ในระบบส่งผ่านใยแก้วนำแสง (FOTS) ข้อมูลจะถูกส่งโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงประมาณ 200 THz ซึ่งสอดคล้องกับช่วงอินฟราเรดใกล้ของสเปกตรัมแสงที่ 1,500 นาโนเมตร ท่อนำคลื่นที่นำสัญญาณข้อมูลเข้าสู่ FOSS นั้นเป็นใยแก้วนำแสง (OF) ซึ่งมีความสามารถที่สำคัญในการส่งรังสีแสงไปในระยะทางไกลโดยสูญเสียน้อย การสูญเสียใน OF นั้นมีลักษณะเชิงปริมาณโดยการลดทอน ความเร็วและช่วงของการส่งข้อมูลถูกกำหนดโดยการบิดเบือนของสัญญาณแสงเนื่องจากการกระจายตัวและการลดทอน เครือข่ายใยแก้วนำแสงเป็นเครือข่ายข้อมูลซึ่งเป็นองค์ประกอบเชื่อมต่อระหว่างโหนดซึ่งเป็นสายสื่อสารใยแก้วนำแสง นอกเหนือจากไฟเบอร์ออปติกแล้ว เทคโนโลยีเครือข่ายไฟเบอร์ออปติกยังครอบคลุมถึงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ มาตรฐาน โปรโตคอลการส่งสัญญาณ ปัญหาโทโพโลยีเครือข่าย และปัญหาการออกแบบเครือข่ายทั่วไป

ปัจจุบันใยแก้วนำแสงถือเป็นสื่อทางกายภาพที่ทันสมัยที่สุดสำหรับการส่งข้อมูล เช่นเดียวกับสื่อที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการส่งข้อมูลจำนวนมากในระยะทางไกล เหตุผลที่คิดเช่นนั้นเกิดขึ้นจากคุณลักษณะหลายประการที่มีอยู่ในท่อนำคลื่นแบบออปติคัล:

