tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 32
Текст из файла (страница 32)
В многомодовом оптоволокне диаметр сердечника составляет 50 мкм, что примерно равно толщине человеческого волоса. Сердечник в одномодовом волокне имеет диаметр от 8 до 10 мкм. Сердечник покрыт слоем стекла с более низким, чем у сердечника, коэффициентом преломления. Он предназначен для более надежного предотвращения выхода света за пределы сердечника.
Внешним слоем служит пластиковая оболочка, 126 Глава 2. Физический уровень защищаюшая остекление. Оптоволоконные жилы обычно группируются в пучки, защищенные внешней оболочкой. На рис. 2,6, б показан трехжильный кабель. Футля ожух Сердечн (стекла Оболочка Кожух (стекло) (пластик) Сердечнн балочка рис. я,б. Втд одиночного волокна сбоку (е]; поперечное сечение трехжнльнаго кабеля (б) Обычно кабели кладутся в грунт на глубину около 1 м, где их могут случайно повредить грызуны или экскаватор. У побережья трансокеанические кабели укладываются в траншеи специальным механизмом.
На большой глубине их обычно просто кладут на дно, где их могут зацепить рыболовные траулеры нли перегрызть акулы. Соединение отрезков кабеля может осуществлятъся тремя способами. Во-первых, на конец кабеля может прикрепляться специальный разъем, с помощью которого кабель вставляется в оптическую розетку. Подобнас соединение приводит к потере 10-20 % силы света, зато оно позволяет легко изменить конфигурацию системы. Во-вторых, они могут механически сращиваться — два аккуратно отрезанных конца кабеля укладываются рядам друг с другом и зажнмаются специальной муфтой. Улучшение прохождения саста достигается выравниванием концов кабеля.
При этом через соединение пропускается свет, и задачей является добиться максимального соответствия мощности выходного сигнала мошпости входного. Одно механическое сра|цивание кабелей занимает у опытного монтажника сетей около 5 минут и дает в результате потерю 10% мощности света. В-третьих, два куска кабеля могут быль сплавлены вместе. Сплавное соединение почти так же хорошо, как и сплошной кабель, но даже при таком методе происходит небольшое уменьшение мощности света. Во всех трех типах соединений в точке соединения могут возникнуть отражения, и отраженный свет может интерфернравать с сигналом.
Для передачи сигнала по оптоволоконному кабелю могут использоваться два типа источника света: светоизлучаюшие диоды (ЬЕО, ЫяЬ( ЕпиЫпя О(ат(е) н полупроводниковые лазеры. Они обладают различпымц свойствами, как показано в табл. 2.2. Их длина волны может быть настроена при помощи иптерферометров Фабри-Перо (ЕаЬгу — Регос) нли Маха — Цандера (Маей — ВеЬпс(ег), устанавливаемых между источникам и кабелем. Интерферометры Фабри — Перо представляют собой простые резонансные углубления, состоящие из двух параллельных зеркал. Свет падает перпендикулярно зеркалам, углубление отбирает те длины волн, которые укладываются в его размер целое число раз. Интсрферометры Ма- Управляемые носители информации 127 ха — Цандера разделяют свет на два луча, которые проходят различное расстоя- ние и снова соединяются на выходе.
Синфазными на выходе интерферометра окажутся лучи строго определенной длины. Таблица 2.2. Сравнительные характеристики светодиодов и попупроводниковыхпазеров Светодиод Полупроводннковыйлазер Характеристика Высокая Низкая Скорость передачи данных Тип волокна Расстояние Срок службы Чувствительность к температуре Цена Многомодовые Короткое Долгий Невысокая Многомодовые ипн одномодовые Дальнее Короткий Значительная Низкая Высокая Приемный конец оптического кабеля представляет собой фотодиод, генерирующий электрический импульс, когда на него падает свет.
Обычное время срабатывания фотодиода — около 1 нс, что ограничивает скорость передачи данных 1 Гбит/с, Термальный шум также имеет место, поэтому импульс света должен быть довольно мощным, чтобы его можно было обнаружить на фоне шума. При достаточной мощности импульса можно добиться пренебрежимо малой частоты ошибок. Оптоволоконные сети Волоконная оптика может использоваться как для междугородной связи, так и для локальных сетей, хотя ее установка значительно сложнее, чем подключение к Егйегпец Одним из вариантов соединений оптических кабелей в локальную сеть является кольцо, которое можно рассматривать как набор соединений «точка — точка», как показано на рис. 2.7. Интерфейс каждого компьютера пропускает свет далее по кольцу, а также служит Т-образным соединением, позволяющим данному компьютеру принимать и передавать сообщения.
