การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก เครือข่ายใยแก้วนำแสง

การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก- วิธีการส่งข้อมูลโดยใช้การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของช่วงแสง (ใกล้อินฟราเรด) เป็นผู้ให้บริการสัญญาณข้อมูล และสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเป็นระบบนำทาง เนื่องจากความถี่พาหะสูงและความสามารถในการมัลติเพล็กซ์ที่กว้าง ปริมาณงานของสายไฟเบอร์ออปติกจึงมากกว่าปริมาณงานของระบบการสื่อสารอื่นๆ ทั้งหมดหลายเท่า และสามารถวัดเป็นเทราบิตต่อวินาที การลดทอนของแสงในไฟเบอร์ออปติกต่ำทำให้สามารถใช้การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกในระยะทางไกลโดยไม่ต้องใช้เครื่องขยายเสียง การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกปราศจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและเข้าถึงได้ยากหากใช้งานโดยไม่ได้รับอนุญาต: ในทางเทคนิคแล้วการสกัดกั้นสัญญาณที่ส่งผ่านสายเคเบิลออปติคัลทำได้ยากมากโดยไม่มีใครสังเกต

พื้นฐานทางกายภาพ

การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการสะท้อนภายในทั้งหมดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่วนต่อประสานระหว่างไดอิเล็กทริกที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน ใยแก้วนำแสงประกอบด้วยสององค์ประกอบ - แกนกลางซึ่งเป็นตัวนำทางแสงโดยตรงและเปลือก ดัชนีการหักเหของแสงของแกนกลางค่อนข้างสูงกว่าดัชนีการหักเหของแสงของเปลือก เนื่องจากการที่ลำแสงซึ่งประสบกับการสะท้อนหลายครั้งที่ส่วนต่อประสานระหว่างแกนและเปลือกโลก แพร่กระจายในแกนกลางโดยไม่ปล่อยทิ้งไว้

แอปพลิเคชัน

การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกมีมากขึ้นเรื่อยๆ ประยุกต์กว้างในทุกพื้นที่ - ตั้งแต่คอมพิวเตอร์และพื้นที่บนเครื่องบิน ระบบเครื่องบินและเรือ ไปจนถึงระบบการส่งข้อมูลไปยัง ระยะทางไกลตัวอย่างเช่น ปัจจุบันมีการใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสงยุโรปตะวันตก - ญี่ปุ่น ซึ่งส่วนใหญ่ผ่านอาณาเขตของรัสเซีย นอกจากนี้ ความยาวทั้งหมดของสายสื่อสารใยแก้วนำแสงใต้น้ำระหว่างทวีปยังเพิ่มขึ้นอีกด้วย

ไฟเบอร์ถึงทุกบ้าน ไฟเบอร์ไปยังสถานที่ FTPหรือ ไฟเบอร์ถึงบ้าน FTTH ) เป็นคำที่ใช้โดยผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตโทรคมนาคมเพื่ออ้างถึงระบบโทรคมนาคมบรอดแบนด์ตามการติดตั้งช่องสัญญาณไฟเบอร์และความสมบูรณ์ที่อาณาเขตของผู้ใช้โดยการติดตั้งอุปกรณ์ปลายทางแบบออปติคัลเพื่อให้บริการโทรคมนาคมที่หลากหลาย ได้แก่ :

อินเทอร์เน็ตความเร็วสูง
บริการสื่อสารทางโทรศัพท์
บริการรับโทรทัศน์.

ค่าใช้จ่ายในการใช้เทคโนโลยีใยแก้วนำแสงลดลง ทำให้บริการนี้สามารถแข่งขันกับบริการแบบเดิมได้

เรื่องราว

ประวัติของระบบการรับส่งข้อมูลในระยะทางไกลควรเริ่มตั้งแต่สมัยโบราณ เมื่อผู้คนใช้สัญญาณควัน ตั้งแต่นั้นมา ระบบเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก เริ่มมีโทรเลขครั้งแรก จากนั้นก็มีสายโคแอกเชียล ในการพัฒนา ระบบเหล่านี้ไม่ช้าก็เร็วพบข้อจำกัดพื้นฐาน: สำหรับระบบไฟฟ้า นี่คือปรากฏการณ์ของการลดทอนสัญญาณที่ระยะหนึ่ง สำหรับระบบไมโครเวฟ มันคือความถี่พาหะ ดังนั้นการค้นหาระบบใหม่โดยพื้นฐานยังคงดำเนินต่อไปและในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 พบวิธีแก้ปัญหา - ปรากฎว่าการส่งสัญญาณโดยใช้แสงนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าสัญญาณไฟฟ้าและไมโครเวฟมาก

ในปีพ.ศ. 2509 Kao และ Hokam แห่งห้องปฏิบัติการ STC (STL) ได้แนะนำเส้นใยแก้วธรรมดาที่มีการลดทอน 1000 dB/km (ในขณะที่การลดทอนในสายโคแอกเชียลเพียง 5-10 dB/km) เนื่องจากสิ่งเจือปนซึ่งมีอยู่ และโดยหลักการแล้วสามารถลบออกได้

มีสอง ปัญหาระดับโลกเมื่อพัฒนา ระบบแสงการส่งข้อมูล: แหล่งกำเนิดแสงและผู้ให้บริการสัญญาณ ครั้งแรกได้รับการแก้ไขด้วยการประดิษฐ์เลเซอร์ในปีพ. ศ. 2503 ครั้งที่สองด้วยการถือกำเนิดของสายเคเบิลออปติคัลคุณภาพสูงในปี 2513 ได้รับการพัฒนาโดย Corning Incorporated (ภาษาอังกฤษ) . การลดทอนของสายเคเบิลดังกล่าวอยู่ที่ประมาณ 20 เดซิเบล/กม. ซึ่งค่อนข้างยอมรับได้สำหรับการส่งสัญญาณในระบบโทรคมนาคม ในเวลาเดียวกัน เลเซอร์ GaAs ของเซมิคอนดักเตอร์ที่ค่อนข้างกะทัดรัดก็ได้รับการพัฒนาขึ้น

หลังจากการวิจัยอย่างเข้มข้นระหว่างปี 1975 และ 1980 ระบบใยแก้วนำแสงเชิงพาณิชย์ระบบแรกก็ปรากฏขึ้น โดยทำงานด้วยแสงที่ความยาวคลื่น 0.8 ไมครอน และใช้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) อัตราบิตของระบบรุ่นแรกคือ 45 Mbps ระยะห่างระหว่างตัวทำซ้ำคือ 10 กม.

เมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2520 ในเมืองลองบีช รัฐแคลิฟอร์เนีย โทรศัพท์ทั่วไปและอิเล็กทรอนิกส์เป็นคนแรกที่ใช้ลิงก์ออปติคัลเพื่อส่งข้อมูลทางโทรศัพท์ที่ความเร็ว 6 Mbps

ระบบใยแก้วนำแสงรุ่นที่สองได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 พวกเขาดำเนินการด้วยแสงที่มีความยาวคลื่น 1.3 ไมครอนจากเลเซอร์ InGaAsP อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวยังถูกจำกัดเนื่องจากการกระเจิงที่เกิดขึ้นในช่อง อย่างไรก็ตาม ในปี 1987 ระบบเหล่านี้ทำงานด้วยความเร็วสูงถึง 1.7 Gbit/s โดยมีระยะห่างระหว่างตัวทำซ้ำ 50 กม.

