Волоконно-оптические линии связи
Волоконно-оптические линии связи — это система передачи данных через оптическое волокно с сердечником из стекла или пластика. Снаружи его покрывает оптическая оболочка, которая, отражая свет от краев внутренней части, направляет ее к центру.
Сигнал передается посредством электронного импульса, который через волоконно-оптические модемы преобразуется в световой пучок. Пройдя огромное расстояние, данные считываются и вновь преобразуются в электронный сигнал.
Преимущества ВОЛС:
- Широкополосное пропускание сигнала частотой 1014 Гц — одно из главных преимуществ. Это позволяет передавать по одному волокну информационный поток со скоростью нескольких терабит в секунду, при этом даже на сверхдлинных магистралях не использовать повторители.
- Имеют малый объем и вес в сравнении с медными и другими аналогами, даже при наличии толстой защитной оболочки.
- Минимальная дисперсия и низкое затухание сигнала в волокне позволяет передавать его на расстояние более 100 км без ретранслятора.
- Выпускаются из материала, непроницаемого для волн и любых помех.
- Имеют высокие изоляционные характеристики, что позволяет связывать в единую систему устройства, заземленные на разных этажах или в разных частях здания. При этом можно не беспокоиться, что при резко возникшей разнице потенциалов в сети оборудование выйдет из строя.
- Обладают стойкостью к пожару и взрывам, что позволяет прокладывать оптоволоконную магистраль на нефтеперерабатывающих, химических и других особоопасных предприятиях.
- Оптическое волокно практически не передает излучение в диапазоне радиоволн, что обеспечивает максимальную защиту информации от посторонних лиц. Это позволяет организовать сеть где угодно: в банковских, правительственных и других учреждениях, где защита данных на первом месте.
Волоконно-оптический кабель экономичен, в 2,5 раза дешевле медных аналогов, так как изготовлен из недорогого кварца. Это тем более актуально, если учесть высокую передающую способность волокна без ретранслятора. Срок службы оптического волокна — не меньше 25 лет, кроме того, его можно использовать совместно с проводниками из меди.
Устройство линий волоконно-оптической связи можно описать следующим образом. Информация, зашифрованная в определенном виде (как правило, в двоичном коде), передается на источник света – мощный лазерный излучатель.
Интерпретацией двоичного кода в оптической среде является система «свет/отсутствие света».
Если у вас появились вопросы, будем рады на них ответить!
Волоконно-оптические линии связи
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) — вид связи, при котором передача данных осуществляется посредством оптического волокна.
Оно представляет собой тонкие нити, выполненные из прозрачного материала (стекла или пластика). По ним можно передать информацию с высокой скоростью на длинные расстояния за счёт преломления света.
Оптическое волокно включает в себя сердцевину, которую изготавливают из оптически прозрачного материала, и внешнюю оболочку, имеющую отличный от сердцевины показатель преломления. За счёт этого свет многократно отражается от оболочки к сердцевине, что позволяет свету без потери энергии распространяться на большие дистанции. Информация кодируется в электрический сигнал, который через передатчик преобразовывается в световой пучок. После прохождения по оптическому волокну пучок снова превращается сначала в электрический сигнал с помощью специального приёмника, а потом этот сигнал преобразуется в цифровой.
Несколько оптических волокон с различными укрепляющими элементами объединяют в волоконно-оптический кабель, покрытый, в свою очередь, оболочкой, защищающей от внешнего воздействия.
Кроме такого кабеля, являющегося связующим пассивным элементом волоконно-оптической системы связи, существуют также активные элементы, предназначенные для преобразования, усиления и защиты сигнала.
Достоинства
Волоконно-оптическая система связи активно вытесняет обычные медные кабели. И неспроста, ведь она имеет множество преимуществ.
- Небольшая цена. Волоконно-оптический кабель более чем в два раза дешевле медного аналога.
- Большая пропускная способность. Позволяет добиться высокой скорости передачи сигнала.
- Малое затухание сигнала. Позволяет проводить сигнал на большие расстояния.
- Малые размеры и вес. При одинаковой пропускной способности намного легче и компактнее обычных кабелей.
- Стойкость к любым помехам и отсутствие каких-либо излучений. Обеспечивает высокое качество сигнала и информационную безопасность.
- Оптоволокно не проводит электричество. Это снижает пожароопасность таких кабелей, благодаря чему волоконно-оптические линии связи могут быть использованы даже на предприятиях с высоким уровнем опасности.
- Высокая прочность и устойчивость к низким и высоким температурам. Позволяет использовать оптоволоконные кабели практически в любой среде, даже под водой, и продлевает их срок службы.
Использование
На сегодняшний момент волоконно-оптические линии связи являются самым лучшим способом связи и передачи данных. Основная область применения — телекоммуникационные сети. Волоконно-оптические линии связи применяют для передачи сигналов кабельного телевидения, для обеспечения услуг телефонной связи и доступа к интернету. Также их используют для сопряжения центров обработки данных, в вычислительных сетях, в автоматизированных системах и системах жизнеобеспечения. Кроме того, для систем видеонаблюдения.
При создании структурированной кабельной системы (локальная сеть) тоже используются волоконно-оптические линии связи. Такие системы монтируются для объединения разных зданий или одного большого здания. Волоконно-оптические линии связи применяются и в качестве магистральных и трансокеанских линий связи.
Элементы волоконно-оптических линий связи
Пассивные
- Волоконно-оптический кабель. Является основным связующим элементом волоконно-оптических линий связи.
- Муфта. Устройство, которое соединяет оптические кабели.
- Кросс. Устройство для разъёмного подключения оптического кабеля и оптических шнуров. Осуществляется при помощи оптических розеток.
- Пигтейл (монтажный шнур). Кабель, на одном конце которого коннектор (разъём).
- Патч-корд (коммутационный шнур). Кабель с разъёмами на концах. Может быть соединительным (разъёмы одинаковые) или переходным (разные разъёмы). Может быть не длиннее 5 м.
Активные
- Модулятор. Устройство, преобразовывающее электрический сигнал в оптический.
- Регенератор. Восстанавливает форму светового импульса после его прохождения по волоконно-оптическому кабелю.
- Лазер. Источник оптического излучения. В некоторых системах может выполнять функции модулятора.
- Усилитель. Устройство, усиливающее сигнал. Используется при передаче сигнала на длинное расстояние.
- Мультиплексор и демультиплексор. Устройства, объединяющие и разделяющие информационные каналы при передаче разных сигналов одновременно.
- Фотоприёмник. Устройство, преобразовывающее оптический сигнал в электрический.
Используется при передаче сигнала на длинное расстояние.Волоконно-оптические датчики на брэгговских решетках
В течение десятилетий основным способом измерения физических и механических явлений были электрические датчики (тензорезистивные, струнные, потенциометрические и тд.). Несмотря на их повсеместное использование, электрические датчики имеют ряд недостатков, таких как: потери при передаче сигнала, восприимчивость к электромагнитным помехам, необходимость организации искробезопасной электрической цепи (если существует опасность взрыва). Эти присущие им ограничения делают электрические датчики непригодными или сложными для применения при выполнении ряда задач. Использование волоконно-оптических датчиков является отличным решением данных проблем.
За последние двадцать лет огромное количество инноваций в оптоэлектронике и в области волоконно-оптических телекоммуникаций привело к значительному снижению цен на оптические компоненты и к значительному улучшению их качества. Это позволило волоконно-оптическим датчикам перейти из разряда экспериментальных лабораторных приборов в разряд широко применяемых приборов в таких областях как мониторинг зданий и сооружений и т.д.
Для автоматизированного мониторинга зданий и сооружений используют следующие виды оптоволоконных датчиков:
В основе работы волоконно-оптических датчиков лежит модуляция одного или нескольких свойств распространяющейся световой волны (интенсивность, фаза, поляризация, частота), изменение которых происходит вместе с изменением измеряемой физической величины.
Ядром технологии волоконно-оптических измерений является оптическое волокно – тонкая нить из стекла, которая пропускает свет через свою сердцевину. Оптическое волокно состоит трех основных компонентов: сердечника, оболочки и покрытия. Оболочка отражает рассеянный свет обратно в активную зону, обеспечивая прохождение света через ядро с минимальными потерями. Это достигается с помощью более высокого показателя преломления в сердечнике по отношению к оболочке, в результате чего происходит полное внутреннее отражение света. Внешнее покрытие служит буфером для защиты волокна от внешних воздействий и физических повреждений. Оно может включать в себя несколько слоев в зависимости от требуемой защиты.
Рис. 1 Поперечное сечение оптического волокна
Датчики на основе ВБР (волоконных брэгговских решетках, англ. FBG — fiber Bragg grating)
Одним из наиболее часто используемых волоконно-оптических датчиков являются датчики на основе волоконно-брэгговских решеток (ВБР).
Решетки в этих датчиках отражают световой сигнал, спектральная характеристика которого (длина волны) смещается вместе с изменением измеряемого параметра (температурой и / или деформацией). При изготовлении решеток внутри сердечника создается область с периодическим изменением показателя преломления, непосредственно эта область и называется ВБР.
Когда широкополосное световое излучение проходит через брэгговскую решетку, отражения от каждого сегмента области с переменным показателем преломления интерферируют только для конкретной длины волны света, называемой длиной волны Брэгга (λb), описанной в уравнении ниже. Это фактически приводит к тому, что ВБР отражает определенные длины волн (определенную частоту) света и пропускает все остальные.
λb = 2nΛ (1)
В уравнении (1), λb – брэгговская длина волны, n — эффективный показатель преломления сердечника оптического волокна, Λ — расстояние между решетками или период решетки.
Рис 2.
Устройство волоконной брэгговской решетки
Зная, что брэгговская длина волны зависит от периода решетки, можно изготавливать решетки с разными брэгговскими длинами волн.
Изменения деформации и температуры влияют на эффективный показатель преломления и период решетки, что вызывает смещение длины волны отраженного сигнала. Это смещение длины волны можно приблизительно описать уравнением (2)
Δλ/λ0 = (1-pe)*ε+(αΛ+αn)*ΔT (2)
Где Δλ – смещение длины волны, а λ0 – начальная длина волны
Первое слагаемое описывает влияние деформации на сдвиг длины волны, где pe – оптический коэффициент напряжения, а ε – относительная деформация, испытываемая решеткой. Второе слагаемое описывает влияние температуры на сдвиг длины волны, где αΛ – температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), а αn – термооптический коэффициент. αn описывает изменение показателя преломления от температуры, а αΛ описывает расширение решетки под воздействием температуры.
Поскольку ВБР реагирует как на деформацию, так и на температуры то необходимо учитывать оба эти эффекта и различать их между собой.
Для измерения температуры решетка не должна испытывать деформацию. Для этого можно поместить решетку внутрь корпуса, чтобы быть уверенным, что решетка не будет подвергаться растяжению, сжатию, сгибанию или скручиванию. Коэффициент теплового расширения αΛ стекла на практике не принимается в расчет (пренебрежительно мал), таким образом, изменения в отраженном спектре вызванные воздействием температуры может быть описано изменением показателя преломления волокна αn.
ВБР датчики деформации несколько более сложны, так, как и температура и деформация влияют на спектр отражаемого сигнала. Для получения корректных данных измерений деформации, необходимо компенсировать влияние температуры на ВБР. Это можно сделать с помощью установки ВБР датчика температуры ВБР в тесном тепловом контакте с ВБР датчиком деформации. Простое вычитание сдвига спектра, вызванного датчиком температуры от сдвига спектра датчика деформации, удаляет второе слагаемое уравнения (2). Что в результате дает значения деформации с температурной компенсацией.
Процесс монтажа датчиков на основе ВБР очень похож на монтаж обыкновенных датчиков, так как ВБР датчики имеют различное исполнение (на подложке, в корпусе и тд.).
Преимущества датчиков на основе ВБР
На данный момент большинство датчиков используемых в мире это электрические датчики (MЭМС, тензорезисторы, струнные и т.д.). Как уже говорилось выше, в датчиках на основе брэгговских решеток сигналом является свет, проходящий через оптическое волокно (вместо электрического тока, проходящего по медному проводу). Это кардинальное отличие позволяет ВИР датчикам преодолеть многие проблемы характерные для электрических датчиков.
Оптические волокна и датчики являются непроводящими, электрически пассивными и невосприимчивыми к ЭМ-помехам. Опрос с помощью перестраиваемого лазера высокой мощности позволяет проводить измерения на большие расстояния практически без потери сигнала. Кроме того, в отличие от электрического канала измерительной системы, каждый оптический канал может опрашивать множество датчиков ВБР (каждый канал является «гирляндой»), что значительно уменьшает размер и сложность такой системы измерения.
Оптические измерительные системы идеально подходят для применения в условиях, где обычные электрические датчики (тензорезисторные, струнные, терморезисторные и т.д.) оказались трудно использовать из-за сложных условий (большие расстояния, ЭМ поля, взрывобезопасность и др.). Так как монтаж и эксплуатация оптических датчиков аналогичны с применением обычных электрических датчиков, легко осуществить переход на оптоволоконные решения. Понимание принципов работы таких систем и преимуществ от их использования может значительно облегчить решение различных задач в области измерений (например, мониторинг конструкций).
Волоконно-оптические линии связи | ГК ИСА
Волоконно-оптическая связь – это способ передачи информации, обладающий самой широкой пропускной способностью из ныне существующих. Информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным также как «оптическое волокно».
Волоконно-оптические линии связи в основном используются в случаях, когда структурированные кабельные системы должны объединить в единую сеть многоэтажное здание или несколько разрозненных корпусов.
При построении вешних магистралей предпочтение отдаётся оптическим кабелям, а внутри зданий наравне с ними используется традиционная витая пара. Ввиду высокой стоимости оптических линий связи СКС, состоящие полностью из оптоволокна, встречаются редко. Соответственно, различают волоконно-оптические кабели для внешней (outdoor cables) и внутренней (indoor cables) прокладки.
Качественно спроектированная и смонтированная волоконно-оптическая линия связи обладает рядом преимуществ, обосновывающих ее высокую стоимость.
Пропускная способность. Самая выигрышная и важная характеристика волоконно-оптовой связи. Потенциально возможна передача информации по одному оптоволокну со скоростью несколько терабит в секунду.
Низкий коэффициент затухания сигнала. Оптоволокно способно передавать информацию на расстояние до 120 км без применения усилителей.
Высокая степень защиты от несанкционированного доступа.
Передаваемую информацию невозможно получить, не нарушив целостности кабеля. При этом специальные системы непрерывного контроля за целостностью линии мгновенно блокируют нарушенный канал связи и подают сигнал тревоги. Поэтому волоконно-оптические линии связи идеально подходит для организаций с повышенными требованиями к защите данных.
Надежность и долговечность. Оптоволокно не подвержено окислению, слабому электромагнитному воздействию и воздействию влажной среды. Срок службы оптоволоконного кабеля составляет примерно 25 лет.
Пожарная безопасность. Используемые при изготовлении оптоволоконного кабеля материалы не приводят к образованию искры и не поддерживают процессы горения, что позволяет использовать оптоволокно на предприятиях повышенного уровня пожарной опасности.
Экономичность. Несмотря на высокую стоимость прокладывания волоконно-оптической линии, перечисленные выше характеристики обеспечивают экономическую выгоду от их использования.
