufenweise, sondern allmählich erfolgt. In solchen Lichtleitern werden die am Ende eintretenden Strahlen gebrochen und in der Nähe der Mittellinie fokussiert (siehe Abb. 4.4).

Abb.4.4. Ausbreitung von Strahlung und Änderung des Brechungsindex in einer Selfie-Kamera.

Jede Länge eines solchen Lichtleiters wirkt als Linse mit kurzer Brennweite, was einen selbstfokussierenden Effekt bewirkt.

Diese Lichtleiter werden Selfies genannt (Selbst – Selbst, Fokus – Fokus).

Die Industrie vieler Länder beherrscht die Herstellung einer breiten Palette von FOCL-Produkten und -Komponenten. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Produktion von Glasfasern hauptsächlich auf die Vereinigten Staaten konzentriert. Es gibt zwei Arten von Glasfasern, die für die Signalübertragung verwendet werden: Singlemode und Multimode. Bei einer Singlemode-Faser hat der Lichtleiterkern einen Durchmesser von 8-10 µm. Bei einer Multimode-Faser beträgt der Durchmesser des Lichtleiterkerns 50–60 &mgr;m.

Lichtwellenleiter sind durch zwei wichtige Parameter gekennzeichnet: Dämpfung und Dispersion.

Die Dämpfung wird durch die Formel quantifiziert

Pin ist die Leistung des optischen Eingangssignals;

Pout ist die Leistung des optischen Ausgangssignals;

l ist die Länge der Faser.

Die Einheit der Dämpfung ist Dezibel pro Kilometer (dB/km).

Die Dämpfung wird durch die Verluste durch Absorption und Streuung von Strahlung in der optischen Faser bestimmt. Der Absorptionsverlust hängt von der Frequenz des Materials ab, und der Streuverlust hängt von der Inhomogenität seiner Brechungsindizes ab. Die Dämpfung hängt auch von der Wellenlänge der in die Lichtleitfaser eingebrachten Strahlung ab. Derzeit erfolgt die Signalübertragung über Glasfaser in drei Bereichen: 0,85 µm, 1,3 µm, 1,55 µm, da Quarz in diesen Bereichen eine erhöhte Transparenz aufweist. Lichtwellenleiter zeichnen sich durch eine sehr geringe Dämpfung aus. Die besten Proben russischer Glasfaser haben eine Dämpfung von 0,22 dB/km bei einer Wellenlänge von 1,55 µm, was es ermöglicht, Kommunikationsleitungen von bis zu 100 km Länge ohne Signalregenerierung zu bauen. Eine von Sumitito (Japan) hergestellte optische Faser hat eine Dämpfung von 0,154 dB/km bei einer Wellenlänge von 1,55 &mgr;m. Es gibt Berichte über die Entwicklung sogenannter Fluorzirkonatfasern mit einer Dämpfung von etwa 0,02 dB/km, die mit Regeneratoren eine Übertragungsrate von etwa 1 Gbit/s über 4600 km liefern werden.

Streuung, d.h. Abhängigkeit der Svon der Strahlungswellenlänge, - eine andere der wichtigste Parameter optische Faser. Da eine LED oder ein Laser bei der Informationsübertragung ein bestimmtes Wellenlängenspektrum emittiert, führt die Dispersion zu einer Verbreiterung der Pulse bei der Ausbreitung entlang der Faser und erzeugt dadurch eine Signalverzerrung. Bei der Abschätzung der Dispersion wird der Begriff "Bandbreite" verwendet - der Kehrwert der Impulsverbreiterung, wenn er eine Entfernung von 1 km entlang der optischen Faser durchläuft.

Die Bandbreite wird in Megahertz pro Kilometer (MHz * km) gemessen. Die Streuung erlegt dem Übertragungsbereich und dem oberen Wert der Frequenz von übertragenen Signalen Beschränkungen auf.

Die Stärke der Dämpfung und Streuung unterscheiden sich z verschiedene Typen optische Fasern.

Singlemode-Fasern haben Der beste Auftritt Dämpfung und Bandbreite. Singlemode-Strahlungsquellen (Diodenlaser, die bei einer Wellenlänge von 1,55 μm arbeiten) sind jedoch um ein Vielfaches teurer als Multimode-Strahlungsquellen (eine Leuchtdiode, die bei einer Wellenlänge von 0,85 μm arbeitet). Das Spleißen von Singlemode-Fasern und das Montieren von optischen Steckern an den Enden von Singlemode-Kabeln ist teurer. Die Bandbreite von Multimode-Fasern erreicht jedoch 1000 MHz * km, was nur für lokale Kommunikationsnetze akzeptabel ist.

Zur Verbindung von Empfänger und Sender wird ein Glasfaserkabel (FOC) verwendet, bei dem Glasfasern mit Elementen ergänzt werden, die die Elastizität und Festigkeit des Kabels erhöhen.

Die Hauptindikatoren des FOC sind Betriebsbedingungen und Durchsatz.

Korrelation der Korrekturfähigkeit des Codes mit dem Codeabstand

Der Grad der Differenz zwischen zwei beliebigen Codekombinationen ist gekennzeichnet durch Abstand zwischen ihnen nach Hamming oder einfach Code-Abstand.

Hamming-Distanz D ausgedrückt durch die Anzahl der Stellen, an denen sich Codekombinationen voneinander unterscheiden.

Beispiel 1. Ermitteln Sie die Hamming-Distanz d zwischen den Codekombinationen 10101011 und 11111011.