Приветствую всех! Сегодня мы поговорим о малоизвестных, но широко используемых оптоволоконных связях. Их ещё называют ВОЛС или волоконно-оптические линии связи. Хотя, чаще всего их называют просто «оптика» или «оптоволокно». Хотя на самом деле это не совсем одно и то же, но давайте по порядку.
ВОЛС — это специализированные линии связи, по которым передается информация при помощи светового пучка в определенной кодировке. Эту технологию применяют для передачи данных в локальных и глобальных сетях на большие расстояния. Она также используется в военной промышленности, медицине и других сферах, не связанных с сетями.
Принцип действия
Мы уже обсудили, что такое ВОЛС, но каким образом информация передается по ним? В таких сетях используется оптоволокно, состоящее из центральной жилы небольшого размера, обычно изготовленной из стекла. Передача данных осуществляется пучком света по этой жиле.
Как увеличить передачу на большее расстояние? Для этого используется второй слой стекла, который обволакивает центральную жилу и отражает свет при передаче информации. Ранее планировали использовать зеркала или подобные материалы, но они оказались слишком дорогими.
Вам когда-либо доводилось находиться у моря или озера в лучах заходящего солнца? Помните, как свет от солнца, падающий под острым углом, отражался от воды? Ведь мы знаем, что вода прозрачная. Но при определенных углах и плотности, свет начинает отражаться от разных сред.
Эту же технологию используют в оптоволоконной связи. Сердцевина и внешняя оболочка имеют разные плотность и структуру, благодаря чему световой луч, отражаясь, может пройти гораздо дальше. Для передачи и воспроизведения света используется полупроводниковый или диодный лазер.
Когда мы заглянем в прошлое, то увидим, что исследования Даниила Колладона и Жака Бабинета стали первыми шагами в развитии «оптики». Их основной целью было изучение способов преломления света. Однако, следует отметить, что первооткрывателем стал Кларенс Хаснелл, который впервые использовал свет для передачи изображений через специальные трубки.
Отличие от витой пары
Если мы вернемся к 2000-м годам, то кто-то может вспомнить, что в то время в России и других странах СНГ использовался только интернет типа aDLS. Когда интернет пришел в РФ, страна была не готова к этому. По всей стране не было никакой подходящей инфраструктуры для передачи информации от компьютера к компьютеру.
Тогда возникла идея использовать старые телефонные провода. Напомню, что это обычные два провода без оплетки и дополнительной защиты. В результате интернет все-таки появился, но с очень низкой скоростью. Многие также жаловались на задержки, сбои и постоянное отключение интернета.
Все эти трудности возникли из-за способа передачи информации. Без экранирования двум проводам было очень трудно передавать данные, так как электромагнитные волны вызывали помехи, из-за чего многие пакеты терялись или изменялись. Витая пара пришла на смену телефонным линиям.
Кабельная витая пара представляет собой скрученные пары проводов, обернутые одной общей оплеткой. Этот вид кабеля чаще всего содержит 4 пары проводов (8 в общей сложности). Такая конструкция сделала коммуникацию намного надёжнее, чем телефонный кабель. Скрученные провода служат защитой от радиоволн, что делает их очень эффективными.
Каждая пара проводов передаёт одну и ту же информацию. Благодаря скручиванию проводов, каждый провод постоянно меняет положение, что позволяет снизить воздействие внешних факторов на передаваемые данные. При этом скорость передачи данных увеличивается, а помехи уменьшаются благодаря совмещению сигналов в конце каждой пары проводов.
Увеличение скорости передачи данных, однако, приводит к быстрому ослаблению сигнала. Кабельная витая пара может передавать сигнал на дистанцию до 100 метров, но при высоких скоростях передачи данные могут передаваться только на более короткие расстояния.
Теперь вместо этого используется оптоволоконная связь. Скорость выросла ещё сильнее, но также увеличилась дальность отправки пакета. Если раньше приходилось устанавливать повторители каждые 100 метров, то при передаче с помощью «оптики» дальность увеличилась на несколько километров.
Интересно, что оптоволоконные кабели почти полностью защищены от воздействия электромагнитных полей и устойчивы к экстремальным температурам – они способны функционировать как в жару, так и в мороз.
За счет передачи данных с помощью света, скорость передачи информации значительно выше, чем при использовании витой пары – минимальная скорость составляет 1 Гбит в секунду. Однако такая технология требует значительных затрат, поскольку каждый провод необходимо защитить от внешних воздействий, что делает ее очень дорогостоящей.
Установка ВОЛС может быть затруднительной из-за необходимости специального оборудования и навыков для сварки оптических кабелей. При соединении двух кабелей необходимо добиться идеального совпадения центральных жил и внешнего стекла, иначе произойдет затухание света и искажение коэффициента преломления.
Передача данных в сетях
Все происходит точно так же. Сначала отправляющее устройство преобразует информацию в пакеты. Затем данные преобразуются в формат, подходящий для передачи по оптоволоконным линиям связи. После этого информация направляется по линиям связи. Она почти мгновенно достигает получателя, который должен перевести данные в формат, понятный для компьютера, коммутатора, маршрутизатора или другого сетевого оборудования.
В настоящее время оптоволоконные сети присутствуют почти в каждом городе. Подключение к домам осуществляется непосредственно через «оптику». Кабель идет к центральному коммутатору, откуда с помощью витой пары провода подаются в каждый дом. В настоящее время некоторые поставщики интернет-услуг начали подключать клиентов через оптоволокно вместо витой пары.
Скорость подобных соединений выше, что влечет за собой улучшение качества связи и интернета. Благодаря большей надежности, время отклика становится меньше, а задержки уменьшаются. Тем не менее, следует учитывать, что для подключения такого кабеля требуются специальные маршрутизаторы.