Компания ГК ИСА предлагает проектирование, установку и ввод в эксплуатацию волоконно-оптических линий связи (внутренние и внешние коммуникации) с использованием технических решений Corning, Panduit, Huber Suhner, 3М, ССД и других производителей.
Оставьте заявку на нашем сайте, и мы свяжемся с Вами для расчета стоимости и дальнейшей реализации проекта.
В случае возникновения вопросов заполните форму обратной связи для получения дополнительной консультации от наших специалистов.
Волоконно-оптические линии связи
«Заполняя настоящую форму, я своей волей и в своём интересе даю свое согласие Обществу с ограниченной ответственностью «Стек Групп» (ОГРН 1137746371487), находящемуся по адресу: 125319, г. Москва, Большой Коптевский проезд, дом 6, помещение IV, комната 16, на обработку моих персональных данных с целью осуществления коммуникаций с потенциальным потребителем услуг и продуктов компании.
Мои персональные данные, в отношении которых дается данное согласие, включают: фамилия, имя, отчество, должность, номер контактного телефона, адрес электронной почты, наименование компании.
Действия с моими персональными данными, на которые я даю данное согласие, включают в себя без ограничения: сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение в информационной системе персональных данных, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение персональных данных с использованием средств автоматизации или без использования таких средств и иные действия, предусмотренные действующим законодательством Российской Федерации и необходимые для осуществления указанной целиобработки, а также передачу персональных данных любым третьим лицам,которым ООО «Стек Групп» передает соответствующие персональные данные для достижения указанных выше целей, при обязательном условии обеспечения данными лицами безопасности предоставленных выше персональных данных, в том числе трансграничную передачу в страны, являющиеся сторонами Конвенции Совета Европы о защите физических лиц при автоматизированной обработке персональных данных.
Согласие действует в течение пяти лет и прекращается при наступлении одного из следующих событий: отзыв согласия на обработку персональных данных, достижение цели обработки персональных данных, по истечении срока обработки персональных данных.
Фактом подтверждения вышеперечисленного является отметка поля «Согласие на обработку персональных данных» перед отправкой данных из формы.»
Наш адрес: Телефоны: Технический директор, Директор Саратовского отд., Прилуцкий Станислав Викторович Директор Арзамасского отд., Зуев Александр Иванович Бухгалтерия Факс: E-Mail: [email protected] |
Волоконно-оптические гироскопы [PDF] Вариации Аллана для волоконно-оптических гироскопов НПК «Оптолинк»
| ||||||||||||||||||||||||||
108,109,110)
1
10 кгВолоконно-оптические датчики температуры
Под волоконно-оптическим измерением температуры (английский вариант DTS = Distributed Temperature Sensing) понимают применение оптоэлектронных приборов для измерения температуры, при которой стеклянные волокна используются в качестве линейных датчиков.
Типичными случаями применения линейных волоконных температурных датчиков являются сферы, связанные с безопасностью, например, системы пожарного оповещения в автомобильных, железнодорожных или сервисных туннелях; термический контроль силовых кабелей и воздушных линий передач для оптимизации производственных отношений; повышение эффективности нефтяных и газовых скважин; обеспечение безопасного рабочего состояния промышленных индукционных плавильных печей; контроль герметичности контейнеров с сжиженным природным газом на судах в разгрузочных терминалах; обнаружение утечек на плотинах и запрудах; контроль температуры при химических процессах; обнаружение утечек в трубопроводах.
Принцип работы оптоволоконного датчика
Физические воздействия на оптоволокно, такие как: температура, давление, сила натяжения — локально изменяют характеристики пропускания света и как следствие, приводят к изменению характеристик сигнала обратного отражения. В основе измерительных систем на основе оптоволоконных датчиков используется сравнение спектров и интенсивностей исходного лазерного излучения и излучения, рассеянного в обратном направлении, после прохождения по оптоволокну.
Обратное световое рассеяние при температурном воздействии
Оптические волокна изготовлены из легированного кварцевого стекла. Кварцевое стекло представляет собой разновидность двуокиси кремния (SiO2) с аморфной твердотельной структурой. Температурные воздействия инициируют вибрации в молекулярной решетке. Когда свет попадает на термически возбужденные молекулы, происходит взаимодействие между световыми частицами (фотонами) и электронами. Таким образом, в оптическом волокне происходит световое рассеяние, так же известное, как рамановское рассеяние.
Обратное световое рассеяние состоит из нескольких спектральных составляющих:
• Рэлеевское рассеяние, с длиной волны аналогичной, используемой в лазерном источнике;
• Стоксовы компоненты Рамановского рассеяния с длиной волны большей, чем у используемого лазерного источника, при которых испускаются фотоны;
• Антистоксовы компоненты Рамановского рассеяния с меньшей длиной волны, по сравнению с рэлеевским рассеянием, при которых фотоны поглощаются.
Интенсивность рассеяния так называемого антистоксова диапазона зависит от температуры, в то время как, стоксов диапазон от температуры практически не зависит. Локальная температура оптического волокна выводится из отношения антистоксовой и стоксовой интенсивностей света.
• Бриллюэновские линии, которые более интенсивные чем Стоксовы, но имеют меньший спектральный сдвиг Этот спектральный сдвиг вызван акустическими колебаниями кристаллической решетки волокна и несет в себе информацию о механических напряжениях и температурах, воздействующих на волокно. Воздействие механических напряжений и температур приводит к изменению положения Бриллюэновской линии на шкале длин волн.
Датчики температуры на основе Рамановских линий
Самым современным оборудованием в системе мониторинга распределения температуры, например в трубопроводах, является распределенный оптоволоконный датчик температуры на основе Рамановских линий. Принципом работы датчика является то, что интенсивность Стоксовой Рамановской компоненты рассеянного излучения практически не зависит от температуры, а интенсивность Антистоксовой линии сильно связана с температурой.
Это позволяет, определяя отношение интенсивности Антистоксовой линии и Стоксовой линии, определять значение температуры. Данный подход позволяет избавиться от погрешности, связанной с возможными флуктуациями мощности зондирующего лазерного импульса. Системы этого типа могут работать на расстояниях в несколько километров. Пространственное разрешение может достигать 0,5 м.
Метод измерения
Самым известным методом обратного рассеивания является метод OTDR (= Optical Time Domain Reflectometry = оптическая рефлектометрия временной области). В его основе заложен импульсно-акустический метод (импульсы и эхо), в результате разницы времени распространения между временем передачи и обнаружения световых импульсов можно определить уровень и место рассеивания. Соотношение излучаемого рассеивания света с эффектом Рамана, сигнал обратного рассеивания при измерении комбинационного рассеянного света составляет коэффициент 1000. Поэтому локально распределенный датчик температуры Рамана с техникой OTDR может быть реализован только с помощью мощных (дорогих) импульсных лазеров (обычно лазеров с твердым рабочим веществом) и быстрой, также дорогостоящей, техникой передачи сигналов.
Разработанный компанией «LIOS Technology GmbH» температурный датчик Рамана OFDR (OFDR, Optical Frequency Domain Reflectometry = рефлектометрия частотной области) работает не во временном диапазоне, как техника OTDR, а в частотном. При методе OFDR получают информацию о локальном изменении температуры, если сигнал обратного рассеивания, обнаруженный на протяжении всего времени измерения, измеряется как функция частоты и в комплексе (комплексная передаточная функция), а затем подвергается преобразованию Фурье. Существенными преимуществами техники OFDR являются режим квазинепрерывного излучения лазера и узкополосное обнаружение оптического сигнала обратного рассеивания, вследствие чего, достигается значительно более высокое отношение сигнал / шум, чем при использовании импульсной техники. Данное техническое преимущество позволяет использовать недорогие полупроводниковые лазерные диоды и недорогостоящие электронные блоки для передачи сигналов. Им противопоставляется технически сложное измерение комбинационного рассеиваемого света (комплексное измерение в соответствии с величиной и фазой) и высокая затратная часть из-за БПФ (блока преобразования Фурье), необходимого для обработки сигнала и с более высокими требованиями к линейности электронных блоков и компонентов.
Структура измерительной системы
Схематическая структура волоконно-оптической системы измерения температуры состоит из блока формирования сигнала с частотным генератором, лазера, оптического модуля, приемного блока и блока микропроцессора, а также световодного кабеля (кварцевое стеклянное волокно) в качестве линейного температурного датчика. В соответствии с методом OFDR интенсивность лазера в течение интервала времени измерения модулируются синусообразно, а частота — в виде линейной частотной модуляции. Отклонение частоты является прямой причиной для локального срабатывания рефлектометра. Частотномодулированный свет лазера направляется в световод. В любой точке вдоль волокна возникает комбинационный рассеянный свет, излучаемый во всех направлениях. Часть комбинационного рассеянного света движется в обратном направлении к блоку формирования сигнала. Затем выполняется спектральная фильтрация света обратного рассеивания, его преобразование в измерительных каналах в электрические сигналы, усиление и электронная обработка.
Микропроцессор проводит расчет преобразования Фурье. В качестве промежуточного результата получают кривые комбинационного обратного рассеивания как функцию длины кабеля. Амплитуда кривых обратного рассеивания пропорциональна интенсивности соответствующего комбинационного рассеивания. Из отношения кривых обратного рассеивания получают температуру волокна вдоль световодного кабеля. Технические спецификации системы измерения температуры Рамана могут быть оптимизированы посредством настройки параметров прибора (дальность действия, локальное разрешение, точность температуры, время измерения). Возможна также регулировка световодного кабеля в соответствии с возможностями конкретного случая применения. Термическая стойкость стекловолоконного покрытия ограничивает максимальный диапазон температуры световодного кабеля. Стандартные волокна для передачи данных располагают акриловым покрытием или покрытием, затвердевшим в результате УФ (ультрафиолетового) излучения, и пригодны для диапазона температур до 80 °C.
Стекловолокно с полиамидным покрытием может использоваться до максимальной температуры 400 °C.
Бриллюэновские системы (информация с сайта www.vodosfera.com)
Как отмечено ранее, спектральный сдвиг Бриллюэновской линии вызван акустическими колебаниями кристаллической решетки волокна и несет в себе информацию о механических напряжениях и температурах, воздействующих на оптоволокно. Созданные к настоящему времени алгоритмы обработки сигналов таких систем позволяют разделить информацию о температуре и о механических воздействиях.
Для Бриллюэновской системы мониторинга типичны следующие характеристики: расстояние, на которое может работать единичная система – 40 – 50 км при пространственном разрешении 1 – 2 метра.
К недостаткам Бриллюэновских систем мониторинга следует отнести сложность их устройства, которая обуславливает высокую стоимость. Преимуществом Бриллюэновских систем является возможность работы с сенсорными кабелями на основе обычного дешевого связного волокна.
Время получения сигнала с таких систем составляет ориентировочно 1 – 2 минуты. При работе с более длинными линиями время измерений возрастает.
Для повышения чувствительности и значительного сокращения времени измерений используется метод, основанный на стимулированном Бриллюэновском рассеянии. Он отличается от систем на спонтанном рассеянии тем, что в волокно направляются одновременно непрерывное «пробное» лазерное излучение и мощный импульс накачки
Системы мониторинга на основе стимулированного Бриллюэновского рассеяния обеспечивают работу на расстояние порядка 50 км (возможны большие расстояния) с пространственным разрешением от 0,5 м. Минимальная частота получения измерительной информации может составлять значения порядка одного Герца.
Далее в разделе публикуем статью, предоставленную компанией «Инверсия-Сенсор» о применении оптоволоконных датчиков в системе мониторинга электрических кабелей.
Система термомониторинга кабельной линии с использованием оптоволоконного датчикаМатериал предоставлен компанией «Инверсия-Сенсор»
Из-за своей большой стоимости и высокой технологической значимости аварийный выход из строя силовых высоковольтных кабельных линий является чрезвычайным происшествием, требующим срочного и дорогостоящего ремонта.
Во многих случаях причиной аварийности кабельной линии являются локальные перегревы, которые могут быть вызваны повышением токовой нагрузки в линии, ухудшением условий охлаждения кабеля по длине, или же являются результатом возникновения некоторых дефектов в изоляции кабеля и муфт.
Своевременное выявление зон перегрева кабеля и муфт возможно при использовании систем температурного мониторинга с применением оптического волокна, интегрированного в конструкцию кабеля. Подобные системы измерения распределения температуры вдоль кабельной линии, проводимого с использованием эффекта рассеивания лазерного импульса в оптическом кабеле, называемого рамановским, сейчас интенсивно внедряются на практике.
Оптоволоконная система «ASTRO» отечественного производства (компания «Инверсия-Сенсор») предназначена для оперативного контроля профиля температуры высоковольтных кабельных линий в процессе эксплуатации.
Оптическое волокно, интегрировано в конструкцию кабельной линии и расположено, обычно, в зоне экрана, под внешней оболочкой.
В него лазером периодически излучаются диагностические импульсы и при помощи измерительного прибора регистрируется обратный отраженный поток света.
При изменении параметров встроенного в кабель оптического волокна, возникающих под воздействием температуры, для каждого конкретного участка кабельной линии определяется величина локальной температуры.
Локальная температура на каждом конкретном участке кабельной линии рассчитывается с использованием разницы во времени между моментом времени получения отраженного от каждого участка импульса и моментом излучения лазерного импульса в оптическое волокно. Зная скорость распространения света в измерительном оптоволокне, можно с высокой точностью рассчитать место, которому соответствует спектр отраженного оптического сигнала.
Оперативное определение температурного профиля кабельной линии позволяет обслуживающему персоналу эффективно эксплуатировать линию, используя:
- Метод контроля температуры по оптическому рассеянию в отраженных сигналах, позволяет проводить оперативное измерение температурного профиля на кабелях, имеющих большие длины, до 16 км. Это дает возможность при помощи одного прибора контролировать протяженные объекты или несколько объектов сразу, включив их последовательно.
- Знание температурного профиля кабельной линии позволяет оптимизировать ее загрузку, рационально учитывать реальные климатические условия и локальные особенности пролегания всех участков кабельной линии.
- Поскольку оптоволоконной системой производится измерение температуры под оболочкой кабельной линии, в программном обеспечении мониторинга производится перерасчет на температуру токоведущей жилы кабеля, определяется переходный процесс нагрева при скачке нагрузки. Особенно важно это для определения технической возможности передачи по кабельной линии дополнительной мощности, с учетом наиболее нагретого участка кабеля.
- При помощи системы «ASTRO» можно определять места возникновения и оценивать степень развития дефектов, сопровождающихся локальным разогревом отдельных участков контролируемой кабельной линии.
- Можно оперативно проводить определение мест обрыва кабельной линии после возникновения фатальных дефектов или аварийных динамических воздействий на кабель.
Это дает возможность при помощи одного прибора контролировать протяженные объекты или несколько объектов сразу, включив их последовательно.
Система температурного мониторинга кабельных линий конструктивно состоит из двух основных элементов — оптического волокна, проложенного вдоль кабельной линии, являющегося распределенным датчиком температуры, и измерительного прибора со средствами обработки и анализа первичной информации, установленного в защитном шкафу.
