Аннотация
В этой статье мы поговорим о различных преимуществах, которые в настоящее время представляют для компаний возможность проводить оптоволоконные каналы практически на рабочем месте своих сотрудников, а также мы поговорим о больших преимуществах, которые это влечет за собой для компаний. компании, занимающиеся проектированием и установкой сетей как для бизнеса, так и для домашних пользователей, от крупных транснациональных корпораций до тысяч домов, в которых есть профессиональное кабельное телевидение, телефон, интернет-услуги и т. д. Таким же образом мы широко поговорим об истории волоконной оптики, ее применении в качестве среды передачи и будущем волокна.
Введение
Сегодня важность коммуникаций значительно возросла до такой степени, что они стали жизненно важными для жизни компаний (а также людей).
Крайне сложно представить жизнь без телефона, без Интернета, без чата, без Messenger, без телевидения, без электронной почты, словом, без удаленных каналов связи.
Именно из-за этой важности возникла потребность в каналах, по которым передается информация, которую мы хотим отправить (или получить, в зависимости от обстоятельств). Мы заинтересованы в том, чтобы информация передавалась быстро, безопасно и интегрировалась.
Предпосылки создания телекоммуникационных сетей
На протяжении многих лет человек наладил каналы связи. Есть свидетельства того, что с 200 г. до н.э. древние цивилизации использовали ретрансляторов пешком (или верхом) для отправки сообщений. Если бы ретрансляционные станции находились в пределах прямой видимости, иногда вместо физической отправки посыльного использовались дымовые сигналы, и, как вы можете себе представить, эти сигналы не могли быть очень сложными.
Ситуация радикально изменилась в 1973 году, когда Клод Шапп изобрел оптический телеграф: сигнальную систему, которая могла достигать больших расстояний, основанная на своего рода светофоре с определенной степенью движения, с помощью которого можно было закодировать сотни символов.
С помощью этого оптического телеграфа между 1793 и 1852 годами была построена первая телекоммуникационная сеть в Европе.
В 1880 году Александр Грэм Белл изобрел фотофон, с помощью которого он продемонстрировал, что голос может передаваться в луче света. Белл сфокусировал луч света на тонком зеркале, в то время как звуковые волны заставляли зеркало вибрировать, и количество энергии, передаваемой световому датчику, изменялось по интенсивности соответствующим образом.
В последующие годы и вплоть до 1970 года, с экспериментами, проводившимися в лабораториях BELL, и разработкой лазерных диодов, которые могли работать при комнатной температуре, на основе структуры гетероперехода, большой интерес был вызван оптической связью из-за того, что лазер представлял собой когерентный оптический источник, который мог обеспечить информационную емкость в сто тысяч раз большую, чем у микроволновой системы.
С потенциалом, который могла предоставить оптическая связь, в середине 70-х годов были проведены эксперименты, в которых атмосфера использовалась в качестве канала связи (который спустя годы проявился как беспроводные сети), позже были предприняты попытки передачи различными средствами, такими как вода, пока не была представлена идея использования стекла для передачи световых сигналов, излучаемых лазером, однако потери света были слишком велики до 1949 года, когда после многих лет исследований было решено использовать покрытие на стекле. Чтобы избежать чрезмерной потери света, и с этим принципом передачи света через стеклянный стержень внутри трубки, было создано оптическое волокно.
Даже с учетом достигнутых к настоящему времени успехов, потери, связанные с использованием стекла, сделали его непригодным для передачи данных, следовательно, оно сделало его неработоспособным для сетей дальней связи.
После многих лет исследований с неблагоприятными результатами была получена конструкция волокон на основе кремния, легированного германием (для увеличения преломления) или фтором (для уменьшения преломления).
