Компания Безопасность - Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)

Новости

Все новости
vols5

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), обладая неоспоримыми преимуществами в сравнении с кабельными линиями на основе меди, достигшими в своих возможностях практически предельных значений и требующих неуклонно растущих затрат на свое развитие, становятся все более эффективным и экономичным способом передачи информации. Оптические каналы имеют пропускную способность на порядки выше, чем информационные медные проводные линии связи, и это позиционирует ВОЛС сегодня перспективнейшим направлением в области связи. Важным преимуществом ВОЛС является их невосприимчивость к воздействию электромагнитных полей и отсутствие в связи с этим некоторых недостатков, типичных для систем связи, использующих медный провод.

Основные понятия и области применения

vols1

ВОЛС представляет собой систему передачи информации, основанную на использовании оптических диэлектрических волноводов, известных как «оптическое волокно». По сути своей ВОЛС является информационной сетью, в которой элементами связи между ее компонентами служат волоконно-оптические линии.

Используемые в ВОЛС технологии не ограничиваются вопросами волоконной оптики, они также охватывают сферы, касающиеся передающего электронного оборудования, вопросов топологии сети, протоколов передачи данных и общих вопросов построения сетей. Наиболее часто ВОЛС применяются при создании структурированных кабельных сетей крупных территориально распределенных объектов.

Структурная схема ВОЛС, применяемой для создания подсистемы внешних магистралей зданий, изображена на рисунке.

sxema

Преимущества ВОЛС

Волоконно-оптические линии связи перед медными кабельными линиями имеют преимущества, основанные на принципах распространения в оптическом волокне сигнала. Эти преимущества являются причиной, по которой сегодня ВОЛС стремительно внедряются в информационные сети.

Широкая полоса пропускания достигнута благодаря очень высокой частоте несущей - 1014 Гц (Fo=10**14 Гц), что позволяет осуществлять передачу информации со скоростью около 10**12 бит/сек или Терабит/сек. Такая скорость дает возможность осуществлять передачу по одному волокну около 10 миллионов телефонных соединений и миллион видеосигналов одновременно. Широкая полоса пропускания, таким образом, представляет собой важнейшее преимущество оптического волокна перед медными проводами, которые на сегодня исчерпали свой ресурс развития (максимально возможным диапазоном частот для кабеля СКС из меди седьмой категории является 600 МГц).

Optical_Box

Незначительное затухание световых сигналов в оптоволокне. Промышленное оптическое волокно, которое выпускается в настоящее время зарубежными и отечественными производителями, характеризуются затуханием от 0,2 до 0,3 дБ при длине волны равной 1,55 мкм из расчета на 1 км. Низкое затухание сигнала в волокне в сравнении с медным кабелем и незначительная дисперсия обуславливают возможность построения участков линий протяженностью свыше 100 км без использования ретрансляторов.

Невысокий уровень шумов. Волоконно-оптический кабель характеризуется низким уровнем шумов, это позволяет расширять полосу пропускания, используя различную модуляцию сигналов с малой избыточностью кодов.

Высокая помехозащищенность. Волокно выполнено из диэлектрического материала, а потому невосприимчиво к воздействию электромагнитных помех, наводимых со стороны медных кабельных систем, и различного электрического оборудования, индуцирующего электромагнитное излучение. Кроме этого, в многоволоконных кабелях отсутствует проблема перекрестного воздействия электромагнитного излучения, характерная для многопарных медных кабелей.

Небольшой объем и вес. При одинаковой пропускной способности с медными кабелями волоконно-оптические имеют меньший объем и вес. Так 900-парный кабель телефонной связи, диаметр которого 7,5 см., заменяется одним оптоволокном с диаметром 0,1 см. Одетое в большое число защитных оболочек и покрытое стальной броней волокно будет представлять собой кабель диаметром всего 1,5 см, а это значительно меньше приведенного в пример телефонного кабеля.