• - สัญญาณแสงบรอดแบนด์เนื่องจากความถี่พาหะที่สูงมาก Hz ซึ่งหมายความว่าข้อมูลสามารถส่งผ่านสายสื่อสารด้วยแสงด้วยความเร็วลำดับบิต/วินาที (1Tbit/s) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เส้นใยหนึ่งเส้นสามารถบรรทุกการสนทนาทางโทรศัพท์ได้ 10 ล้านรายการและสัญญาณวิดีโอนับล้านพร้อมกัน ความเร็วในการส่งข้อมูลสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการส่งข้อมูลในสองทิศทางพร้อมกัน เนื่องจากคลื่นแสงสามารถแพร่กระจายโดยอิสระจากกันในเส้นใยเดียว นอกจากนี้ สัญญาณแสงที่มีโพลาไรเซชันสองแบบที่แตกต่างกันสามารถแพร่กระจายในใยแก้วนำแสงได้ ซึ่งช่วยเพิ่มปริมาณงานของช่องทางการสื่อสารแบบออปติกเป็นสองเท่า จนถึงปัจจุบัน ยังไม่ถึงขีดจำกัดความหนาแน่นของข้อมูลที่ส่งผ่านใยแก้วนำแสง
• - การลดทอนสัญญาณแสงในใยแก้วนำแสงต่ำมาก (เมื่อเทียบกับสื่ออื่น) ตัวอย่างที่ดีที่สุดของเส้นใยรัสเซียมีการลดทอน 0.22 dB/km ที่ความยาวคลื่น 1.55 ไมครอน ซึ่งทำให้สามารถสร้างสายสื่อสารได้ยาวสูงสุด 100 กม. โดยไม่ต้องสร้างสัญญาณใหม่ ในการเปรียบเทียบ เส้นใยที่ดีที่สุดของ Sumitomo ที่ 1.55 µm มีการลดทอนที่ 0.154 dB/km ในห้องปฏิบัติการด้านการมองเห็นในสหรัฐอเมริกา ใยแก้วนำแสงที่เรียกว่าฟลูออโรเซอร์โคเนตที่ "โปร่งใส" มากยิ่งขึ้น ซึ่งมีขีดจำกัดทางทฤษฎีประมาณ 0.02 เดซิเบล/กม. ที่ความยาวคลื่น 2.5 ไมครอน กำลังได้รับการพัฒนา การศึกษาในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าบนพื้นฐานของเส้นใยดังกล่าว สายการสื่อสารสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยไซต์การฟื้นฟูตลอด 4,600 กม. ที่ความเร็วในการส่งข้อมูลประมาณ 1 Gbit/s;
• - OM ทำจากควอตซ์ซึ่งมีซิลิคอนไดออกไซด์เป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งเป็นวัสดุที่แพร่หลายและมีราคาไม่แพง ต่างจากทองแดง
• - ใยแก้วนำแสงมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 ไมครอน กล่าวคือ มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบามาก ซึ่งทำให้มีแนวโน้มที่จะนำไปใช้ในการบิน การทำเครื่องมือ และเทคโนโลยีเคเบิล
• - เนื่องจากใยแก้วนำแสงเป็นไดอิเล็กทริก ดังนั้นในระหว่างการก่อสร้างระบบสื่อสาร จึงสามารถแยกส่วนไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าได้โดยอัตโนมัติ ในระบบออปติคัลพวกมันจะถูกแยกออกจากกันทางไฟฟ้าโดยสมบูรณ์และปัญหาหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการต่อสายดินและการกำจัดที่อาจเกิดขึ้นซึ่งก่อนหน้านี้เกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อสายไฟฟ้าไม่เกี่ยวข้องอีกต่อไป โรงงานผลิตสายเคเบิลใช้พลาสติกที่ทนทานเป็นพิเศษเพื่อผลิตสายเคเบิลเหนือศีรษะที่รองรับตัวเองซึ่งไม่มีโลหะและมีความปลอดภัยทางไฟฟ้า สายเคเบิลดังกล่าวสามารถติดตั้งบนเสากระโดงของสายไฟที่มีอยู่ ไม่ว่าจะแยกจากกันหรือติดตั้งไว้ในตัวนำเฟส ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนจำนวนมากในการวางสายเคเบิลข้ามแม่น้ำและสิ่งกีดขวางอื่น ๆ
• - ระบบการสื่อสารที่ใช้ใยแก้วนำแสงทนทานต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและข้อมูลที่ส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้รับการปกป้องจากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต สายสื่อสารใยแก้วนำแสงไม่สามารถดักฟังได้ในลักษณะที่ไม่ทำลาย ผลกระทบใดๆ ต่อ OM สามารถบันทึกได้โดยการตรวจสอบ (การตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง) ความสมบูรณ์ของสายการผลิต
• - คุณสมบัติที่สำคัญของใยแก้วนำแสงคือความทนทาน อายุการใช้งานของเส้นใยนั่นคือการรักษาคุณสมบัติของมันภายในขอบเขตที่กำหนดนั้นเกิน 25 ปีซึ่งช่วยให้คุณสามารถวางสายเคเบิลใยแก้วนำแสงได้เพียงครั้งเดียวและเพิ่มความจุของช่องสัญญาณตามความจำเป็นโดยการเปลี่ยนเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณด้วยสายที่เร็วกว่า .

แต่เทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกก็มีข้อเสียอยู่บ้าง:

• - เมื่อสร้างสายสื่อสาร จำเป็นต้องมีองค์ประกอบแอคทีฟที่เชื่อถือได้สูง ซึ่งแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นแสง และแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงเข้ากับอุปกรณ์รับและส่งสัญญาณ จะใช้ตัวเชื่อมต่อแสง (ตัวเชื่อมต่อ) ซึ่งจะต้องมีการสูญเสียแสงต่ำและทรัพยากรการเชื่อมต่อและการตัดการเชื่อมต่อที่ยาวนาน ข้อผิดพลาดในการผลิตองค์ประกอบสายการสื่อสารดังกล่าวควรอยู่ในลำดับเศษของไมครอนเช่น ตรงกับความยาวคลื่นของรังสี ดังนั้นการผลิตส่วนประกอบลิงค์การสื่อสารด้วยแสงเหล่านี้จึงมีราคาแพงมาก
• - ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือการติดตั้งใยแก้วนำแสงต้องใช้ความแม่นยำจึงเป็นอุปกรณ์ทางเทคโนโลยีที่มีราคาแพง

เป็นผลให้ในกรณีที่สายเคเบิลออปติกเสียหาย (แตกหัก) ค่าใช้จ่ายในการฟื้นฟูจะสูงกว่าเมื่อทำงานกับสายเคเบิลทองแดง

