Особенности волоконно-оптического кабеля

Виды

Существует множество видов оптоволоконных кабелей в зависимости от характера их применения. Они представлены в двух «режимах»: многомодовом и одномодовом.

Многомодовое волокно (MMF) имеет сердечники двух размеров: 50 мкм и 62,5 мкм. Широкое ядро позволяет передавать несколько потоков данных одновременно. В многомодовом волокне в качестве источника света используется светоизлучающий диод (LED) или лазер с вертикальной полостью, излучающий поверхность (VCSEL). Из-за высокой скорости рассеивания и затухания он обычно используется для передачи большого объема данных на относительно короткие расстояния .

Одномодовое волокно (SMF) имеет гораздо меньший диаметр сердцевины – 8,3 мкм или 9 мкм и единственный световой путь, который может проходить на большие расстояния. Одномодовые волокна обычно используются для более длинных участков, таких как сети передачи данных университетского городка, передачи кабельного телевидения и телекоммуникационные сети.

То, как будет прокладываться кабель, определяет его конструкцию. Наиболее распространенными типами оптических кабелей по их применению являются:

• для внутреннего монтажа;
• для установки в кабельные каналы, с броней или без нее;
• для укладки в грунт;
• подвесной, с тросом или без него;

Тип волокна определяет параметры брони, наличие подвесного троса и других характеристик оптического кабеля. Условия среды могут быть агрессивными, будь то грунт или вода. Наиболее частые поломки линии вызваны механическими повреждениями. Например, во время ремонтных работ кабель может быть поврежден крупногабаритными машинами, или подводные сети оборваны субмаринами или кораблями. Под каждый сценарий применения подбирается соответствующий вид кабеля.

Среда применения

Кабели оптоволоконного типа используются как в быту, так и в промышленной отрасли

Основным преимуществом такого кабеля является его материал, так как жилы изготавливаются из полимера, они совершенно не проводят ток, а это очень важно там, где пожарная безопасность на первом месте

Также оптоволоконный кабель практически не накапливает статического заряда, а если и накапливает, то ничтожно мало, настолько мало что их никто и нигде не берет во внимание. Кабели из оптоволокна спокойно могут использоваться там, где работать с медью опасно, на объектах с повышенной опасностью пожара и т.д

Когда кабель из волокна упаковывается в специальную защитную оболочку, его легко можно прокладывать в любую среду, землю, дно моря, и т.д. Но как бы там ни было главной задачей оптоволоконных кабелей является передача информации на большие расстояния.

Когда длина кабеля достигает максимального значения, устанавливается так называемый репетир (связующее устройство), и далее следующий кусок кабеля. Для того чтобы соединить два кабеля между собой, применяются муфты, в которых концы волокна свариваются между собой.

Стоимость оптоволоконного кабеля сравнима со стоимостью обычной витой пары из меди, а преимущества на лицо, поэтому в наше время все сети строятся именно на волокне. Но установка таких кабелей обязательно должна проводиться специалистами.

Показатели скорости прохода данных оптоволоконному кабелю по одному волокну

Мы не будем рассматривать частные случаи, получения максимальных скоростей и описывать новую технологию передачи данных по одному волокну потоком данных до 26 Тбит/с. Как как данная технология является экспериментальной и оборудование, на котором был поставлен эксперимент группой немецких инженеров во главе профессором Вольфгангом Фройде, не доступно в обычной продаже.

Факторы влияния на показатели скорости прохода данных оптоволоконному кабелю

Межмодовая, поляризационная или хроматическая дисперсия является настоящим барьером для пропускной способности оптоволоконного кабеля. Чем больше длинная волоконно-оптического кабеля, тем больше пагубное влияние эффектов на скорость передачи данных.

Для начала давайте разберемся что такое дисперсия.

Дисперсия от лат. dispersio (рассеивание). Простым языком это диапазон значений

случайной величины относительно её математического ожидания.

Типы оптоволоконной дисперсии

Межмодовая дисперсия простым языком — изменение длин светового импульса при прохождении через оптоволокно, когда вся энергия не достигает конца оптоволокна одновременно.

Расширение импульса в многомодовом оптоволокне

Хроматическая дисперсия простым языком — влияние суммарной скорости прохождения световых импульсов от разности длины волны передаваемого сигнала.

Поляризационная модовая дисперсия простым языком- это разница времени отражения импульса сигнала, из-за изменения геометрических характеристик симметрии волокна.

Факторы появления поляризационной модовой дисперсии в одномодовом волокне.

