Sợi quang đã được coi là một trong những lĩnh vực phát triển trọng tâm trong lĩnh vực công nghệ truyền thông trong nhiều năm. Các chuyên gia ban đầu đặt nhiều hy vọng vào khái niệm này, mà cho đến ngày nay chỉ được xác nhận bởi những thành công định kỳ trong việc thiết lập các mạng lưới truyền thông với nhiều quy mô khác nhau. Đặc biệt, truyền thông cáp quang đã chứng tỏ hiệu quả của nó trên ví dụ của các tuyến liên lạc ở Thái Bình Dương, và trong tương lai, cơ sở này được lên kế hoạch sử dụng trong các hệ thống cảm biến và laser.
Chất xơ là gì?
Truyền thông dựa trên mạng cáp quang được hình thành trên nguyên tắc bức xạ điện từ, do đó một tín hiệu được truyền đi. Sóng mang vật lý là các thanh dẫn ánh sáng, được đặc trưng bởi khả năng chống nhiễu và băng thông cao. Vậy, hướng dẫn ánh sáng là gì và nó có liên quan gì đến việc truyền dữ liệu? Sợi này được làm từ thủy tinh vớimột số chất phụ gia, nhờ đó nhà sản xuất có thể thay đổi các đặc tính quang học riêng lẻ. Tối thiểu, cần phải có một lớp phủ polyme để bảo vệ sợi quang khỏi các tác hại bên ngoài. Trên thực tế, loại sợi này cũng không đồng nhất trong cấu trúc của nó. Nó bao gồm một lõi có đường kính khoảng 8-10 micron, cũng như một lớp vỏ bao quanh tạo thành một hình trụ có độ dày khoảng 100-125 micron. Nguyên lý hoạt động của kênh thông tin cáp quang nằm ở khả năng dẫn ánh sáng cung cấp phản xạ bên trong của sóng điện từ với chiết suất nhất định. Chùm sáng có điều kiện trong quá trình chuyển động bên trong sợi quang bị phản xạ ra khỏi vỏ từ bên trong, không rời khỏi mạch. Bằng cách này, một tín hiệu được phân phối với các giá trị suy hao khác nhau.
Đặc điểm hiệu suất của mạng cáp quang
Các khía cạnh tích cực chính của hoạt động của các tuyến cáp quang có liên quan đến tốc độ truyền tải thông tin cao. Cho đến gần đây, giá trị này được biểu thị bằng một con số kỷ lục 1 Terabit mỗi giây. Tuy nhiên, ngay cả bây giờ những dữ liệu này được coi là không liên quan đến các số liệu kỷ lục. Do đó, các công nghệ mới của hệ thống ghép kênh đã cho phép các sợi quang cung cấp tốc độ dịch vụ tín hiệu là 15 Tbps. Các tập đoàn viễn thông lớn thực hành sử dụng truyền thông cáp quang đa kênh với khoảng cách lên đến 10.000 km với tốc độ 100 Gbps. Nhân tiện, một dấu vết có thể chứa tới 150-200 kênh,do đường kính của các sợi nhỏ. Một đường trục không có vỏ bảo vệ bên ngoài có độ dày không quá 1 cm. Đối với lượng suy hao, không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ mà còn ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể của việc truyền tín hiệu, con số này trong trường hợp cáp quang là 5 dB / km. Đây là một chỉ số cực kỳ tốt so với các mạng điện truyền thống, giúp bạn có thể đặt đường dây từ 100 km trở lên mà không cần các điểm chuyển đổi tín hiệu trung gian.
Ưu điểm của công nghệ
Cùng với tốc độ truyền cao và hiệu ứng suy hao thấp, sợi quang có những ưu điểm sau:
- Độ bền hoạt động của dây chuyền.
- Độ tin cậy của quy trình.
- Bảo vệ khỏi các ảnh hưởng điện từ bên ngoài.
- Mức độ mã hóa tín hiệu cao, hầu như loại bỏ khả năng đánh chặn dữ liệu.
- Băng thông rộng.
- Trọng lượng nhẹ và kích thước khiêm tốn.
Mức độ bộc lộ những ưu điểm trên trong một đường truyền cáp quang cụ thể phụ thuộc vào phương pháp lắp đặt và chất lượng của vật liệu. Vì vậy, ví dụ, một trong những trở ngại quan trọng nhất đối với sự chuyển đổi hàng loạt sang phương pháp tổ chức thông tin liên lạc này ở Nga là trình độ chuyên gia trong lĩnh vực này thấp và chất lượng hàng tiêu dùng không đạt yêu cầu.
Nhược điểm của công nghệ
Cũng có những nhược điểm đặc trưng của mạng cáp quang, thậm chí có thể xuất hiệnkhông phụ thuộc vào chất lượng của việc thực hiện kỹ thuật của các kênh truyền thông. Trong số đó có ghi chú:
- Giá thành cao. Cả ở khâu tổ chức cơ sở hạ tầng kỹ thuật và trong quá trình bảo trì, chi phí vẫn vượt quá chi phí thiết lập và vận hành các đường liên lạc quen thuộc hơn.