ข้อดีของการใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสง (FOCL) มีความสำคัญมาก ถึงแม้จะมีข้อเสียที่ระบุไว้ของใยแก้วนำแสง แต่สายสื่อสารเหล่านี้กลับถูกนำมาใช้ในการส่งข้อมูลมากขึ้น

ข้อควรระวัง: ส่วนประกอบการสื่อสาร SCS และใยแก้วนำแสง สวิตชิ่ง และอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดจัดทำขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการเครือข่ายเท่านั้น เราไม่จำหน่ายอุปกรณ์

• เครือข่ายที่ใช้สายเคเบิลคู่บิดเกลียว
• เครือข่ายใยแก้วนำแสง

IC TELECOM-SERVICE ให้บริการออกแบบ ติดตั้ง และบริการสนับสนุนการสื่อสารองค์กรที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของสายใยแก้วนำแสง ข้อเสนอที่เป็นเอกลักษณ์ของบริษัทคือแนวทางบูรณาการในการสร้างระบบโทรคมนาคมและข้อมูลขององค์กร นอกเหนือจากการติดตั้งระบบออปติกแล้ว เรายังดำเนินการสร้าง PBX และศูนย์บริการทางโทรศัพท์ในสำนักงาน (รวมถึงศูนย์ที่ใช้ VOIP) อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงการสร้างศูนย์ประมวลผลข้อมูลและระบบจัดเก็บข้อมูลอีกด้วย

IC TELECOM-SERVICE มีความร่วมมือกับผู้พัฒนาโซลูชั่นชั้นนำสำหรับการสร้างระบบสายเคเบิลที่มีโครงสร้าง บริษัทมีใบอนุญาตที่ถูกต้องครบถ้วน ทำให้สามารถดำเนินงานบูรณาการเครือข่ายอย่างเต็มรูปแบบในโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ

ผู้เชี่ยวชาญของบริษัทดำเนินการทั้งโครงการสำหรับการก่อสร้างหรือการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายของลูกค้าให้ทันสมัย ​​การก่อสร้างสายไฟเบอร์ออปติกและ SCS ตั้งแต่การตรวจสอบไปจนถึงการเปิดตัวระบบและการบำรุงรักษาในภายหลัง

ในขณะที่ความสามารถของสายเคเบิลทองแดงใกล้จะถึงค่าจำกัดและจำเป็นต้องมีต้นทุนมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับการพัฒนาทิศทางนี้ต่อไป โอกาสในการใช้สายไฟเบอร์ออปติกก็เริ่มประหยัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทุกวันนี้ สายสื่อสารใยแก้วนำแสงเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในด้านการสื่อสารอย่างไม่ต้องสงสัย ความจุของช่องสัญญาณออปติคัลนั้นมีขนาดสูงกว่าเส้นข้อมูลที่ใช้สายทองแดง นอกจากนี้ สายสื่อสารใยแก้วนำแสงยังมีภูมิคุ้มกันต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งช่วยขจัดปัญหาทั่วไปบางประการของระบบสื่อสารด้วยทองแดง

แนวคิดพื้นฐานและการประยุกต์สายสื่อสารใยแก้วนำแสง

สายสื่อสารใยแก้วนำแสง (FOCL) เป็นระบบส่งสัญญาณประเภทหนึ่งซึ่งข้อมูลจะถูกส่งไปตามท่อนำคลื่นไดอิเล็กตริกแบบออปติคัลหรือที่เรียกว่าใยแก้วนำแสง

Vols เป็นเครือข่ายข้อมูลซึ่งเป็นองค์ประกอบเชื่อมต่อระหว่างโหนดซึ่งเป็นสายสื่อสารใยแก้วนำแสง นอกเหนือจากใยแก้วนำแสงแล้ว เทคโนโลยี Vols ยังครอบคลุมประเด็นที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ มาตรฐาน โปรโตคอลการส่งสัญญาณ ปัญหาโทโพโลยีเครือข่าย และปัญหาทั่วไปของการสร้างเครือข่าย

FOCL ส่วนใหญ่จะใช้ในการก่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกซึ่งการติดตั้ง SCS จะต้องรวมอาคารหลายชั้นหรืออาคารยาวเข้าด้วยกันตลอดจนเมื่อรวมอาคารที่กระจัดกระจายทางภูมิศาสตร์