Если кабельная линия была изначально рассчитана на использование с системой температурного мониторинга, то оптическое волокно заранее устанавливается под оболочкой кабеля еще на этапе его изготовления.
Если же система температурного мониторинга устанавливается на уже эксплуатируемой кабельной линии, внутри которой отсутствует измерительное оптическое волокно, то тогда оно прокладывается снаружи и фиксируется максимально близко к контролируемому кабелю. Наружный способ прокладки оптического волокна-датчика температуры менее предпочтителен, так как имеет существенно меньшую точность и более подвержен влиянию внешних температурных воздействий.
Шкаф системы температурного мониторинга кабельной линии включает в себя непосредственно измерительный прибор марки «ASTRO», промышленный компьютер со специализированным программным обеспечением для обработки информации, оценки состояния и прогнозирования возможного увеличения нагрузки кабельной линии. Также в шкафу монтируется источник бесперебойного питания и все необходимые технические средства для коммуникации с верхним уровнем АСУ-ТП.
Климатическое исполнение защитного шкафа системы мониторинга определяется параметрами технического задания на создание системы. Сам шкаф может быть установлен рядом с концевой муфтой контролируемой кабельной линии или располагаться на удалении до нескольких километров, в зависимости от длины линии. При наружной установке шкаф снабжается системой внутреннего температурного кондиционирования.
Система температурного мониторинга высоковольтной кабельной линии марки «ASTRO» работает полностью в автоматическом режиме, в соответствии с внутренними расчетными и экспертными алгоритмами и заданными локальными настройками для каждого объекта контроля.
Информация о текущем температурном режиме работы контролируемой кабельной линии и результаты проведения экспертной диагностики постоянно отображаются на экране встроенного промышленного компьютера. Полная информация о состоянии линии передается в систему АСУ-ТП более высокого уровня по оптическому волокну с использованием стандартного протокола МЭК 61850.
Технические параметры системы «ASTRO»
Диапазон измерения температуры, °C | -55 ÷ 300 |
Время измерения температуры, сек | от 10 |
Точность измерения, °C | от 1 |
Пространственное разрешение, м | от 1 |
Длина чувствительного элемента (оптоволокна), км | до 8, опция до 16 |
Количество измерительных каналов | 1, 4, 8 |
Длина волны излучения, нм | 1550 |
Тип волокна | MM |
Температура эксплуатации, °C | +10 ÷ +40 |
Влажность окружающей среды, % | до 90 |
Напряжение питания, В | 220 |
Потребляемая мощность, Вт | 200 |
Размеры прибора, мм | 500*450*130 |
Вес измерительного прибора, кг | 12,0 |
Что такое волоконная оптика (оптическое волокно) и как она работает?
Волоконная оптика, или оптическое волокно, относится к среде и технологии, связанной с передачей информации в виде световых импульсов по стеклянной или пластиковой нити или волокна.
Волоконная оптика используется для высокопроизводительных сетей передачи данных на большие расстояния.
Волоконная оптика также широко используется в телекоммуникационных услугах, таких как Интернет, телевидение и телефон. Например, Verizon и Google используют оптоволокно в своих сервисах Verizon FIOS и Google Fiber соответственно, обеспечивая пользователям гигабитную скорость интернета.
Используются оптоволоконные кабели, поскольку они обладают рядом преимуществ по сравнению с медными кабелями, например, более высокой пропускной способностью и скоростью передачи.
Оптоволоконный кабель может содержать различное количество этих стеклянных волокон — от нескольких до пары сотен. Сердцевину из стекловолокна окружает еще один стеклянный слой, называемый оболочкой. Слой, известный как буферная трубка, защищает оболочку, а слой оболочки действует как последний защитный слой для отдельной пряди.
Как работает волоконная оптика Волоконная оптика передает данные в виде световых частиц или фотонов, которые пульсируют по оптоволоконному кабелю.
Сердцевина из стекловолокна и оболочка имеют разные показатели преломления, которые изгибают падающий свет под определенным углом. Когда световые сигналы передаются по оптоволоконному кабелю, они отражаются от сердечника и оболочки в виде серии зигзагообразных отскоков, придерживаясь процесса, называемого полным внутренним отражением. Световые сигналы не движутся со скоростью света из-за более плотных слоев стекла, вместо этого они движутся примерно на 30% медленнее, чем скорость света. Для обновления или усиления сигнала на протяжении всего пути передачи по оптоволоконной сети иногда требуются ретрансляторы с удаленными интервалами для регенерации оптического сигнала путем преобразования его в электрический сигнал, обработки этого электрического сигнала и ретрансляции оптического сигнала.
Волоконно-оптические кабели переходят на поддержку сигналов до 10 Гбит / с. Обычно по мере увеличения пропускной способности оптоволоконного кабеля он становится дороже.
Типы оптоволоконных кабелей Многомодовое волокно и одномодовое волокно — это два основных типа оптоволоконных кабелей.
одномодовое волокно используется на больших расстояниях из-за меньшего диаметра сердцевины из стекловолокна, что снижает возможность ослабления — снижение мощности сигнала.Меньшее отверстие изолирует свет в единый луч, что обеспечивает более прямой путь и позволяет сигналу проходить на большее расстояние. Одномодовое волокно также имеет значительно более широкую полосу пропускания, чем многомодовое волокно. Источником света, используемым для одномодового волокна, обычно является лазер. Одномодовое волокно обычно дороже, поскольку требует точных расчетов для получения лазерного света в меньшем отверстии.
используется для коротких расстояний, поскольку большее отверстие в сердечнике позволяет световым сигналам отражаться и отражаться в большей степени.Больший диаметр позволяет передавать по кабелю одновременно несколько световых импульсов, что приводит к большему объему передачи данных. Однако это также означает, что существует большая вероятность потери, уменьшения сигнала или помех.
В многомодовой волоконной оптике обычно используется светодиод для создания светового импульса.
В то время как медные кабели были традиционным выбором для телекоммуникаций, сетей и кабельных соединений в течение многих лет, оптоволоконный кабель стал обычной альтернативой. Большинство междугородных линий телефонных компаний в настоящее время состоят из оптоволоконных кабелей.Оптическое волокно передает больше информации, чем обычный медный провод, благодаря более высокой пропускной способности и более высокой скорости. Поскольку стекло не проводит электричество, волоконная оптика не подвержена электромагнитным помехам, а потери сигнала сводятся к минимуму.
Двунаправленный DWDM Преимущества и недостаткиОптоволоконные кабели используются в основном из-за их преимуществ перед медными кабелями. Преимущества включают:
- Поддержка более высокой пропускной способности.
- Свет может распространяться дальше, не нуждаясь в усилении сигнала.
- Они менее восприимчивы к помехам, например к электромагнитным помехам.
- Их можно погружать в воду — оптоволоконные кабели используются в более опасных средах, таких как подводные кабели.
- Волоконно-оптические кабели прочнее, тоньше и легче кабелей с медной проволокой.
- Их не нужно так часто обслуживать или заменять.
Однако важно отметить, что у волоконной оптики есть недостатки, о которых пользователи должны знать.К этим недостаткам можно отнести:
- Медный провод зачастую дешевле волоконной оптики.
- Стекловолокно требует большей защиты внутри внешнего кабеля, чем медь.
- Установка новой кабельной разводки трудоемка.
- Оптоволоконные кабели зачастую более хрупкие. Например, волокна могут быть повреждены или сигнал может быть потерян, если кабель изогнут или изогнут вокруг радиуса в несколько сантиметров.
Компьютерные сети — это распространенный вариант использования волоконной оптики из-за способности оптического волокна передавать данные и обеспечивать широкую полосу пропускания.
Точно так же волоконная оптика часто используется в радиовещании и электронике для обеспечения лучшего соединения и производительности. Интернет и кабельное телевидение — два наиболее распространенных вида использования волоконной оптики. Волоконная оптика может быть установлена для поддержки удаленных соединений между компьютерными сетями в разных местах.
Военная и космическая промышленность также использует оптическое волокно в качестве средства связи и передачи сигналов в дополнение к его способности обеспечивать измерение температуры.Оптоволоконные кабели могут быть полезны из-за их меньшего веса и меньшего размера.
Волоконная оптика часто используется в различных медицинских инструментах для обеспечения точного освещения. Он также все чаще позволяет использовать биомедицинские датчики, которые помогают в минимально инвазивных медицинских процедурах. Поскольку оптическое волокно не подвержено электромагнитным помехам, оно идеально подходит для различных тестов, таких как сканирование МРТ.
Другие медицинские применения волоконной оптики включают рентгеновскую визуализацию, эндоскопию, световую терапию и хирургическую микроскопию.
Как работает оптоволокно?
Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 января 2021 г.
Римляне, должно быть, были особенно довольны собой в тот день, когда они изобрели свинцовые трубки около 2000 лет назад. Наконец они у них был простой способ переносить воду из одного места в другое. Представьте, что бы они сделали из современных оптоволоконных кабелей — «труб», которые может передавать телефонные звонки и электронную почту по всему миру за седьмую часть второй!
Фото: Световая труба: волоконная оптика означает направление световых лучей по тонким пластиковым или стеклянным нитям, заставляя их многократно отражаться от стен.Это смоделированное изображение. Обратите внимание, что в некоторых странах, включая Великобританию,
Волоконная оптика пишется «волоконная оптика».
Если вы ищете информацию в Интернете, всегда
стоит поискать оба варианта написания.
Что такое волоконная оптика?
Мы привыкли к тому, что информация путешествует по-разному.
Когда мы говорим по стационарному телефону,
проводной кабель несет
звук из нашего голоса в розетку в стене, где другой кабель
берет на местную телефонную станцию.Мобильные телефоны работают иначе
способ: они отправляют и получают информацию с помощью невидимых
радиоволны — а
Технология называется беспроводной, потому что в ней не используются кабели. Волоконная оптика
работает третий способ. Он отправляет информацию, закодированную в луче
света вниз по стеклянной или пластиковой трубе. Первоначально он был разработан
для эндоскопов в
1950-х годов, чтобы помочь врачам заглянуть внутрь человеческого тела без необходимости
сначала разрежьте его. В 1960-х инженеры нашли способ использовать
та же технология для передачи телефонных звонков со скоростью света
(обычно это 186 000 миль или 300 000 км в секунду в вакууме,
но замедляется примерно до двух третей от этой скорости в оптоволоконном кабеле).
Оптическая техника
Фото: Отрезок 144-жильного оптоволоконного кабеля. Каждая прядь сделана из оптически чистого стекла и тоньше человеческого волоса. Изображение Тех. Сержант. Брайан Дэвидсон, любезно предоставлено ВВС США.
Оптоволоконный кабель состоит из невероятно тонких жил. из стекла или пластика, известного как оптические волокна; один кабель может иметь всего два прядей или целых несколько сотен. Каждая прядь меньше в десять раз толщиной с человеческий волос и может принимать около 25000 телефонных звонков, Таким образом, весь оптоволоконный кабель может легко передать несколько миллионов вызовов.Текущий рекорд для «одномодового» волокна (поясняется ниже): 178 терабит (триллионов бит) в секунду — достаточно для 100 миллионов сеансов Zoom. (по словам эксперта по волокнам Джеффа Хехта)!
Волоконно-оптические кабели передают информацию между двумя местами, используя
полностью оптическая (световая) технология. Предположим, вы хотели отправить
информацию с вашего компьютера на
дом друга по улице
с помощью волоконной оптики.
Вы можете подключить свой компьютер к лазеру, который
преобразовал бы электрическую информацию из компьютера в серию
световые импульсы.Затем вы запускаете лазер по оптоволоконному кабелю.
После прохождения по кабелю световые лучи выходили на
другой конец. Вашему другу понадобится фотоэлемент (светочувствительный
компонент), чтобы превратить импульсы света обратно в электрическую информацию
его или ее компьютер мог понять. Так что весь аппарат будет
как действительно изящная высокотехнологичная версия телефона, который вы можете
Сделай из двух банок для печёных бобов и отрезка бечевки!
Как работает оптоволокно
На фото: оптоволоконные кабели достаточно тонкие, чтобы их можно было изгибать, поэтому световые сигналы проходят внутрь по изогнутым путям.Фотография любезно предоставлена Исследовательским центром Гленна НАСА. (НАСА-GRC).
Изображение: Полное внутреннее отражение удерживает световые лучи от внутренней части оптоволоконного кабеля.
Свет распространяется по оптоволоконному кабелю по
многократно отскакивая от стен. Каждый крошечный фотон (частица света)
прыгает по трубе, как бобслей, спускающийся по ледяной трассе. Теперь ваша очередь
может ожидать луч света,
путешествовать по прозрачной стеклянной трубе, чтобы просто просочиться через края.Но
если свет падает на стекло под очень малым углом (менее 42 градусов), он
снова отражается — как будто стекло на самом деле зеркало. Этот
явление называется полным внутренним отражением.
Это одна из вещей, которая сохраняет свет внутри трубы.
Еще одна вещь, которая удерживает свет в трубе, — это структура
кабель, состоящий из двух отдельных частей. Основная часть
кабель — в середине — называется сердечником , и это бит
свет проходит сквозь.На внешней стороне ядра обернут еще один
слой стекла называется облицовкой . Работа облицовки — сохранить
световые сигналы внутри активной зоны. Он может это сделать, потому что он сделан из
различный вид стекла в сердцевине.
(Технически облицовка
имеет более низкий показатель преломления.)
Типы волоконно-оптических кабелей
Оптические волокна передают по ним световые сигналы в так называемых режимах . Звучит технически, но это просто означает разные способы путешествовать: мода — это просто путь, по которому световой луч следует вниз по волокну.Один режим чтобы пройти прямо посередине волокна. Другой — отразите волокно под небольшим углом. Другие режимы включают подпрыгивание вниз по волокну под другими углами, более или менее круто.
Иллюстрации: Вверху: свет по-разному распространяется в одномодовых и многомодовых волокнах. Внизу: внутри типичного одномодового оптоволоконного кабеля (не в масштабе). Тонкая сердцевина окружена оболочкой примерно в десять раз большего диаметра, пластиковым внешним покрытием (примерно в два раза больше диаметра оболочки), некоторыми укрепляющими волокнами из жесткого материала, такого как Kevlar®, с внешней защитной оболочкой снаружи.
Самый простой тип оптического волокна называется одномодовым . Он имеет очень тонкую сердцевину размером около 5-10 микрон (миллионные доли метр) в диаметре. В одномодовом волокне все сигналы проходят прямо посередине, не отскакивая от краев (желтая линия в диаграмму). Кабельное телевидение, Интернет и телефонные сигналы обычно передаются по одномодовым волокна, свернутые в огромный пучок. Такие кабели могут отправлять информация на расстояние более 100 км (60 миль).
Другой тип оптоволоконного кабеля
называется многорежимный .Каждое оптическое волокно в
многомодовый кабель о
10 раз
больше одного в одномодовом кабеле.
Это означает, что световые лучи могут проходить через ядро, следуя
Разновидность
разные пути (желтые, оранжевые, синие и голубые линии) — другими словами, в
несколько разных режимов.
Многорежимные кабели могут отправлять только информацию
на относительно короткие расстояния и используются (среди прочего) для
соединить компьютерные сети вместе.