Высокая степень защиты от несанкционированного доступа. По практически неизлучающему в радиодиапазоне волоконно-оптическому кабелю передаваемую информацию невозможно подслушать без нарушения приема-передачи. Системы непрерывного контроля (мониторинга) целостности ВОЛС, основывая свою работу на высокой чувствительности волокна, способны мгновенно отключать канал связи, на котором предпринята попытка взлома, подавая при этом сигнал тревоги. Использование сенсорами интерференционных эффектов распространяемых световых сигналов обуславливает их сверхвысокую чувствительность к колебаниям и малым перепадам давления. Подобные системы наиболее востребованы в линиях связи спецслужб, которые имеют высокие требования к защите передаваемой информации.

Наличие гальванической развязки элементов. Это преимущество оптоволокна базируется на его изолирующих свойствах. Волокно исключает возникновение «земельных» петель, появляющихся в случае наличия заземления в различных точках объекта (к примеру, на разных этажах заземлены сетевые устройства вычислительной сети, выполненной медным кабелем). Возникающая при этом разность потенциалов способна вывести из строя сетевое оборудование. В случае с оптическим волокном эта проблема отсутствует.

Взрывобезопасность и пожаробезопасность. В оптическом волокне нет искрообразования, что повышает безопасность сети и является особенно важным для химических и нефтеперерабатывающих предприятий, равно как и при обслуживании различных технологических процессов с повышенным риском.

Экономичность. Изготавливается волокно из кварца, основой которого является двуокись кремния. Это недорогой и широко распространенный материал, что выгодно отличает его от дорогостоящей меди. Стоимость волокна сегодня по отношению к паре из меди составляет 2:5, при этом волоконно-оптический кабель передает сигналы на более значительные расстояния без ретрансляции. В результате при использовании оптоволокна на линиях высокой протяженности сокращается количество повторителей.

Повышенный срок эксплуатации. Волокно с течением времени подвержено деградации, которая предполагает возрастание в проложенном кабеле затуханий. Тем не менее, современные технологии, используемые в производстве оптических волокон, позволили значительно замедлить этот процесс, и срок службы оптического волокна на сегодняшний день составляет около 25 лет. А за это время возможна смена нескольких поколений приемо-передающих систем.

Возможность удаленного электропитания. В определенных случаях необходимо удаленное электропитание для узла информационной сети. Оптоволокно в силу своих свойств не может служить питающим кабелем. Однако, в этой ситуации возможно применение смешанного кабеля, когда одновременно с оптическим волокном происходит оснащение кабеля медным проводящим элементом. Этот вариант широко применяется при создании магистральных сетей связи.

Есть в оптике и недостатки:
connect1

Создаваемые линии связи нуждаются в высоконадежных активных сетевых элементах, служащих для преобразования электрических сигналов в свет и наоборот, света в электрические сигналы. Также нужны оптические соединители (коннекторы), характеризующиеся небольшими оптическими потерями и значительным ресурсом подключения-отключения.

Такие элементы линии связи должны изготавливаться с точностью, соответствующей определенной длине волны излучения при допустимой погрешности порядка долей микрона. Естественно, что производство таких высокоточных компонентов весьма дорогостоящее.

Следующим недостатком является необходимость в прецизионном оборудовании при монтаже оптических волокон. Это дорогостоящее технологичное оборудование и при аварии затраты на восстановление значительно превышают расходы при работе с медным кабелем, два конца  которого можно просто скрутить между собой.

Но будущее, несомненно, за ВОЛС! Явные преимущества от использования ВОЛС настолько велики, что вышеуказанные недостатки не могут препятствовать все большему внедрению оптических линий связи в сферу передачи информации.

tester

К тому же, наблюдается устойчивая тенденция снижения цен на компоненты оптоволокна, тогда как затраты на развитие медных сетей постоянно растут. Учитывая все вышеизложенные возможности и преимущества, можно с уверенностью сказать, что на сегодняшнем этапе будущее телекоммуникационных сетей за развивающимися и перспективными волоконно-оптическими линиями связи.