การสื่อสารด้วยแสง- การส่งข้อมูลโดยใช้ e-magn จะออปติคอล แนว. ความคิดของอ.ด้วย มนุษย์รู้จักมาเป็นเวลานาน (ไฟธรรมดาตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 ตัวอักษรสัญญาณ) แต่ด้วยการสร้างเลเซอร์เท่านั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างระบบออปติคัลบรอดแบนด์
คุณสมบัติทางแสง ข้อมูล ระบบมีแบนด์วิดธ์ขนาดใหญ่เนื่องจากมีค่าความถี่พาหะสูง และด้วยเหตุนี้ ความสามารถในการส่งข้อมูลจำนวนมากด้วยความเร็วสูง ( กับ). มุมเล็ก ความแตกต่างของลำแสงเลเซอร์ทำให้เกิดช่องว่าง ความลับและพลังงานสูง การป้องกันสัญญาณรบกวนของการส่งข้อมูลผ่านออปติคัล ช่องทางการสื่อสารที่มีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณขนาดเล็ก

แบบจำลองทางกายภาพของระบบ O. s. คือข้อมูลนั้น สัญญาณในเอ็นโค้ดเดอร์จะถูกแปลงเป็นรูปแบบที่สะดวกสำหรับการมอดูเลต จากนั้นจะเข้าสู่ซับโมดูเลเตอร์-แอมพลิฟายเออร์ จากนั้นจึงเข้าสู่วงจรกระตุ้นของโมดูเลเตอร์ ด้วยความช่วยเหลือจากภายนอก หรือ int. โมดูเลเตอร์จะปรับสัญญาณแอมพลิจูด ความเข้ม ความถี่ เฟส หรือความถี่พาหะตามข้อมูล สัญญาณ (ดู การปรับแสง). จากนั้นมอดูเลต ลำแสงเลเซอร์ถูกจัดเรียงแบบออปติคัล ระบบและส่งไปยังวัตถุ ด้วยความช่วยเหลือของการรับแสง ระบบสัญญาณจะเน้นที่ตัวตรวจจับแสง, ไฟฟ้าเอาท์พุต สัญญาณ to-rogo ถูกประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อดึงข้อมูล สัญญาณ. มีสองวิธีในการรับแสง สัญญาณ - การตรวจจับโดยตรงและการรับสัญญาณเฮเทอโรไดน์ ในระบบรับเฮเทอโรไดน์และในระบบสื่อสารที่ความถี่ย่อย สัญญาณจะถูกแปลงหรือถ่ายโอนไปยังบริเวณความถี่ต่ำ
ออปติคัล ระบบการสื่อสารแบ่งออกเป็นแบบเปิด - ภาคพื้นดินหรืออวกาศและแบบปิด - ตัวนำแสง ออปติคัล สายสื่อสารในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ การมีอยู่ของฝุ่น ควัน และการรวมตัวอื่นๆ ปรากฏการณ์ที่ปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดความผันผวนในดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง และส่งผลให้เกิดการบิดเบือนของลำแสงและความผันผวนในมุมที่มาถึงเครื่องตรวจจับแสง
การแผ่รังสีเลเซอร์ในระดับสูงช่วยให้สามารถใช้วิธีการมอดูเลตที่ป้องกันเสียงรบกวนได้ เช่น ความถี่ เฟส และโพลาไรซ์ การมอดูเลต ระบบของ O. เป็นที่รู้จัก โดยใช้โพลาไรเซอร์ การมอดูเลตการแผ่รังสีของเลเซอร์ก๊าซแบบต่อเนื่อง (เลเซอร์ He - Ne พร้อม - 0.03 ไมโครเมตรและเลเซอร์ CO 2 ที่มี - 10.6 ไมโครเมตร) สำหรับการส่งข้อมูลทั้งแบบอะนาล็อกและดิจิตอล เพื่อส่งงีบสุดท้าย ความเข้มข้นที่สะดวกสบาย เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ปั๊มปัจจุบัน
ช่วงของการกระทำของสาย O. ด้วย. ในสภาพพื้นโลกจะจำกัดอยู่ในแนวสายตา อย่างไรก็ตาม การสื่อสารแบบ over-the-horizon สามารถทำได้โดยใช้บรรยากาศ - สายการสื่อสารด้วยเลเซอร์กับตู้เอทีเอ็ม ช่องทางกระจัดกระจาย
ในบรรดาสายการสื่อสารแบบเปิดนั้นสายสื่อสาร Earth-space และ space-space มีแนวโน้มที่ดีในระยะทางไกล (เช่น 1.6 x 10 8 กม. ไปยังดาวอังคาร) จำเป็นต้องส่งข้อมูลจำนวนมากด้วยความเร็วสูง (10 6 บิต / วินาที)

สายปิดของการสื่อสาร. ในสภาพพื้นดิน สูงสุด มีแนวโน้มปิดไฟเบอร์ออปติก สายสื่อสาร (FOCL) การลดทอนแสงต่ำ สัญญาณในเส้นใยแก้วนำแสงโหมดเดียวที่ใช้แก้วควอทซ์ (ดูรูปที่ ใยแก้วนำแสง) และข้อดีพื้นฐานหลายประการเหนือการสื่อสารแบบมีสายทำให้สามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวางในสายการสื่อสารแบบขยาย
มัลติโหมด FOCLs มีข้อจำกัดพื้นฐานในแง่ของความยาวและอัตราการส่งข้อมูลดิจิทัล ซึ่งกำหนดโดยการลดทอนและการขยายของพัลส์ออปติคัล สัญญาณ หลังเกิดจากกิริยาและรงค์ การกระจายตัวของมัลติโหมดออปติคัล เส้นใย การใช้ไฟเบอร์ออปติกโหมดเดียวที่มีการลดทอนต่ำ (0.2 dB/km) ร่วมกับเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำงานด้วยค่าต่ำสุด ความกว้างของสเปกตรัมการแผ่รังสี ช่วยให้คุณลดผลกระทบของการกระจายบน =1.3 μm และส่งข้อมูลดิจิตอลด้วยความเร็วสูงและในระยะทางไกล
พารามิเตอร์สำหรับการประเมินความเป็นไปได้ของการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูงเป็นผลคูณของอัตราการถ่ายโอนข้อมูลและระยะทาง สำหรับ FOCL โหมดเดี่ยวที่ความยาวคลื่นรังสี 1.55 µm พารามิเตอร์นี้สามารถเกิน 200 (Gbit/s)-km
เฉพาะเจาะจง คุณลักษณะของระบบของ O. ด้วย เมื่อเทียบกับวิทยุ ระบบมีพลังงานจำกัด ศักยภาพ - อัตราส่วนของกำลังของแหล่งกำเนิดรังสีต่อกำลังของแสง สัญญาณที่มาจากเอาต์พุตของสายไฟเบอร์ไปยังตัวตรวจจับแสงและจำเป็นสำหรับการลงทะเบียนสัญญาณที่มีความน่าจะเป็นข้อผิดพลาดที่ต้องการ (ไม่เกิน 10 -9)
เพื่อเน้นข้อมูล โฟตอนจำนวนหนึ่งต้องมาถึงผู้รับ ด้วยอัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่เพิ่มขึ้นและในขณะที่ยังคงความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดเดิม ออปติคัลควรเพิ่มขึ้น พลังงานที่ตรวจพบโดยเครื่องตรวจจับแสง ดังนั้นงานเร่งด่วนคือการพัฒนาตัวนำทางไฟเบอร์ออปติกที่มีการลดทอนและประสิทธิภาพต่ำ ระบบอินพุตและเอาต์พุตของรังสีจากเส้นใย
นอกจากความเร็วและการป้องกันสัญญาณรบกวนแล้ว สายไฟเบอร์สำหรับการส่งสัญญาณข้อมูลจะต้องมีความน่าเชื่อถือและความเสถียรของข้อมูลมาตรวิทยา ลักษณะเฉพาะ. สิ่งนี้แทบจะขจัดการใช้การปรับแอมพลิจูดใน FOCL เนื่องจากขนาดของสัญญาณที่เอาท์พุตของสายสื่อสารขึ้นอยู่กับสถานการณ์ในสายสื่อสารโดยเฉพาะในการลดทอน นอกจากนี้ ความเสื่อมโทรมเมื่อเวลาผ่านไปของตัวส่งและตัวรับ ผลกระทบของอุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ อาจทำให้คุณภาพการสื่อสารแย่ลง นาอิบ สัญญาคือการส่งข้อมูลดิจิทัลโดยใช้วิธีการมอดูเลตแบบพัลส์
การพัฒนาอายุยืนยาว (~10 4 ชั่วโมง) เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ c=1.3 µm และแบนด์วิดธ์การมอดูเลตสูงถึง 10 GHz, บรอดแบนด์ที่มีความไวสูง เครื่องตรวจจับแสงเช่นเดียวกับไกด์นำแสงที่มีการสูญเสียต่ำจะนำไปสู่ตำแหน่งที่โดดเด่นของ O. s แล้วในอนาคตอันใกล้นี้
ในปัจจุบัน เวลา (90s) ที่สร้างและดำเนินการได้สำเร็จโดยคนจำนวนมาก สายไฟเบอร์ O. กับ. มีแนวโน้มว่าจะใช้ FOCL สำหรับ เคเบิลทีวี, การถ่ายโอนข้อมูลเพื่อคำนวณ อุปกรณ์และระบบพิเศษ การสื่อสารภายในวัตถุ สายการสื่อสารระหว่างทวีป
การพัฒนาสายงานของอ. ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนา เลนส์แบบบูรณาการ. การใช้โมดูเลเตอร์ท่อนำคลื่นเพลนารี สวิตช์ คัปเปลอร์ ฟิลเตอร์ ฯลฯ จะช่วยให้คุณสร้างความเร็วสูง บรอดแบนด์ เอฟเอฟ แนวของ อ. กับ สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง

