Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Почему оптоволоконный интернет является самым лучшим вариантом интернета для дома

Классификация

Волоконно-оптический кабель, в зависимости от выбранного критерия будет подразделяться на разные категории. Так, по материалу изготовления выделяют два типа оптоволоконных изделий:

  • GOF – кабель, оптическое волокно в котором выполнено из стекла (первая буква аббревиатуры происходит от английского glass);
  • POF – модели с полимерным проводящим элементом (первая буква аббревиатуры происходит от английского plastic).

В зависимости от способа прокладки волоконно-оптической линии все марки подразделяются на те, которые могут размещаться:

  • Путем подвешивания – такие модели содержат несущую жилу и кевларовую броню, а при подвешивании их на опоры его с ним применяются устройства грозозащиты.
  • Для внутренней прокладки – в колодцах, камерах, шахтах кабель-каналах и т.д.;
  • Для подземной прокладки – модели с усиленной наружной оболочкой, способной противостоять агрессивному воздействию окружающей среды;
  • Для подводной прокладки – эти модели имеют многослойную структуру с усиленной гидроизоляцией.

В зависимости от величины проводящего ядра в волоконно-оптическом канале по отношению к демпфирующему слою выделяют одномодовые и многомодовые кабели. Они отличаются по количеству проводимых сигналов (мод), от чего и происходит их название.

Рис. 3: одномодовый и многомодовый кабель в сечении

Одномодовый кабель характеризуется относительно небольшим диаметром проводящего сердечника – 9мкм. Такой размер  пропускает только один сигнал по каналу. Несмотря на то, что одномодовая конструкция отличается небольшой пропускной способностью,  сигнал в ней не искажается и не затухает на всей протяженности линии.

Рис. 4: движение сигнала в одномодовом волокне

Многомодовый кабель, в отличии от одномодового характеризуется куда более широким диаметром проводящего ядра —  50 или 62,5 мкм. За счет увеличения ширины канала возникает возможность отражения сразу нескольких волн  в ядре с определенным шагом (дисперсией). Поэтому по нему одновременно можно перемещать сразу несколько сигналов.

Рис. 5: движение сигнала в многомодовом волокне

Недостатком многомодового волокна является искажение и затухание сигнала, но вместе с тем многомодовый и более дешевый вариант, в сравнении с одномодовым, так как он работает на обычных светодиодах, а не на лазере. В зависимости от конкретных параметров, размеров и внешнего диаметра многомодовые кабели  подразделяются на  четыре класса и имеют различное применение.

Таблица: применение многомодовых кабелей различных классов

Класс волокнаРазмер ядра/демпфера, мкмКоэффициент широкополосности,режим OFL, МГц·кмГде применяются
850 нм1300 нм
OM162.5/125200500Применяется для расширения ранее установленных систем. Использовать в новых системах не рекомендуется.
OM250/125500500Применяется для поддержки приложений с производительностью до 1 Гбит/с на расстоянии до 550 м.
OM350/1251500500Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 2000 МГц·км. Волокно применяется для поддержки приложений с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 300 м.
OM450/1253500500Волокно оптимизировано для применения лазерных источников. В режиме RML коэффициент широкополосности на длине волны 850 нм составляет 4700 МГц·км. Волокно применяется для поддержки приложений с производительностью до 10 Гбит/с на расстоянии до 550 м.

Так что же лучше – оптика или медь?

Нынче любой крупный и даже средний интернет-провайдер использует в ряде сегментов своих сетей оптоволокно. И наоборот: как бы провайдер не заманивал подключением к «самой быстрой системе нового поколения», отдельные участки его сетей – традиционный медный кабель. Просто правила им диктуют условия среды (где-то они больше подходят для меди, а где-то – для оптики) и экономическая целесообразность, а маркетинг – есть маркетинг.

К какому виду магистрали подключили ваш дом провайдеры «Медный всадник» и «Оптическая иллюзия», точно не скажет никто, поэтому будем считать, что их предложения различаются только способом подключения абонентов внутри квартир.

В таблице ниже сопоставлены свойства волоконной оптики и витой пары:

ОптоволокноМедная витая пара
Теоретически достижимая скорость связи

OS1 – 40 Гбит/с

OS2– 100 Гбит/с

OM3 и ОМ4 – 100 Гбит/с

До 10 Гбит/с для кабелей категории 6 и 7.
Максимальная длина неразрывной линии

OS1 – 100 км

OS2 – 40 км

ОМ3 – 300 м

ОМ4 – 125 м.