• механических натяжение оптических волокон (встречается в оптическом кабеле натянутые между опорами)
• термическое воздействие на оптические волокон (при нарушении условий эксплуатации и монтажа волоконно-оптических линий связи)
• деформационное воздействие на оптические волокон (при нарушении условий монтажа ВОЛС в грунт)
• скручивая с изменением геометрических характеристик волокон (нарушение условий сварки оптики и правил монтажа в муфту или оптический кросс)

Монтаж

Процесс подключения Интернета через оптоволокно сложнее, чем кажется на первый взгляд. Все преимущества скорости света заключены в хрупком сердечнике, требующего бережного отношения. По сравнению с медной витой парой, обслуживание таких коммуникаций требует повышенной квалификации работников, занятых монтажными работами и подключением абонентского оборудования. Особенно это касается профессиональных бригад, обслуживающих магистрали провайдера. Будь то срочный ремонт или плановое подключение участка — сетевой инженер всегда имеет при себе целый набор инструментов для обслуживания оптоволоконного кабеля для Интернета.

Продвинутые модели оснащены ЧПУ, который регулирует угол и наклон сварки для достижения наилучшего результата. Проблема заключается в том, что даже небольшая погрешность может оказать негативное влияние на скорость передачи данных по оптоволокну.

Процесс монтажа:

1. Сначала необходимо подготовить кабель. При помощи специального инструмента срезается внешняя и внутренняя изоляция, а также зачищается сердечник. 
2. Зачищенное волокно необходимо обработать спиртосодержащим веществом, а затем укоротить до нужной длины при помощи резака.

   Затем место сварки покрывается термоусадкой и нагревается до высокой температуры.

3. Для подключения готового кабеля к конечному оборудованию его нужно обжать. Процесс обжима оптоволокна различается в зависимости от его типа. Если говорить о бытовом использовании, то в продаже можно найти готовые патч-корды.

Недостатки оптоволоконного кабеля

Настал тот самый черед поговорить о некоторых недостатках оптоволоконного кабеля. В первую очередь следует выделить особую сложность соединения. Если кабель поломался, что для него очень вредно, соединить его может только мастер со специальной паяльной станцией. Скрутки медных проводов, как можно было делать раньше, уже не прокатят.

Второй момент связан с тем, что оптоволоконный кабель нельзя ни в коем случае сгибать. Его можно свернуть в кольцо и скорость интернета никак не пострадает вследствие этого. Однако оптоволокно, как и обычную трубу, нельзя сгибать и ломать. Помните в начале статьи я рассказывал про маленькие трубки в оптоволоконном кабеле? Так вот, они легко ломаются, и кабель в данном месте придётся перепаивать.

Во всем же остальном, оптоволоконный кабель, как и интернет, передаваемый по нему, во всем переигрывает кабеля с медными жилами.

Показатели скорости прохода данных по медной витой паре

Медная витая пара делиться на несколько категорий по прописной способности и маркируется буквами CAT, согласно международной системе классификации.  Медная витая пара может делиться на классы. А-высший класс (чистая медь, диаметр жилы выше стандарта категории, В-высокий (вторичная медь или медь с примесями других металлов, диаметр жилы равный свой категории), С-средний класс или CCA- Cooper Clad Aluminum, (жилы из алюминия, плакированного медью. Плакирование — это процесс соединения двух и более металлов термомеханическим и химическим способом, напыления или протягивания. D-низкий обмедненный кабель с заниженным показателем сличения жилы. Недавно были добавлены ещё несколько классов кабеля «E, «EA»,»F»,»FA». Кабель данных классов имеет высокую пропускную способность и степень защиты кабеля от внешних электромагнитных помех.

CAT1 полоса пропуска сигнала — 100 кГц. Состоит из оной витой пары применяется для передачи, голосовых сообщений по телефонной или проводной модемной связи. Скорость передачи данных до 0.5 Мбит/с.

CAT2 полоса пропуска сигнала — 1000 кГц. Состоит из двух витых пар, поменяется с телефонии, домофонии старшего поколения. Скорость передачи данных до 4Мбит/с.

CAT3 полоса пропуска сигнала — 16 МГц., и класс кабеля «С». Состоит из двух витых или 4 пар обмедненного кабеля. Используется для снижения затрат при прокладке сетей не требовательных к передаче данных, обладает поддержкой стандарта связи IEEE 802.3. Скорость передачи данных по двум витым парам 10Мбит/с. до 100 Мбит/с по четырем, до 50 метров.

CAT4 полоса пропуска сигнала — 20 МГц. Состоит из четырех витых пар медного кабеля категории В. обмедненного кабеля. Обладает поддержкой стандарта связи IEEE 802.3.  Использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4. Скорость передачи данных до 16Мбит/ по одной пате.

CAT5 полоса пропуска сигнала — 100 МГц. Состоит из четырех витых пар медного кабеля категории «D».  Используется для снижения затрат при прокладке локальных сетей не требовательных к передаче данных. Скорость передачи данных по двум витым парам 100 Мбит/с. до 1Гбит/с по четырем, до 50 метров.

