Сегодня мы хотим более подробно и понятно рассказать о технологии оптического волокна. Этот метод связи применяется не только в интернете и сетевых связях, но также в промышленности, медицине и других отраслях. В частности, мы говорим о волоконно-оптических линиях связи, сокращенно ВОЛС.
В IT-системах и среди инженеров эту технологию иногда называют «Оптика», но это не совсем правильно. Оптоволокно — это очень тонкий провод с круглым стержнем, по которому передается информация с помощью пучка света. Сам провод имеет очень маленькие размеры. Длина электромагнитной волны варьируется от 100 нм до 1 мм, но чаще всего используется инфракрасный диапазон от 755 до 1550 нм.
Строение и передача данных
Структура в центре довольно проста — там находится само ядро. Обычно оно делается из кварцевого, стеклянного или полимерного волокна, а затем покрывается оболочкой и защитным слоем. Примерную структуру можно увидеть на приведенной ниже картинке.
Свет распространяется внутри оптоволокна согласно закону Снеллиуса, используя полное внутреннее отражение. При сравнении передачи данных через оптоволокно и витую пару, скорость передачи данных увеличивается за счет частоты. Также следует учитывать параметр затухания. У оптоволокна этот параметр также присутствует, но он значительно меньше, чем у витой пары.
При расстоянии до 100 метров витая пара может передавать данные при максимальных возможностях. При увеличении объема данных расстояние передачи может уменьшаться. Еще одним преимуществом является защита от электромагнитных помех. В структуре витой пары информация передается одновременно по двум проводам без дополнительной фальгированной оплетки, что и объясняет ее название.
В процессе окончания передача сигналов объединяется для исключения возможных помех. В оптике нет необходимости в дополнительном экране, поскольку данные передаются пучком света. Также для повышения скорости передачи через витую пару требуется использование более толстого материала с большим сопротивлением из-за передачи информации электрическим импульсом. Толщина «оптики» значительно меньше, чем у стандартного сетевого кабеля.
Суть оптического кабеля заключается в передаче закодированной информации. Кодировка происходит в виде нулей и единиц, что, как известно, широко распространено. К сожалению, в настоящее время компьютеры и подобные устройства могут интерпретировать только такие данные. Однако для достижения максимальной дальности передачи, луч должен непрерывно отражаться внутри сердцевины.
Вначале пытались применить аналог зеркал для этой цели, но стоимость такого оптоволокна была бы огромной. Тогда было придумано использование второго слоя. Принцип довольно прост: второй слой имеет другое строение и плотность, благодаря чему свет начинает отражаться.
Использования для передачи интернета
В старые добрые времена, когда я был юн и у меня была короткая и редкая борода, в нашей стране пользовались популярностью аDSL интернет. Это означало, что передача данных происходила по телефонным линиям. Как вы, вероятно, догадались, качество связи было ужасное, а максимальная скорость провайдера не превышала 500 Кбит в секунду. Постоянные задержки, высокий пинг, разрывы и, конечно же, заоблачные цены на интернет.
И вот тогда все ждали, когда в нашей забытой деревне установят оптоволоконный интернет. Тогда никто даже не знал, что это такое. Даже прочитать о нем в интернете было дорого, так как за каждый мегабайт нужно было платить по 2 рубля. Но ходили слухи, что с появлением этой технологии интернет станет доступнее и быстрее.
Прошло несколько лет, и первый оптоволоконный кабель, по моему пониманию, был установлен компанией «Ростелеком». Скорость подключения увеличилась, а цена стала более доступной. В результате телефонные кабели освободились, и интернет стал доступен там, где есть оптическая структура. На данный момент практически во всех регионах и крупных городах интернет передается по оптоволоконному кабелю. Однако до каждой квартиры сигнал идет через витую пару от коммутаторов приемников.
В настоящее время скорость передачи данных по витой паре достигает 1 Гбит/с. Есть возможность использовать более дорогие кабели, такие как Cat. 7, но они толще, дороже, и не все устройства совместимы с ними. При использовании 2 пар или 4 проводов скорость составляет 100 Мбит/с, а при использовании 4 пар или 8 проводов – 1 Гбит/с.
В случае с оптическими кабелями при меньшем диаметре жилы скорость значительно выше, а надежность передачи данных также возрастает. Те, кто когда-либо прокладывал сетевые кабели, знают, что пучок из 8 кабелей не помещается в каждый кабель-канал. Оптический кабель более компактный и более устойчив к внешнему воздействию и перепадам температуры.
В настоящее время интернет-провайдеры начинают постепенно переводить своих клиентов на оптические кабели, то есть от коммутатора в подъезде идет не витая пара, а «стекло». Это может немного улучшить скорость передачи данных, но не даст больших преимуществ. Однако для крупных предприятий, активно использующих интернет или корпоративные сети, оптические кабели могут стать спасением при увеличении скорости выше 1 Гигабита.
Скорость передачи и дистанция — оптимальны для оптоволокна. Однако инженеры и химики все еще работают над созданием идеальной сердцевины и оболочки для оптоволоконных кабелей. Это позволит уменьшить естественное затухание электромагнитной световой волны и увеличить процент отражения от вторичного материала.