ย่อ: Pratt V., ระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, M. , 1972; การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก อุปกรณ์ โครงร่าง และระบบ ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, M. , 1982; ระบบออปติคัลสำหรับการส่งข้อมูลผ่านช่องสัญญาณบรรยากาศ, M. , 1985; Hinrikus X. V. , เสียงในระบบข้อมูลเลเซอร์ M. , 1987; เทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสง เครื่องตรวจจับภาพต่อ จากภาษาอังกฤษ, M. , 1988; Gouer D. ระบบสายตาม้ามต่อ. จากภาษาอังกฤษ, ม., 1989.

Yu.V. Popov, V.B. Volkonsky.

ใยแก้วนำแสง ( เลนส์, แก้ว, ใยแก้วนำแสง, ไฟเบอร์) - หนึ่งในสื่อการส่งข้อมูลที่ทันสมัยและน่าเชื่อถือที่สุดสำหรับการวางและการตั้งค่า LAN เป็นสายเคเบิลแบบหลายคู่ซึ่งประกอบด้วยแกน - พันด้วยเกลียวพิเศษ แกนทำจากพอลิเมอร์ชนิดพิเศษ - และทำในลักษณะนี้ - "ผนัง" ของมันเรียบอย่างสมบูรณ์แบบ

การส่งข้อมูลด้วยใยแก้วนำแสงทำได้โดยใช้แสง - อย่างที่คุณทราบ - หนึ่งในเรื่องที่เร็วที่สุดในจักรวาล สัญญาณไฟฟ้า สายทองแดงผ่านรอบพิเศษ ตัวแปลงและกลายเป็นแสงสว่าง เลนส์แต่ละเส้นเป็นเหมือนหลอดแก้วในหลอดกระจก ( พอลิเมอร์ที่มีความหนาแน่นต่างกัน เช่น 9/125 ไมครอน) แสงที่ทะลุเข้าไปในนั้นสะท้อนจากรอยต่อของขอบเขตของเส้นเลือดของหลอดเลือดดำและบินได้ไกลขึ้น เมื่อสิ้นสุดการเดินทาง อุปกรณ์รับสัญญาณจะรับและแปลงกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้า

อย่างไรก็ตาม การส่งข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงจะช้ากว่าความเร็วแสง (~1 พันล้านกม./ชม.) เนื่องจากไมโครเลเซอร์ที่ใช้ในการส่งแสงผ่านใยแก้วนำแสงไม่ได้ผลิตแสงที่ความเร็วนั้น และยังเกิดจากการสูญเสียเนื่องจากการหักเหของแสง

อัตราการลดทอนของสัญญาณในใยแก้วนำแสงจะแตกต่างกันไปตามประเภทของแกนนำแสง สายเคเบิลมัลติโหมดดังนั้น ( 50/125, 62/125 ) ช่วยให้คุณสามารถส่งสัญญาณได้ 2-3 กิโลเมตรโดยไม่สูญเสียอย่างมีนัยสำคัญ สายเคเบิลโหมดเดียว ( 9/125 ) - ทำงานได้ไกลถึง 10 กม. เป็นไปได้มากขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ในการผลิตสายเคเบิล ความยาวที่ระบุสอดคล้องกับสายโพลีเมอร์สมัยใหม่ เป็นไปได้มากว่าเส้นของวัสดุที่มีความหนาแน่นมากขึ้นจะช่วยให้แสงส่องผ่านได้ในระยะทางไกลกว่า นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับแหล่งสัญญาณด้วย ดังนั้นยิ่งมีพลังมากเท่าไหร่แสงก็จะยิ่ง "บิน" ได้ไกลเท่านั้น

ไฟเบอร์ออปติกใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท - เช่นเดียวกับในชีวิตประจำวัน ประการแรก สายเคเบิลออปติคัลเป็นไดอิเล็กทริก ซึ่งทำให้ปลอดภัยสำหรับการส่งข้อมูลในโรงกลั่นน้ำมันและโรงงานระเบิดอื่นๆ

ประการที่สอง ด้วยเหตุผลเดียวกัน เลนส์สะสมไฟฟ้าสถิตน้อยมาก ค่ามีขนาดเล็กมากจนไม่นำมาพิจารณา ดังนั้น สายเคเบิลใยแก้วนำแสงสามารถใช้กับเครือข่ายในสถานที่ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าแรงสูงได้

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกสามารถวางในน้ำ ในพื้นดินในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว โดยใช้ปลอกพิเศษ อย่างไรก็ตาม วัตถุประสงค์หลักของเลนส์คือการส่งข้อมูลในระยะทางไกล

ที่ขอบของความสามารถของสายเคเบิลออปติคัลมีการวางอุปกรณ์พิเศษ - ทวนซึ่งเพิ่มระยะทางตามความยาวถัดไป เมื่อเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงจะใช้คัปปลิ้งแบบออปติคัลซึ่งเส้นใยเชื่อมเข้าด้วยกัน

ด้วยราคาเลนส์หนึ่งเมตรเท่ากับราคาของคู่บิดเบี้ยว เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการสร้างเครือข่ายทั้งหมดได้ แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าการติดตั้งนั้นสามารถมอบหมายให้ผู้ติดตั้งที่มีทักษะต่ำได้