Еще более толстые волокна используются в медицинском инструменте под названием гастроскоп (разновидность эндоскопа), врачи протыкают кому-то горло, чтобы обнаружить внутри него болезни их желудок.Гастроскоп — это толстый оптоволоконный кабель, состоящий из многих оптических волокон. На верхнем конце гастроскопа есть окуляр и напольная лампа. Лампа направляет свой свет на одну часть кабеля в живот пациента. Когда свет достигает желудка, он отражается стенки желудка в линзу внизу кабеля. Затем он возвращается в другую часть кабель в окуляр врача. Другие типы эндоскопов работают так же способ и может использоваться для осмотра различных частей тела.Также есть промышленный вариант инструмента, называемый фиброскопом, который можно использовать исследовать такие вещи, как недоступные части оборудования в самолете двигатели.
Применение для волоконной оптики
Стрельба по трубе кажется изящной научной партийный трюк, и вы можете не подумать, что у этого есть много практических применений что-то подобное. Но так же, как электричество может привести в действие многие типы машин, лучи света могут нести многие типы информация — так что они могут помочь нам во многих отношениях.Мы просто не замечаем насколько обычными стали оптоволоконные кабели, потому что лазерные сигналы, которые они несут, мерцают далеко под нашими ногами, глубоко под офисными этажами и улицами города. Технологии, использующие это — компьютерные сети, радиовещание, медицинское сканирование и военная техника (назвать всего четыре) — причем совершенно незаметно.
Фото: Работа с волоконно-оптическими кабелями. Изображение Натанаэля Каллона, любезно предоставлено ВВС США.
Компьютерные сети
Оптоволоконные кабели в настоящее время являются основным средством передачи информации на большие расстояния, поскольку у них есть три очень больших преимущества перед медными кабелями старого образца:
- Меньшее затухание : (потеря сигнала) Информация распространяется примерно в 10 раз дальше, прежде чем ей потребуется усиление, что делает оптоволоконные сети более простыми и дешевыми в эксплуатации и обслуживании.
- Без помех : В отличие от медных кабелей, между оптическими волокнами нет «перекрестных помех» (электромагнитных помех), поэтому они передают информацию более надежно и с лучшим качеством сигнала.
- Более высокая пропускная способность : Как мы уже видели, оптоволоконные кабели могут передавать гораздо больше данных, чем медные кабели того же диаметра.
Вы сейчас читаете эти слова благодаря Интернет. Вы наверняка наткнулись на эту страницу с поисковой системой как Google, который управляет всемирной сетью гигантских центров обработки данных соединены оптоволоконными кабелями большой емкости (и сейчас пытается развернуть быстрые оптоволоконные соединения для остальных из нас).Нажав на ссылку на поисковую систему, вы скачали эту веб-страницу из моей сети сервер и мои слова просвистели большую часть пути к вам вниз больше волоконно-оптические кабели. Действительно, если вы используете быстрый оптоволоконный широкополосные, оптоволоконные кабели делают почти всю работу каждый раз вы выходите в интернет. При большинстве высокоскоростных широкополосных подключений только последний этап информационного пути (так называемый «последний миля «от оптоволоконного шкафа на вашей улице до вашего дома или квартира) подразумевает старомодные провода.Это оптоволоконные кабели, не медные провода, которые теперь несут «лайки» и «твиты» под наши улицы, через все большее количество сельских районов, и даже глубоко под океанами, соединяющими континенты. Если вы представите себе Интернет (и Всемирная паутина, которая использует его) как глобальная паутина, скрепляющие ее нити — оптоволоконные кабели; по некоторым оценкам, оптоволоконные кабели покрывают более 99 процентов от общего пробега Интернета, и переносят более 99 процентов всего международного трафика связи.
Чем быстрее люди получают доступ в Интернет, тем больше они могут — и будут — делать в сети. Прибытие из широкополосный Интернет сделал возможным явление облачных вычислений (где люди хранят и обрабатывают свои данные удаленно, используя онлайн вместо домашнего или рабочего ПК в собственном помещении). В примерно так же стабильное развертывание широкополосного оптоволокна (обычно В 5–10 раз быстрее, чем обычный широкополосный DSL, который использует обычные телефонные линии) сделают это гораздо более обычным для люди занимаются такими вещами, как потоковое воспроизведение фильмов в Интернете, вместо того, чтобы смотреть транслировать ТВ или брать напрокат DVD.С большей пропускной способностью волокна и быстрее связи, мы будем отслеживать и контролировать многие другие аспекты наша жизнь в сети с использованием так называемого Интернета вещей.
Но не только общедоступные интернет-данные течет по оптоволоконным линиям. Когда-то компьютеры были подключены к на большие расстояния по телефонным линиям или (на более короткие расстояния) по меди Кабели Ethernet, но все чаще предпочтительнее оптоволоконные кабели метод объединения компьютеров в сеть, потому что они очень доступны, безопасны, надежны и имеют гораздо большую вместимость.Вместо того, чтобы связывать офисов через общедоступный Интернет, это вполне возможно для компания для создания собственной оптоволоконной сети (если она может себе это позволить) или (что более вероятно) купить место в частной оптоволоконной сети. Многие частные компьютерные сети работают на так называемом темном волокне , которое звучит немного зловеще, но это просто неиспользованная емкость другого сеть (оптические волокна ожидают включения).
Интернет был продуман так, чтобы вид информации для любого использования; это не ограничивается ношением компьютерные данные.Когда-то по телефонным линиям выходил Интернет, теперь же вместо этого через оптоволоконный Интернет можно звонить по телефону (и Skype). Там, где когда-то телефонные звонки направлялись по сложному лоскутному одеянию медные кабели и микроволновые линии между городами, самые дальние теперь звонки направляются по оптоволоконным линиям. С 1980-х годов было уложено огромное количество волокна; оценки сильно разнятся, но считается, что их общее количество в мире составляет несколько сотен миллионов километров (достаточно, чтобы пересечь Соединенные Штаты примерно миллион раз).В середине 2000-х годов было подсчитано, что до 98 процентов этого количества было неиспользованным «темным волокном»; Сегодня, хотя используется гораздо больше волокон, все еще считается, что большинство сетей содержат от трети до половины темного волокна.
Фото: Оптоволоконные сети дороги в строительстве (в основном потому, что рыть улицы стоит очень дорого). Поскольку затраты на рабочую силу и строительство намного дороже, чем сам кабель, многие сетевые операторы сознательно прокладывают намного больше кабеля, чем им нужно в настоящее время.Изображение Криса Уиллиса любезно предоставлено ВВС США.
Радиовещание
Еще в начале 20 века радио и Телевещание родилось из относительно простой идеи: это было технически довольно просто стрелять электромагнитными волнами по воздуху от одного передатчика (на радиостанции) до тысяч антенн в домах людей. В наши дни, когда радио все еще работает в воздухе, мы с такой же вероятностью ТВ через оптоволоконный кабель.
компании кабельного телевидения первыми перешли от с 1950-х гг. первоначально использовались коаксиальные кабели (медные кабели с металлической оболочкой, обернутой вокруг них для предотвращения перекрестных помех), по которым передавалось лишь небольшое количество аналоговых телевизионных сигналов.По мере того, как все больше и больше людей подключались к кабелю, и сети начали предлагать больший выбор каналов и программ, кабельные операторы сочли необходимо перейти с коаксиальных кабелей на оптические волокна и с аналогово-цифровое вещание. К счастью, ученые уже выясняли, как это могло быть возможно; еще в 1966 году, Чарльз Као (и его коллега Джордж Хокхэм) посчитали, доказав, как одиночный оптоволоконный кабель может несут достаточно данных для нескольких сотен телеканалов (или нескольких сотен тысяч телефонных звонков).Это был лишь вопрос времени, когда мир кабельного телевидения обратил на это внимание — и «новаторское достижение» Као было должным образом признано когда ему была присуждена Нобелевская премия по физике 2009 года.
Помимо гораздо большей емкости, оптический волокна меньше страдают от помех, поэтому обеспечивают лучший сигнал (рисунок и звук) качество; они нуждаются в меньшем усилении для усиления сигналов, поэтому они путешествуют на большие расстояния; и они вообще дороже эффективный. В будущем оптоволоконный широкополосный доступ вполне может стать большинство из нас смотрят телевизор, возможно, через такие системы, как IPTV (телевидение по Интернет-протоколу), в которых используется Стандартный способ передачи данных в Интернете («коммутация пакетов») в обслуживать телепрограммы и фильмы по запросу.Пока медный телефон линия по-прежнему является основным информационным маршрутом в дома многих людей, в будущем нашим основным соединением с миром станет высокоскоростной оптоволоконный кабель. кабель, несущий любую информацию.
Медицина
Медицинские гаджеты, которые могут помочь врачам сориентироваться внутри наших тел, не разрезая их, были первыми собственными применение волоконной оптики более полувека назад. Сегодня, гастроскопы (как их еще называют) так же важны, как и когда-либо, но волоконная оптика продолжает порождать важные новые формы медицинское сканирование и диагностика.
Одной из последних разработок называется лаборатория на волокно , и включает в себя вставку тонких волоконно-оптических кабелей с встроенные датчики в тело пациента. Эти виды волокон аналогичны по масштабу кабелям связи и тоньше относительно короткие световоды, используемые в гастроскопах. Как они работай? Через них проходит свет от лампы или лазера, через деталь. тела, который доктор хочет изучить. Когда свет проникает сквозь волокна, тело пациента изменяет свои свойства в определенных способ (очень незначительное изменение интенсивности или длины волны света, возможно).Измеряя изменение света (используя методы например, интерферометрия), инструмент, прикрепленный к другому концу волокно может измерить некоторые важные аспекты того, как тело пациента работает, например, их температура, артериальное давление, pH клеток, или наличие лекарств в их кровотоке. Другими словами, вместо того, чтобы просто использовать свет, чтобы заглянуть внутрь тела пациента, это Тип оптоволоконного кабеля использует свет, чтобы его воспринимать или измерять.
Военный
Фото: Волоконная оптика на поле боя.У этой усовершенствованной оптоволоконной управляемой ракеты (EFOG-M) есть инфракрасная оптоволоконная камера, установленная в носу, чтобы стрелок, стреляющий по ней, мог видеть, куда она движется. Изображение любезно предоставлено Армия Соединенных Штатов.
Легко изобразить пользователей Интернета, связанных вместе гигантскими паутинами оптоволоконных кабелей; это гораздо менее очевидно что высокотехнологичные вооруженные силы мира связаны таким же образом. Волоконно-оптические кабели недорогие, тонкие, легкие, емкие, устойчивы к атакам и чрезвычайно безопасны, поэтому они предлагают идеальные способы подключения военных баз и других объектов, таких как ракетные стартовые площадки и радиолокационные станции.Поскольку они не переносят электрические сигналы, они не излучают электромагнитные излучение, которое может обнаружить противник, и они устойчивы к электромагнитные помехи (в том числе систематическое «глушение» противника атаки). Еще одно преимущество — относительно легкий вес волокна. кабели по сравнению с традиционными проводами из громоздких и дорогих медь металлическая. Танки, военные самолеты и вертолеты есть все постепенно переходят с металлических кабелей на оптоволоконные. Частично речь идет о сокращении затрат и экономии веса (оптоволоконные кабели весят почти 90 процентов меньше, чем у сопоставимых медных кабелей типа «витая пара»).Но это также повышает надежность; например, в отличие от традиционных кабелей на самолете, которые должны быть тщательно экранированы (изолированы) для защиты им против ударов молнии, оптические волокна полностью невосприимчивы к такой проблеме.
Кто изобрел волоконную оптику?
- 1840-е годы: швейцарский физик Даниэль Колладон (1802–1893) обнаружил, что может светить светом через водопроводную трубу. Вода несла свет внутреннее отражение.
- 1870: Ирландский физик Джон Тиндалл. (1820–1893) продемонстрировал внутреннюю рефлексию в Лондонском Королевском обществе.Он светил в кувшин с водой. Когда он налил немного воды из кувшина, свет изогнулся, следуя за водой. Эта идея «изгиба» свет »- это именно то, что происходит в волоконной оптике. Хотя Colladon Истинный дедушка волоконной оптики, Тиндаль часто заслуживает уважения.
- 1930-е годы: Heinrich Lamm и Walter Gerlach , два Немецкие студенты пытались использовать световые трубки для изготовления гастроскопа — инструмент для заглядывания в чей-то желудок.
- 1950-е: в Лондоне, Англия, индийский физик. Нариндер Капани (1926–2021) и британский физик Гарольд Хопкинс (1918–1994) удалось отправить простую картинку по световой трубе, сделанной из тысяч стеклянных волокон. После публикации множества научных работ Капани заработал репутацию «отец волоконной оптики».
- 1957: Трое американских ученых из Мичиганского университета, Лоуренс Кертисс , Бэзил Хиршовиц и Уилбур Петерс, успешно использовали волоконно-оптическую технологию для создания первого в мире гастроскопа.
- 1960-е годы: американский физик китайского происхождения Чарльз Као (1933–2018) и его коллега Джордж Хокхэм осознали, что нечистое стекло бесполезно для волоконной оптики дальнего действия. Као предположил, что оптоволоконный кабель, сделанный из очень чистого стекла, сможет передавать телефонные сигналы на гораздо большие расстояния, и был награжден премией. Нобелевская премия по физике 2009 г. за это новаторское открытие.
- 1960-е годы: исследователи из Corning Glass Company создали первый оптоволоконный кабель, способный передавать телефонные сигналы.
- ~ 1970: Дональд Кек и его коллеги из Corning нашли способы посылать сигналы намного дальше (с меньшими потерями), что побудило разработка первых оптических волокон с низкими потерями.
- 1977: Первый оптоволоконный телефонный кабель был проложен между Лонг-Бич и Артезией, Калифорния.
- 1988: Первый трансатлантический оптоволоконный телефонный кабель TAT8 был проложен между США, Францией и Великобританией.
- 2020: Согласно TeleGeography, в настоящее время существует около 406 подводных волоконно-оптических кабелей. (несущие коммуникации под мировым океаном), протяженностью в общей сложности 1.2 миллиона км (0,7 миллиона миль). Это больше, чем в 2019 году, когда было 378 кабелей, хотя общее пройденное расстояние, по-видимому, осталось прежним.
Как они работают и для чего используются
Узнайте, как работают оптоволоконные кабели
Оптоволоконные кабели изменили телекоммуникации и возможности подключения. Волоконная технология меняет правила игры. По оптоволоконным кабелям сигналы могут передаваться по всему миру со скоростью света. Вы когда-нибудь хотели узнать, как работают оптоволоконные кабели? Никто не объясняет принцип работы оптоволоконного кабеля лучше, чем Билл Хэммак, инженер-инженер.Ниже приводится четкое и краткое видео Билла, которое демонстрирует работу волокна. Билл также объясняет, как используются оптоволоконные кабели и чего с их помощью можно добиться.
Хотите знать, почему оптоволокно является лучшим выбором для подключения, чем другие варианты? Ниже стенограммы видео вы найдете дополнительную информацию о том, как оптоволокно по сравнению с другими технологиями интернет-услуг, каковы основные преимущества оптоволокна и где оно доступно.