Сегодня оптические волокна представляют собой чрезвычайно компактные стеклянные нити высокой чистоты: толщина волокна аналогична толщине человеческого волоса. Изготовленные при высоких температурах на основе кремния, их производственный процесс контролируется компьютерами, чтобы позволить коэффициент преломления его ядра, которое является проводником световой волны, быть однородным и избежать отклонений, среди его основных По характеристикам можно отметить, что они компактны, легки, с низкими потерями сигнала, широкой пропускной способностью и высокой степенью надежности благодаря тому, что они невосприимчивы к электромагнитным помехам.
Физически оптические волокна делятся на две части:
- Сердечник: Изготовлен из кремния, через него передается информация, диаметр которого составляет 9 мм, 50 мм или 62,5 мм. Покрытие: Изготовлен из кремния, легированного германием, он работает как зеркало для сердечника диаметром 125 мм.,
Наконец, основная оболочка, которая обеспечивает механическую прочность, цветовую маркировку и защиту от влаги для волокна диаметром 250 мм.
Существует два основных типа оптических волокон:
- Одномодовое: это волокно, по которому сигнал одного типа передается через 9-миллиметровую сердцевину. Поскольку это очень маленький диаметр, сигнал в этом волокне достигает 100 км без необходимости использования усилителя сигнала. Многомодовое: это волокно, по которому через сердечник диаметром 50 или 62,5 мм одновременно передаются несколько типов сигналов. Недостатком этого является то, что расстояние передачи очень мало по сравнению с одномодовым оптоволокном, 5-6 км, поэтому его используют только в сетях, где необходимо передавать большой объем информации на небольшое расстояние.
В классификации волокон мы можем найти три основных типа кабелей:
Оптоволоконный защитный кабель OPGW:
- Волоконно-оптический защитный кабель имеет две основные цели:
- Защита от электрических разрядов в высоковольтных линиях электропередач в опорах электропередач. Он используется в качестве канала связи с высокой пропускной способностью для передачи информации. Кабель OPGW состоит из венца из алюминиевых проводов снаружи и алюминиевой трубки, на которой Оптические волокна интегрированы.
- Самонесущие диэлектрические кабели ADSS:
- Особенность этого типа волоконно-оптических кабелей заключается в том, что они не содержат металлических элементов, что делает его очень легким и управляемым кабелем, покрытым слоем полиэтилена, элементом в кабеле, который придает ему механическую жесткость и натяжения, представляют собой арамидную или кевларовую нить, с которой и работают пуленепробиваемые жилеты. Эти кабели предназначены для соответствия проекту, поскольку стоимость кабеля варьируется в зависимости от межпостовых зазоров и наличия сопротивления. к эффекту отслеживания.
Кабели со свободными трубками:
Эти кабели прокладываются прямо под землей или в полностью диэлектрических каналах. Оптическая жила кабеля не только покрыта полиэтиленом, но и имеет железную броню.
Развитие волоконной оптики в телекоммуникационных сетях
Со всеми достижениями, которые представляла волоконная оптика, мечта многих стала воплощаться в жизнь - иметь возможность передавать большие объемы информации на большие расстояния быстро и надежно, учитывая, что волоконная оптика имеет много преимуществ по сравнению с кабелями. традиционные, используемые для передачи данных, такие как коаксиальный кабель (в настоящее время используется для передачи телевизионных сигналов из-за его высокой пропускной способности) или кабель UTP, который все еще используется в большинстве компьютерных сетей.
Основные преимущества использования оптоволоконного кабеля вместо
медных линий:
- В отличие от меди, оптоволокно невосприимчиво к магнитным полям.Информационная емкость: одно волокно может обслуживать более 5 000 абонентов, тогда как для медного кабеля требуется кабель длиной 10 000 проводов. Безопасность сигнала.
Со всеми этими преимуществами казалось, что волоконная оптика станет ответом на молитвы, которые менеджеры телекоммуникационных сетей возносили в течение многих лет, и многие компании начали заменять свои медные магистральные кабели оптическими. Тем не менее, все еще очень сложно думать о наличии собственных волоконно-оптических линий связи в каждой компании или в каждом доме, что еще хуже, в каждом рабочем месте, из-за высокой стоимости приобретения и установки этого материала.
