Vláknová optika je už mnoho rokov považovaná za jednu z centrálnych oblastí vývoja v oblasti komunikačných technológií. Špecialisti spočiatku vkladali do tohto konceptu veľké nádeje, ktoré dodnes len potvrdzujú periodické úspechy pri kladení komunikačných sietí rôznych veľkostí. Najmä komunikácia z optických vlákien už preukázala svoju účinnosť na príklade pacifických komunikačných liniek av budúcnosti sa plánuje použitie tohto základu v laserových a senzorových systémoch.
Čo je vláknina?
Komunikácia založená na optických sieťach je tvorená na princípe elektromagnetického žiarenia, vďaka ktorému sa prenáša signál. Fyzickým nosičom sú svetlovody, ktoré sa vyznačujú odolnosťou proti rušeniu a veľkou šírkou pásma. Čo je teda svetlovod a čo má spoločné s prenosom dát? Toto vlákno je vyrobené zo skla sniektoré prísady, vďaka ktorým môže výrobca meniť jednotlivé optické charakteristiky. Minimálne je potrebný polymérny povlak na ochranu vlákna pred vonkajším poškodením. V skutočnosti je toto vlákno tiež heterogénne vo svojej štruktúre. Skladá sa z jadra s priemerom asi 8-10 mikrónov, ako aj z obklopujúceho obalu, ktorý tvorí valec s hrúbkou asi 100-125 mikrónov. Princíp činnosti komunikačného kanála s optickým vláknom spočíva v schopnosti svetlovodu zabezpečiť vnútorný odraz elektromagnetických vĺn s určitými indexmi lomu. Podmienený lúč svetla v procese pohybu vo vnútri optického vlákna sa odráža od plášťa zvnútra bez toho, aby opustil obvod. Týmto spôsobom je dodaný signál s rôznymi hodnotami straty.
Výkonové charakteristiky optických sietí
Hlavné pozitívne aspekty prevádzky optických liniek sú spojené s vysokou rýchlosťou poskytovania informácií. Donedávna bola táto hodnota vyjadrená ako rekordné číslo 1 terabit za sekundu. Avšak aj teraz sa tieto údaje považujú za irelevantné z hľadiska rekordných čísel. Nové technológie systémov vlnového multiplexovania teda umožnili optickým vláknam poskytovať rýchlosť služby signálu 15 Tbps. Veľké telekomunikačné korporácie praktizujú používanie viackanálovej komunikácie z optických vlákien na vzdialenosť až 10 000 km s podporou rýchlosti 100 Gbps. Mimochodom, jedna stopa môže obsahovať až 150-200 kanálov, ktorékvôli malému priemeru vlákien. Jedno kmeňové vedenie bez vonkajšieho ochranného plášťa má hrúbku najviac 1 cm. Čo sa týka veľkosti útlmu, ktorý ovplyvňuje nielen rýchlosť, ale aj celkovú kvalitu prenosu signálu, tento údaj je v prípade optického vlákna 5 dB/km. Toto je mimoriadne dobrý ukazovateľ v porovnaní s tradičnými elektrickými sieťami, ktorý umožňuje položiť vedenia na 100 km alebo viac bez medziľahlých bodov konverzie signálu.
Výhody technológie
Optické vlákna majú popri vysokej prenosovej rýchlosti a efektu nízkeho útlmu nasledujúce výhody:
- Trvalosť prevádzky linky.
- Spoľahlivosť procesu.
- Ochrana pred vonkajšími elektromagnetickými vplyvmi.
- Vysoká úroveň kódovania signálu, ktorá prakticky eliminuje možnosť zachytenia dát.
- Širokopásmové pripojenie.
- Nízka hmotnosť a skromné rozmery.
Rozsah, v akom sa vyššie uvedené výhody prejavia v konkrétnej optickej komunikačnej linke, závisí od spôsobu jej uloženia a kvality materiálu. Tak napríklad jednou z najdôležitejších prekážok masového prechodu na tento spôsob organizácie komunikácie v Rusku je nízka úroveň špecialistov v tejto oblasti a nevyhovujúca kvalita spotrebného materiálu.