แผนภาพบล็อกของสายไฟเบอร์ออปติกที่ใช้สร้างระบบย่อยของทางหลวงภายนอกแสดงไว้ในภาพ

การใช้งานและการจำแนกประเภทของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง (FOC)

สายไฟเบอร์ออปติกที่ใช้ในการออกแบบและติดตั้ง SCS ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณแสงภายในและระหว่างอาคาร บนพื้นฐานนี้ ระบบย่อย SCS ทั้งสามระบบสามารถนำไปใช้ได้ แม้ว่าจะอยู่ในแนวนอนก็ตาม ในระบบย่อยนี้ ใยแก้วนำแสงพบว่ามีการใช้งานที่จำกัดเพื่อให้แน่ใจว่า LAN ทำงานได้ ในระบบย่อยของทรังก์ภายใน สายเคเบิลออปติคอลถูกใช้บ่อยเท่าๆ กันกับสายคู่ตีเกลียว และในระบบย่อยของทรังก์ภายนอกนั้นมีบทบาทสำคัญ

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ๆ ขึ้นอยู่กับพื้นที่การใช้งานหลัก:

• สายเคเบิลกลางแจ้ง
• สายเคเบิลภายในอาคาร
• สายเคเบิลสำหรับสายไฟ

สายเคเบิลภายนอกใช้เพื่อสร้างระบบย่อยของทางหลวงภายนอกและเชื่อมต่ออาคารแต่ละหลังเข้าด้วยกัน พื้นที่หลักของการใช้สายเคเบิลในอาคารคือการจัดระเบียบของกระดูกสันหลังภายในของอาคารในขณะที่สายเคเบิลสำหรับสายไฟมีไว้สำหรับการผลิตสายเชื่อมต่อและสายแพทช์เป็นหลักตลอดจนการเดินสายแนวนอนในการใช้งาน "ไฟเบอร์ถึง โครงการชั้นเรียนโต๊ะ และ "เส้นใยสู่ห้อง" (ไฟเบอร์สู่ห้อง) การจำแนกประเภททั่วไปของสายเคเบิลออปติก SCS สามารถแสดงได้ดังแสดงในรูป

ข้อดีของสายสื่อสารใยแก้วนำแสง

การส่งข้อมูลผ่านสายไฟเบอร์ออปติกมีข้อดีมากกว่าการส่งข้อมูลผ่านสายทองแดงหลายประการ การใช้งาน Vols อย่างรวดเร็วในเครือข่ายข้อมูลเป็นผลมาจากข้อดีที่เกิดจากลักษณะของการแพร่กระจายสัญญาณในใยแก้วนำแสง

แบนด์วิธกว้าง– เนื่องจากความถี่พาหะสูงมากที่ 1,014Hz ทำให้สามารถส่งข้อมูลกระแสข้อมูลหลายเทราบิตต่อวินาทีผ่านใยแก้วนำแสงเส้นเดียวได้ แบนด์วิธสูงเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของใยแก้วนำแสงเหนือทองแดงหรือสื่อการรับส่งข้อมูลอื่น ๆ

การลดทอนสัญญาณไฟในไฟเบอร์ต่ำ. ใยแก้วนำแสงอุตสาหกรรมที่ผลิตโดยผู้ผลิตในประเทศและต่างประเทศในปัจจุบันมีค่าการลดทอน 0.2-0.3 เดซิเบลที่ความยาวคลื่น 1.55 ไมครอนต่อกิโลเมตร การลดทอนและการกระจายตัวต่ำทำให้สามารถสร้างส่วนของเส้นได้โดยไม่ต้องถ่ายทอดที่มีความยาวสูงสุด 100 กม. หรือมากกว่า

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงสัญญาณรบกวนต่ำช่วยให้คุณสามารถเพิ่มแบนด์วิธได้โดยการส่งสัญญาณมอดูเลตต่างๆ ที่มีความซ้ำซ้อนของโค้ดต่ำ

ภูมิคุ้มกันเสียงรบกวนสูงเนื่องจากไฟเบอร์ทำจากวัสดุอิเล็กทริก จึงมีภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากระบบสายเคเบิลทองแดงโดยรอบและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สามารถเหนี่ยวนำรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (สายไฟ มอเตอร์ไฟฟ้า ฯลฯ) สายเคเบิลแบบมัลติไฟเบอร์ยังช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับสายเคเบิลทองแดงหลายคู่