В рамках этой идеи появились некоторые устройства, называемые медиаконвертерами, которые, как следует из названия, представляют собой оборудование, которое позволяет нам соединять две разные среды передачи, в данном случае от оптоволоконного кабеля до медного и наоборот.
В настоящее время на рынке можно найти управляемые и неуправляемые медиаконвертеры (с помощью программного обеспечения или DIP-переключателей), переключатели, звездообразные концентраторы и мультиплексоры, повторители, трансиверы для 10, 100, 10/100 и Giga Ethernet, ATM, T1 / Сети E1, T3 (DS3) / E3, OC3, OC12, последовательный RS-232, RS-422/485, Token Ring и AS / 400. Мы можем считать, что подавляющее большинство пользователей волоконно-оптических каналов являются операторами связи (интеграторами и администраторами локальных сетей (LAN) или городских сетей (WAN), подключенных к центральному офису (OC) или конечному пользователю (CPE).)).
Среди текущих медиаконвертеров мы находим те, которые предназначены для клиентов, которым нужен качественный продукт для преобразования медиаданных без дополнительных монтажных опций или DIP-переключателей, как правило, это очень простая линейка и, следовательно, экономичная.
Впоследствии мы находим те, которые предназначены для клиентов, которые имеют растущую сеть и нуждаются в вариантах монтажа, но не в SNMP (администрировании); С этим оборудованием вы можете получить независимый модуль, шасси от 5 до 14 слотов с резервным источником питания (переменного и постоянного тока). Как правило, это очень гибкое оборудование, так как они включают в себя DIP-переключатели, которые позволяют клиенту вручную устанавливать режимы работы на стороне волокна или UTP, а также с автоматическим определением 10/100, полнодуплексным или половинным, волоконным или UTP.
Наконец, мы можем найти преобразователи для клиента, которому требуется управление SNMP, контроль полосы пропускания, доступ к порту на стороне оптоволокна и UTP, у него есть статистика MIB, TAG Vlan. В преобразователях этого типа заказчик выбирает модуль (в виде ник-карты), затем выбирает шасси, которое может быть независимым, с 2, 5 или даже 19 слотами. Это оборудование, как правило, имеет возможность иметь 1, 2 или 3 резервных источника питания (переменного и постоянного тока), в дополнение к тому, что ремонт может производиться без воздействия на сеть (без необходимости выключать или перезапускать оборудование).
Эти преобразователи также позволяют осуществлять все управление и настройку с помощью программного обеспечения, которое очень экономично и позволяет системному администратору вносить изменения в удаленных местах. Модули имеют DIP-переключатели для внесения изменений вручную, но также могут принудительно вносить изменения с помощью программного обеспечения. Эта способность дает преимущества телекоммуникационным компаниям, правительствам и банкам. Имея доступ к портам, они также могут включать и выключать оптоволокно или UTP. Это позволяет компаниям-поставщикам телекоммуникационных услуг контролировать услуги, если их клиенты не платят, без необходимости заходить на сайт CPE. Этот вариант отлично подходит для правительства, поскольку у них есть определенные часы работы, когда они не нуждаются в услугах.
Вот несколько примеров применения:
Во-первых, давайте рассмотрим поставщика телекоммуникационных услуг для взаимосвязанной звездообразной сети:
В этом примере можно увидеть, как медный кабель UTP, идущий от базового коммутатора, преобразуется в оптоволокно с помощью управляемых карт, установленных в шасси из 19 управляемых модулей, и распределяется конечному потребителю (CPE), удаленной стороне или многим пользователям (или место, где требуется несколько арендаторов), где оптоволокно в обоих случаях должно возвращаться к медному кабелю и распространяться среди конечных пользователей. CPE поставляется с самоуправляемой картой в качестве точки разграничения в одном модуле.
На многопользовательской стороне он поставляется с двумя картами, одна самоуправляемая и одна, которая действует как мини-коммутатор с 4 медными портами, обе установлены в шасси с 2 управляемыми модулями, с которыми мы получаем 5 медных портов.
