Волоконно-оптична лінія передачі

Волоко́нно-опти́чна лінія зв'язку (Волоко́нно-опти́чна лінія переда́чі) — волоконно-оптична система, що складається із пасивних та активних елементів, що призначена для передачі інформації у оптичному (як правило — ближньому інфрачервоному) діапазоні.

Волоконно-оптичний кабель

Елементи ВОЛП

Активні компоненти

• Мультиплексор/Демультиплексор — широкий клас приладів, що призначені для об’єднання та розділення інформаційних каналів. Мультиплексори та демультиплексори можуть працювати як у часової, так і у частотної областях, можуть бути електричними й оптичними (для систем із спектральним ущільненням).
• Регенератор — пристрій, що здійснює відновлення форми оптичного імпульсу, який, розповсюджуючись по волокну, спотворюється та згасає. Регенератори можуть бути як чисто оптичними, так й електричними, які перетворюють оптичний сигнал у електричний, відновлюють його, а потім знову перетворюють у оптичний.
• Підсилювач — пристрій, що підсилює потужність сигналу. Підсилювачі також можуть бути оптичними і електричними, вони й здійснюють оптико-електронне і електронно-оптичне перетворення сигналу.
• Лазер — джерело монохромного когерентного оптичного випромінювання. У системах з прямою модуляцією, які є найбільш поширеними, лазер одночасно є і модулятором, що безпосередньо перетворює електричний сигнал в оптичний.
• Модулятор — пристрій, що модулює оптичну хвилю, несучу інформацію за законом інформаційного електричного сигналу. У більшості систем цю функцію виконує лазер, проте в системах з непрямою модуляцією для цього використовуються окремі пристрої.
• Фотоприймач (фотодіод) — пристрій, що здійснює оптоелектронне перетворення сигналу.

Оптичний кабель

FC конектор

Пасивні компоненти

• Оптичний кабель, елементами якого є оптичні волокна. Зовнішня оболонка кабелю може бути виготовлена з різних матеріалів: полівінілхлориду, поліетилену, поліпропілену, тефлону і інших матеріалів. Оптичний кабель може мати бронювання різного типу і специфічні захисні шари (наприклад, дрібні скляні голки для захисту від гризунів).
• Оптична муфта — пристрій для з'єднання двох і більше оптичних кабелів.
• Оптичний крос — пристрій, що призначений для окінцювання оптичного кабелю і підключення до нього активного устаткування.

Переваги ВОЛП

Волоконно-оптичні лінії володіють рядом переваг перед дротяними (мідними) і радіорелейними системами зв'язку:

• Мале загасання сигналу (0,15 дБ/км в третьому вікні прозорості) дозволяє передавати інформацію на значно більшу відстань без використання підсилювачів. Підсилювачі у ВОЛП можуть ставитися через 40, 80 і 120 кілометрів, залежно від класу кінцевого устаткування.
• Висока пропускна спроможність оптичного волокна дозволяє передавати інформацію на високій швидкості, недосяжною для інших систем зв'язку.
• Висока надійність оптичного середовища: оптичні волокна не окислюються, не намокають, не чутливі до слабкого електромагнітного впливу.
• Висока захищеність від міжволоконних впливів — рівень захисту, випромінювання понад 100 дБ. Випромінювання в одному волокні абсолютно не впливає на сигнал в сусідньому волокні.
• Пожежо- та вибухобезпечність при вимірюванні фізичних і хімічних параметрів
• Малі габарити і маса.

Недоліки ВОЛП

• Відносна крихкість оптичного волокна. При сильному вигинанні кабелю (особливо, коли в якості силового елементу використовується склопластиковий пруток) можлива поломка волокон або їх замутніння через виникнення мікротріщин.
• Складність з'єднання в випадку розриву;
• Складна технологія виготовлення як самого волокна, так і компонентів ВОЛЗ.
• Складність перетворення сигналу (у інтерфейсному устаткуванні).
• Відносна висока вартість кінцевого рішення ВОЛС. Проте, устаткування є дорогим у абсолютних цифрах. Співвідношення ціни і пропускної спроможності для ВОЛП краще, ніж для інших систем.
• Втрата прозорості волокна з часом внаслідок старіння.

Застосування ВОЛП

Переваги волоконно-оптичних ліній зумовило їх широке вживання в телекомунікаційних мережах різних рівнів — від міжконтинентальних магістралей до корпоративних і домашніх комп'ютерних мереж.