โดยปกติ ในบริษัทใดๆ ที่ติดตั้งเครือข่ายเคเบิลแบบออปติคัล ทีมงานแยก หรือแม้แต่ทั้งแผนก จะมีส่วนร่วมในการออกแบบและติดตั้งเครือข่ายออปติคัล มันเชื่อมต่อกับ คุณสมบัติต่างๆเมื่อติดตั้งเลนส์

ตัวอย่างเช่น สายเคเบิลออปติคัลไม่สามารถงอได้เป็นมุมที่น้อยกว่า 110-120 องศา ขอแนะนำให้ติดตั้งใยแก้วนำแสงในท่อลูกฟูก - เนื่องจากสายเคเบิลออปติคัลทั่วไปมีความแข็งแรงต่ำ มันง่ายที่จะทำลายมัน

ส่วนใหญ่มักจะวางเลนส์ในช่องแยก และอื่น ๆ - มีงานย่อยที่คล้ายกันค่อนข้างมากเมื่อทำงานกับสายเคเบิลประเภทนี้ นอกจากนี้ ส่วนที่แยกต่างหากควรมีวิธีการเชื่อมต่อและสิ้นสุดใยแก้วนำแสง

สายเคเบิลสิ้นสุดลงที่ขั้วต่อพิเศษ - ขั้วต่อ มีหลายประเภท

สำหรับการเชื่อมต่อ ( งานเชื่อม) สายออปติคัลต้องใช้อุปกรณ์ราคาแพงเป็นพิเศษ - เครื่องเชื่อม. ราคาของอุปกรณ์คุณภาพเริ่มต้นที่ 150,000 รูเบิล ตอนนี้ตลาดเต็มไปด้วยโซลูชันจีนราคาไม่แพงสำหรับ 30-40,000 รูเบิล แต่การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่มีคุณภาพต่ำ นอกจากนี้อุปกรณ์ดังกล่าวยังล้มเหลวอย่างรวดเร็ว

อุปกรณ์คุณภาพสูงจะสร้างรอยเชื่อมได้ประมาณ 2,000 ครั้งอย่างเงียบ ๆ หลังจากนั้นอิเล็กโทรดจะเปลี่ยนและทำงานต่อไป ตลาดอุปกรณ์มือสองค่อนข้างเป็นที่นิยม ฉันหวังว่าในอนาคตเราจะทำบทความทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมสายเคเบิลออปติคัล สำหรับตอนนี้ -

ใช้บริการของบริษัทของเราสำหรับการติดตั้งเส้นทางแสง การเชื่อมของเลนส์ และการรับรอง คุณสามารถส่งใบสมัครได้โดยโทรติดต่อบริษัทผ่านผู้จัดการ

โลกแห่งตัวเลขและแก้ว

การแนะนำ

ไฟเบอร์ออปติกมีข้อดีที่เป็นที่รู้จักมากมายเหนือสายคู่บิดเกลียวและสายโคแอกเซียล เช่น การต้านทานสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและแบนด์วิดท์ที่ไม่มีใครเทียบได้

ในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงได้กลายเป็นวิธีการอย่างแพร่หลายในการส่งสัญญาณวิดีโอ เสียง สัญญาณแอนะล็อกอื่นๆ และข้อมูลดิจิทัล ไฟเบอร์ออปติกมีข้อดีที่เป็นที่รู้จักมากมายเหนือสายคู่บิดเกลียวและสายโคแอกเซียล เช่น การต้านทานการรบกวนทางไฟฟ้าและแบนด์วิดท์ที่ไม่มีใครเทียบได้ ด้วยเหตุผลเหล่านี้และเหตุผลอื่นๆ อีกมาก ระบบส่งข้อมูลด้วยไฟเบอร์ออปติกจึงแทรกซึมเข้าไปในเทคโนโลยีสารสนเทศในด้านต่างๆ มากขึ้น

ระบบดิจิตอลให้ประสิทธิภาพ ความยืดหยุ่น และความน่าเชื่อถือสูงมาก และมีราคาไม่เกินโซลูชันแอนะล็อกที่พวกเขาเปลี่ยน

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อดีเหล่านี้ จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ ระบบใยแก้วนำแสงใช้เทคโนโลยีการส่งสัญญาณแอนะล็อกแบบเดียวกันกับรุ่นก่อนที่เป็นทองแดง ขณะนี้อุปกรณ์รุ่นใหม่ได้ถือกำเนิดขึ้นโดยใช้วิธีการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลเพียงอย่างเดียว การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงได้นำการสื่อสารโทรคมนาคมไปสู่ระดับใหม่โดยสิ้นเชิงอีกครั้ง ระดับใหม่. ระบบดิจิทัลมีประสิทธิภาพ ความยืดหยุ่น และความน่าเชื่อถือสูงมาก และมีราคาไม่เกินโซลูชันแอนะล็อกที่พวกเขาเปลี่ยน

คู่มือนี้กล่าวถึงเทคนิคการส่งสัญญาณดิจิตอลผ่านสายไฟเบอร์ออปติกและข้อดีทางเศรษฐกิจและเทคโนโลยี

การส่งผ่านแบบแอนะล็อกผ่านไฟเบอร์

เพื่อให้เข้าใจถึงประโยชน์ของเทคโนโลยีดิจิทัลอย่างเต็มที่ อันดับแรก มาดูวิธีการส่งสัญญาณแอนะล็อกผ่านไฟเบอร์แบบดั้งเดิมกันก่อน ในการส่งสัญญาณแอนะล็อก ใช้การมอดูเลตแอมพลิจูด (AM) และความถี่ (FM) ในทั้งสองกรณี อินพุตของตัวส่งสัญญาณออปติคัลจะรับสัญญาณหรือข้อมูลเสียงและวิดีโอแอนะล็อกความถี่ต่ำ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นสัญญาณออปติคัล ทำได้หลายวิธี

ในระบบมอดูเลตแอมพลิจูด สัญญาณออปติคัลคือฟลักซ์แสงที่มีความเข้มที่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟฟ้าอินพุต ใช้ LED หรือเลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสง น่าเสียดายที่ทั้งคู่ไม่เป็นเชิงเส้น กล่าวคือ ในช่วงความสว่างเต็มตั้งแต่ไม่มีการแผ่รังสีจนถึงค่าสูงสุด ไม่มีสัดส่วนระหว่างสัญญาณอินพุตกับความเข้มของแสง อย่างไรก็ตาม เป็นวิธีการควบคุมนี้ที่ใช้ในระบบที่มีการมอดูเลตแอมพลิจูด เป็นผลให้เกิดการบิดเบือนต่างๆของสัญญาณที่ส่ง:

ลดอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนเมื่อความยาวของสายเคเบิลเพิ่มขึ้น
เกนดิฟเฟอเรนเชียลที่ไม่เป็นเชิงเส้นและข้อผิดพลาดของเฟสในการส่งสัญญาณวิดีโอ
การจำกัดช่วงไดนามิกของสัญญาณเสียง

เพื่อปรับปรุงคุณภาพของระบบส่งสัญญาณใยแก้วนำแสง เสนอให้ใช้การมอดูเลตความถี่ ซึ่งแหล่งกำเนิดแสงจะปิดหรือเปิดเต็มกำลังเสมอ และอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์จะเปลี่ยนตามแอมพลิจูดของ สัญญาณเข้า สำหรับผู้ที่คุ้นเคยกับการปรับความถี่ของสัญญาณในวิศวกรรมวิทยุ การใช้คำนี้อาจดูไม่สมเหตุสมผล เนื่องจากในบริบทของระบบใยแก้วนำแสง ถือเป็นวิธีการควบคุมความถี่ของการปล่อยแสงเอง นี่ไม่ใช่กรณี และคงจะถูกต้องมากกว่าถ้าใช้คำว่า "การปรับเฟสพัลส์" (PPM) แต่ในด้านเทคโนโลยีใยแก้วนำแสง ศัพท์ดังกล่าวได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว ควรจำไว้เสมอว่าคำว่า "ความถี่" ในชื่อของวิธีการมอดูเลตหมายถึงความถี่ของพัลส์ ไม่ใช่ความถี่ของคลื่นแสงที่พัดพาพวกมัน