Видео: Как работают оптоволоконные кабели и как инженеры используют их для отправки сообщений
Расшифровка видеозаписи: Я считаю это интересным предметом.Это оптоволоконный кабель для стереосистемы. Если я направлю эту лазерную указку на кабель, она направит свет на другой конец. Эти кабели используются для соединения нашего мира сегодня, и они способны передавать информацию через страны и океаны. Но сначала позвольте мне показать вам, как работают оптоволоконные кабели.
У меня есть ведро, которое я модифицировал с окном спереди и с другой стороны, я вставил пробку в это отверстие прямо здесь. У меня есть бутылка пропиленгликоля с небольшим количеством сливок.Подставка для колец и, конечно же, лазерная указка. А теперь следи за этой вилкой, когда я выключаю свет. Это чудесно. Свет следует за потоком жидкости до ведра. Удивительный. Это происходит из-за полного внутреннего отражения. Когда свет входит в поток, он отражается, как только попадает на границу раздела между ним и жидкостью.
Здесь вы видите первое отражение, затем второе и третье. Это происходит из-за разницы между показателем преломления материала направляющей, в данном случае пропиленгликоля, и внешнего воздуха.Напомним, что всякий раз, когда свет падает на поверхность, он может либо поглощаться материалом, отражаться от него, либо проходить сквозь него, последнее мы называем «преломлением». Так легче увидеть сверху. Отражение и преломление могут происходить одновременно. Но если луч света падает на поверхность под углом, превышающим критический угол, он полностью отражается, а не преломляется.
Для этой системы с пропиленгликолем и воздухом, если луч падает на поверхность под углом больше 44.При 35 градусах от нормали он будет распространяться вниз по течению за счет полного внутреннего отражения. Чтобы создать такой же эффект в оптическом волокне, инженеры создают сердцевину из стекла, обычно из чистого диоксида кремния, и внешний слой, называемый «оболочкой», который они также обычно делают из диоксида кремния, но с кусочками бора или германия, чтобы уменьшить его индекс. преломление.
Разницы в один процент достаточно, чтобы оптоволоконные кабели работали. Чтобы сделать такой длинный и тонкий кусок стекла, инженеры нагревают большую стеклянную заготовку.Его центр — это чистая сердцевина из стекла, а снаружи — облицовка. Затем они вытягивают или вытягивают волокно, наматывая расплав на колесо со скоростью до 1600 метров в секунду. Обычно эти рисовальные башни имеют высоту в несколько этажей. Высота позволяет волокну остыть перед намоткой на барабан.
Одним из величайших инженерных достижений стал первый оптоволоконный кабель, охватывающий океан, под названием TAT-8. Он простирался от Такертона, штат Нью-Джерси, по дну океана на расстояние более 3500 миль до ответвлений в Уайдмут, Англия, и Пенмарк, Франция.Инженеры тщательно спроектировали кабель, чтобы выжить на дне океана. В его центре лежит ядро. Диаметр менее одной десятой дюйма, он содержит шесть оптических волокон, обернутых вокруг центральной стальной проволоки. Они встроили его в эластомер, чтобы смягчить волокна, окружили его стальными нитями, а затем запечатали внутри медного цилиндра, чтобы защитить его от воды. Последний кабель был меньше дюйма в диаметре, но мог обрабатывать около 40 000 одновременных телефонных звонков.
Суть того, как они передают информацию по оптоволоконному кабелю, очень проста.Я мог бы заранее договориться о сигнале с кем-нибудь на другом конце провода. Возможно, мы воспользуемся азбукой Морзе, и я просто заблокирую лазер, чтобы человек на этом конце увидел вспышки, передающие сообщение. Для передачи аналогового сигнала, такого как голос во время телефонного разговора по кабелю, инженеры используют импульсную кодовую модуляцию. Мы берем аналоговый сигнал и разрезаем его на части, а затем аппроксимируем громкость или амплитуду волны, насколько это возможно.
Мы хотим сделать это цифровым сигналом, что означает дискретные значения громкости, а не просто любое значение.Например, я буду использовать четыре бита, что означает, что у меня есть 16 возможных значений громкости. Таким образом, первые четыре части сигнала можно аппроксимировать примерно 10, 12, 14 и 15. Затем мы берем каждую часть и преобразуем ее амплитуду в серию единиц и нулей. Первая полоса значения 10 при кодировании становится единицей, нулем, единицей, нулем. Мы можем сделать это для каждого участка кривой.
Теперь вместо того, чтобы смотреть на зеленую волну или даже на синие полосы, мы можем думать о сигнале как о серии единиц и нулей, упорядоченных по времени.Это та последовательность, которую мы отправляем по оптоволоконному кабелю вспышки за один и ничего за ноль. Теперь, конечно, на принимающей стороне известен точный метод кодирования. Так что расшифровать сообщение — тривиальный вопрос. Теперь вам может быть интересно, как лазерный импульс может преодолевать почти 4000 миль через океан. Не обойтись без посторонней помощи, потому что свет будет выходить с боков волокон. Оглянитесь на наш поток пропилена.
Вот как свет ослабляется при движении.Здесь вы можете увидеть узкий луч в ведре, который немного расширяется, когда входит в поток, а затем после первого отскока луч уходит даже шире, чем он вошел. Это потому, что поверхность раздела с воздухом неровная, и лучи, составляющие луч, падают под немного разными углами. Когда этот луч делает свое второе отражение, отдельные лучи расходятся еще больше. Пока он не достигнет третьего отскока, многие лучи уже не будут находиться под критическим углом и могут выйти из берегов потока.Здесь это происходит в нескольких дюймах, но в оптоволоконных кабелях, таких как TAT-8, сигнал проходит ошеломляющие 50 километров, прежде чем его нужно усилить. Совершенно потрясающе. Я Билл Хэммак, инженер-инженер.
Рекомендации по плану обслуживания оптоволоконного Интернета
Что касается производительности, Fastmetrics объяснил и продемонстрировал, что оптоволоконный Интернет на сегодняшний день является самым быстрым Интернет-сервисом. В некоторых случаях тарифные планы оптоволоконного доступа в Интернет могут быть в 20 раз быстрее или быстрее, чем обычные тарифные планы широкополосного доступа.В сегодняшнем обществе большинству предприятий требуется поддержка тарифного плана Интернет-услуг. Чтобы оставаться конкурентоспособными, предприятиям необходимо обеспечить максимальные возможности работы в Интернете. В этом посте мы рассмотрим то, что вам следует учитывать при выборе тарифных планов для оптоволоконного интернета от Fastmetrics или любого другого поставщика оптоволоконных сетей.
Оптоволоконные интернет-планы повышают надежность
Оптоволоконное соединение с меньшей вероятностью будет подвержено перебоям в обслуживании из-за его конструкции.Как уже упоминалось, инженеры разработали оптоволоконные кабели, такие как TAT-8, чтобы выдержать давление глубин океана. Это сделано для того, чтобы иметь возможность посылать сигналы по всему миру со скоростью света. Центральная стальная проволока оборачивается вокруг оптических волокон, чтобы защитить их от разрыва. Кроме того, для защиты от воды инженеры часто герметизируют оптические волокна внутри медной трубки. По иронии судьбы, интернет-соединения на основе меди медленнее, чем оптоволокно, но медь дополняет оптоволокно по своей конструкции.
Анатомия подводного оптоволоконного кабеля
В недавней статье Nadex о меди как о товаре обсуждалось, как медь помогла инициировать глобальные изменения за счет улучшения инфраструктуры.И это как нельзя более верно в отношении той роли, которую он играет в защите оптоволоконных кабелей, обеспечивая повышенную долговечность и надежность для телекоммуникаций. Благодаря такому прочному сочетанию материалов оптоволоконные кабели с меньшей вероятностью пострадают от отключения электроэнергии. Или прерывается внешними факторами, такими как электрическое оборудование и молния. Поскольку Интернет является основой многих предприятий, важно учитывать, насколько важно иметь надежное подключение к Интернету.
Оптоволоконные интернет-планы обеспечивают более высокую скорость
Первое, что нужно решить владельцам бизнеса при приобретении оптоволоконной сети, — это уровень требуемой скорости.Насколько быстрым должен быть ваш Интернет? Например, Fastmetrics предлагает симметричные соединения от 100 x 100 Мбит / с, 250 x 250 Мбит / с, 500 x 500 Мбит / с, 1000 x 1000 Мбит / с (гигабит) до самых быстрых — 10 Гбит / с x 10 Гбит / с волоконно-оптических линий, а также выделенный Ethernet с аналогичными гигабит в секунду скорости. В зависимости от того, насколько активно ваша компания использует Интернет в своей повседневной деятельности, скорость будет зависеть от скорости, необходимой бизнесу. Свяжитесь с нами, если вы хотите оценить требуемую скорость волокна.Это зависит от количества сотрудников в вашем бизнесе, а также от того, для чего вам нужен интернет-сервис. Совет: Оцените оптимальную скорость оптоволоконного кабеля, чтобы получить план, соответствующий вашим потребностям.
Оптоволоконный Интернет: более быстрая загрузка и доступ к облаку
Если вашему бизнесу необходимо хранить или отправлять огромные объемы данных, вам следует подумать о плане с более высокой скоростью загрузки в такие службы, как облако. Скачивание и выгрузка больших файлов или данных при широкополосном подключении может занять много времени. Совет: Выберите оптоволоконный тариф с адекватной скоростью передачи данных. (Все оптоволоконные планы Fastmetrics обеспечивают симметричную скорость для быстрого доступа к облаку и загрузки).
Высокоскоростное симметричное оптоволоконное соединение
Не все оптоволоконные соединения одинаковы. Некоторые могут предложить высокую скорость загрузки, но как насчет скорости загрузки? Симметричные соединения идеальны при использовании телефонных услуг VoIP или облачной АТС. Если вашему бизнесу требуется интернет-решение с постоянной скоростью загрузки и выгрузки, вам потребуется высокоскоростное симметричное оптоволоконное соединение.Симметричное подключение предотвращает ненужные задержки при загрузке и выгрузке данных.
Стоимость установки оптоволоконного Интернета
Одна из самых важных вещей, которую следует учитывать, — это сколько будет стоить установка оптоволоконного подключения к Интернету. Без существующих волоконно-оптических линий обновление вашего интернет-сервиса до волоконно-оптического кабеля может стать крупной первоначальной инвестицией для предприятий. Некоторые здания имеют существующую оптоволоконную интернет-инфраструктуру или уже «освещены» оптоволоконным кабелем. Освещенные здания из волокна сокращают первоначальные затраты конечного пользователя на строительство волокна.
«Век информации» утверждает, что волоконно-оптическая технология имеет длительный жизненный цикл из-за непревзойденной скорости интернета и защитной конструкции. На техническом сайте говорится, что «телекоммуникационные инфраструктуры переходят от одного поколения к другому в течение нескольких месяцев». Мы надеемся, что это оказалось информативным для тех, кто рассматривает план использования оптоволокна для своего бизнеса. В нашей публикации «10 преимуществ оптоволоконного Интернета» мы кратко излагаем 10 основных преимуществ, объясняющих, почему мы считаем, что инвестирование в оптоволоконное соединение является хорошей идеей.
Как волоконно-оптические технологии революционизировали телекоммуникации?
Потребовалось много лет, чтобы оптоволокно использовалось в полной мере для телекоммуникационных услуг. Учитывая, что волоконно-оптическая технология была впервые создана более 43 лет назад, прогресс был медленным. Это иронично, ведь оптоволокно предлагает конечным пользователям доступ к данным со скоростью света. Для Интернета и увеличения пропускной способности волоконно-оптические технологии по-прежнему используются недостаточно. Лишь несколько поставщиков услуг в некоторых странах предоставляют полный доступ к оптоволоконным сетям.
Основы — Как отправляются оптоволоконные передачи?
В дополнение к видео выше, которое дает глубокое понимание того, как работают оптоволоконные кабели, ниже приведены 3 основных шага передачи данных по оптоволокну.
- Оптический сигнал создается с помощью передатчика
- Сигнал передается по оптоволокну, что гарантирует отсутствие искажений или ослабления сигнала
- Сигнал получен и преобразован в электрический сигнал
Как оптоволокно изменило телекоммуникации сегодня?
С момента создания первой оптоволоконной глобальной сети в графстве Эссекс, США.K в 1978 году оптоволокно медленно развивалось, росло и в некоторых случаях полностью вытеснило традиционные телекоммуникационные услуги на основе меди. Проще говоря, оптоволокно является более эффективным средством передачи телекоммуникационных сигналов (данных и голоса). Сигналы передаются светом по стеклянным волокнам, а не по медной проволоке.
Волокно против меди против кабеля — в чем преимущества?
Оптоволоконная технология может использоваться для передачи голоса, (телефоны) и данных (Интернет и телевидение). Он обеспечивает следующие преимущества перед связью по медному проводу или кабелю;
- Меньшее затухание — потеря интенсивности любого вида физических свойств через среду.(Например, мощность сигнала по оптическому волокну).
- Меньше помех — электромагнитные помехи влияют на электрическую цепь. Это может прервать, затруднить, ухудшить или ограничить работу схемы. Эти эффекты могут варьироваться от ограничения данных до полной потери данных.
Недостатки оптоволокна, меди и кабельного Интернета
Раньше оптоволоконная инфраструктура была недоступна в развитых странах. Установка оптоволокна также требовала больших затрат времени и средств.Из-за этого оптоволокно широко использовалось только в междугородной телефонной связи, где оно используется на полную мощность. К 2002 году мировая сеть из более чем 250 000 километров оптоволокна была проложена телекоммуникационной отраслью с пропускной способностью 2,56 Тбит / с.
Однако с 2000 года стоимость оптоволокна как услуги Интернет значительно снизилась. В некоторых городах США для каждого абонента дешевле развернуть оптоволокно до дома, чем услуги на основе меди.Это было очевидно через программу Google Fiber. Стоимость волокна еще ниже в таких странах, как Нидерланды, и других развитых странах Азии, таких как Южная Корея и Япония. Щелкните выделенную ссылку, чтобы увидеть полное сравнение между DSL, оптоволокном и кабелем.
Где наиболее доступны оптоволоконные сети Интернет?
В таких странах, как Япония, Южная Корея, Сингапур и во многих скандинавских странах оптоволокно в значительной степени заменило DSL в качестве услуги широкополосного доступа в Интернет.Оптоволоконная инфраструктура чрезвычайно доступна в таких странах, как Южная Корея, а также очень доступна. Это привело к тому, что такие страны, как Япония, Сингапур и Южная Корея, развивают одни из самых высоких скоростей интернета в мире, наряду со многими скандинавскими странами.
So-net в Японии обеспечивает скорость оптоволокна 2 Гбит / с до дома
Где в мире больше всего доступного волокна?
В нашем всемирном исследовании скорости интернета были проанализированы данные о глобальной скорости интернета с 2015 по май 2018 года.Была сильная корреляция с более высокой средней скоростью интернета в странах с большим доступом к оптоволоконной инфраструктуре и услугам.
Страны, отмеченные зеленым цветом на карте, имеют самую высокую среднюю скорость интернета. К ним относятся; большинство скандинавских стран, Южная Корея, Япония и некоторые европейские страны. (Полная интерактивная карта и таблицы данных доступны по ссылке выше). По совпадению, во многих из этих стран есть сильные оптоволоконные сети Интернет. Хотя это не всегда легко доступно в каждой стране или регионе, оптоволоконный Интернет и связь, безусловно, более эффективны в сегодняшнюю информационную эпоху, когда потребность потребителей и предприятий в получении информации быстрее и в различных цифровых средах высока. потребность.
