Волоконно-оптические линии связи

Еще в доисторические времена дозорные использовали сигнальные костры в качестве световой связи для предупреждения о приближении врага. Чтобы иметь информацию о нарушителях континентальной блокады и беспощадно наказывать пособников англичан, Наполеон затрачивал немало средств и сил для создания, так называемого зеркального телеграфа.

С появлением радиосвязи, идея световой связи потеряла свою актуальность. Теперь чтобы передать важную информацию достаточно позвонить со своего телефона, на котором безлимитные тарифы Мегафон, к примеру. Кстати, более подробную информацию о тарифах, предлагаемых сотовым оператором Мегафон, вы сможете найти на сайте Корпорации Связи - www.corporacia.ru.

Однако по мере нарастания объемов передаваемой информации, в процессе эксплуатации того или иного вида связи, выявился целый ряд присущих им недостатков. Новейшие технологии позволили уплотнить информацию, передаваемую по кабелю, однако магистральные телефонные линии все равно остаются часто перегруженными. Это же справедливо и для телевидения, и радио, передающих информационные сигналы с помощью электромагнитных волн. Возникшая ситуация называется “теснотой в эфире”. Количество радиостанций и телеканалов растет с каждым днем, что неизбежно приводит к возникновению помех. Еще один недостаток использования волн для передачи информации – это то, что энергия, приходящаяся на определенную площадь фронта волны, убывает по мере увеличения ее фронта. Другими словами, не выгодно использовать волны, излучаемые в свободное пространство.

Создание первого лазера дало начало эре современной оптической связи. Лазер дал надежду на легкое и быстрое преодоление тесноты в эфире. Казалось, что использование микронных волн видимого света вместо миллиметровых и сантиметровых радиоволн,  позволит значительно увеличить объемы передаваемой информации. Но это оказалось иллюзией, из-за того, что земная атмосфера активно поглощает и рассеивает оптическое излучение. Поэтому лазеры можно использовать на расстоянии не более километра.

В 1966 японские ученые Као и Хокэма сделали прорыв – они предложили передавать световой сигнал посредством длинных стеклянных волокон, подобных применяемым в эндоскопии и других областях.

Известно, что значительная часть луча, направленного из более плотной среды в менее плотную среду, отразится от их границы. Чем меньше угол падения, тем большая часть светового потока будет отражена. Экспериментальным путем можно подобрать такой угол, при котором будет отражаться максимальное количество света.

К сожалению, практически все имеющиеся в эксплуатации световоды непрозрачны и неоднородны, поэтому они поглощают и рассеивают световые волны, что приводит к их ослаблению. Прошло достаточно продолжительное время, пока в лабораторных условиях были созданы образцы волоконных световодов, передающих один процент введенной в них мощности света на один километр. Следующий момент в развитии волоконных линий связи был связан с созданием двухслойных световодов. Световодная жила заключалась в прозрачную оболочку. Показатель ее преломления был меньше показателя преломления жилы. Чтобы среда вне оболочки не влияла на процесс распространения волны в двухслойном световоде, необходимо, чтобы толщина его прозрачной оболочки превосходила несколько длин передаваемого сигнала. На практике применяются световоды, покрытые полимерной оболочкой, превращающей их в световедущий кабель. Вставив стержень-сердцевину в плотно подогнанную стеклянную трубку, имеющую меньший показатель преломления, затем нагрев эту конструкцию, можно получить простой по технологии изготовления световод.

Стеклянные световоды, способные передавать световые сигналы на большие расстояния, были впервые разработаны фирмой “Корнинг Гласе” в 1970 году. Следующие образцы стали изготавливаться из сверхчистого кварцевого стекла. Интенсивность света в них уменьшалась вдвое только на расстоянии шести километров.

Волоконно-оптическая система также имеет блок оптического передатчика, преобразующий электрические сигналы на входе в оптические импульсы, а также блок оптического приемника, который оптические сигналы преобразует в электрические импульсы. Для линий, имеющих большую протяженность необходимы ретрансляторы, принимающие и усиливающие сигналы. Устройства ввода излучения в волоконные световоды оснащаются специальными линзами, имеющими маленький диаметр. Их фокусное расстояние составляет порядка сотен и десятков микрон. Лазеры и светоизлучающие диоды используются в качестве источников излучения. Они работают как генераторы несущей волны, при этом передаваемый сигнал модулируется и накладывается на несущую волну.

Известно, что независимо от того какая информация передается, к примеру, на Ваш золотой или красивый номер Мегафон или Билайн, будь то музыка, печатный текст, картинка или телевизионная передача, самый эффективный способ передачи это цифровой. Чтобы преобразовать сигнал в цифровую форму необходимо определять его значения через интервалы времени, то есть осуществлять дискретизацию сигнала по времени. Интересен тот факт, что сигнал может быть восстановлен из дискретной формы без искажений, в случае, если временной интервал приблизительно в два раза меньше наивысшей частоты. Это позволяет подавать последовательность очень коротких импульсов, отличающихся друг от друга амплитудой, вместо непрерывного сигнала без ущерба для передаваемой информации.

Так как импульсы имеют одинаковый вид и временной интервал, на который они сдвинуты относительно друг друга, имеет постоянное значение, то достаточно передавать лишь значение его амплитуды. Таким образом, значение числа, интерпретированного в двоичном коде и передаваемого по линии связи, будет иметь две цифры- 0 и 1: 0- если сигнал отсутствует, 1- при его наличии. Восстанавливается сигнал в обратном порядке. Такая подача сигнала практически исключает все помехи и искажения.

Устойчивость к помехам и малый вес являются неоспоримым достоинством ВОЛС, на что в своих отзывах ссылаются многие специалисты. Кроме того, через них в единицу времени можно пропустить такие огромные объемы информации невозможные ни при одном другом  способе связи, что делает их пропускную способность их самым важным достоинством.

Материал подготовлен порталом www.corporacia.ru - всё о технологиях и безлимитных тарифах связи от Билайн, МТС, Мегафон, Скайлинк и Теле2