CAT5e полоса пропуска сигнала — 125 МГц. Это усовершенствованный аналог, витой пары пятой категории. Скорость передачи данных по двум витым парам 100 Мбит/с. до 1Гбит/с по четырем, до 100 метров.

CAT6 полоса пропуска сигнала — 250 МГц класс «E». Состоит из четырех витых пар медного кабеля используется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 10Гбит/с, на расстояние, не превышающее 55 метров.

CAT6a полоса пропуска сигнала -500 МГц. Класс «EA». Состоит из четырех витых пар медного кабеля используется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 10Гбит/с, на расстояние, не превышающее 100 метров.

CAT7 полоса пропуска сигнала 600 — 700 МГц. Класс «F Состоит из четырех витых пар медного кабеля используется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 10Гбит/с, на расстояние, не превышающее 100 метров

CAT7a полоса пропуска сигнала 1000 -1200 МГц. Класс «FA»). Скорость передачи данных до 40Гбит/с, на расстояние, до 50 метров и до 100 Гбит/с дистанцию до 15 метров.

CAT8 8 (8.1, 8.2) полоса пропуска сигнала 1600 -2000 МГц. Класс «FA» Скорость передачи данных до 40Гбит/с, на расстояние, до 100 метров и до 100 Гбит/с дистанцию до 55 метров. Достигает увеличение сечения жилы от Ø 7.7 — 8.5 mm

Дополнительную информацию читайте в разделе проводная компьютерная сеть

Создание и настройки сети интернет и схема ввода

Оптический модем — устройство, отвечающее за прием интернет-сигнала

Когда процесс подключения модема будет завершен, необходимо настроить сеть, чтобы она начала работать. Делается это в несколько последовательных этапов:

1. Подключить модем к роутеру. Он подсоединяется через вход Ethernet.
2. Настроить маршрутизатор. Чтобы войти в параметры устройства, необходимо в адресной строке браузера ввести IP 192.168.100.1. Затем надо указать логин и пароль. Чаще всего это «admin/admin».
3. Проверить работу интернета. Если наладчики провайдера все настроили правильно, сеть должна заработать без проблем.

Использование оптоволокна — один из наиболее распространенных методов подключения к сети Internet. Люди, которые хотят провести себе высокоскоростной оптоволоконный интернет, должны ознакомиться с основными особенностями данного способа подключения.

Последнее обновление — 19 сентября 2021 в 15:02

Все о IT
Самое интересное и полезное. информационно-коммуникационные технологии Ежедневно новое ПЕРЕЙТИ телеграмм канал ITUMNIK

Преимущество оптоволоконного кабеля

Итак, мы узнали, что интернет по оптоволоконному кабелю передаётся благодаря световому излучению. Вследствие этого увеличивается не только сама скорость интернета, которая может составлять 10 Гбит/сек и более, но и расстояние передачи данных. При помощи оптоволоконного кабеля можно передавать интернет на расстояние до 250 км.

Кроме этого оптоволоконный кабель имеет ряд других, очень важных преимуществ по сравнению с медным кабелем:

• Высокая пропускная способность независимо от количества подключённых абонентов;
• Большие расстояния передачи данных;
• Высокая безопасность передачи данных. Перехватить данные через оптоволокно очень сложно;
• Оптоволоконный кабель не имеет металлических частей внутри, поэтому он не является предметом внимания для тех, кто промышляет сбором цветных металлов;
• Оптоволокно имеет повышенную стойкость, как к атмосферным осадкам, так и к химическому влиянию.

Ну и самое, пожалуй, главное преимущество заключается в том, что интернету, который передаётся по оптоволокну, не страшна гроза. Сколько у вас уже сгорело роутеров и сетевых карт из-за того, что вы не вовремя выдернули кабель из компьютерного гнезда? Так вот, в случае с оптоволоконным кабелем ничего подобного не случится, поскольку он не проводит электрический сигнал.

Прокладка оптоволокна на местности

Многих людей, которые хотят оптический интернет, интересуют особенности прокладки оптоволокна. На самом деле это довольно сложная работа, которая должна выполняться профессионалами. Выделяют четыре основных способа прокладки оптического кабеля на местности.

В грунте

Это наиболее распространенный способ, которым часто пользуется Ростелеком и другие популярные провайдеры.

Прежде чем уложить кабель, необходимо разработать схему. В ней детально планируется, как и где будет пролегать провод. Для укладки в грунте используются кабели с прочной наружной оболочкой. Она обеспечит дополнительную защиту от повышенной влажности и грызунов.

Чтобы провод не повредился, его могут помещать в специальной пластиковой трубе.

Размещение на опорах — наиболее простой способ прокладки оптики

Подвешивание на опорах

Бывают случаи, когда не удается проводить волокно для интернета в грунте. В подобных ситуациях кабель вешают на дополнительные опоры. Чаще всего данный способ используется при подключении к сети Internet дач или частных домов.