- Sự mong manh của cấu trúc. Một trong những nhược điểm nhạy cảm nhất của sợi quang là những hạn chế về lắp đặt của chúng. Chỉ có thể đảm bảo độ bền của truyền thông cáp quang mức cao nếu các đường dây được đặt trực tiếp. Tuy nhiên, vấn đề này đang dần được giải quyết chính xác bằng cách đưa các chất phụ gia đặc biệt vào cấu trúc của lõi sợi.
- Yêu cầu cao về cơ sở hạ tầng viễn thông. Một lần nữa, bạn có thể tin tưởng vào hiệu suất cao khi sử dụng đường truyền cáp quang chỉ khi hệ thống được tổ chức trên thiết bị mạng hiện đại.
Ứng dụng của liên lạc cáp quang ở Nga
Cũng như ở các quốc gia có nền công nghệ phát triển tiên tiến khác, ở Nga, sợi quang chủ yếu tìm thấy vị trí của mình trong ngành viễn thông. Tuy nhiên, đây không phải là lĩnh vực duy nhất làm chủ công nghệ này. Sợi quang học được sử dụng trong thiết bị đo lường, máy X-quang (bao gồm cả MRI), con quay hồi chuyển và hệ thống báo động an ninh. Đồng thời, các phương pháp tích hợp kỹ thuật thường có tính chất tương tự, điều này cũng được xác nhận bởi phạm vi công nhân cần thiết để tổ chức các hệ thống như vậy. Đặc biệt, vị trí tuyển dụng ngành truyền thông cáp quangbao gồm các công việc cho thợ hàn, thợ nối và kỹ sư hệ thống Tương tự đối với việc bảo trì cơ sở hạ tầng cáp quang.
Vấn đề trong việc triển khai truyền thông cáp quang
Một số nhà cung cấp lớn của Nga hoạt động trong lĩnh vực viễn thông đang gặp khó khăn về tài chính khi chuyển đổi sang công nghệ mới để tổ chức mạng. Điều này một phần là do chi phí đổi mới kỹ thuật của các mạng cao với việc thay thế hoàn toàn cả thiết bị mang tín hiệu và thiết bị vận hành. Công ty đô thị MGTS coi truyền thông cáp quang là một trong những lĩnh vực phát triển quan trọng hiện nay, nhưng đồng thời, đại diện của hãng cũng lưu ý những khó khăn liên quan đến việc người đăng ký không muốn chuyển sang các phương tiện công nghệ mới. Nhiều người dùng hài lòng với mạng dây đồng truyền thống, cung cấp đầy đủ các đặc tính truyền dữ liệu tiêu dùng. Họ không muốn trả quá nhiều cho các đổi mới, điều này buộc nhà điều hành phải chịu chi phí phục vụ hai loại mạng viễn thông.
Triển vọng phát triển của truyền thông cáp quang
Nếu thị trường tiêu dùng đại chúng vẫn dè dặt theo quá trình tiến hóa chuyển đổi sang sợi quang, thì các tập đoàn hàng đầu thế giới đã và đang nhìn vào tương lai, được mở ra bởi công nghệ truyền thông cáp quang trong các lĩnh vực khác nhau. Hiện nayCác lĩnh vực hứa hẹn nhất bao gồm hệ thống cảm biến phân tán và laser sợi quang. Công nghệ đầu tiên sẽ cho phép thực hiện kiểm tra không phá hủy các cấu trúc xây dựng và kỹ thuật với nhiều loại dữ liệu đầu ra phân tích - đặc biệt, với các chỉ số chính xác về nhiệt độ, áp suất và quá trình biến dạng của vật thể. Liên quan đến laser sợi quang, các đặc tính và đặc tính sóng phát ra của chúng có thể mang lại những cơ hội chưa từng có trong quá trình xử lý vật lý vật liệu rắn.
Kết
Truyền thông dựa trên công nghệ cáp quang, với tất cả các yếu tố tiêu cực của ứng dụng, đang mở rộng phạm vi phủ sóng. Ở mức độ lớn, điều này được tạo điều kiện thuận lợi nhờ định dạng công nghệ của mạng GPON, đây là một khái niệm tối ưu hóa của các đường trục sợi quang. Rostelecom, là một trong những công ty viễn thông lớn nhất ở Nga, đã thực hiện một bước tiến lớn trong sự phát triển công nghệ của định dạng này. Ngày nay, nó thực hiện các đường đặt mà không cần các nút khuếch đại trung gian trên khoảng cách từ 20 đến 60 km với sự hỗ trợ cho tốc độ lên đến 1,25 Gb / s. Và đây chỉ là một trong những định dạng khả thi để sử dụng cáp quang trong ngành viễn thông ngày nay.