100 м
Физические свойства кабеляТонкий, хрупкийТолстый, гибкий
Подверженность внешним воздействиямЧрезмерные изгибы, давление, некоторые виды излученийЭлектромагнитные помехи, атмосферное электричество, агрессивные химические среды, огонь, несанкционированное подключение для считывания данных
Совместимость с клиентским оборудованиемТребует покупки специальных адаптеровСовместима с любыми устройствами, оснащенными гнездами RJ-45
ОбслуживаниеТребует спецоборудования и профессиональной подготовкиТребует минимальных навыков и знаний
СтоимостьВысокаяНизкая

Подведем итоги:

  • Оптоволоконная линия до 10-и раз быстрее и гораздо «дальнобойнее», чем витая пара, она не подвержена влиянию наводок электрического оборудования и силовых линий, долговечна и прочна, не горит, не теряет свойств от влаги, кислот и щелочей. Не допускает шпионских врезок и прослушивания путем индукционного подключения.
  • Волоконно-оптическую сеть легче замаскировать в интерьере, для нее не нужно монтировать широкие неэстетичные кабель-каналы.
  • Волоконная оптика – это хоть и гибкое, но стекло, а любое стекло может трескаться и крошиться. Поэтому монтаж и модернизация такой сети требует большой аккуратности. Если поврежденную витую пару можно разрезать и соединить простой скруткой, то для восстановления разорванной оптики нужен специальный сварочный аппарат и умение с ним обращаться. А иногда даже небольшое повреждение волоконно-оптической линии требует полной ее замены.
  • Главное преимущество витой пары – дешевизна и простота в обиходе. За подключение к Интернету посредством медного кабеля с вас, скорее всего, не возьмут никаких дополнительных денег, а за оптику придется заплатить, ведь она дорогая. Витую пару с универсальным коннектором можно сразу воткнуть в компьютер – и на нем появится Интернет. Для оптики снова придется раскошелиться на специальную розетку, модем (ONT-терминал или роутер), сетевые адаптеры. А это тоже недешево.

Чисто оптоволоконные сети внутри домов и квартир пока большая редкость, чаще всего их делают гибридными – частично оптическими, частично меднопроводными, частично беспроводными. Оптику обычно подводят только к модему, а конечные устройства – компьютеры, смартфоны, смарт ТВ и т. д. получают Интернет всё по той же витой паре или Wi-Fi, ведь они не оборудованием модулями декодирования светового сигнала. Значит, какие бы сверхскорости ни обещал вам провайдер, медленные сегменты сети сведут ее на нет.

Итак, ваш выбор «Медный всадник», если:

  • Вы не хотите переплачивать за то, чего, скорее всего, не получите. Если ваши устройства – потребители Интернет-трафика работают на устаревших протоколах Ethernet или Wi-Fi, то оптика не сделает их быстрее.
  • Вы часто переносите компьютер с места на место, у вас есть собака, которая любит жевать провода или маленькие дети, хватающие всё подряд. И в случае повреждения кабеля вам проще починить его своими руками, чем платить мастеру.

Вам лучше стать клиентом «Оптической иллюзии», если:

  • Вы за всё новое против всего старого. Волоконная оптика – это технология будущего, а значит, достойна инвестиций. И пусть она дружит не с каждым девайсом – скоро, надо ожидать, производители последних возьмутся за ум и оборудуют свои продукты поддержкой оптоволокна. Ведь потребители этого хотят и готовы вкладываться.
  • Финансы для вас – не проблема. У вас современная техника, которая поддерживает последние протоколы проводной и беспроводной связи, и вы готовы заставить ее «взять максимальную высоту».
  • Вам нужна скорость, и этим все сказано.
  • Безопасность сети в плане возможной утечки данных – ваше всё.

Виды оптоволоконных кабелей

Если ориентироваться на область использования, известны разные типы оптоволоконного кабеля:

  • для применения в помещениях;
  • для подземных коммуникаций;
  • для подвесных конструкций;
  • с жестким тросом;
  • водяной.

По количеству путей известны некоторые типы оптоволоконных кабелей:

Одномодовый оптоволоконный кабель

Идентифицируется этот вид обозначением OS или Optical Single-mode Fiber. В этом виде все лучи проходят по одному пути и доходят до приемника в одно время. Это приводит к минимальному искажению сигнала. Одномодовое оптоволокно требует применения лазерного приемопередатчика, который использует свет требуемой длины волны. Основное различие между одиночными режимами в конструкции кабеля:

  1. OS1 – жесткий буферный. Каждое полотно имеет свое защитное двухслойное покрытие. Вес легкий, но кабель более гибкий и устойчивый к раздавливанию. Применение внутреннее.
  2. OS2 – свободный кабель. Все волокна «голые» кроме их внешнего покрытия. Трубка в которую они помещены заполнена оптическим гелем. Применение внешнее.