Nevýhody technológie
Sieť z optických vlákien má aj charakteristické nevýhody, ktoré sa môžu dokonca objaviťbez ohľadu na kvalitu technickej realizácie komunikačných kanálov. Medzi nimi je uvedené:
- Vysoká cena. Ako vo fáze organizácie technickej infraštruktúry, tak aj v procese jej údržby náklady stále prevyšujú náklady na zriadenie a prevádzku známejších komunikačných liniek.
- Krehkosť konštrukcie. Jednou z najcitlivejších nevýhod optických vlákien sú obmedzenia ich inštalácie. Trvanlivosť vysokoúrovňovej komunikácie z optických vlákien je možné zabezpečiť iba vtedy, ak sú vedenia položené priamo. Tento problém sa však postupne rieši práve zavádzaním špeciálnych prísad do štruktúry jadra vlákna.
- Vysoké nároky na telekomunikačnú infraštruktúru. Opäť sa môžete spoľahnúť na vysoký výkon pri používaní optických liniek, iba ak je systém organizovaný na modernom sieťovom zariadení.
Aplikácia optickej komunikácie v Rusku
Tak ako v iných krajinách s pokročilým technologickým rozvojom, aj v Rusku nachádza vláknová optika svoje miesto predovšetkým v telekomunikačnom priemysle. Toto však nie je jediná oblasť ovládajúca túto technológiu. Optické vlákna sa používajú v meracích zariadeniach, röntgenových prístrojoch (vrátane MRI), gyroskopoch a bezpečnostných poplachových systémoch. Metódy technickej integrácie sú zároveň často podobného charakteru, čo potvrdzuje aj rozsah potrebných pracovníkov na organizáciu takýchto systémov. Predovšetkým voľné pracovné miesta pre komunikáciu z optických vlákienzahŕňa pracovné miesta pre zváračov, montérov a systémových inžinierov To isté platí pre údržbu infraštruktúry optických vlákien.
Problémy pri implementácii optických komunikácií
Mnoho veľkých ruských poskytovateľov pôsobiacich v oblasti telekomunikácií má finančné ťažkosti s prechodom na nové technológie na organizovanie sietí. Čiastočne je to spôsobené vysokými nákladmi na technickú obnovu sietí s kompletnou výmenou ako nosičov signálu, tak aj prevádzkových zariadení. Metropolitná spoločnosť MGTS považuje optické komunikácie za jednu z kľúčových oblastí dnešného rozvoja, no zároveň si jej predstavitelia všímajú aj ťažkosti spojené s neochotou samotných predplatiteľov prejsť na nové technologické prostriedky. Mnoho používateľov je spokojných s tradičnou sieťou z medených drôtov, ktorá poskytuje spotrebiteľom dostatočné charakteristiky prenosu dát. Nechcú preplácať inovácie, čo núti operátora znášať náklady na obsluhu dvoch typov telekomunikačných sietí.
Vyhliadky na rozvoj komunikácie z optických vlákien
Ak je masový spotrebiteľský trh stále rezervovane naladený na evolučný proces prechodu na vláknovú optiku, potom popredné svetové korporácie už hľadia do budúcnosti, ktorú otvárajú optické komunikačné technológie v rôznych oblastiach. V súčasnostiMedzi najsľubnejšie oblasti patria distribuované senzorové systémy a lasery z optických vlákien. Prvá technológia umožní vykonávať nedeštruktívne skúšky stavebných a inžinierskych konštrukcií so širokou škálou výstupných dát analýzy - najmä s presnými ukazovateľmi teploty, tlaku a deformačných procesov objektu. Pokiaľ ide o vláknové lasery, ich vlastnosti a charakteristiky emitovaných vĺn môžu poskytnúť bezprecedentné možnosti pri fyzickom spracovaní pevných materiálov.
Záver
Komunikácia založená na technológii optických vlákien so všetkými negatívnymi faktormi aplikácie rozširuje rozsah pokrytia. Do značnej miery to umožnil technologický formát siete GPON, čo je optimalizovaný koncept diaľkových vedení z optických vlákien. Rostelecom ako jedna z najväčších telekomunikačných spoločností v Rusku urobil veľký krok v technologickom rozvoji tohto formátu. Dnes vykonáva kladenie liniek bez medziľahlých zosilňovacích uzlov na vzdialenosti od 20 do 60 km s podporou rýchlosti až 1,25 Gb/s. A toto je len jeden z možných formátov na použitie optických vlákien v dnešnom telekomunikačnom priemysle.