น้ำหนักและปริมาตรต่ำสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติก (FOC) มีน้ำหนักและปริมาตรน้อยกว่าเมื่อเทียบกับสายทองแดงที่มีแบนด์วิธเท่ากัน ตัวอย่างเช่น สายเคเบิลโทรศัพท์ 900 คู่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7.5 ซม. สามารถถูกแทนที่ด้วยไฟเบอร์เส้นเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 ซม. หากไฟเบอร์นั้น "หุ้ม" ด้วยปลอกป้องกันหลายอันและหุ้มด้วยเกราะเทปเหล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางของ สายไฟเบอร์ออปติกดังกล่าวจะมีขนาด 1.5 ซม. ซึ่งเล็กกว่าสายโทรศัพท์หลายเท่า

มีความปลอดภัยสูงต่อการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตเนื่องจากในทางปฏิบัติแล้ว FOC จะไม่ปล่อยคลื่นวิทยุออกมา จึงเป็นการยากที่จะได้ยินข้อมูลที่ส่งผ่านโดยไม่รบกวนการรับและการส่งสัญญาณ ระบบสำหรับการตรวจสอบ (การตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง) ความสมบูรณ์ของสายสื่อสารแบบออปติก โดยใช้คุณสมบัติความไวสูงของไฟเบอร์ สามารถปิดช่องทางการสื่อสารที่ "ถูกแฮ็ก" และส่งเสียงเตือนได้ทันที ระบบเซ็นเซอร์ที่ใช้เอฟเฟกต์การรบกวนของสัญญาณแสงที่แพร่กระจาย (ทั้งผ่านเส้นใยที่แตกต่างกันและโพลาไรซ์ที่แตกต่างกัน) มีความไวสูงมากต่อการสั่นสะเทือนและแรงดันตกเล็กน้อย ระบบดังกล่าวมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการสร้างสายการสื่อสารในหน่วยงานภาครัฐ ธนาคาร และบริการพิเศษอื่นๆ ที่มีข้อกำหนดในการปกป้องข้อมูลเพิ่มขึ้น

การแยกองค์ประกอบเครือข่ายแบบกัลวานิกข้อดีของใยแก้วนำแสงนี้อยู่ในคุณสมบัติเป็นฉนวน ไฟเบอร์ช่วยหลีกเลี่ยงวงจรกราวด์ไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่ออุปกรณ์เครือข่ายที่ไม่แยกกันสองตัวที่เชื่อมต่อด้วยสายทองแดงมีการเชื่อมต่อกราวด์ที่จุดต่างกันในอาคาร เช่น บนชั้นต่างกัน ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างมาก ซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์เครือข่ายเสียหายได้ สำหรับไฟเบอร์ปัญหานี้ไม่มีอยู่จริง

ความปลอดภัยจากการระเบิดและอัคคีภัยเนื่องจากไม่มีประกายไฟ ใยแก้วนำแสงจึงเพิ่มความปลอดภัยให้กับเครือข่ายที่โรงกลั่นสารเคมีและน้ำมัน เมื่อให้บริการกระบวนการทางเทคโนโลยีที่มีความเสี่ยงสูง

ความคุ้มทุนของ FOCเส้นใยนี้ทำจากควอตซ์ซึ่งมีซิลิคอนไดออกไซด์เป็นวัสดุที่แพร่หลายและมีราคาไม่แพง ไม่เหมือนทองแดง ปัจจุบันต้นทุนของไฟเบอร์เทียบกับคู่ทองแดงคือ 2:5 ในเวลาเดียวกัน FOC ช่วยให้คุณสามารถส่งสัญญาณในระยะทางที่ไกลกว่ามากโดยไม่ต้องรีเลย์ จำนวนขาประจำบนสายยาวจะลดลงเมื่อใช้ FOC เมื่อใช้ระบบส่งกำลังแบบโซลิตัน จะสามารถบรรลุระยะ 4,000 กม. ได้โดยไม่ต้องสร้างใหม่ (นั่นคือ ใช้เฉพาะเครื่องขยายสัญญาณแบบออปติคอลที่โหนดกลางเท่านั้น) ที่อัตราการส่งข้อมูลสูงกว่า 10 Gbit/s