Такие волокна используются в таких линиях связи:

  • морской;
  • наземной магистрали;
  • провайдерской;
  • системе кабельного телевидения.

Многомодовый оптоволоконный кабель

На данный момент это самый распространенный тип провода, который является доступным. Идентифицируется он обозначением ОМ. Выпускаются классы: ОМ1, ОМ2, ОМ3, ОМ4 и ОМ5. Лучи двигаются по индивидуальному пути и достигают конца волокна в разное время, что искажает окончательный сигнал. Задержка сигнала в многомодовом оптоволокне не отличается от той, которая происходит в электрических кабелях. Такие провода используют в таких случаях:

  • во внутренних магистралях зданий;
  • в горизонтальных сегментах СКС;
  • в центрах обработки большого количества данных.

Применение линий оптоволоконной связи

Оптоволокно активно применяется для построения городских, региональных и федеральных сетей связи, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Это связано с быстротой, надёжностью и высокой пропускной способностью волоконных сетей. Также посредством применения оптоволоконных каналов существуют кабельное телевидение, удалённое видеонаблюдение, видеоконференции и видеотрансляции, телеметрические и другие информационные системы. В перспективе в оптоволоконных сетях предполагается использовать преобразование речевых сигналов в оптические.

История

Рис.1, Дэниел Колладон сначала описал этот эффект в 1842 году, в статье, названной «О распространении луча света в параболическом жидком потоке». Иллюстрация взята из более поздней статьи Colladon, в 1884

Попытки использовать свет, для передачи информации уходят к временам, когда человек только научился сохранять огонь. Всевозможные сигналы, с помощью костров, фонарей, маяков человечество использовало тысячелетия.

В 1790 году, во Франции, Колд Шапп построил систему оптического телеграфа состоящую из цепи семафорных башен с сигнальными рычагами. Следующий большой шаг сделал в 1880 году американец Александр Грэхем Белл. Он изобрёл фотофон, в котором речевые сигналы передавались с помощью света. Однако эта идея не нашла практического применения. Погода и состояние атмосферы не позволяли гарантированно передавать сигнал на приемлемые расстояния. Атмосфера, как среда передачи была неудобна.

Дэниел Колладон ещё в 1842 году описал эффект названный «световой фонтан» или «световая труба», а в 1870 году, английский физик Джон Тиндаль продемонстрировал (см. Рис.1), что свет может передаваться в потоке воды. В его экспериментах использовался принцип полного внутреннего отражения, который используется в современных световодах.

Следующим заметным этапом был патент, который получил в 1934 году американец Норман Р. Френч на оптическую телефонную систему. Он предлагал модулировать речевыми сигналами свет и передавать его по системе «кабелей» состоящих из стержней изготовленных из чистого стекла. Для реализации этого проекта необходимо было иметь подходящий источник излучения и возможность изготовления сверхчистого материала для светопроводящих стержней. Технически реализовать его идею удалось только спустя четверть века.
В 1958 году американцы Артур Шавлов и Чарльз Г. Таунс, и независимо советские физики Прохоров и Басов разработали лазер. Первые лазеры начали работать в 1960 году. Позже, в 1962 году советский учёный Ж. Алфёров предсказал возможность создания гетеропереходов и построение на их основе полупроводниковых лазерных излучателей. Позже были созданы полупроводниковые светодиодные и лазерные излучатели. К этому времени уже были разработаны полупроводниковые фотодиоды. Но для построения эффективных сетей передачи данных необходимо было иметь световоды с коэффициентом затухания не более 20 дБ/км. Лучшие на то время световоды использующиеся в медицине для прямой передачи изображения на короткие расстояния составляло порядка 1000 дБ/км.
Прорыв был произведён в 1970 году компанией Corning. Они получили оптические волокна со ступенчатым профилем показателя преломления с коэффициентом затухания на длине волны 633 нм. менее 20 дБ/км. Уже к 1972 году удалось уменьшить коэффициент затухания на длине волны 850 нм. до 4 дБ/км. Современные многомодовые волокна имеют коэффициент затухания на длине волны 850 нм. не более 2,7 дБ/км., одномодовые волокна имеют коэффициент затухания на длине волны 1550 нм. не более 0,2 дБ/км.
Первые волоконно-оптические кабели были пущены в эксплуатацию для телефонной связи на кораблях военно-морского флота США в 1973 году. Позже они стали активно использоваться в авиации, позволяя полностью исключить помехи в каналах передачи данных и при этом существенно уменьшить вес оборудования.
Первый стандартный подводный волоконно-оптический кабель (ТАТ-8) был успешно проложен через Атлантический океан в 1988 году

