Что такое оптоволокно

Оптоволокно – это современная технология, постепенно заменяющая традиционные медные кабели. Несмотря на развитие беспроводных технологий, без оптоволокна никуда, это необходимый компонент в цикле «доставки» Интернета в крупные офисы, на предприятия, серверные, а также на дачи и в частные дома. Оптоволокно обладает высокой пропускной способностью, надежностью, что делает его предпочтительным выбором.

У технологии есть как сторонники, так и противники. В нашей статье мы подробно  разберем из чего оптоволокно состоит, его разновидности, преимущества, принцип работы и область применения.

Оптоволоконный кабель – что это?

Это передающая среда для передачи световых сигналов с помощью световых волн. Он состоит из тонкого стеклянного или пластикового волокна, способного отражать и пропускать луч света вдоль своей длины.

Как же работает волшебное оптоволокно? Принцип работы абсолютно противоположен тому, что используется в традиционных медных кабелях. Он основан на явлении полного внутреннего отражения луча света. Когда световой оптический сигнал подается через стеклянные нити, он отражается от стенок и продолжает двигаться дальше по кабелю, пока не достигнет его конца. В витой паре же передаются электрические сигналы  с гораздо меньшей скоростью и большим числом возможных помех из-за магнитных полей, которые не влияют на световой сигнал в оптоволокне. Технология световой передачи данных позволяет быстро передавать данные на большие расстояния, без значительной потери сигнала. Волоконно-оптический кабель используется в различных областях, включая телекоммуникации, домашний интернет, медицинскую сферу, промышленность и многое другое.

Конструкция

Оптоволокно состоит из следующих компонентов:

1. 1

   Сердечник

   Самый важный элемент – это тонкий, гибкий стеклянный или пластиковый волоконный провод, через который передаются световые сигналы;

2. 2

   Оболочка

   Защитный слой из кевлара, который окружает оптическое волокно и обеспечивает его защиту от повреждений;

3. 3

   Кордон

   Элемент, необходимый для подключения к оптическому оборудованию, такому как свитчи, роутеры или сетевые панели;

4. 4

   Армирование (опционально)

   Дополнительный слой защиты, применяемый в некоторых типах оптического волокна для повышения прочности и устойчивости к механическим нагрузкам;

5. 5

   Внешняя оболочка

   Защитный слой, который окружает все компоненты кабеля и обеспечивает дополнительную защиту от влаги, воздействия ультрафиолетовых лучей и других внешних факторов.

Производство волоконно-оптического кабеля — сложный процесс, включающий множество этапов. Один из ключевых шагов — создание преформы, из которой получается оптическое волокно. Для этого предприятия используют тетрахлорид кремния, а в некоторых видах кабеля сверхчистый тетрахлорид кремния, обеспечивающий высокое качество и низкое затухание сигнала. В результате сложной конструкции кабеля достигается высокая производительность и надежность передачи данных на большие расстояния.

Виды оптоволоконных кабелей

Для построения сети Интернет телекоммуникационными компаниями используется несколько видов оптоволокна, перечислим их.

1. 1

   Одномодовый кабель (Single-Mode Fiber Cable)

   Позволяет передавать световой сигнал по одному моду, что обеспечивает высокую пропускную способность на большие расстояния. Обычно используется в долгосрочных телекоммуникационных сетях и протяженных магистралях;

2. 2

   Многомодовый кабель (Multi-Mode Fiber Cable)

   Предназначен для передачи световых сигналов по нескольким модам. Используется в более коротких сетях и локальных соединениях, где не требуется высокая пропускная способность на длинные расстояния;

3. 3

   Гибридные кабели (Hybrid Fiber Cables)

Видов оптоволокна на самом деле больше, мы перечислили основные из них.

Преимущества и недостатки оптоволокна

Телефонная линия или коаксиальный кабель с экраном способны пропустить до 100 Мбит/с, тогда как самый распространенный восьмижильный кабель из 4 скрученных пар может обеспечить скорость уже до 1000 Мбит/с для компьютерных сетей. Но и это не предел, ведь оптоволоконный кабель с одной жилой обеспечивает скорость Интернета до 3000 Мбит/с, а с помощью экспериментальных методов можно преодолеть и этот порог. Кроме того, оптоволокно гораздо легче меди – нить из кварца толщиной 9 микрон тоньше человеческого волоса. Например, нить длиной 100 км весит всего около 15 граммов.

Практически все современные магистральные линии передачи данных основаны на оптоволокне, которые связывают континенты, страны и дата-центры. В городах оптоволокно применяется для подключения многоквартирных жилых домов. Но подключение обычно строится между провайдером и домом, а по абонентам разводится традиционная витая пара. В такой схеме для абонента максимальная скорость доступа равна 100 Мбит/с. Однако, если оптоволокно подключается напрямую в квартиру, можно получить канал в 1 Гбит/с.

Итак, подытожим плюсы технологии:

• Австралийским исследователям удалось установить рекордную скорость подключения к интернету через оптоволокно – 5,525 Тбайт/c;
• Электромагнитные поля не влияют на качество связи;
• Задержка равна всего нескольким миллисекундам;
• Сердцевина надежно защищена от помех и сбоев;
• Срок службы кабелей порядка 40-50 и больше лет;
• Универсальность – подходит для подключения IP-телефонии, камер видеонаблюдения, Smart TV, других устройств.

Теперь рассмотрим недостатки, их меньше, чем плюсов, но они есть. 

Сигнал по линии связи с расстоянием накапливает ошибки и затухает. Например, витая пара теряет сигнал каждый 1 км, коаксиальный – каждые 5 км. Оптоволокно имеет дальнюю регенерацию, но примеси мелких частиц и миллионные доли остатков влаги вызывают затухание примерно через каждые 100-200 километров, значение зависит от длины волны, числа сварных швов и разъемов. Для решения этой проблемы на магистралях устанавливаются промежуточные усилители, а также регенераторы, но это дороже, чем оборудование для магистралей из витой пары. 

Также отметим, что развитие сети в многоквартирных домах не находит отклика, т.е. обычным пользователям гигабитная скорость Интернета элементарно пока не нужна, хватает традиционной витой пары. 

Следующей особенностью является тот факт, что волокно чувствительно к механическому воздействию и по сути довольно хрупкое. А незаметно и безопасно проложить его получается далеко не всем провайдерам.

Оптоволокно для интернет-коммуникации

Благодаря тонким стеклянным волокнам, проложенным по дну морей и океанов между континентами, стало реальным наслаждаться высокоскоростным интернетом, цифровым телевидением, мобильной связью и другими цифровыми благами цивилизации.

Оптоволокно используется для интернет-коммуникации и открывает здесь огромные возможности. Можно с уверенностью сказать, что технология опережает потребности людей и общества в целом. Сегодня оптоволокно используется для соединения:

• Серверов;
• Дата-центров;
• Магистральных линий передачи данных;
• Для подключения домов и офисов к сети Интернет.

Технология обеспечивает стабильное и быстрое подключение к сети, что делает ее лучшим способом обмена данными в современных коммуникационных системах. Но все признают, что технология пока не обрела массовый характер и используется в большей степени для b2b-рынка, а не для обычных пользователей.