อายุการใช้งานยาวนานเมื่อเวลาผ่านไป เส้นใยจะเกิดการเสื่อมสภาพ ซึ่งหมายความว่าการลดทอนของสายเคเบิลที่ติดตั้งจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ด้วยความสมบูรณ์แบบของเทคโนโลยีสมัยใหม่สำหรับการผลิตใยแก้วนำแสง กระบวนการนี้จึงช้าลงอย่างมาก และอายุการใช้งานของ FOC อยู่ที่ประมาณ 25 ปี ในช่วงเวลานี้ ระบบรับส่งสัญญาณหลายรุ่น/มาตรฐานอาจมีการเปลี่ยนแปลง

แหล่งจ่ายไฟระยะไกลในบางกรณี จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟระยะไกลไปยังโหนดเครือข่ายข้อมูล ใยแก้วนำแสงไม่สามารถทำหน้าที่ของสายไฟได้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีเหล่านี้ สามารถใช้สายเคเบิลแบบผสมได้เมื่อสายเคเบิลมีองค์ประกอบนำไฟฟ้าเป็นทองแดง พร้อมด้วยไฟเบอร์ออปติก สายเคเบิลนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในรัสเซียและต่างประเทศ

ใยแก้วนำแสง (ท่อนำคลื่นอิเล็กทริก) มีปริมาณงานสูงสุดในบรรดาสื่อการสื่อสารที่มีอยู่ทั้งหมด สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกใช้เพื่อสร้างสายสื่อสารไฟเบอร์ออปติกที่สามารถให้ความเร็วสูงสุดของการถ่ายโอนข้อมูล (ขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ ความเร็วในการถ่ายโอนสามารถเป็นสิบกิกะไบต์หรือเทราไบต์ต่อวินาที)

แก้วควอตซ์ซึ่งเป็นสื่อพาหะของการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสง นอกเหนือจากคุณสมบัติการส่งผ่านที่เป็นเอกลักษณ์แล้ว ยังมีคุณสมบัติที่มีคุณค่าอีกประการหนึ่ง นั่นคือ การสูญเสียต่ำและความไม่ไวต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สิ่งนี้ทำให้แตกต่างจากระบบสายเคเบิลทองแดงทั่วไป

ระบบการส่งข้อมูลนี้มักจะใช้ในการก่อสร้างสถานที่ทำงาน เช่น ทางหลวงภายนอกที่รวมโครงสร้างหรืออาคารที่แยกออกจากกัน เช่นเดียวกับอาคารหลายชั้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นพาหะภายในของระบบสายเคเบิลที่มีโครงสร้าง (SCS) ได้ อย่างไรก็ตาม SCS ที่สมบูรณ์ที่ทำจากไฟเบอร์ทั้งหมดนั้นพบได้น้อยกว่า เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงในการสร้างสายสื่อสารแบบออปติก

การใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสงช่วยให้คุณสามารถรวมสถานที่ทำงานในพื้นที่ ให้การดาวน์โหลดอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงบนทุกเครื่องพร้อมกัน การสื่อสารทางโทรศัพท์คุณภาพสูงและการรับสัญญาณโทรทัศน์

ด้วยการออกแบบระบบในอนาคตที่เหมาะสม (ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาทางสถาปัตยกรรม ตลอดจนการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมและวิธีการเชื่อมต่อสายเคเบิลรองรับ) และการติดตั้งแบบมืออาชีพ การใช้สายไฟเบอร์ออปติกให้ข้อดีที่สำคัญหลายประการ:

• ปริมาณงานสูงเนื่องจากมีความถี่พาหะสูง ศักยภาพของใยแก้วนำแสงหนึ่งเส้นคือข้อมูลหลายเทราบิตใน 1 วินาที
• สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมีระดับเสียงต่ำซึ่งมีผลดีต่อปริมาณงานและความสามารถในการส่งสัญญาณของการมอดูเลตต่างๆ
• ความปลอดภัยจากอัคคีภัย (ทนไฟ) แตกต่างจากระบบสื่อสารอื่นๆ ตรงที่สายไฟเบอร์ออปติกสามารถใช้ได้โดยไม่มีข้อจำกัดใดๆ ในสถานประกอบการที่มีความเสี่ยงสูง โดยเฉพาะในโรงงานปิโตรเคมี เนื่องจากไม่มีประกายไฟ
• เนื่องจากการลดทอนของสัญญาณไฟต่ำ ระบบออพติคัลจึงสามารถรวมพื้นที่การทำงานในระยะทางที่สำคัญ (มากกว่า 100 กม.) โดยไม่ต้องใช้ตัวทำซ้ำ (เครื่องขยายเสียง) เพิ่มเติม

