Száloptikai és kábelrendszerek összehasonlítása
Száloptika. Elmélet és gyakorlat
David Bailey, Edwin Wright
1.2. Száloptikai és kábelrendszerek összehasonlítása
Kétségtelen, hogy a száloptikás technológia a jövőben a kommunikáció legfontosabb eszköze lesz. Ez az egyik oka a nemzetközi távközlés tömeges növekedésének és a "bolygó szorításának" hatásának. E technológia alapján az internet képes volt felbecsülhetetlen értékű információs eszközré válni, mint ma. Azonban, ellentétben a közhiedelemmel, ez nem csodaszer. A száloptikai rendszereknek számos korlátja van és akadályokat kell megoldani. Mielőtt elkezdenénk megvitatni a száloptikai átvitel elméletét, hasonlítsuk össze a hagyományos és optikai kábeleket, és értékeljük előnyeiket és hátrányaikat.
1.2.1. sávszélessége
Ma száloptikai kábelek, hatalmas sávszélességű átviteli sebessége akár 40 Gbit / s, a működési ma, és több mint 100 Gbit / s várhatóan a közeljövőben. Az átviteli sebesség növekedését korlátozó tényezők jelenleg: először is, a nagy adatsebességű források és érzékelők válaszideje nagy az impulzusos időszakokhoz képest; másrészt a fény hullámhosszának az impulzus periódusához való közelsége, amely az érzékelőkben differenciálódási problémákat okoz. Módszerei multiplexelés több hullámhosszon egyetlen szál (úgynevezett hullámhosszosztásos multiplex (WDM, hullám osztásos multiplex) növeli az általános átviteli sebesség egy szál több Tb / s.
A 8 cm átmérőjű koaxiális kábelek legfeljebb 1 km / h sebességgel képesek akár 10 km-es távolságon is továbbítani. A korlátozó tényező a réz nagyon magas költsége.
Fontos vizsgálat folyik a csavarásos párok kábeleinek továbbítási sebességének növelése érdekében. Manapság sok helyi hálózatban a 100 Mbit / s sebesség nagyon gyakori. Az 1 Gbit / s sebességgel üzemelő kereskedelmi rendszerek is rendelkezésre állnak. Sikeres laboratóriumi vizsgálatok után 10 Gbit / s sebességgel a megfelelő termékeket kereskedelmi forgalomba hozatalra készen állítják. Ennek az aktív tevékenységnek az az oka, hogy ezen a területen az infrastruktúra bőségesen megmarad. csavart érpárral ellátott kábelek, amelyek jelentősen meg tudják őrizni az árokászt, a rakodócsatornákat és új száloptikai kábeleket. Emiatt a sodrott érpárú technológia jelenleg sikeresen versenyez a száloptikás technológiával, mivel mindkettőjüknek sok közös alkalmazása van.
1.2.2. interferencia
A száloptikai kábeleket egyáltalán nem érinti az elektromágneses interferencia (EMI), a rádiófrekvenciás interferencia (RFI), a villámcsapás és a nagyfeszültségű ugrások. Nem szenvednek kapacitív vagy induktív kapcsolási problémákkal. Ha megfelelően tervezték, az optikai kábeleket ne érintse a nukleáris robbanások és a háttérsugárzás elektromágneses impulzusa. (Ez a hír kényelmesebb lesz a lakosság nagy részében egy nukleáris háború után!)
A normál kábeleket a külső interferencia befolyásolja. A kábelek típusától és az árnyékolás mértékétől függően elektromágneses és rádiós interferenciát mutatnak különböző mértékben induktív, kapacitív és ellenállókapcsolatokon keresztül. A hagyományos kábeleken alapuló kommunikációs rendszerek teljes mértékben meghiúsulnak a nukleáris robbanások elektromágneses impulzusainak hatása alatt.
A hagyományos kábelek szintén elektromágneses hullámokat bocsátanak ki, amelyek interferenciát okozhatnak más kábeles kommunikációs rendszerekben. A sugárzás mennyisége függ az átvitt jel nagyságától és a képernyő minőségétől.
1.2.5. Elektromos szigetelés
A száloptikás kábelek teljes galvanikus leválasztást biztosítanak a kábel mindkét vége között. A szálak nem vezetőképessége miatt a kábelek érzéketlenek a feszültség túlfeszültségére. Ez kiküszöböli az elektromágneses és az éteres interferenciát, amelyet földi hurkok okozhatnak, a fázisban lévő feszültségeket és a földzárlatok rövidzárlását. A száloptikai kábel hosszú szigetelőként működik. Mivel az optikai szálak nem bocsátanak ki hullámokat, és nem zavarják őket, még egy előnye a kábelek kölcsönös hatásának hiánya (vagyis a sugárzás hatása a másik kommunikációs kábellel, amely mellette van elhelyezve).
A hagyományos kábelek egyszerűen a rendeltetésüknek megfelelően dolgoznak, elektromos kapcsolatot biztosítanak végeik között. Ennek következtében érzékenyek az elektromágneses és éteres interferenciákról a földi hurkokról, a fázisban lévő feszültségekről és a földi potenciál elmozdulásokról. A kölcsönös befolyásolás problémái is vannak.
1.2.4. Átviteli távolságok
Az egyszerű olcsó száloptikás rendszerek esetében lehetséges az 5 km-es átjátszók közötti távolság. A kiváló minőségű kereskedelmi rendszerek számára a 300 km-es átjátszók közötti távolság könnyen elérhető. A rendszereket 400 km-ig terjedő távolságokig (repeaterek használata nélkül) fejlesztették ki. A laboratóriumi körülmények között elérik az 1000 km-es távolságot, de még nem állnak rendelkezésre a piacon. Egy európai vállalat azt mondta, hogy jelenleg egy olyan optikai kábelt fejleszt ki, amelyet a föld egyenlítője mentén lehet elhelyezni, és mindenféle átjátszó nélkül 4 jelet továbbít az egyik végétől a másikig! Hogyan lehetséges ez? Ha enyhén radioaktív borítékot használnak, az alacsony energiafelvételű bejövő fotonok gerjeszti az elektronokat ebben a héjban, ami emellett fotonokat bocsát ki nagyobb energiával. Így létrejön egyfajta autoampliálás. A következő fejezetekben az alkalmazott kifejezéseket az olvasónak ismertetjük.
A 4 Mbps átviteli sebességű sodrott érpárú kábelek piacán rendelkezésre állnak a legfeljebb 2,4 km-es átjátszók közötti távolságok. Az 1 Mb / s-nál kisebb sebességű koaxiális kábelek esetében a repeaterek között akár 25 km-es távolság is lehetséges.
1.2.5. Méret és tömeg
Összehasonlítva az összes többi vezetékkel a vezetékes, optikai kábelek nagyon kicsi átmérőjű és rendkívül könnyű. A négy magos optikai kábel súlya kb. 240 kg / km, a 36-eres optikai kábel pedig csak körülbelül 3 kg-ot tesz ki. Mivel a kicsi, mint a hagyományos kábelekhez azonos sávszélesség nagysága ezek általában könnyebb telepíteni a jelenlegi körülmények között, és a telepítési idő és költségek általában alacsonyabbak, mert könnyű és könnyebb velük dolgozni.
A hagyományos kábelek 800 kg / km-es súlyúak, 36 csavart érpárú kábellel akár 5 tonna / km-ig a nagy átmérőjű jó minőségű koaxiális kábelhez.