ด้วยการมอดูเลตแอมพลิจูด ระดับสัญญาณอินพุตจะแสดงด้วยความเข้มของลำแสง

ด้วยการปรับความถี่ ระดับสัญญาณอินพุตจะแสดงด้วยอัตราการทำซ้ำของพัลส์แสง
ข้าว. 1. การเปรียบเทียบแอมพลิจูดและการปรับความถี่

แม้ว่าการมอดูเลตความถี่จะช่วยขจัดปัญหาการควบคุมการแผ่รังสีจำนวนมากที่มีอยู่ในระบบ AM แต่ก็มีความท้าทายในตัวเอง หนึ่งในนั้นคือครอสทอล์คที่รู้จักในระบบ FM โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อส่งสัญญาณหลายตัวที่มีการมอดูเลตความถี่ผ่านเส้นใยเดียว ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้มัลติเพล็กเซอร์ Crosstalk เกิดขึ้นในเครื่องส่งหรือเครื่องรับอันเป็นผลมาจากความไม่เสถียรในการปรับจูนในวงจรกรองสัญญาณที่สำคัญซึ่งออกแบบมาเพื่อแยกความถี่พาหะ หากตัวกรองได้รับการปรับจูนไม่ดี ตัวพาที่ปรับความถี่จะโต้ตอบกันและบิดเบี้ยว วิศวกรไฟเบอร์ออปติกสามารถออกแบบระบบ FM ที่ลดโอกาสของ crosstalk ให้เหลือน้อยที่สุด แต่การปรับปรุงการออกแบบจะต้องเสียค่าใช้จ่าย

การบิดเบือนอีกประเภทหนึ่งเรียกว่าอินเทอร์มอดูเลชัน เช่นเดียวกับครอสทอล์ค อินเตอร์มอดูเลชั่นเกิดขึ้นในระบบที่ออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณหลายตัวพร้อมกันบนไฟเบอร์เดียว การบิดเบือนของคลื่นความถี่วิทยุเกิดขึ้นในเครื่องส่งสัญญาณบ่อยที่สุดอันเป็นผลมาจากความไม่เป็นเชิงเส้นในวงจรทั่วไปของคลื่นความถี่วิทยุที่แตกต่างกัน เป็นผลให้ก่อนที่จะรวมผู้ให้บริการหลายรายเป็นสัญญาณออปติคัลเดียว พวกเขาทำหน้าที่ซึ่งกันและกัน ลดความถูกต้องของการส่งสัญญาณเดิม

ระบบดิจิตอล

เช่นเดียวกับระบบแอนะล็อก เครื่องส่งสัญญาณระบบดิจิทัลจะรับสัญญาณเสียงและวิดีโอแบบอะนาล็อกความถี่ต่ำ หรือข้อมูลดิจิทัล ซึ่งจะถูกแปลงเป็นสัญญาณออปติคัล เครื่องรับรับสัญญาณออปติคัลและส่งสัญญาณไฟฟ้ารูปแบบเนทีฟ ความแตกต่างอยู่ที่การประมวลผลและส่งสัญญาณจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ

ข้าว. 2. ระบบส่งสัญญาณอนาล็อกดิจิตอล

ในระบบดิจิตอลล้วนๆ สัญญาณอินพุตความถี่ต่ำจะถูกป้อนไปยังตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลทันที ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องส่ง ที่นั่น สัญญาณจะถูกแปลงเป็นลำดับของระดับตรรกะ - ศูนย์และหนึ่งเรียกว่าสตรีมดิจิทัล หากตัวส่งสัญญาณเป็นแบบหลายช่องสัญญาณ นั่นคือ ออกแบบมาเพื่อทำงานกับสัญญาณหลายตัว กระแสข้อมูลดิจิตอลหลายตัวจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียว และจะควบคุมการเปิดและปิดของตัวปล่อยหนึ่งตัว ซึ่งเกิดขึ้นที่ความถี่สูงมาก

เมื่อสิ้นสุดการรับ สัญญาณจะถูกแปลงกลับด้าน จากสตรีมดิจิทัลที่รวมกัน แต่ละสตรีมจะถูกแยกตามสัญญาณที่ส่งแต่ละรายการ พวกมันจะถูกป้อนไปยังตัวแปลงดิจิตอลเป็นแอนะล็อก หลังจากนั้น พวกมันจะถูกส่งออกไปยังเอาต์พุตในรูปแบบดั้งเดิม (รูปที่ 2)

การส่งสัญญาณดิจิตอลบริสุทธิ์มีข้อได้เปรียบเหนือระบบ AM และ FM แบบเดิมมากมาย ตั้งแต่ความอเนกประสงค์และคุณภาพสัญญาณที่ดีขึ้นไปจนถึงต้นทุนการติดตั้งที่ต่ำลง มาดูข้อดีบางประการในรายละเอียดเพิ่มเติม และอภิปรายถึงข้อดีของทั้งผู้ติดตั้งระบบและผู้ใช้ระบบไปพร้อมกัน

ความแม่นยำของสัญญาณ

ในระบบแอนะล็อกที่มีการมอดูเลตแอมพลิจูด สัญญาณจะสูญเสียคุณภาพตามสัดส่วนของเส้นทางที่เดินทางผ่านไฟเบอร์ ความจริงข้อนี้เมื่อรวมกับความจริงที่ว่าระบบ AM ทำงานเฉพาะกับเส้นใยมัลติโหมด ทำให้จำกัดการใช้ระบบดังกล่าวให้มีระยะการส่งที่ค่อนข้างสั้น ระบบ FM ทำงานได้ดีขึ้นบ้าง: แม้ว่าคุณภาพของสัญญาณจะลดลง แต่ก็ยังคงที่โดยประมาณในสายที่ไม่ยาวมากนัก โดยจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อถึงความยาวที่จำกัดไว้เท่านั้น เฉพาะในระบบดิจิตอลเต็มรูปแบบเท่านั้นที่รับประกันการรักษาคุณภาพสัญญาณในระหว่างการส่งผ่านสายการสื่อสารใยแก้วนำแสง โดยไม่คำนึงถึงระยะห่างระหว่างตัวส่งและตัวรับและจำนวนช่องสัญญาณที่ส่ง (แน่นอน ภายในความสามารถของระบบ)

ความถูกต้องของการทำซ้ำของสัญญาณที่ส่งเป็นปัญหาสำคัญในการพัฒนาระบบสำหรับการจัดช่องสัญญาณการส่งสัญญาณหลายช่องบนใยแก้วนำแสงเดียว (มัลติเพล็กเซอร์) ตัวอย่างเช่น ในระบบแอนะล็อกที่ออกแบบมาเพื่อส่งวิดีโอหรือเสียงสี่ช่องสัญญาณ เพื่อให้อยู่ภายในแบนด์วิดท์ของระบบ จำเป็นต้องจำกัดแบนด์วิดท์ที่จัดสรรให้กับแต่ละช่องสัญญาณ ในระบบดิจิทัล ไม่จำเป็นต้องประนีประนอม: สามารถส่งสัญญาณหนึ่ง, สี่หรือสิบสัญญาณผ่านเส้นใยเดียวโดยไม่ลดคุณภาพ