• ความปลอดภัยของข้อมูล การสื่อสารแบบไฟเบอร์ออปติกให้การป้องกันที่เชื่อถือได้ต่อการเข้าถึงและการสกัดกั้นข้อมูลที่เป็นความลับโดยไม่ได้รับอนุญาต ความสามารถของออพติคนี้อธิบายได้จากการไม่มีรังสีในช่วงวิทยุ รวมถึงความไวต่อการสั่นสะเทือนสูง ในกรณีที่พยายามดักฟังโทรศัพท์ ระบบตรวจสอบในตัวสามารถปิดช่องสัญญาณและเตือนเกี่ยวกับการแฮ็กที่น่าสงสัย นี่คือเหตุผลว่าทำไมธนาคารสมัยใหม่ ศูนย์วิจัย องค์กรบังคับใช้กฎหมาย และโครงสร้างอื่นๆ ที่ทำงานกับข้อมูลลับจึงมีการใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสงอย่างแข็งขัน
• ความน่าเชื่อถือสูงและการป้องกันเสียงรบกวนของระบบ เส้นใยเป็นตัวนำไฟฟ้าไม่ไวต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่กลัวการเกิดออกซิเดชันและความชื้น
• ประหยัด. แม้ว่าการสร้างระบบออพติคอลเนื่องจากความซับซ้อนจะมีราคาแพงกว่า SCS แบบดั้งเดิม แต่โดยทั่วไปแล้วเจ้าของระบบก็จะได้รับผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจอย่างแท้จริง ใยแก้วนำแสงซึ่งทำจากควอตซ์มีราคาถูกกว่าสายทองแดงประมาณ 2 เท่า นอกจากนี้ เมื่อสร้างระบบขนาดใหญ่ คุณสามารถประหยัดค่าแอมพลิฟายเออร์ได้ หากเมื่อใช้คู่ทองแดง จำเป็นต้องติดตั้งรีพีทเตอร์ทุกๆ สองสามกิโลเมตร ดังนั้นในสายไฟเบอร์ออปติก ระยะนี้จะอยู่ที่อย่างน้อย 100 กม. ในขณะเดียวกัน ความเร็ว ความน่าเชื่อถือ และความทนทานของ SCS แบบเดิมยังด้อยกว่าระบบออพติกอย่างมาก

• อายุการใช้งานของสายไฟเบอร์ออปติกคือครึ่งในสี่ของศตวรรษ หลังจากใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลา 25 ปี การลดทอนสัญญาณในระบบพาหะจะเพิ่มขึ้น
• หากเราเปรียบเทียบสายทองแดงและสายออปติคอลด้วยแบนด์วิดท์เดียวกันสายที่สองจะมีน้ำหนักน้อยกว่าประมาณ 4 เท่าและปริมาตรของสายเคเบิลแม้จะใช้ปลอกป้องกันก็จะน้อยกว่าทองแดงหลายเท่า
• อนาคต การใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสงทำให้สามารถเพิ่มความสามารถในการประมวลผลของเครือข่ายท้องถิ่นได้อย่างง่ายดายเนื่องจากการติดตั้งอุปกรณ์ที่ใช้งานได้เร็วขึ้นโดยไม่ต้องเปลี่ยนการสื่อสาร

ขอบเขตของสายสื่อสารใยแก้วนำแสง

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น สายเคเบิลใยแก้วนำแสง (FOC) ใช้ในการส่งสัญญาณรอบ (ระหว่าง) อาคารและภายในวัตถุ เมื่อสร้างสายสื่อสารภายนอก จะมีการเลือกใช้สายเคเบิลออปติก และภายในอาคาร (ระบบย่อยภายใน) จะใช้สายเคเบิลคู่บิดแบบดั้งเดิมควบคู่ไปด้วย ดังนั้นจึงมีความแตกต่างระหว่าง FOC สำหรับการติดตั้งสายเคเบิลภายนอก (สายเคเบิลกลางแจ้ง) และการติดตั้งภายใน (สายเคเบิลภายใน)

สายเคเบิลเชื่อมต่อเป็นประเภทแยกต่างหาก: ในอาคารใช้เป็นสายเชื่อมต่อและการสื่อสารสายไฟแนวนอน - เพื่อจัดเตรียมสถานที่ทำงานแต่ละแห่งและภายนอก - เพื่อเชื่อมต่ออาคาร