Оптоволокно

Волоконно-оптические кабели используют небольшие стеклянные волокна для передачи данных с использованием импульсов света. Свет распространяется так же, как и электричество через медный провод, но преимущество заключается в том, что волоконные кабели могут одновременно передавать сразу несколько сигналов. Они невероятно малы, поэтому их часто объединяют в более крупные кабели под названием «волоконно-оптические магистральные кабели», каждая из которых содержит несколько волоконных линий. Волоконные кабели содержат огромное количество данных, а средняя скорость, которую Вы увидите у себя дома, составляет около 1 Гбит/с (часто называемый «гигабитный интернет»).

Волоконные магистральные кабели образуют основную часть современного Интернета, и Вы увидите их преимущества, даже если у Вас нет «волоконного интернета». Это связано с тем, что точки обмена через Интернет (IXP) — коммутационные и маршрутизационные станции которые соединяют Ваш дом с остальной частью мира — используют волоконно-оптические магистральные линии для подключения к другим IXP.

Но когда придет время соединить все дома в городе с Вашим местным IXP (термин, который обычно называют «последней милей»), Ваш провайдер обычно будет использовать традиционный коаксиальный кабель для Вашего дома. Этот вариант становится узким местом для Вашей интернет-скорости. Когда кто-то говорит, что у них есть «оптоволоконный интернет», они имеют в виду, что подключение из их дома к IXP также использует волокно, исключая ограничение скорости медного кабеля.

Со скоростью света

Предполагаю, что многим читателям приходилось препарировать обычный сетевой кабель, и они знают, что он состоит из медных жил. Металл, в частности, медь передает информацию с устройства на устройство посредством электрических импульсов. Но электричество – лишь один из возможных переносчиков сигнала в компьютерных сетях, еще им бывают радиоволны и свет.

Для передачи светового импульса медь не годится, ему нужна прозрачная среда – светопроводящее волокно, которое и называют оптическим.

Оптоволокно или световод – это особая нитевидная структура из стеклянных или пластиковых материалов, которая проводит свет на большие расстояния. Скорость передачи по нему, в отличие от меди, практически безгранична!

Пучок таких волокон под одной оболочкой называют волоконно-оптическим кабелем, а сеть из них – волоконно-оптическими линиями связи или ВОЛС.

Оптоволокно: что оно собой представляет

Оптическое волокно состоит из прозрачного сердечника – среды передачи света, и оболочки (демпфера), которая препятствует затуханию импульса и обеспечивает его доставку до конечной точки.

Передающие среды, которые иначе называют ядрами оптических волокон, делают из кварцевого, халькогенидного и других видов стекол, а также из акриловых смол. Эти материалы характеризуются прочностью, гибкостью, высокой светопроницаемостью и низкой чувствительностью к перепадам температур и излучениям. Оболочки также состоят из стекла или пластика.

Толщина световодов, используемых в построении ВОЛС, составляет 125 мкм. При этом диаметр сердечника может быть разным – 7–62,5 мкм в зависимости от вида оптоволокна.

Виды и категории оптических волокон и кабелей. Одномод и многомод

По виду и назначению различают одномодовые и многомодовые оптические волокна (а также состоящие из них кабели).

  • Одномодовые оптоволоконные нити пропускают лишь 1 световой сигнал (одну моду). Диаметр их сердечника составляет 7-10 мкм (в коммуникационных системах – 9 мкм), а чем он уже, тем ниже дисперсия и меньше затухание луча. Пропускная способность одномодового кабеля ниже, чем многомодового, но он способен передавать данные на бОльшие расстояния.
  • Многомодовые волокна одновременно пропускают несколько сигналов. Их сердечники имеют в несколько раз большее сечение – 50-62,5 мкм, что создает условия для повышения уровня дисперсии и более быстрого затухания импульса. Кабели такого типа предназначены для относительно коротких расстояний.

Волоконно-оптические кабели, которые используют для построения компьютерных сетей, делятся на 7 классов:

  • OS1 – одномод с сердечником 9 мкм.
  • OS2 – широкополосный одномод с сердечником 9 мкм.
  • OM1 – многомод с сердечником 62,5 мкм.
  • OM2 – многомод с сердечником 50 мкм.
  • OM2 plus – могомод с сердечником 50 мкм для лазерных источников (улучшенный).
  • OM3 – высокоскоростной многомод с сердечником 50 мкм.
  • OM4 – оптимизированный многомод с сердечником 50 мкм.