Похожие сообщения из Fastmetrics
Horizon сокращает ленту в Серклвилле, теперь в рабочем состоянии доступна оптоволоконная широкополосная связь
ЧИЛЛИКОТ, Огайо — 10 июня 2021 г. — Horizon, региональная компания по широкополосному оптоволоконному соединению из Огайо, начала расширять свою региональную оптоволоконную сеть, построив современную оптоволоконную сеть для жителей и предприятий Серклвилля. Огайо.
Horizon оказывает поддержку и строит сообщества и сети уже более 125 лет, помогая людям делать то, что они делают, лучше.Horizon недавно запустил первый из многих проектов в регионе, построив полностью оптоволоконную сеть в Серклвилле, штат Огайо. Скоро дома и предприятия в Серклвилле получат доступ к гигабитной оптоволоконной сети Horizon — самой высокой скорости в широкополосном Интернете. Это расширение оптоволоконной сети Horizon представляет собой передовую систему, разработанную для удовлетворения постоянно растущих потребностей в Интернете сегодня и в будущем.
«Мы очень рады представить первую симметричную интернет-сеть GIGABIT + жителям и предприятиям Circleville .- сказал Джим Капуано, генеральный директор Horizon. “ Horizon считает, что эта сеть Fiber-To-The-Home / Business спроектирована так, чтобы превзойти все ожидания клиентов в отношении качества, надежности и скорости. Этот проект, помимо наших построек в Чилликоте, является первым из многих, которые мы запланировали в регионе . Поддержка жителей, которые четко разделяют свою признательность за важность высококачественных интернет-услуг , а также мэра Дона Макилроя и местного правительства Серклвилля, которые понимают экономическое влияние этой сети на их сообщество , делает Circleville очевидным местом для реализации нашей инициативы.Это был настоящий резидент — Public — Частное партнерство с самого начала ».
Horizon имеет многолетний опыт Horizon работает в сфере оптоволокна уже много лет, обслуживание оптоволоконного кабеля уже много лет является важной частью инфраструктуры Horizon. Это расширение предоставит клиентам прямой доступ к этому волокну и всем его преимуществам. Интернет будет не только быстрее, но и высоконадежен, обеспечит меньшую задержку и более масштабируемый, чем существующая медная сеть.
Официальные лица города и округа согласны с тем, что доступ к высокоскоростному оптоволоконному Интернету имеет решающее значение для жителей и предприятий в этом районе. Мэр Серклвилля Дон Макилрой прокомментировал: « Как вы заметили, Horizon прокладывает оптоволокно по всему городу Серклвилль. Эта оптоволоконная инфраструктура имеет решающее значение для облегчения доставки высокоскоростной широкополосной связи нашим гражданам, предприятиям и нашим посетителям. Этот сверхбыстрый широкополосный доступ может предоставить нашим гражданам интернет-услуги по номеру , очень высокоскоростной , каждый получит выгоду благодаря выбору и более быстрому доступу к услугам.
«Широкополосный доступ и качество обслуживания никогда не были более важными для наших жителей и предприятий, чем сейчас », — говорит Райан Скрибнер, исполнительный директор Pickaway Progress Partnership. « Я благодарен компании Horizon за инвестиции, которые Horizon вкладывает в город Серклвилль, и уверен, что они принесут дивиденды в наших усилиях по продвижению позитивного развития в обществе».
Как подземная оптоволоконная оптика шпионит за людьми, движущимися выше
Когда прошлой весной закрытие кампуса штата Пенсильвания и окружающего его города Стейт-колледж успокоило, подслушивал инструмент, созданный присяжными.«Команда исследователей из университета подключилась к подземному телекоммуникационному оптоволоконному кабелю, который проходит через два с половиной мили через кампус, и превратила его в своего рода устройство для научного наблюдения.
Посветив лазером через оптоволокно, ученые могли обнаруживать колебания над землей благодаря тому, как кабель слегка деформировался. Когда по подземному кабелю катится машина или мимо проходит человек, земля передает их уникальную сейсмическую сигнатуру.Таким образом, без визуального наблюдения за поверхностью, ученые могли нарисовать подробный портрет того, как некогда шумное сообщество остановилось и медленно ожило по мере ослабления изоляции.
Они могли сказать, например, что пешеходное движение в университетском городке почти исчезло в апреле после начала изоляции и оставалось неизменным до июня. Но после первоначального спада движение автотранспорта начало расти. «Вы можете видеть, что ходьба людей по-прежнему минимальна по сравнению с обычными днями, но движение транспортных средств на самом деле стало почти нормальным», — говорит сейсмолог штата Пенсильвания Тиеюань Чжу, ведущий автор новой статьи, описывающей работу в журнале The Seismic Запись .«Этот оптоволоконный кабель действительно может различить такой слабый сигнал».
Точнее, частота в сигнале. Шаг человека генерирует колебания с частотой от 1 до 5 герц, в то время как движение автомобилей больше похоже на 40 или 50 герц. Вибрация строительной техники превышает 100 герц.
Оптоволоконные кабели работают за счет идеального улавливания световых импульсов и их передачи на большие расстояния в виде сигналов. Но когда над головой проезжает машина или человек, вибрации создают помехи или несовершенства: крошечное количество этого света рассеивается обратно к источнику.Поскольку скорость света является известной величиной, исследователи из Пенсильвании могли направить лазер через одну волоконно-оптическую нить и измерить вибрации на разной длине кабеля, вычислив время, необходимое рассеянному свету, чтобы пройти. Этот метод известен в геонауках как распределенное акустическое зондирование или DAS.
Традиционный сейсмограф, который регистрирует сотрясение вместе с физическим движением его внутренних частей, измеряет активность только в одном месте на Земле. Но, используя эту технику, ученые смогли отобрать более 2000 пятен вдоль 2.5 миль кабеля — по одному каждые 6 с половиной футов — давая им превосходное разрешение активности над землей. Они сделали это в период с марта 2020 года, когда началась изоляция, и до июня 2020 года, когда предприятия в Государственном колледже начали вновь открываться.
Только по этим вибрационным сигналам DAS смогла показать, что на западной стороне кампуса, где строился новый гараж, в апреле не было промышленной деятельности, так как строительство остановилось. В июне исследователи не только зафиксировали вибрацию перезапущенной техники, но и смогли различить строительные машины, которые гудели с меньшей частотой.Тем не менее, они отметили, что к этому времени пешеходная активность на территории кампуса практически не восстановилась, хотя некоторые ограничения пандемии были ослаблены.
DAS может быть мощным инструментом для отслеживания передвижения людей: вместо того, чтобы просеивать данные о местоположении сотовых телефонов, исследователи могут подключаться к оптоволоконным кабелям для отслеживания передвижения пешеходов и автомобилей. Но технология не может точно определить автомобилей или людей. «Вы можете сказать, машина это, грузовик или байк. Но вы не можете сказать: «О, это Nissan Sentra, 2019 года», — говорит геофизик Стэнфордского университета Ариэль Леллуш, который использует DAS, но не участвовал в этом исследовании, но проводил его экспертную оценку.«На самом деле анонимность DAS — одно из самых больших преимуществ».
Полное руководство по оптоволоконному Интернету
Оптоволоконный Интернет — это будущее широкополосного доступа.
Оптоволоконный Интернет — это будущее широкополосного доступа. Он использует оптоволоконную технологию для достижения максимальной скорости, доступной сегодня, до 1000 Мбит / с (1 Гбит / с). Широкополосная связь необходима в современном мире, в котором мы живем. Оптоволоконный Интернет, основанный на волоконно-оптических технологиях, вытесняет своих конкурентов из воды.В этом руководстве мы расскажем все, что вам нужно знать о волоконно-оптическом Интернете, в том числе о том, как он работает, и о проблемах, связанных с ним.
Короткие стрижки
Fiber 101 Видео
Как работает волоконная оптика
Конкуренты волоконно-оптических линий
Важность широкополосной связи
Строительное волокно
Термины для волоконно-оптических линий Глоссарий
OTELCO’s Fiber 101 Video
Как работает волоконная оптика
Когда мы говорим о «волокне» в этом руководстве, мы имеем в виду оптоволоконный Интернет, который является разновидностью оптоволоконной связи . Посылая луч света по оптоволоконным стеклянным кабелям, мы можем передавать информацию с помощью поистине увлекательного процесса.
Оптические волокнаВолоконно-оптические кабели состоят из множества оптических волокон меньшего размера . Эти волокна очень тонкие, а точнее, их толщина составляет менее одной десятой толщины человеческого волоса. Хоть они и тонкие, но в них много чего происходит. Каждое оптическое волокно состоит из двух частей:
- Сердечник: Обычно сделан из стекла, сердцевина — это самая внутренняя часть волокна, через которую проходит свет.
- Облицовка: Обычно оболочка изготавливается из более толстого слоя пластика или стекла, оболочка оборачивается вокруг сердцевины.
Эти две части работают вместе, создавая явление, называемое полным внутренним отражением . Полное внутреннее отражение — это то, как свет может двигаться вниз по волокнам, не выходя наружу. Это когда свет падает на стекло под очень малым углом, менее 42 градусов, и снова отражается обратно, как будто отражаясь от зеркала. Оболочка удерживает свет в сердцевине, поскольку стекло / пластик, из которого она изготовлена, имеет другую оптическую плотность или более низкий показатель преломления .Оба эти термина относятся к тому, как стекло изгибается (преломление , ) и, следовательно, замедляет свет.
Свет передается по оптоволокну в виде светодиодных или лазерных импульсов, которые распространяются очень быстро. Эти импульсы несут двоичные данные, которые представляют собой систему кодирования, составляющую все, что мы видим в Интернете, даже слова, которые вы читаете прямо сейчас. Двоичный код состоит из битов , которые представляют собой только единицы и нули. Эти биты отправляют сообщения организованными шаблонами из восьми частей, которые называются байтами .Биты двоичного кода легко преобразовать в световые импульсы. Один импульс означает единицу, а отсутствие импульса означает ноль. Эти импульсы могут пройти шестьдесят миль, прежде чем они испытают какое-либо ухудшение. Для передачи данных на тысячи миль эти импульсы проходят через оптические усилители , которые усиливают свой сигнал, так что данные не теряются.
Последняя миляКак только импульсы достигают места назначения, оптический сетевой терминал (ONT) преобразует световые импульсы в электрическую сеть Ethernet.Вот так свет становится тем, что вы можете использовать для подключения ваших устройств к Интернету. Это преобразование происходит в конце Last Mile , который на самом деле вовсе не миля, а термин для последнего участка волокна, который соединяет потребителя с магистралью Интернета .
Магистраль Интернета — это то, что позволяет людям во всем мире подключаться через Интернет, и большая его часть состоит из оптоволоконных кабелей. Оптоволоконный Интернет может показаться новой технологией, но на самом деле он существует с первых дней Интернета.В 1988 году оптоволоконные кабели были проложены под океаном, чтобы соединить США и Европу. Это были первые подводные лодки, которые были проложены, и сегодня они расширились, чтобы пересечь все дно океана.
Магистраль — это ядро Интернета. В тот момент, когда вы подключаетесь к веб-сайту, независимо от устройства или места назначения, предпринимаются несколько шагов, чтобы доставить вас туда, и каждый из них подключается к магистрали.
Типы соединений последней мили
Существует несколько типов волоконно-оптических соединений последней мили, которые может установить Интернет-провайдер (ISP), каждый из которых отличается чистотой вашего волоконно-оптического Интернет-соединения.Каждый из них обозначается как « Fiber to the X » или «FTTX», где x обозначает, где фактически заканчивается оптоволоконное соединение.
- FTTP / FTTH / FTTB / FTTD: Волоконно до помещения, дома, офиса или рабочего стола — это самые прямые оптоволоконные линии. С ними вы получаете чистое оптоволокно прямо в дом без использования медных кабелей. Это также самые дорогие оптоволоконные соединения для интернет-провайдеров.
- FTTB: С оптоволоконным кабелем , идущим в здание, оптоволоконная линия распределяется по всему зданию по медным линиям.Это популярный выбор для многоквартирных домов, гостиниц, школ или зданий, которые предоставляют доступ в Интернет для нескольких различных предприятий.
- FTTC / FTTN / FTTS : Волоконно до шкафа / тротуара, района или улицы являются наиболее распространенными оптоволоконными соединениями. Волокно доставляется в уличный шкаф на расстоянии около 1000 футов от самого дальнего помещения, а затем распространяется по медным кабелям. Это наиболее доступное оптоволоконное подключение к Интернету для интернет-провайдеров, потому что им не нужно вкладывать средства в дорогостоящую инфраструктуру для отдельных помещений, и его можно перераспределить, если / когда сюда переедут новое жилье или предприятия.Вернуться к началу
Fibers Крупнейшими конкурентами Интернета являются DSL, кабельный и беспроводной Интернет. Интернет DSL предоставляется по медным телефонным линиям, которые были нормой уже более ста лет. Кабельный Интернет также использует медь, но в отличие от DSL он использует коаксиальные кабели, которые изначально использовались для услуг кабельного телевидения. Фиксированный беспроводной Интернет, как и услуги сотовой связи, предоставляется с помощью радиоволн, передаваемых с вышек, а затем передаваемых по частотам.
Как и все, у волоконной оптики есть свои плюсы и минусы по сравнению с конкурентами.
Плюсы DSLНизкие фискальные и экологические издержки : DSL наносит наименьший ущерб как с экологической, так и с экономической точки зрения. Медные кабели обычно можно найти даже в самых сельских районах, потому что они изначально были проложены для телефонных соединений. Кабели можно повторно использовать, поэтому нет необходимости в новом строительстве. Оптоволоконная инфраструктура или беспроводные вышки могут быть дорогими и иметь дополнительную цену за естественные места обитания, не говоря уже о дополнительных выбросах CO2.С другой стороны, оптоволоконная инфраструктура не требует электричества, что очень экологично. Из всех конкурентов кабель производит меньше всего данных и дает больше всего электроэнергии.
Доступность: Опять же, медные кабели уже проложены в большинстве областей для использования по телефону, поэтому, если они находятся в хорошем состоянии, повторно использовать их для создания Интернет-услуг довольно просто. В настоящее время оптоволоконный Интернет недоступен во многих сельских районах, но обеспечение более быстрого и надежного Интернета в сельских районах Америки становится растущим приоритетом как для муниципалитетов, так и для провайдеров.
Медные кабели
DSL МинусыПомехи: Медные провода могут нанести серьезный ущерб, если они не установлены и не обслуживаются должным образом. Они могут испускать электромагнитные токи, которые мешают работе проводов и серьезно повреждают сеть. Волоконно-оптические кабели не излучают электромагнитные волны и не повреждают их. Они сделаны из пластика и / или стекла, поэтому на них не действуют вредные волны. Медные кабели также проводят электричество, поэтому при неправильной установке и обслуживании они создают опасность возгорания.Этот факт также означает, что они более восприимчивы к ударам молнии и могут быть очень опасны, если упадут во время шторма.