Для подвешивания используются провода с вмонтированным тросом, который в разрезе представлен в виде восьмерки. Также конструкция оснащается упрочняющими нитями. Они нужны для предотвращения растягиваний и провисаний.

Прокладка в канализации

Это наиболее подходящий вариант подключения оптико-волоконного интернета в городской местности. Провайдеры часто используют готовые канализационные каналы для проведения сетевых проводов. Для протяжки применяется кабельная лебедка или пруток.

Внутри помещений

Иногда оптоволокно приходится проводить в зданиях. Для этого используются облегченные кабели с эластичной оболочкой. Они прокладываются в заранее сделанных каналах. Если их нет, можно протянуть провод под плинтусами.

Принцип работы

Несущим веществом, с помощью которого осуществляется обмен информацией, являются обычные фотоны, то есть свет. Как мы знаем свет двигается с наибольшей возможной скоростью 300 тыс. км/с. Для того чтобы осуществить переход с обычного медного кабеля на оптический, применяют особый конвертер. Сама по себе жила оптоволоконного кабеля это стеклянная трубка обернутая зеркальной фольгой, для того чтобы фотоны не покидали ее пределы. Двигаясь по жиле свет, постоянно отражается от зеркальных стенок и, в конце концов, доходит до приемного устройства.

Скорость передачи данных по такому кабелю все-таки немного меньше скорости света, ведь фотоны летят не прямолинейно, а то и дело отражаются от стенок, увеличивая пройденное расстояние в разы. Также лазеры ,которые являются передатчиками света просто не способны сгенерировать лучь способный двигаться с максимальной скоростью.

Также оптоволоконный кабель имеет некоторые потери, и характеризуется степенью затухания, которая зависит от его качества. Например, многомодовый кабель дает возможность передавать сигнал без потерь на несколько километров. Одномодовый же уверенно делает это до 10 км. Все параметры кабеля будут полностью зависеть от материала и качества изготовления. От толщины и прозрачности жилы будет зависеть расстояние передачи и степень затухания. Также важную роль играет сам передатчик, его мощность и качество работы. Чем мощнее передатчик, тем дальше и увереннее полетит пучок фотонов.

Что такое оптоволоконный интернет и чем он отличается от обычного

Оптоволокно — наиболее современная технология, с помощью которой удается организовать высокоскоростное соединение с сетью Internet. Стоит отметить, что сегодня большинство провайдеров предпочитают подключать именно оптоволоконный интернет.

Провод из оптоволокна обладает рядом достоинств, среди которых можно выделить следующее:

• Долговечность. Изготавливаются такие кабели из прочного материала и поэтому они надежно защищены от механических повреждений.
• Высокая пропускная способность. Максимальная скорость у оптоволокна составляет 100 Гбит в секунду. Этого достаточно для быстрого скачивания крупных файлов.
• Безопасность. Использование оптоволоконных сетей позволяет специальным программам быстро обнаруживать несанкционированный доступ к информации. Благодаря этому удается надежно защитить передаваемые данные от злоумышленников.
• Отсутствие помех. Именно из-за этого удается стабильно передавать данные на скорости 100 Гбит в секунду.
• Универсальность. Стоит отметить, что оптоволоконный кабель используется не только для проведения интернета, но и для организации системы видеонаблюдения.

Однако основное достоинство кабелей из оптоволокна заключается в том, что с их помощью можно соединять объекты, которые находятся друг от друга на больших расстояниях. Это возможно сделать благодаря тому, что у оптических кабелей для интернета не ограничена длина каналов. Такое отсутствие ограничений позволяет организовывать соединение между континентами. Стоит отметить, что все материки связаны между собой именно при помощи оптики. Кабель проложен по дну океана.

Высокая скорость передачи данных — одно из достоинств оптоволокна

Монтаж оптоволоконного кабеля

В компаниях, которые занимаются организацией сетей на базе оптических линий, обычно работает отдельная бригада специалистов, которая отвечает именно за прокладку оптоволокна. Только специалист может знать все особенности, которые следует учитывать при работе с такими линиями. К примеру, кабель из оптоволокна нельзя сгибать, так как это приведет к потере сигнала, а при чрезмерном перегибе, вовсе его отсутствии.

Также оптоволокно необходимо класть в специальной несущей трубе, ведь само по себе оно довольно хрупкое и порвать его не составит труда. Вообще прокладка оптоволоконного кабеля осуществляется в отдельный канал. Также необходимо знать, как правильно терминировать жилы. Терминировать кабель нужно при помощи специальных коннекторов. Таких моментов на самом деле существует великое множество, знать их все и учитывать во время работы – обязанность настоящего профессионала.