คุณภาพสัญญาณที่ดีขึ้น

ข้าว. 3

การส่งสัญญาณแอนะล็อกในรูปแบบดิจิทัลให้คุณภาพที่สูงกว่าแอนะล็อกบริสุทธิ์ การบิดเบือนของสัญญาณด้วยวิธีการส่งผ่านนี้สามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับการแปลงจากแอนะล็อกเป็นดิจิทัลและกลับด้านจากดิจิทัลเป็นแอนะล็อก แม้ว่าจะไม่มีการแปลงใดที่สมบูรณ์แบบ แต่เทคโนโลยีสมัยใหม่นั้นล้ำหน้ามากจนแม้แต่ ADC และ DAC ราคาไม่แพงก็ให้คุณภาพวิดีโอและเสียงที่ดีกว่าระบบ AM และ FM แบบอะนาล็อก เห็นได้ง่ายจากการเปรียบเทียบอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและฮาร์โมนิกส์ (เฟสดิฟเฟอเรนเชียลและเกนดิฟเฟอเรนเชียล) ของระบบดิจิตอลและแอนะล็อกที่ออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณในรูปแบบเดียวกันผ่านไฟเบอร์ชนิดเดียวกันที่ความยาวคลื่นเท่ากัน

เทคโนโลยีดิจิทัลช่วยให้วิศวกรมีความยืดหยุ่นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในการสร้างระบบใยแก้วนำแสง ตอนนี้ การหาระดับประสิทธิภาพที่เหมาะสมสำหรับตลาด งาน และงบประมาณต่างๆ เป็นเรื่องง่าย ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนความลึกบิตของตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล อาจส่งผลต่อแบนด์วิดท์ของระบบที่จำเป็นสำหรับการส่งสัญญาณ และเป็นผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมและต้นทุน ในเวลาเดียวกัน คุณสมบัติอื่น ๆ ของระบบดิจิทัล - ไม่มีการบิดเบือนและความเป็นอิสระของคุณภาพของงานจากความยาวของเส้น - จะถูกรักษาไว้จนถึงระยะการส่งข้อมูลสูงสุด เมื่อออกแบบระบบแอนะล็อก วิศวกรมักจะติดอยู่ตรงกลางของการแลกเปลี่ยนระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพของระบบ โดยพยายามปรับสมดุลทั้งสองโดยไม่กระทบต่อพารามิเตอร์สัญญาณการส่งสัญญาณที่สำคัญ ในระบบดิจิทัล ระบบการปรับขนาดและการจัดการประสิทธิภาพและต้นทุนนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทายน้อยกว่ามาก

ระยะการส่งไม่จำกัด

ข้อดีอีกประการของระบบดิจิตอลเหนือรุ่นก่อนแบบแอนะล็อกคือความสามารถในการกู้คืนสัญญาณโดยไม่ทำให้เกิดการบิดเบือนเพิ่มเติม การบูรณะดังกล่าวดำเนินการในอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่าทวนสัญญาณหรือเครื่องขยายสัญญาณเชิงเส้น

ข้อได้เปรียบของระบบดิจิทัลนั้นชัดเจน ในนั้นสัญญาณสามารถส่งได้ในระยะทางไกลเกินความสามารถของระบบ AM และ FM ในขณะที่ผู้พัฒนาสามารถมั่นใจได้ว่าสัญญาณที่ได้รับนั้นตรงกับสัญญาณที่ส่งและตรงตามข้อกำหนดของข้อกำหนดทางเทคนิค

เมื่อแสงเดินทางผ่านเส้นใย ความเข้มของแสงจะค่อยๆ ลดลง และในที่สุดก็ไม่เพียงพอสำหรับการตรวจจับ อย่างไรก็ตาม หากก่อนถึงจุดที่แสงอ่อนเกินไปเล็กน้อย ได้มีการติดตั้งเครื่องขยายสัญญาณเชิงเส้นแล้ว มันจะขยายสัญญาณเป็นกำลังดั้งเดิม และจะสามารถส่งสัญญาณต่อไปในระยะทางเดียวกันได้ สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าสตรีมดิจิตอลได้รับการคืนค่าในแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นซึ่งไม่มีผลใด ๆ ต่อคุณภาพของวิดีโอแอนะล็อกหรือสัญญาณเสียงที่เข้ารหัสในนั้น ไม่ว่าการฟื้นฟูจะดำเนินการกี่ครั้งในแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นตาม เส้นทางสัญญาณตามสายใยแก้วนำแสงยาว

ลดต้นทุน

เมื่อพิจารณาถึงข้อดีหลายประการที่ระบบใยแก้วนำแสงดิจิทัลมี จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่าระบบดังกล่าวควรจะมีราคาสูงกว่าระบบอนาล็อกแบบเดิมมาก อย่างไรก็ตาม กรณีนี้ไม่เป็นเช่นนั้น และผู้ใช้ระบบดิจิทัลกลับประหยัดเงินของพวกเขา

ในตลาดที่มีการแข่งขันสูง จะมีผู้ผลิตที่นำเสนอคุณภาพดิจิทัลในราคาของระบบแอนะล็อกเสมอ

ต้นทุนของส่วนประกอบดิจิทัลลดลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และ OEM สามารถพัฒนาและทำการตลาดผลิตภัณฑ์ที่มีราคาเท่ากันหรือน้อยกว่าเครื่องมือแอนะล็อกรุ่นก่อน แน่นอน บางบริษัทต้องการโน้มน้าวสาธารณะว่าคุณภาพที่เหนือกว่าของระบบดิจิทัลสามารถทำได้โดยมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม แต่ในความเป็นจริง พวกเขาตัดสินใจที่จะไม่แบ่งปันเงินออมกับลูกค้าของตน แต่ในตลาดที่มีการแข่งขันสูงมักจะมีผู้ผลิตที่นำเสนอคุณภาพดิจิทัลในราคาของระบบแอนะล็อกเสมอ

ระบบดิจิทัลช่วยให้ส่งข้อมูลได้มากขึ้นผ่านสายเคเบิลเส้นเดียว จึงช่วยลดความจำเป็นในการส่งข้อมูล

ปัจจัยอื่นๆ ยังส่งผลต่อต้นทุนการติดตั้งและใช้งานระบบใยแก้วนำแสง สิ่งที่ชัดเจนที่สุดคือต้นทุนสายเคเบิล ระบบดิจิทัลช่วยให้ส่งข้อมูลได้มากขึ้นผ่านสายเคเบิลเส้นเดียว จึงช่วยลดความจำเป็นในการส่งข้อมูล ข้อดีจะสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อจำเป็นต้องส่งสัญญาณพร้อมกัน หลากหลายชนิดเช่น ภาพและเสียง หรือเสียงและข้อมูล โดยไม่มีปัญหามากเกินไป วิศวกรสามารถออกแบบระบบดิจิทัลที่คุ้มค่าซึ่งสามารถส่งสัญญาณประเภทต่างๆ เช่น วิดีโอสองช่องและช่องสัญญาณเสียงสี่ช่อง ผ่านเส้นใยเดี่ยว ด้วยเทคโนโลยีแอนะล็อก คุณมักจะต้องสร้างระบบแยกกันสองระบบ หรืออย่างน้อยก็ใช้สายเคเบิลแยกกันสองสายเพื่อส่งสัญญาณเสียงและวิดีโอ

เนื่องจากส่วนประกอบน้อยที่อาจล้มเหลวเมื่อเวลาผ่านไป ระบบดิจิทัลจึงมีเสถียรภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น

แม้ในกรณีที่ต้องส่งสัญญาณประเภทเดียวกันหลายแบบผ่านไฟเบอร์เดียว ระบบดิจิทัลก็ดีกว่าเพราะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและให้คุณภาพสัญญาณที่สูงขึ้น ตัวอย่างเช่น ในมัลติเพล็กเซอร์วิดีโอดิจิทัล สามารถส่งสิบช่องสัญญาณด้วยคุณภาพสูงเท่าๆ กัน ในขณะที่ระบบแอนะล็อกไม่สามารถทำได้เลย

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงต้นทุนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับปีของการทำงานของระบบใยแก้วนำแสง การซ่อมบำรุงและซ่อมแซม และข้อดีอยู่ที่ระบบดิจิทัล ประการแรก ไม่จำเป็นต้องตั้งค่าเริ่มต้นหลังการติดตั้ง - ตัวส่งและตัวรับเชื่อมต่อง่ายๆ ด้วยสายไฟเบอร์ออปติก และระบบก็พร้อมใช้งาน ระบบอนาล็อกมักต้องการการปรับแต่งสำหรับสายส่งเฉพาะ โดยคำนึงถึงความยาวและความแรงของสัญญาณ เวลาเพิ่มเติมสำหรับการปรับเปลี่ยนทำให้เกิดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ตัวส่งและตัวรับสำหรับระบบดิจิตอลมีราคาถูกกว่า ใช้สายเคเบิลน้อยลง ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานลดลง

เนื่องจากส่วนประกอบน้อยที่อาจล้มเหลวเมื่อเวลาผ่านไป ระบบดิจิทัลจึงมีเสถียรภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น พวกเขาไม่ต้องการการจูนใหม่ และการแก้ไขปัญหาได้เร็วกว่ามาก เนื่องจากไม่มีครอสทอล์ค ดริฟท์ และข้อเสียอื่นๆ ของระบบแอนะล็อกแบบเดิม

สรุป. ตัวส่งและตัวรับสำหรับระบบดิจิตอลมีราคาถูกกว่า ใช้สายเคเบิลน้อยลง และค่าใช้จ่ายในการดำเนินการก็ลดลง ระบบใยแก้วนำแสงดิจิทัลให้ความได้เปรียบทางเศรษฐกิจอย่างชัดเจนในทุกระดับ

บทสรุป

เทคโนโลยีใยแก้วนำแสงมีข้อดีมากกว่าแบบดั้งเดิมอย่างไร สายทองแดงและสายเคเบิลโคแอกเซียล และการส่งข้อมูลแบบดิจิทัลทำให้เทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกก้าวหน้าขึ้นหลายขั้น ทำให้ผู้ใช้มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์ชุดใหม่ทั้งหมด ระบบดิจิตอลมีลักษณะเฉพาะ: ความแม่นยำในการส่งสัญญาณตลอดความยาวทั้งหมดของสายสื่อสาร การบิดเบือนที่น้อยที่สุด (รวมถึงการไม่มีสัญญาณรบกวนและการสลับสัญญาณ) ความสามารถในการคืนค่าสตรีมดิจิทัลซ้ำ ๆ เมื่อส่งผ่านสายยาวโดยไม่กระทบต่อ คุณภาพของสัญญาณแอนะล็อกที่เข้ารหัสอยู่ในนั้น สิ่งนี้รับประกันระดับความเที่ยงตรงในการสร้างสัญญาณแอนะล็อกที่ระบบแอนะล็อกไม่สามารถทำได้

ราคาชิ้นส่วนสำหรับระบบใยแก้วดิจิทัลและแอนะล็อกนั้นเทียบเคียงกันได้ และเมื่อรวมกับค่าติดตั้ง การใช้งาน และค่าบำรุงรักษา ระบบดิจิทัลจะให้ประโยชน์เชิงเศรษฐกิจที่ชัดเจน

เมื่อออกแบบระบบใยแก้วนำแสงใหม่ อย่าเสียเวลาวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสียของระบบดิจิทัลกับระบบแอนะล็อก เนื่องจากทางเลือกมีความชัดเจน: ระบบดิจิทัลดีกว่าในทุก ๆ ด้าน จะมีประโยชน์มากกว่าที่จะ จำกัด ตัวเองให้อยู่กับพวกเขาและเลือกผลิตภัณฑ์เหล่านั้นที่ วิธีที่ดีที่สุดตรงกับความต้องการของคุณ แม้แต่ในระบบดิจิทัลก็มีโซลูชันที่หลากหลาย ต่อไปนี้คือคำถามบางข้อที่จะช่วยคุณประเมิน:

การติดตั้งระบบทำได้ง่ายเพียงใด?
- หากตัวส่งและตัวรับสามารถกำหนดค่าได้โดยผู้ใช้ จะทำได้ง่ายเพียงใด และมีปัญหาอย่างไร
การออกแบบเครื่องมือมีขนาดกะทัดรัด ทนทาน และเชื่อถือได้หรือไม่
มีเครื่องมือในกล่องเดสก์ท็อปหรือออกแบบมาสำหรับการติดตั้งบนชั้นวางหรือไม่? มีตัวเลือกในทั้งสองประเภทกรณีหรือไม่?
- อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับใช้กับไฟเบอร์ทั้งแบบ single-mode และ multi-mode หรือไม่?
- ผู้ผลิตมีประสบการณ์และชื่อเสียงเพียงพอในตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์ที่นำเสนอหรือไม่?
- ราคาของผลิตภัณฑ์เปรียบเทียบกับราคาของระบบอนาล็อกแบบเดิมอย่างไร? (อุปกรณ์ดิจิทัลในการผลิตไม่ได้แพงกว่าแอนะล็อกและไม่ควรแพงกว่า)

การวิเคราะห์ตลาดและเปรียบเทียบคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันจะทำให้คุณสามารถเลือกองค์ประกอบของระบบใยแก้วนำแสงดิจิทัลที่จะให้บริการคุณอย่างซื่อสัตย์เป็นเวลาหลายปี

มันเป็นไปได้ที่จะถ่ายโอนวิธีการและหลักการที่หลากหลายสำหรับการรับ การประมวลผล และการส่งข้อมูลที่พัฒนาขึ้นสำหรับช่วงคลื่นวิทยุไปยังช่วงแสง ปริมาณข้อมูลที่ส่งเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล และในขณะเดียวกัน ความจุของย่านความถี่วิทยุเกือบหมดสิ้น ทำให้ปัญหาในการควบคุมแถบแสงเพื่อวัตถุประสงค์ในการสื่อสารมีความสำคัญเป็นพิเศษ ข้อดีหลัก การสื่อสารด้วยแสงเมื่อเทียบกับการสื่อสารที่ความถี่วิทยุ กำหนดโดยค่าสูงของความถี่แสง (ความยาวคลื่นสั้น): แบนด์วิดธ์ขนาดใหญ่สำหรับการส่งข้อมูล, 10 4 เท่าของแบนด์วิดท์ของช่วงวิทยุทั้งหมด และทิศทางการแผ่รังสีสูงที่อินพุตและเอาต์พุต รูรับแสง , รูรับแสงเสาอากาศที่เล็กกว่ามากในช่วงวิทยุ ศักดิ์ศรีสุดท้าย การสื่อสารด้วยแสงอนุญาตให้ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีพลังงานค่อนข้างต่ำในเครื่องส่งสัญญาณของระบบสื่อสารด้วยแสงและให้ภูมิคุ้มกันเสียงที่เพิ่มขึ้นและความลับในการสื่อสาร

สายโครงสร้าง การสื่อสารด้วยแสงคล้ายกับไลน์ วิทยุสื่อสาร . ในการปรับการแผ่รังสีของเครื่องกำเนิดแสง กระบวนการสร้างจะถูกควบคุมโดยการกระทำกับแหล่งพลังงานหรือตัวสะท้อนแสงของเครื่องกำเนิด หรือใช้อุปกรณ์ภายนอกเพิ่มเติมที่เปลี่ยนการแผ่รังสีเอาท์พุตตามกฎหมายที่กำหนด (ดูรูปที่ การปรับแสง ). ด้วยความช่วยเหลือของยูนิตออปติคัลเอาต์พุต การแผ่รังสีจะก่อตัวเป็นลำแสงไดเวอร์เจนต์ต่ำที่ไปถึงยูนิตออปติคัลอินพุท ซึ่งจะโฟกัสไปที่พื้นผิวแอคทีฟของโฟโตคอนเวอร์เตอร์ จากเอาต์พุตของสัญญาณไฟฟ้าจะเข้าสู่โหนดประมวลผลข้อมูล การเลือกความถี่พาหะในระบบ การสื่อสารด้วยแสง- งานที่ซับซ้อนซับซ้อนซึ่งต้องคำนึงถึงเงื่อนไขสำหรับการแพร่กระจายของรังสีออปติคัลในสื่อส่งสัญญาณ ข้อมูลจำเพาะเลเซอร์, โมดูเลเตอร์, เครื่องรับแสง , โหนดออปติคัล ในระบบ การสื่อสารด้วยแสงใช้สองวิธีในการรับสัญญาณ - การตรวจจับโดยตรงและการรับสัญญาณเฮเทอโรไดน์ วิธีการรับสัญญาณแบบเฮเทอโรไดน์ซึ่งมีข้อดีหลายประการ ซึ่งหลักๆ แล้วคือความไวที่เพิ่มขึ้นและการแยกเสียงรบกวนจากพื้นหลัง มีความซับซ้อนในทางเทคนิคมากกว่าการตรวจจับโดยตรง ข้อเสียอย่างร้ายแรงของวิธีนี้คือการพึ่งพาค่าสัญญาณที่เอาต์พุตตัวตรวจจับแสงบนลักษณะเส้นทางอย่างมีนัยสำคัญ

ขึ้นอยู่กับช่วงของระบบ การสื่อสารด้วยแสงสามารถแบ่งออกเป็นคลาสหลักดังต่อไปนี้: ระบบภาคพื้นดินเปิดระยะสั้นโดยใช้การแผ่รังสีในชั้นผิวของบรรยากาศ ระบบภาคพื้นดินโดยใช้ช่องนำแสงแบบปิด (ไฟเบอร์ ไฟนำทาง , โครงสร้างเลนส์กระจกส่องไฟ) สำหรับการสื่อสารข้อมูลสูงระหว่างการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์อัตโนมัติ คอมพิวเตอร์ สำหรับการสื่อสารทางไกล สายสื่อสารที่ให้ข้อมูลสูง (ส่วนใหญ่เป็นรีเลย์) ที่ทำงานในอวกาศใกล้ ๆ สายสื่อสารอวกาศที่ห่างไกล

ประสบการณ์บางอย่างในการทำงานกับสายเปิดได้ถูกสะสมในสหภาพโซเวียตและต่างประเทศ การสื่อสารด้วยแสงในชั้นผิวของบรรยากาศโดยใช้เลเซอร์ แสดงให้เห็นว่าการพึ่งพาอาศัยกันอย่างมากของความน่าเชื่อถือในการสื่อสารในสภาพบรรยากาศ (ซึ่งกำหนดการมองเห็นด้วยแสง) ตามเส้นทางการแพร่กระจายจะจำกัดการใช้เส้นเปิด การสื่อสารด้วยแสงระยะทางค่อนข้างสั้น (หลายกิโลเมตร) และสำหรับทำซ้ำที่มีอยู่เท่านั้น สายเคเบิลการสื่อสาร การใช้ในระบบมือถือที่มีข้อมูลต่ำ ระบบสัญญาณ ฯลฯ อย่างไรก็ตามเปิดสาย การสื่อสารด้วยแสงสัญญาว่าเป็นความสัมพันธ์ระหว่างโลกกับอวกาศ ตัวอย่างเช่น การใช้ลำแสงเลเซอร์ สามารถส่งข้อมูลได้ในระยะทางประมาณ ~10 8 กม.ที่ความเร็วสูงถึง 10 5 นิดหน่อยใน วินาทีในขณะที่เทคโนโลยีไมโครเวฟที่ระยะเหล่านี้ให้อัตราการส่งเพียง ~10 นิดหน่อยใน วินาที. โดยทั่วไป การสื่อสารด้วยแสงในอวกาศเป็นไปได้ในระยะทางสูงถึง 10 10 กม.ซึ่งคิดไม่ถึงสำหรับระบบการสื่อสารอื่นๆ อย่างไรก็ตาม การก่อสร้างแนวเส้นอวกาศ การสื่อสารด้วยแสงในทางเทคนิคยากมาก

ภายใต้สภาพโลก ระบบที่มีแนวโน้มมากที่สุด การสื่อสารด้วยแสงโดยใช้โครงสร้างนำแสงแบบปิด ในปี พ.ศ. 2517 ความเป็นไปได้ในการผลิตเครื่องนำแสงแบบแก้วที่มีการลดทอนสัญญาณที่ส่งไปไม่เกินสองสามตัว db/กม.. ในระดับเทคโนโลยีปัจจุบัน การใช้ตัวปล่อยเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดที่ทำงานทั้งในโหมดเลเซอร์ (ต่อเนื่องกัน) และไม่ต่อเนื่องกัน สายเคเบิลที่มีแกนไฟเบอร์แบบเบาและตัวรับเซมิคอนดักเตอร์ สามารถสร้างสายการสื่อสารสำหรับช่องโทรศัพท์หลายพันช่องด้วยตัวทำซ้ำที่ตั้งอยู่ที่ ระยะทางประมาณ10 กม.จากกันและกัน. งานเร่งรัดในการสร้างเครื่องยิงเลเซอร์ที่มีอายุการใช้งานประมาณ 10-100 พันปี ชม., การพัฒนาเครื่องรับบรอดแบนด์ความไวสูง, โครงสร้างไกด์นำแสงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น, และเทคโนโลยีการผลิตไฟเบอร์ระยะยาวมีแนวโน้มที่จะทำให้ การสื่อสารด้วยแสงแข่งขันกับการสื่อสารผ่านสายเคเบิลและสายรีเลย์ที่มีอยู่แล้วในทศวรรษหน้า คาดได้ว่า การสื่อสารด้วยแสงจะเป็นสถานที่สำคัญในเครือข่ายคมนาคมแห่งชาติควบคู่ไปกับวิธีการอื่นๆ มุมมองระบบ การสื่อสารด้วยแสงด้วยเส้นบอกแนวแสงในแง่ของความสามารถด้านข้อมูลและต้นทุนต่อหน่วยข้อมูล พวกเขาสามารถกลายเป็นประเภทหลักของการสื่อสารหลักและภายใน

ย่อ: Chernyshev V. N. , Sheremetiev A. G. , Kobzev V. V. , เลเซอร์ในระบบสื่อสาร, M. ,; Pratt V.K., ระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M. , 1972; การใช้เลเซอร์ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, ม., 1974.

A.V. Ievsky, M.F. Stelmakh.

บทความเกี่ยวกับคำว่า การสื่อสารด้วยแสง" ในสารานุกรม Great Soviet ถูกอ่าน 7148 ครั้ง