Одномодовые кабели предназначены для межконтинентальных, межгосударственных, межгородских и внутригородских магистралей большой протяженности (обычно от 10 км), а также для связи удаленных узлов оборудования телекоммуникационных компаний и центров обработки данных. То есть их применяют там, где важна непрерывность (или минимальное количество соединений) и повышенная надежность линии.

Кабели такого типа стоят дешевле, чем многомодовые, но если учесть затраты на весь необходимый комплект оборудования, то системы на одномодовой передаче обходятся дороже.

Многомодовые кабели используют для подключения к сети рабочих станций и других конечных устройств внутри помещений, для связи между этажами и близко расположенными зданиями (до 550 м). Также ими оборудуют дополнительные линии связи в центрах обработки данных.

Для подключения к Интернету жителей многоэтажных домов чаще всего используют многомодовые кабели классов OM3 и OM4.

Волоконно-оптические кабели передают данные на расстояние до 40-100 км и поддерживают скорость до 100 Гбит/с. Но это лишь теоретически достижимые значения: на быстроту и качество связи влияет категория кабеля и оборудование, которое обрабатывает сигнал.

Порядок сварки в сварочном аппарате:

  1. Порядок сварки в сварочном аппарате: Сколотые очищенные волокна укладываются в специальные канавки и фиксируются зажимами. Гильза КДЗС надевается на волокна заранее.
  2. Аппарат начинает передвигать волокна по направлению друг к другу до тех пор, пока не зафиксирует их в своей оптической системе.
  3. Устройство подает на концы волокон короткий разряд, очищая от случайно попавшей пыли. Но если на концах сколов — жирные отпечатки пальцев или грязь, которую так просто не сдуешь, она только запекается и окончательно портит скол.
  4. Далее сварочный аппарат сводит волокна для окончательной сварки — по трем координатам, с нарастающей точностью. Если на этом этапе умное устройство обнаружит неровность сколов или еще что-то, что помешает их качественно сварить — процесс сварки остановится, на экране сварочного аппарата появится соответствующее сообщение.
  5. Если же все нормально, подается окончательный разряд, сколы оплавляются, и аппарат во время этого придвигает их уже вплотную друг к другу. Все, волокна спаяны.
  6. Далее сварочный аппарат оценивает качество сварки по изображению места стыка под микроскопами оптической системы, и на просвет определяет затухание. Следующая стадия проверки — на прочность, устройство при этом пытается развести только что сваренные волокна в стороны. Однако многие эту функцию отключают, боясь что не остывшая до конца сварка может испортиться.
  7. Пайщик достает спаянные волокна, надвигает гильзу КДЗС, закрывая место сварки и прилегающее оголенное оптоволокно, и кладет гильзу в печку для усаживания.
  8. После извлечения из печки гильза выкладывается на специальную полочку, чтобы остыть. В горячем виде ее нельзя располагать в кассете — есть риск сломать оптоволокно, т.к. защищающая его гильза еще мягкая. Кроме того, класть ее куда-то кроме специально предназначенной полочки тоже нельзя — горячий пластик может прилипнуть. Именно поэтому и забывать ее в печке тоже нельзя — прилипнет. Вынимать гильзу из печки нужно сразу после сигнала таймера.

На фото — сваренное волокно. Хорошо видна точка, в которой преломляется свет — место сварки.

Важно помнить:

И сварочный аппарат, и скалыватель — дорогие и сложные устройства. Да, пайщики оптоволокна работают в самых разных условиях — в канализации, на чердаках, в поле, в мороз и дождь. Но при этом нужно беречь технику от падения и ударов. Ведь не зря их чемоданчики для переноса выложены изнутри пенопластом или толстой мягкой тканью. Фирма-производитель легко определит, перестало ли устройство работать «само» или этому предшествовало падение или удар. В последнем случае гарантии не будет.

Поэтому при работе всегда проверяйте — надежно ли стоит устройство? Надежно ли стоит стол, на котором расположен сварочник или скалыватель? И т.д. Собственно, зная цену хорошего сварочного аппарата, это даже нельзя назвать фанатизмом.

Важно также регулярно проводить техническое обслуживание устройств (многие профилактические действия предусмотрены в самом аппарате и выполняются по инструкции), а не использовать до последнего

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации