Основные положения.

Волоконно-оптическая система передачи (ВОСП) – это такая система передачи, у которой информация предается по оптическим диэлектрическим волноводам (оптическим волокнам). Технология волоконно-оптических систем передачи, помимо вопросов технологии собственно волоконной оптики охватывает в большей степени вопросы, касающиеся оборудования формирования передаваемых электрических сигналов, его стандартизации, протоколов передачи, а также вопросы топологии сети связи и общие вопросы построения сетей. Сигналы, передаваемые по ВОСП, в подавляющем большинстве случаев являются цифровыми. Таким образом, ВОСП являются по сути дела разновидностью цифровых систем передачи (ЦСП), использующих в качестве среды передачи оптические волокна.

Передача информации в цифровом виде по ВОСП имеет значительный ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Именно этим объясняется стремительное внедрение в информационные сети оптических линий связи.

Преимущества ВОСП.

Широкая полоса пропускания – обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей Гц. Это обеспечивает потенциальную возможность передачи по одному волокну цифрового потока со скоростью в несколько терабит в секунду. Большая скорость передачи информации – одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи.

Малое затухание светового сигнала. Выпускаемое в настоящее время промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2 – 0,3 дБ/км на длине волны 1,55 мкм. Малое затухание и небольшая дисперсия сигнала позволяют строить участки линий связи без регенераторов протяженностью до 100 км и более.

Низкий уровень шумов и высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем, электрического оборудования и атмосферных воздействий (линии электропередачи, электродвигательные установки, грозовые разряды и т. д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния, присущего много парным медным кабелям.

Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями при расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см может быть заменен двухволоконным ВОК диаметром 1,5 см даже с учетом множества защитных оболочек и стальной ленточной брони.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы непрерывного мониторинга целостности оптических волокон, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить «взламываемый» канал связи и подать сигнал тревоги.

Гальваничекая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать образования «земельных» петель, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания. Это предотвращает возникновение большой разности потенциалов, способной повредить сетевое оборудование.

Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

Экономичность. Волокно изготавливается из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а поэтому недорогого материала, в отличие от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. Кроме того, ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество регенераторов на протяженных линиях при использовании ВОК значительно меньше, что сокращает капитальные и эксплуатационные расходы.

Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию – затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Тем не менее, благодаря совершенству современных технологий производства, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться не одно поколение оборудования.

Несмотря на многочисленные преимущества перед другими способами передачи информации, ВОСП имеют также и недостатки, главным образом вызванные дороговизной прецизионного монтажного оборудования.

Недостатки ВОСП.

Стоимость интерфейсного оборудования. Электрические сигналы должны преобразовываться в оптические и наоборот. Цена на оптические передатчики и приемники остается пока еще высокой. При создании оптической линий связи также требуется высоконадежное специализированное пассивное коммутационное оборудование, оптические разъемные соединители с малыми потерями и большим ресурсом на подключение-отключение, оптические разветвители и аттенюаторы.

Монтаж и обслуживание оптических линий. Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке волоконно-оптических линий связи также остается высокой. Если повреждается ВОК, то необходимо осуществлять сварку волокон в месте разрыва и защищать этот участок кабеля от воздействия внешней среды. Кроме того, каждая сварка вносит дополнительное затухание, что необходимо учитывать определенным технологическим запасом на затухание переприемного участка.

Требование специальной защиты волокна. Теоретически стекло, как материал, выдерживает колоссальные нагрузки с пределом прочности на разрыв выше 1ГПа . На практике оптическое волокно, каким бы совершенным оно не было, имеет микротрещины, которые инициируют разрыв. Для повышения надежности оптическое волокно при изготовлении покрывается специальным лаком на основе эпоксиакрилата, а сам оптический кабель упрочняется, например, нитями на основе кевлара. Если требуется удовлетворить еще более жестким требованиям на разрыв для подвесного, например, кабеля, то он может упрочняться специальным стальным тросом или стеклопластиковыми стержнями. Все это влечет увеличение стоимости оптического кабеля.

Преимущества от внедрения волоконно-оптических линий связи настолько значительны, что несмотря на перечисленные недостатки, дальнейшие перспективы развития технологии ВОСП в информационных сетях более чем очевидны и в настоящее время не имеют альтернативы.