Волоконная оптика уже много лет считается одним из центральных направлений развития в области коммуникационных технологий. Специалисты изначально возлагали на эту концепцию большие надежды, которые по сей день только подтверждаются периодическими успехами в деле прокладки сетей связи разного масштаба. В частности, оптико-волоконная связь уже продемонстрировала свою эффективность на примере тихоокеанских коммуникационных линий, а в будущем эту основу планируется использовать в лазерных и сенсорных системах.
Что такое оптоволокно?
Связь на основе оптико-волоконных сетей формируется по принципу электромагнитного излучения, за счет которого передается сигнал. Физическим носителем выступают световоды, характеризующиеся стойкостью к помехам и высокой пропускной способностью. Итак, что такое световод и какое отношение он имеет к передаче данных? Это волокно, выполненное на основе стекла с некоторыми добавками, благодаря которым изготовитель может варьировать отдельные оптические характеристики. Как минимум, требуется нанесение полимерного покрытия, защищающего световод от внешних повреждений. Собственно, и это волокно неоднородно в своей структуре. Оно состоит из сердцевины диаметром порядка 8-10 мкм, а также окружающей оболочки, образующей цилиндр толщиной порядка 100-125 мкм. Принцип работы оптико-волоконного канала связи заключается в способности световода обеспечивать внутреннее отражение электромагнитных волн с определенными показателями преломления. Условный луч света в процессе движения внутри оптоволокна отражается от оболочки изнутри, не покидая контур. Таким образом выполняется доставка сигнала с разными величинами потерь.
Эксплуатационные характеристики оптико-волоконных сетей
Основные положительные аспекты эксплуатации оптоволоконных линий связаны с высокой скоростью доставки информации. До недавнего времени данная величина выражалась в виде рекордного показателя 1 Терабит в секунду. Однако уже сейчас и эти данные считаются неактуальными с точки зрения рекордных показателей. Так, новые технологии систем волнового мультиплексирования позволили оптическим волокнам обеспечивать скорость обслуживания сигнала на уровне 15 Тбит/с. Крупные телекоммуникационные корпорации практикуют использование многоканальной оптико-волоконной связи на расстояния до 10 000 км с поддержкой скорости в 100 Гбит/с. К слову, одна трасса может содержать до 150-200 каналов, что обуславливается малым диаметром волокон. Одна магистральная линия без внешней защитной оболочки имеет толщину не более 1 см. Что касается величины затухания, которая влияет не только на скорость, но и на общее качество передачи сигнала, то этот показатель в случае с оптоволокном составляет 5 дБ/км. Это крайне хороший показатель по сравнению с традиционными электрическими сетями, что дает возможность прокладывать линии на 100 км и более без промежуточных пунктов преобразования сигнала.
Плюсы технологии
Наряду с высокой скоростью трансляции данных и низким эффектом затухания в числе преимуществ оптиковолокна отмечаются следующие:
- Долговечность эксплуатации линий.
- Технологическая надежность.
- Защищенность от внешних электромагнитных воздействий.
- Высокий уровень кодирования сигнала, практически исключающий возможность перехвата данных.
- Широкополосность.
- Небольшой вес и скромные размеры.
Насколько раскроются вышеперечисленные преимуществ в конкретной линии оптико-волоконной связи, зависит от методов ее прокладки и качества материала. Так, например, одним из важнейших препятствий на пути к массовому переходу на данный способ организации связи в России является низкий уровень специалистов этой области и неудовлетворительное качество расходных материалов.
Минусы технологии
Существуют и характерные недостатки оптоволоконных сетей, которые могут проявляться даже независимо от качества технической реализации коммуникационных каналов. В их числе отмечается:
- Высокая стоимость. Как на этапе организации технической инфраструктуры, так и в процессе ее содержания затраты пока еще превосходят расходы на устройство и эксплуатацию более привычных линий связи.
- Хрупкость структуры. Один из самых чувствительных недостатков оптического волокна заключается в ограничениях при их укладке. Обеспечить долговечность эксплуатации оптико-волоконной связи высокого уровня можно только при условии прямой прокладки линий. Впрочем, и эта проблема постепенно решается именно за счет внесения специальных добавок в структуру сердцевины волокон.
- Высокие требования к телекоммуникационной инфраструктуре. Опять же, рассчитывать на высокие эксплуатационные показатели при использовании линий оптоволокна можно только при условии, что система организуется на современном сетевом оборудовании.
Применение оптико-волоконной связи в России
Как и в других странах с передовым технологическим развитием, в России оптоволокно в первую очередь находит свое место в отрасли телекоммуникационной связи. Однако это не единственная сфера, осваивающая данную технологию. Оптические волокна используются в измерительном оборудовании, в рентгеновских аппаратах (в том числе МРТ), гироскопах и охранно-сигнализационных комплексах. При этом методики технической интеграции зачастую носят схожий характер, что подтверждает и спектр требующихся работников для организации подобных систем. В частности, вакансии для оптико-волоконной связи включают места для специалистов по сварочным работам, монтажников и проектировщиков инжиниринговых систем То же самое касается сферы технического обслуживания оптико-волоконной инфраструктуры.
Проблемы реализации оптико-волоконной связи
Ряд крупных российских провайдеров, работающих в сфере телекоммуникационного обеспечения, испытывает финансовые сложности с переходом на новые технологии организации сетевого обеспечения. Отчасти это обусловлено высокими затратами на техническое обновление сетей с полной заменой как носителей сигналов, так и эксплуатационного оборудования. Столичная компания МГТС оптико-волоконную связь рассматривает как одно из ключевых направлений развития на сегодняшний день, но в то же время ее представители отмечают и трудности, связанные с нежеланием самих абонентов переходить на новые технологические средства. Многих пользователей удовлетворяет традиционная сеть на медных проводниках, которая обеспечивает достаточные потребительские характеристики передачи данных. Они не хотят переплачивать за нововведения, что заставляет и оператора нести издержки при обслуживании телекоммуникационных сетей двух типов.
Перспективы развития оптоволоконной связи
Если массовый рынок потребления пока еще сдержанно настроен к эволюционному процессу перехода на оптоволокно, то передовые мировые корпорации уже заглядывают в будущее, которое открывают технологии оптико-волоконной связи в самых разных сферах. На текущий момент наиболее перспективными направлениями можно назвать распределенные сенсорные системы и волоконные оптические лазеры. Первая технология позволит осуществлять неразрушающий контроль строительных и инженерных сооружений с широким комплексом выходных данных анализа – в частности, с точными показателями температуры, давления и деформационных процессов объекта. Что касается оптико-волоконных лазеров, то их свойства и характеристики излучаемой волны могут обеспечить беспрецедентные возможности при физической обработке твердотельных материалов.
Заключение
Связь на базе оптоволоконной технологии при всех негативных факторах применения расширяет спектр своего охвата. В немалой степени этому способствовал технологический формат сети GPON, представляющей собой оптимизированную концепцию магистральных линий оптико-волоконной связи. «Ростелеком», как одна из крупнейших телекоммуникационных компаний в России, сделала большой шаг в технологическом освоении данного формата. На сегодняшний день она выполняет прокладку линий без промежуточных усилительных узлов на расстояния от 20 до 60 км с поддержкой скорости до 1,25 Гб/с. И это лишь один из возможных форматов использования оптоволокна в сфере телекоммуникаций на сегодняшний день.