Затухание: Затухание , означает ослабление или потерю сигнала. Сигналы с заданным расстоянием, передаваемые по медным проводам, ухудшаются намного быстрее, чем оптические. После 320 футов кабеля оптоволокно теряет только три процента своего сигнала, тогда как DSL / кабель теряет 94% на том же расстоянии.
Симметричные скорости: Каждый использует Интернет одним из двух способов: загрузкой и / или загрузкой.Когда вы что-то смотрите на Netflix, вы скачиваете. Когда вы загружаете видео на YouTube, вы загружаете. Скачивание и выгрузка обычно имеют разную скорость.
Большинству случайных пользователей нужно беспокоиться только о скорости загрузки, но удаленным сотрудникам, тем, кто зависит от телемедицины, и большинству предприятий также требуется более высокая скорость загрузки. Одним из многих преимуществ оптоволоконного Интернета является то, что он обеспечивает симметричных скоростей , что означает совпадение скоростей загрузки и выгрузки.DSL и другие типы Интернета предлагают только асимметричные скорости , где скорость загрузки выше скорости загрузки, чем скорость загрузки.
Кабельные плюсыЦена: Кабельный Интернет — один из самых доступных вариантов Интернета. К сожалению, вы получаете то, за что платите, поскольку их скорости не такие высокие, как у беспроводных или оптоволоконных сетей, и часто включают ограничения на передачу данных.
Минусы кабеляСовместное использование не заботит: Кабель может достигать скорости загрузки 100 Мбит / с (все еще только десятая часть оптоволокна, но больше, чем DSL), но кабельный Интернет используется совместно с центрального узла, где провайдер соединяется с локальной коаксиальной сетью.Это означает, что от 100 до 2000 домов должны совместно использовать один узел. Такое совместное использование часто приводит к снижению скорости в часы пиковой нагрузки. Чтобы справиться с этим, компании ограничивают доступ пользователей к Интернету, что означает, что они замедляют вашу пропускную способность после того, как вы использовали определенную сумму. Идея состоит в том, чтобы предоставить каждому, использующему узел, равное количество услуг, но это часто может расстраивать потребителей. Известно, что кабельные компании также ограничивают объем данных, необходимых вашей семье, а затем взимают дополнительную плату за дополнительные данные.
Башня беспроводной связи
Фиксированная беспроводная связь ПрофиЭто беспроводная связь: Свидетельством ее названия является то, что фиксированная беспроводная связь действительно является беспроводной. Когда башня поднимается, радиоволны передают сигнал несущей на разных частотах. Эта беспроводная связь означает, что требуется меньше материалов, что снижает общие затраты на приобретение, строительство и обслуживание. Это также означает отсутствие упавших кабелей, приводящих к потере обслуживания.
Доступ: Многие районы настолько сельские, что провайдеры не могут оправдать затраты на прокладку оптоволокна или создание для них DSL.Если вы живете в горах, у вас очень мало соседей или вы так далеко от проторенных дорог, ваша почта доставляется почтовым голубем, беспроводная связь может быть вашим единственным вариантом. Обычно даже в самых сельских районах есть какая-то вышка достаточно близко, чтобы измерять сигнал.
Фиксированные беспроводные минусыЛиния видимости: При использовании фиксированной беспроводной связи самым большим ограничением является то, что антенна потребителя должна находиться в пределах прямой видимости вышки беспроводной связи провайдера. Если невозможно установить прямую видимость, например, если вы живете в холмистой местности, беспроводная связь вам не подойдет.
Перегрузка : Фиксированная беспроводная связь потенциально может соответствовать скорости оптоволоконного Интернета, но обстоятельства не позволяют радиоволнам когда-либо догонять фотонов . Вы уже знаете, что беспроводная связь ухудшается с расстоянием, снижая вместе с ней скорость, но существует более серьезная проблема. Как и при кабельном соединении, пользователи фиксированной беспроводной связи совместно используют пропускную способность в своей локальной сети, поэтому, когда к сети одновременно обращаются многие люди, скорость замедляется.Для сравнения: допустим, вы платите за сеть со скоростью 100 Мбит / с, но используете эту сеть для всех десяти домов в вашем районе. Если все подключены одновременно, в лучшем случае вы получите 10 Мбит / с. Если вы платите за оптоволоконную сеть со скоростью 100 Мбит / с, эта скорость предназначена только для вашего дома.
В начало
Вы знаете, какая скорость вам нужна? Загрузите бесплатный калькулятор пропускной способности OTELCO, чтобы узнать это уже сегодня! Важность широкополосного доступаВ 2016 году 3 424 971 237 человек во всем мире имели доступ к Интернету.Только в США интернетом пользовались 88,5% граждан. С каждым годом это число растет, и Интернет становится все более и более важным для нашей повседневной жизни как на индивидуальном, так и на общественном уровне.
Индивидуальные льготыBroadband позволяет транслировать фильмы и шоу на ваш Smart TV.
Развлечения и возможности подключения: Мы все привыкли, что мир всегда у нас под рукой. Мы можем просматривать рецепты, проверять последнюю информацию об акциях, вести видеочат, транслировать фильмы, загружать музыку или играть в интерактивные онлайн-игры.Используя оптоволоконный Интернет, интернет-провайдеры могут обеспечить достаточную полосу пропускания для выполнения всех этих задач одновременно, не жертвуя качеством обслуживания.
Умные дома и безопасность: Технология умного дома — один из Интернет вещей ( IOT ) самых быстрорастущих рынков. Подключите все аспекты вашего дома, чтобы он работал без проблем с вашего смарт-устройства. Вы также можете контролировать и защищать свой дом удаленно с помощью Smart Home Security.
Удаленная работа: Быстрый доступ к Интернету позволяет профессионалам работать удаленно .Удаленная работа позволяет людям жить где угодно, не жертвуя карьерными возможностями. Кроме того, симметричные скорости оптоволокна делают загрузку контента на работу так же простой, как и в офисе.
Дистанционное обучение: Возможности обучения и повышения квалификации для каждой возрастной группы быстро становятся нормой в колледжах, программах обучения взрослых и даже по мере появления виртуальных начальных школ. Симметричные скорости, опять же, являются ключевой частью этого процесса.Они позволяют студентам быстро загружать свои задания из дома.
K-12 Образование: Помимо очевидного доступа к информации для учебы, дети и их родители всегда могут быть вовлечены в образовательный процесс через образовательные веб-порталы. Эти порталы предоставляют интерфейс для общения с учителями и администраторами, доступ в режиме реального времени к заданиям и оценкам, а также многочисленным образовательным ресурсам.
Доступ к здравоохранению : Телемедицина добилась успехов, которые позволяют осуществлять цифровую передачу информации, которая когда-то требовала традиционных телефонных технологий.Сегодня высокоскоростные оптоволоконные соединения позволяют медицинским работникам оценивать, диагностировать и лечить пациентов в удаленных местах с помощью телекоммуникационных технологий. Оптоволоконный Интернет обеспечивает беспрепятственное видеосвязь, поэтому пациенты в удаленных местах могут быстро и эффективно получить доступ к медицинским экспертам без необходимости путешествовать.
Самостоятельный образ жизни для пожилых людей или инвалидов: Старение на месте и независимый образ жизни быстро становятся для нас все более важными по мере старения населения.Самые доступные продукты домашней автоматизации основаны на облаке и зависят от Интернета. Широкий спектр продуктов, от устройств с голосовой активацией до тревожной сигнализации, может иметь огромное влияние на качество жизни пожилых людей, инвалидов и людей, которые о них заботятся.
Широкополосный доступ — важный инструмент для правительства, большого и малого.
Социальные выгодыЭлектронное правительство и гражданское участие: Что заставляет правительство работать должным образом, так это прозрачность и участие общественности.Доступ к надежному высокоскоростному Интернету позволяет транслировать в реальном времени судебные заседания муниципальных, государственных и федеральных органов власти — либо в режиме реального времени, либо, что более важно, по запросу. Правительственные веб-сайты и социальные сети обеспечивают непрерывный поток информации для общественности, а также форумы для участия общественности. Граждане могут платить налоги онлайн, регистрировать автомобили, приобретать лицензии на охоту, рыбалку и домашние животные, а также одним нажатием кнопки общаться по электронной почте с избранными должностными лицами и персоналом. Многие государственные учреждения использовали систему обмена сообщениями, которая позволяет гражданам использовать любое интеллектуальное устройство для оповещения должностных лиц обо всем, от опасных выбоин до чрезвычайных ситуаций, свидетелями которых они могут стать.
Общественная безопасность: Глава 16 Национального плана развития широкополосной связи посвящена важности широкополосной связи для общественной безопасности. План предполагает, что:
«Широкополосная связь может помочь персоналу службы общественной безопасности предотвращать чрезвычайные ситуации и быстро реагировать на них. Широкополосная связь также может предоставить населению новые способы вызова помощи и получения экстренной информации ».
В плане перечислены 4 основных преимущества широкополосного доступа в Интернет:
- Разрешить службам быстрого реагирования в любой точке страны отправлять и получать критически важные голоса, видео и данные для спасения жизней, уменьшения травматизма и предотвращения актов преступности и террора
- Обеспечить, чтобы все американцы могли быстро получить доступ к службам экстренной помощи, а также отправлять и получать важную информацию, независимо от того, как она передается.
- Произвести революцию в способах оповещения американцев о чрезвычайных ситуациях и бедствиях, чтобы они получали информацию, жизненно важную для их безопасности
- Снижение угроз электронной коммерции и другим интернет-приложениям за счет обеспечения безопасности национальных широкополосных сетей
Энергия и окружающая среда: Транспорт и выработка электроэнергии — два самых серьезных фактора, влияющих на глобальное потепление.Как технология Smart Grid для производства, распределения и измерения электроэнергии, так и улучшенное управление транспортировкой могут повысить эффективность, которая значительно снизит выбросы и, в конечном итоге, углеродный след. Подключение к Интернету по высокоскоростному оптоволокну является неотъемлемой частью в обоих случаях.
Библиотеки: В частности, во время экономических спадов библиотеки становятся убежищем для публики, предоставляя компьютеры и доступ в Интернет, книги и фильмы для недорогих развлечений и помощь в поиске работы в Интернете.Независимо от экономического климата, библиотеки автоматизированы до такой степени, что пользователи могут загружать цифровые носители из дома, резервировать и обновлять книги в Интернете, а также получать доступ к множеству веб-инструментов для обогащения и обучения.
Экономический рост и качественные рабочие места: Данные показывают, что высокоскоростной или широкополосный Интернет улучшит экономический климат. Неудивительно, что согласно некоторым исследованиям, наибольший положительный экономический эффект может быть получен в сельских общинах с недостаточным уровнем обеспеченности услугами.Это утверждение вполне логично, если учесть демографические характеристики плотности населения, доходов и образования, а также текущую экономику в сельской Америке. Проще говоря, у сельской Америки больше всего возможностей для экономического роста.
Муниципальный широкополосный доступ Важность широкополосной связи больше нельзя отрицать, тем не менее, почти пятьдесят процентов людей, живущих в сельских районах Америки, не имеют адекватных Интернет-услуг. Для сравнения: 95% территории страны считается «сельской Америкой».По всей стране муниципалитеты работают над созданием надежной широкополосной связи в своих районах, чтобы их сообщества могли быть конкурентоспособными в современной экономике. Независимо от того, обращаются ли они за помощью к FCC или обращаются к местным интернет-провайдерам за помощью, муниципалитеты по-прежнему берут на себя чрезвычайно дорогостоящий и сложный проект. При вложении тысяч, если не миллионов долларов муниципалитетам необходимо учитывать долговечность Интернет-среды, которую они выбирают.
Всем ясно, что оптоволоконный Интернет — это будущее широкополосной связи, но создание оптоволоконной инфраструктуры — непростой процесс.Есть причина, по которой только 25% страны имеют доступное волокно. Не потому, что интернет-провайдеры и муниципалитеты не заинтересованы, а потому, что эти проекты сопряжены с огромными препятствиями.
В начало
Техническое обслуживание оптоволоконного коммутатора.
Широкополосный доступ в зданияхНезависимо от того, являетесь ли вы интернет-провайдером или муниципалитетом, когда дело доходит до создания волоконно-оптической инфраструктуры, возникают проблемы и опасения. Вот пять, которые стоит учесть:
1.Как построитьСуществует два способа создания оптоволоконной инфраструктуры, и каждый из них сопряжен со своими проблемами, которые необходимо учитывать:
- Воздушное здание: Волоконно к полюсу сложно. Этот процесс занимает от шести до восьми месяцев, и при таком большом количестве переменных невозможно узнать реальные долгосрочные затраты. Интернет-провайдеру с существующей медной инфраструктурой на опорах будет проще всего установить новое воздушное волокно , но они все еще смотрят на высокую стоимость персонала, установки и обслуживания.Стоимость аренды существующих опор на самом деле неизмерима, потому что теоретически вы будете платить за аренду долгие годы. Не говоря уже о том, что вы все еще смотрите на стоимость персонала, установки и обслуживания.
Строительство новых опор — это вопрос не только стоимости, которая очень высока, но и географии и местной политики. У вас могут быть все средства в мире, чтобы построить оптоволоконные столбы, но вы не можете построить столб посреди озера или на краю обрыва. Как только вы найдете это идеальное место, местные правила определят, сможете ли вы построить его там.Даже муниципалитеты, работающие над установкой общественных сетей, должны учитывать существующую коммунальную инфраструктуру при установке новых столбов. Преимущество установки опор или владения ими в том, что в будущем их можно сдавать в аренду.
Закопанные в землю кабели могут быть опасными, если они не имеют надлежащей маркировки.
Независимо от того, какой метод выбран, будут возникать повторяющиеся проблемы и проблемы. Наиболее важным аспектом прокладки оптоволоконного кабеля является то, что провайдер / муниципалитет планирует, где они копают, поскольку очень много разных вещей в конечном итоге оказывается похороненным под землей.Отсутствие проверки может быть опасно для жизни, если кто-то случайно откопает что-нибудь с высоким напряжением.
Dig Safe — это некоммерческая информационная служба, которая работает с коммунальными службами для обеспечения безопасности места раскопок. Прежде чем копать, им следует зайти на сайт Dig Safe, чтобы понять правильную процедуру. После того, как вы отметили, где хотите копать, вы можете позвонить по бесплатному номеру Dig Safe (811), чтобы убедиться, что желаемый участок копания безопасен.
Стоимость оборудования — другое соображение.Необходимо использовать специальную технику, чтобы протянуть существующий трубопровод, а также проложить траншею или просверлить волокно в землю. Проходка траншей с подводных лодок может быть особенно дорогостоящим, но необходимым проектом. Последнее, что нужно учитывать, это то, сколько волнений на самом деле вызовет копание. Муниципалитет, планирующий создать новую инфраструктуру для целого города, скорее всего, будет проходить прямо через центр города. Это означает, что необходимо подтянуть существующую инфраструктуру, такую как дороги и тротуары, а затем неизбежно их отремонтировать.Это не только дорого, но и приводит к закрытию дорог, что в конечном итоге раздражает всех в сообществе.