Применяются два типа интерфейсов. Пассивный интерфейс состоит из двух ответвлений, вплавленцых и основной кабель. На конце одного ответвления устанавливается светодиод или лазерный диод (для передачи), а на другом конце размещается принимающий фотодиод. Само разветвление является абсолютно пассивным элементом и поэтому в высшей степени надежным, поскольку поломка светодиода или фотодиода не приводит к разрыву кольца. Отрезанным от сети в этом случае окажется только один компьютер.
Другим типом интерфейса, показанным па рис. 2.7, является активный повторитель. Входящий световой импульс преобразуется в пем в электрический сигнал, усиливается при необходимости до требуемого уровня и снова пересылается в виде светового пучка Интерфейс с компьютером представляет собой обыюювенный медный провод, соединяющий его с регеператором сигнала. Чисто оптические повторители сейчас тоже используются. Такие устройства не требуют преобразования света в электрический сигнал и обратно, поэтому они могут работать на очень больших скоростях.
° ем ~ ЛВВВ К. <РИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ От компьютера/к компьютв Направление распространения света ческий датчик ектрическии (светодиод) птнческо ВОЛОКНО т и нте вис Рис. 2.1. Оптоволоконное кольцо с активными повторителями При поломке активного повторителя кольцо разрывается и вся сеть перестает работать. С другой стороны, поскольку сигнал регенерируется каждым интерфейсом, соединения между компьютерами могут быть многокилометровой ллнны, что позволяет строить кольцо сколь угодно болыпой величины. Пассивный интерфейс ослабляет сигнал внутри каждого соединения, что сильно ограничивает количество компьютеров и размер кольца. Кольцевая топология не является единственно возможной схемой построения локальной сети с использованием оптических кабелей.
Построив сеть с топологией пассивной звезды, можно реализовать широковещание на основе оптоволоконных кабелей, как показано на рис. 2.8. В подобной конструкции каждый интерфейс состоит из оптического волокна, соединяющего передатчики с одним торцом стеклянного цилиндра, тогда как к другому торцу цилиндра присоединяются приемные оптические кабели, Таким образом, свет, испускаемый одним передатчиком, видят Интерфейсы компьютеров Каждое исходящее волокно видит свет всех входящих волокон Рис. 2.8. Соединение типа «пассивная звезда» в оптоволоконных сетях Беспроводная связь 1 Вв разу все приемники.
Именно так организуется широковещание. Поскольку энергия светового пучка разделяется в цилиндре между выходными линиями, количео узлов в подобной сети ограничивается чувствительностью фотодиодов, Сравнение характеристик оптического волокна имедного провода Сравнение характеристик оптического волокна и медного провода весьма поучительно. Оптическое волокно обладает рядом преимуществ. Во-первых, оно обеспечивает значительно более высокие скорости передачи, чем медный провод.
Уже благодаря этому именно оптическое волокно должно применяться в высококачественных профессиональных сетях. Благодаря низкому коэффициенту ослабления, повторители для оптоволоконной связи требуются лишь черсз каждые 50 км, по сравнению с 5 км для медных проводов, что существенно снижает затраты для линий дальней связи. Преимуществом оптического волокна также является сто толерантность по отношению к внешним электромагнитным возмущениям. Оно не подвержено коррозии, поскольку стекло является химически нейтральным.
Это делает оптоволокно идеальным для применения на химических предприятиях. Это может показаться странным, но телефонные компании любят оптическое волокно еще по одной причине: оно тонкое и легкое. Многие каналы для кабелей заполнены до отказа, так что новый кабель некуда положить. Если вынуть из такого канала все медные кабели и заменить их оптическими, то останется еще много свободного места, а медь можно очень выгодно продать скупщикам цветного металла. Кроме того, оптический кабель значительно легче медного. Тысяча медных витых пар длиной в! км весит около 8000 кг. Пара оптоволоконных кабелей весит всего 100 кг при гораздо большей пропускной способности, что значительно снижает затраты иа дорогие механические системы.
При проклалке новых маршрутов оптоволоконные кабели выигрывают у медных благодаря гораздо более низким затратам на их прокладку. Наконец, оптоволоконные кабели нс теряют свет, и к ним довольно сложно подключиться, что способствует их надежности и сохранности. Отрицательной стороной оптоволоконной технологии является то, что для работы с ней требуются определенные навыки, которые имеются далеко ие у всех инженеров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