Это позволяет нам управлять сетью, распределяя оптоволоконные каналы между несколькими клиентами из центрального офиса и предоставляя различные услуги разным пользователям (поскольку каждый медный порт не зависит друг от друга) с помощью одной пары волоконных нитей, тем самым снижая затраты на оборудование и имея поддержку администрирования, включая Tag VLAN, управление доступом к портам, управление полосой пропускания и QoS, среди прочего.
Другой пример применения:
В этом случае мы рассматриваем кольцевую топологию, которая обеспечивает резервный путь, который предотвращает отказ одной станции от выхода из строя всей сети. В этом примере два медных UTP из сети, которая проходит через главный коммутатор, преобразуются в две оптоволоконные муфты с помощью 19-модульного шасси преобразователя (это зависит от размера сети и центрального офиса, поскольку это также может быть 5-модульное шасси) медиаконвертеров, приводимых в действие основным преобразователем. Одна из двух оптоволоконных линий передается в удаленное место. В каждой точке мы находим шасси с двумя картами, которые разделяют трафик Ethernet через материнскую плату каждого шасси. Трафик от коммутатора ядра сети поступает в оптоволоконный порт медиаконвертера,он проходит через материнскую плату Ethernet и выходит из оптоволоконного порта другого медиаконвертера, начиная новый сегмент оптоволоконного кабеля, соединенного каскадом в следующее место. Эта конфигурация повторяется несколько раз, пока сегмент волокна не закроет кольцо с другим соединением волокна. Это позволяет администратору сети перемещаться между различными точками сети, используя преимущества оптоволоконного кольца.Это позволяет администратору сети перемещаться между различными точками сети, используя преимущества оптоволоконного кольца.Это позволяет администратору сети перемещаться между разными точками сети, используя оптоволоконное кольцо.
Как мы видим в обоих случаях, мы можем подключить оптоволокно к рабочему столу или к любой желаемой удаленной точке в соответствии с потребностями каждого человека.
Выводы
Принимая во внимание полную целостность системы связи (NETWORK), мы можем сказать, что управляемые медиаконвертеры революционизировали способ соединения между устройствами, поскольку мы можем использовать огромные преимущества волоконно-оптических сетей без необходимости использования чтобы покрыть высокие затраты на поддержание такой инфраструктуры, и мы можем продолжать поддерживать наши текущие сети, установленные в наших компаниях, предполагая низкие затраты на обслуживание и установку, но имея большие преимущества того, что в прошлом считалось только мечта.
Кроме того, если мы рассмотрим практически бесконечную полосу пропускания оптического волокна, мы можем подумать, что цифровая конвергенция стала реальностью, мы можем считать, что передача голоса, видео и данных может осуществляться одновременно с помощью та же среда, которая равна толщине человеческого волоса.
На данный момент мы можем наслаждаться этой конвергенцией услуг, не закрывая дверь для последующих приложений, которые могут быть предоставлены телекоммуникационным сетям, мы можем продолжать мечтать, продолжать работу над исследованиями, возможно, в не столь отдаленном будущем, мы можем передать запахи и вкусы, а также цвета, которые мы сейчас видим, и, что наиболее впечатляюще, возможно, через несколько лет, мы можем перемещаться из одного места в другое со скоростью света.
Библиография:
Omnitron Systems Technology Inc., Каталог продукции, доступен на www.omnitron-systems.com
AFL Telecommunications LLC, Каталог кабелей, доступен на www.afl.com
Computer Networks, Эндрю С. Таненбаум, Эд. Мак Гроу Хилл.
Тематическая энциклопедия «Знание и понимание», раздел «Наука и технологии», Под ред. Трилласа.
Condumex, каталог оптоволоконных кабелей, издание 2003 г.
Демонстрационное видео: «Производство оптоволоконных кабелей», доступно на сайте
www.corning.com Спецификация CFE E0000-21 для защитных кабелей со встроенными оптическими волокнами.