Эта проблема привела к практике раскопок. Когда муниципалитет работает над коммунальными проектами, такими как водопровод, они также используют эту возможность для размещения широкополосной сети. Таким образом они экономят деньги и не доставляют неудобств своему сообществу многократно.
2. Персонал
Независимо от того, как вы его режете, закапываете или перевязываете, проекты волоконно-оптических линий требуют много рабочей силы.Это не работа, которую может выполнять каждый. Некоторые части процесса можно заказать по контракту, например, рытье траншей, но в большинстве случаев задействованы сотрудники, имеющие опыт работы на полную ставку.
Для управления тяжелой техникой необходимо будет нанять лицензированных профессионалов. Для планирования инфраструктуры необходимы опытные инженеры, которые составят карту, где и как будут строиться сети. Подключение и обслуживание сети означает наем инженеров и электриков на полную ставку для работы в центральном офисе, на опоре или в чьем-то доме.Не говоря уже о том, что если у персонала еще нет опыта работы с волокном, компания и / или муниципалитет должны тратить время и деньги на их обучение.
Инженеры должны заботиться о столбах даже в опасных ситуациях.
Когда в компании не хватает нужных людей для работы, они должны выделить в бюджет найм нового человека, а не контракт на эту должность. Иногда это может быть больше проблем, чем того стоит, в результате чего этот проект откладывается для другого.Одна из причин, по которой муниципалитетам зачастую легче работать в партнерстве с интернет-провайдерами над созданием оптоволоконной инфраструктуры, заключается в том, что необходим опытный и дорогостоящий персонал.
3. Возврат инвестиций
Это вызов для любого предприятия, связанного с крупными дорогостоящими проектами. Строительное волокно требует очень больших первоначальных затрат. Теоретически, если вы являетесь интернет-провайдером, эти расходы будут окупаться за счет ежемесячной платы клиента. К сожалению, для окупаемости инвестиций компании требуются годы.Давайте посмотрим на пример здания интернет-провайдера в сельской местности.
Допустим, ISP стоит около 20 000 долларов за милю, плюс дополнительные 600 долларов за каждый дом, в котором он строит. В этом примере мы скажем, что на милю приходится 13 домов, поэтому, если вы посчитаете (20 000 / (13 * 0,5) + 600), эта компания получит около 3677 долларов на дом. К сожалению, не каждый дом будет подписываться на оптоволокно. Мы можем оценить процент использования в 50% для этого примера, когда каждый клиент платит 65 долларов в месяц.
Общая ежемесячная стоимость провайдера должна быть вычтена из ежемесячной стоимости, прежде чем вы сможете сказать, какова будет фактическая прибыль, обычно превышающая половину ежемесячных затрат. Скорее всего, ежемесячная прибыль провайдера здесь составит 30 долларов. 55. Если вы разделите эту ежемесячную прибыль на 3677 долларов, которые стоили построить каждый дом, этой компании придется ждать десять лет, прежде чем они увидят окупаемость своих инвестиций.
Муниципальные строительные волокна рассчитывают, что окупаемость инвестиций будет сильно отличаться, потому что эти инвестиции направлены на рост и процветание сообщества, а не на финансовую прибыль.Окупаемость инвестиций, на которую рассчитывает муниципалитет, будет зависеть от того, каковы были их цели в области широкополосной связи. Некоторые общие показатели возврата инвестиций:
- Оживленный деловой район.
- В городе открываются новые предприятия.
- Въезжает более молодое население.
- Еще больше семей укореняются в сообществе.
4. Финансы и регулирование
Инфраструктура широкополосного доступа в настоящее время является актуальной проблемой для правительства. От Вашингтона до местного дома политики пытаются решить, как лучше всех нас соединить.Какие бы изменения ни вносило правительство, сейчас или в будущем, каждый, кто строит оптоволоконную инфраструктуру, должен быть внимательно рассмотрен.
Один из способов, которым правительство помогает улучшить широкополосную связь, — это предоставление грантов поставщикам услуг Интернета и муниципалитетам. FCC Connect America Fund работает, чтобы предоставить интернет-провайдерам деньги, используя модель ACAM, для создания инфраструктуры широкополосного доступа в сельских районах. Это очень удобно для интернет-провайдеров, поскольку позволяет компенсировать высокую стоимость строительства оптоволокна в сельской местности. Когда интернет-провайдер создает новую инфраструктуру в одной конкретной сельской местности, он может делегировать другие средства на подключение домов, которые они проезжают по пути.Таким образом, интернет-провайдер может подключить больше домов. FCC также предоставляет средства на гранты правительства штата, которые могут быть предоставлены сельским муниципалитетам, стремящимся построить свою широкополосную инфраструктуру.
Муниципальный широкополосный доступ — горячая проблема по всей стране.
Для того, чтобы муниципалитеты могли претендовать на эти гранты, которые должны соответствовать определенным критериям. Критерии меняются от штата к штату, как и определение широкополосного доступа. Когда мы говорим об «определении широкополосного доступа», мы не имеем в виду словарное определение.Мы имеем в виду минимальную скорость интернета, определяемую FCC и / или правительством штата.
Это определение сейчас является подвижной целью, в январе 2018 года FCC решила сохранить свое определение широкополосной связи 2016 года, оставив его на уровне 25/3 Мбит / с. Это не означает, что определение широкополосного доступа в каждом штате составляет 25/3 Мбит / с, на самом деле в некоторых штатах есть несколько определений с возможностью их изменения при необходимости. Однако, чтобы претендовать на какое-либо государственное финансирование, сообщество должно иметь скорости, подпадающие под определение широкополосного доступа.Интернет-провайдер, получающий какое-либо государственное финансирование, должен соответствовать определению, хотя некоторые гранты имеют конкретное определение. Сборка до определения означает, что новая инфраструктура интернет-провайдера должна соответствовать определенным скоростям. Если эти скорости асимметричны, например 10/10, этому интернет-провайдеру придется построить оптоволокно.
Еще один элемент повышенного интереса правительств к инфраструктуре широкополосной связи связан с политикой. В настоящее время в двадцати штатах действуют законы, запрещающие муниципалитетам строить собственные широкополосные сети.Многие из этих государственных законов были лоббированы крупными телекоммуникационными корпорациями. Согласно этим законам сельские города, которые не привлекают интернет-провайдеров, не имеют выбора, когда дело доходит до инфраструктуры широкополосного доступа.
Большинство штатов все же разрешают муниципалитетам создавать и поддерживать собственную широкополосную связь, в том числе 24 штата, в которых есть хотя бы одно сообщество с собственной волоконно-оптической сетью Интернет. Возможно, что в будущем эти законы штата больше не будут применяться. Конгресс работает над законопроектом, который отменяет эти законы штата, открывая муниципалитетам возможность построить свою собственную волоконно-оптическую инфраструктуру.
«Перспективы будущего» — важная часть инфраструктуры оптоволоконного интернета.
5. Планирование будущего
Когда дело доходит до строительства оптоволокна, будь то интернет-провайдер или муниципалитет, строительство будущего является важным фактором. Совершенно очевидно, что Интернет вещей растет и расширяется, предлагая новые способы соединять наши жизни каждый день. Чем больше вещей мы подключаем к Интернету, тем выше скорость, необходимая для их работы. Вот почему так много интернет-провайдеров и муниципалитетов предпочитают строить перспективную оптоволоконную инфраструктуру сейчас, а не устаревшую медь, которую нужно будет заменить только через 10-20 лет.Более того, они должны строиться с учетом изменений в населении и экономическом ландшафте.
Построение будущего часто означает создание большего количества оптоволокна сразу, а не возвращение с опозданием, чтобы установить больше. Да, строительство оптоволоконного Интернета обходится дорого, но эти большие расходы связаны больше с инфраструктурой, чем с самим оптоволокном. Стоимость удвоения прядей волокна может составлять всего центы, тогда как стоимость изменения инфраструктуры в будущем может составлять тысячи, если не миллионы долларов. Темное волокно , оптические волокна, которые являются частью оптоволоконного кабеля, но в настоящее время не используются, может быть большим преимуществом для интернет-провайдера или муниципалитета. Темное волокно можно продать или сдать в аренду в будущем, что поможет ускорить окупаемость инвестиций для интернет-провайдеров или предоставить дополнительные деньги муниципалитету.
Волоконно и интернет-провайдеры Несмотря на возникшие опасения, многие интернет-провайдеры посвятили себя развертыванию оптоволоконного Интернета. Некоторые интернет-провайдеры даже взяли на себя обязательство построить в будущем только оптоволоконную инфраструктуру и активно работают над заменой существующей медной сети.OTELCO — один из многих интернет-провайдеров, которые решили использовать оптоволокно для всех новых инфраструктурных проектов, одновременно активно работая над заменой медных проводов оптическими волокнами. Теперь, когда вы знаете больше о волоконно-оптическом Интернете, возможно, вам будет интереснее, как одна компания его развертывает.
В начало
Глоссарий
Воздушное волокно: Волокно, натянутое над землей, обычно на опорах электросети.
Асимметричные соединения: Интернет-соединения с различной скоростью загрузки и выгрузки.
Затухание: Ослабление или потеря сигнала.
Магистраль Интернета: Серия сетей, соединяющих Интернет по всему миру.
Двоичный: Код из единиц и нулей, который формирует все, что вы видите в Интернете.
Биты: Отдельные единицы и нули, составляющие двоичный код. Обозначается буквой «b» в нижнем регистре и используется для измерения скорости Интернета. Как в Кбит / с , Мбит / с и Гбит / с.
Байт: Шаблоны из восьми битов, которые создают двоичные сообщения. Обозначается буквой «B» в верхнем регистре и используется для измерения емкости цифровой памяти.
Оболочка: Оболочка — это второй слой оптического волокна, который наматывается на сердцевину. Обычно он сделан из более толстого слоя пластика или стекла для создания полного внутреннего преломления.
Кабелепровод: Трубка или желоб из металла, пластика, волокна или обожженной глины, служащий защитой для электропроводки.
Сердечник: Сердцевина оптического волокна, через которое проходит свет. Сердечник изготовлен из стекла с очень низким показателем преломления , что позволяет иметь место явлению полного внутреннего преломления.
Dark Fiber: Оптоволокно в оптоволоконном интернет-кабеле, которое не «зажигается» и не используется интернет-провайдером. Часто интернет-провайдер встраивает темное волокно, чтобы при необходимости осветить его, или сдает его в аренду другим интернет-провайдерам или заинтересованным сторонам по оптовой цене.
Волоконно-оптическая технология: Технология, которая передает данные с помощью света и оптических волокон (стеклянных или пластиковых нитей).
Волоконно-оптическая связь: Передача информации по оптическим волокнам с использованием стекла и импульсов света.
FTTX:
- FTTP: Волоконно до помещения, оптоволоконное соединение последней мили , обеспечивающее чистое оптоволоконное соединение непосредственно с помещением.
- FTTH: Волоконно до дома, оптоволоконное соединение последней мили, обеспечивающее чистое оптоволоконное соединение непосредственно с домом.
- FTTD: Волоконно к настольному компьютеру, оптоволоконное соединение последней мили, которое обеспечивает прямое оптоволоконное соединение пользователю.
- FTTN: Волоконно к соседству, оптоволоконное соединение последней мили, обеспечивающее оптоволоконное соединение со шкафом соседства, которое затем распределяется по соседству либо через оптоволоконный разветвитель , либо через медную проводку.
- FTTB: Оптоволокно до здания или оптоволокно до подвала, оптоволоконное соединение последней мили, которое подводит оптоволокно к зданию, а затем распределяет его по всему зданию с помощью медной проводки.FTTB также может относиться к оптоволокну к бизнесу, оптоволоконному соединению последней мили, которое обеспечивает чисто оптоволоконное соединение непосредственно с предприятием.
- FTTC: Волоконно к шкафу или волокно к бордюру — это оптоволоконное соединение последней мили до локального шкафа, которое затем распределяется по жилым домам и предприятиям через оптоволоконный разветвитель или (чаще) медь проводка.
- FTTS: «Волоконно до улицы» — это оптоволоконное соединение последней мили до локального шкафа, которое затем распределяется среди клиентов через оптоволоконный разветвитель или (чаще) медную проводку.
Гбит / с: Гигабит в секунду или миллиард бит в секунду.
Интернет вещей: Интернет вещей на самом деле сложная и постоянно меняющаяся вещь. Проще говоря, это концепция взаимосвязи множества различных устройств (телефонов, автомобилей, бытовой техники и т. Д.), В которые встроена технология, соединяющая их с Интернетом.
Кбит / с: килобит в секунду или тысяча бит в секунду.
Последняя миля: Последний участок волокна, соединяющий потребителя с магистралью Интернета.
Мбит / с: мегабит в секунду или миллион бит в секунду.
Оптические усилители: Устройство, усиливающее оптические сигналы без преобразования их в электричество. Также известны как оптические повторители.
Оптическая плотность: Степень, в которой преломляющая среда задерживает проходящие лучи света.
Оптические волокна: Гибкое прозрачное волокно, изготовленное путем вытягивания стекла или пластмассы до диаметра, немного превышающего диаметр человеческого волоса.
Фотон: Легкие частицы.
Преломление: Преломление — это искривление света (это также происходит со звуком, водой и другими волнами), когда он переходит от одного прозрачного вещества к другому.
Показатель преломления: Уравнение, которое описывает, как свет проходит через объект.
Симметричные соединения: Широкополосные соединения с одинаковой скоростью загрузки и выгрузки, например 25/25 Мбит / с.
Telecommute: Работа на дому с использованием техники.
Телемедицина: Удаленное обслуживание пациентов с помощью телекоммуникационных технологий.
Полное внутреннее отражение: , когда свет падает на стекло под очень малым углом, менее 42 градусов, и снова отражается обратно, как если бы он отражался от зеркала.
В начало
Что такое оптоволоконный кабель? — FireFold
Мир телекоммуникаций быстро переходит от медных проводов к оптоволоконным.Оптическое волокно представляет собой очень тонкую нить из чистого стекла, которая действует как волновод для света на большие расстояния. Он использует принцип, известный как полное внутреннее отражение. Волоконно-оптический кабель на самом деле состоит из двух слоев стекла: сердечника, который передает фактический световой сигнал, и оболочки, которая представляет собой слой стекла, окружающий жилу. Оболочка имеет более низкий показатель преломления, чем сердцевина. Это вызывает полное внутреннее отражение в ядре. Большинство волокон работают в дуплексных парах: одно волокно используется для передачи, а другое — для приема.Но можно отправить оба сигнала по одной цепи. Существует два основных типа оптоволоконных кабелей: одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF). Разница в основном в размере ядра. MMF имеет гораздо более широкую сердцевину, что позволяет распространяться множеству мод (или «лучей») света. SMF имеет очень узкую сердцевину, которая позволяет распространяться только одной моде света. Каждый тип волокна имеет разные свойства со своими достоинствами и недостатками.Зачем нужен оптоволоконный кабель?
- У них практически неограниченная информация
- Они обладают высокой пропускной способностью (очень широкая полоса пропускания, ТГц или Тбит / с)
- У них очень низкие потери при передаче (<0.2 дБ / км, 1 дБ / км микроволновая печь, витая медная пара 10 дБ / км)
- Не рассеивают тепло
- Они невосприимчивы к перекрестным наводкам и электромагнитным помехам