Монтаж ВОЛП

Укладання кабелю

Оптичний кабель для ліній зв'язку може бути укладений таким чином:

• У кабельну каналізацію або кабельний колектор;
• Безпосередньо у ґрунт [Архівовано 20 серпня 2013 у Wayback Machine.] — з використанням кабелеукладальника (броньований кабель) або задувається в раніше прокладену трубку [Архівовано 4 березня 2016 у Wayback Machine.] (полегшений або звичайний кабель);
• Підвіс кабелю — повітряна лінія зв'язку. Для кожного випадку виготовляються спеціальні кабелі, оболонки, що відрізняються типом, броні, допустимим розтягуючим зусиллям і іншими параметрами.

Монтаж муфт і кросів

Докладніше: Зварювання оптичного волокна

Для зрощення оптичних кабелів застосовуються оптичні муфти, що є пластиковими контейнерами, усередині яких розташована сплайспластина, що утримує оптичні волокна.

Оптичний крос є пристроєм, за допомогою якого здійснюється з'єднання оптичних волокон кабелю із стандартними роз'ємами. Крос виконується у вигляді металевої (як правило) коробки, на зовнішній панелі якої знаходяться оптичні роз'єми, а усередині — сплайспластина. З'єднання роз'ємів кросу з волокнами кабелю здійснюється за допомогою пігтейлів — коротких відрізків оптичного волокна з роз'ємами. Роз'їм пігтейлу з внутрішньої сторони кросу з'єднується із зовнішнім роз'ємом кросу, а інший кінець приварюється до волокна оптичного кабелю.

Оптичні кроси можуть виготовлятися для монтажу в стандартну 19-дюймову стійку, монтажу на стіну і в інших виконань. Кроси можуть мати можливість відкриватися без демонтажу або не мати відкривання.

Зварювання оптичних волокон здійснюється в напівавтоматичному режимі спеціальними зварювальними апаратами.

Взаємодія ВОЛП з сильним електромагнітним випромінюванням

Сильне електромагнітне випромінювання здатне вносити міжканальні перешкоди в системах hdwdm і приводити до збільшення кількості помилок. Дане явище характерне в системах телематіки на залізничному транспорті, де ВОЛП прокладається на опорах контактної мережі у безпосередній близькості від контактного дроту. Помилки з'являються в моменти перехідних процесів, наприклад, при короткому замиканні. Дане явище пояснюється ефектами Керра і Фарадея.

Приклади та параметри

Безпровідні телекомунікаційні системи

	Широкосмугові системи	Оптичні канали	Радіорелейні системи
Швидкість передачі	Декілька Мбіт/с	понад 155 Мбіт/с	до 155 Мбіт/с
Максимальна відстань	Декілька км	<=2км	<50 км
Загроза підключення	висока	дуже висока	найвища
Проблеми інтерференції	мають місце	відсутні	незначні
Інтерфейси	10/100 MbpsEthernet	E1, волоконний стандарт, FE, GE	E1, STM-1 Eth, FE
Точність настройки	мала	висока	середня
Дозвіл на прийом	Ліцензія вимагається	Ліцензія не вимагається	Вимагається ліцензія PTT

Приклад характеристики обладнання для прийомо-передачі

	LED-LINK 300	LaserLink 4E1/300 !
Рекомендована відстань	< 300	< 300
Смуга пропускання [Mbps]	2-43	4*2,048
BER	≤ 1е-9	≤ 1е-6
Передавач	IP-LED	IP-LED
Потужність,що передається [мВт]	50/60	50/60
Розбіжність променя [мрад]	<10	<10
Динамічний діапазон [дБ]	>30 (1:1000)	>40 (1:10000)
Мережевий інтерфейс	Мультимодовое волокно	4*E1, G.703
Діаметр волокна [мкм]	50-60/120	-
Довжина хвилі (RX) [нм]	780..900	-
Довжина хвилі (TX) [нм]	850	-
Робоча температура	-20÷+50	-20÷+50

Як приймаючий пристрій використовуються PIN-діоди або лавинні фотодіоди (APD).

	AirLaser IP100	AirLaser IP1000 !
Максимальна дальність [м]	< 2000	< 1000
Швидкість передачі[Мбит/c]	125	1250
Передавач	2/4 VCSEL	4 VCSEL
Потужність [мВт]	2/4*7,5	4*7,5
Апертура [см2]	2/4*28,25	4*28,25
Розбіжність[мрад]	2
Динамічний діапазон [дВ]	30	36
Приймач	PIN/APD	APD
Чутливість [дБм]	-33/-43	-33
Довжина хвилі [нм]	1300	SX:850, LX:1300
Стандарт	100BaseFX (IEEE 802.3u)	1000BaseSX/LX (IEEE802.3z)
Робоча температура	(-25 +50)	(-25 +50)
Споживана потужність	27	35

Див. також

• Оптичне волокно
• Оптоволоконний зв'язок
• Магістральна мережа зв’язку
• Вікно прозорості кварцового волокна
• Остання миля
• [[Light Peak]]
• Оптичні матеріали