การติดตั้งสายไฟเบอร์ออปติกทำได้โดยใช้เครื่องมือและอุปกรณ์พิเศษ

ความยาวของสายสื่อสารใยแก้วนำแสงสามารถเข้าถึงได้หลายร้อยกิโลเมตร (เช่น เมื่อสร้างการสื่อสารระหว่างเมือง) ในขณะที่ความยาวมาตรฐานของเส้นใยนำแสงคือหลายกิโลเมตร (รวมทั้งเนื่องจากการทำงานที่ยาวเกินไปในบางกรณีไม่สะดวกอย่างยิ่ง) ดังนั้นเมื่อสร้างเส้นทางจึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาการต่อเส้นใยแก้วนำแสงแต่ละเส้น

การเชื่อมต่อมีสองประเภท: ถอดออกได้และถาวร ในกรณีแรก ตัวเชื่อมต่อแบบออปติคอลใช้สำหรับการเชื่อมต่อ (ซึ่งเกี่ยวข้องกับต้นทุนทางการเงินเพิ่มเติมและนอกจากนี้เมื่อมีตัวเชื่อมต่อระดับกลางจำนวนมาก การสูญเสียทางแสงจะเพิ่มขึ้น)

สำหรับการเชื่อมต่อแบบถาวรของส่วนท้องถิ่น (การติดตั้งเส้นทาง) จะใช้ตัวเชื่อมต่อเชิงกล การต่อด้วยกาว และการเชื่อมเส้นใย ในกรณีหลังนี้ จะใช้เครื่องจักรสำหรับการประกบเส้นใยแก้วนำแสง การตั้งค่าให้กับวิธีใดวิธีหนึ่งโดยคำนึงถึงวัตถุประสงค์และเงื่อนไขของการใช้เลนส์

ที่พบมากที่สุดคือเทคโนโลยีการติดกาวซึ่งมีการใช้อุปกรณ์และเครื่องมือพิเศษและรวมถึงการดำเนินการทางเทคโนโลยีหลายอย่าง

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ก่อนการเชื่อมต่อ สายเคเบิลออปติกจะต้องได้รับการเตรียมเบื้องต้น: ในบริเวณที่มีการเชื่อมต่อในอนาคต การเคลือบป้องกันและเส้นใยส่วนเกินจะถูกเอาออก (พื้นที่ที่เตรียมไว้จะถูกทำความสะอาดด้วยองค์ประกอบที่ไม่ชอบน้ำ) เพื่อยึดรางนำแสงในตัวเชื่อมต่ออย่างแน่นหนา จะใช้กาวอีพอกซีซึ่งเติมเต็มช่องว่างภายในของตัวเชื่อมต่อ (โดยสอดเข้าไปในตัวตัวเชื่อมต่อโดยใช้เข็มฉีดยาหรือเครื่องจ่าย) ในการแข็งตัวและทำให้กาวแห้งจะใช้เตาอบพิเศษที่สามารถสร้างอุณหภูมิได้ 100 องศา กับ.

เมื่อกาวแข็งตัวแล้ว เส้นใยส่วนเกินจะถูกเอาออก และปลายตัวเชื่อมต่อจะถูกกราวด์และขัดเงา (คุณภาพของชิปมีความสำคัญสูงสุด) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพของงานเหล่านี้จึงถูกควบคุมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ 200x การขัดสามารถทำได้ด้วยมือหรือใช้เครื่องขัด

มั่นใจในการเชื่อมต่อคุณภาพสูงสุดโดยสูญเสียน้อยที่สุดด้วยเส้นใยเชื่อม วิธีการนี้ใช้เพื่อสร้างเส้นใยแก้วนำแสงความเร็วสูง ในระหว่างการเชื่อม ปลายของตัวนำแสงจะละลาย ด้วยเหตุนี้ หัวเผาแก๊ส ประจุไฟฟ้า หรือการแผ่รังสีเลเซอร์จึงสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานความร้อนได้

แต่ละวิธีมีข้อดีในตัวเอง การเชื่อมด้วยเลเซอร์เนื่องจากไม่มีสิ่งเจือปนทำให้คุณได้สารประกอบที่บริสุทธิ์ที่สุด โดยทั่วไปแล้วคบเพลิงแก๊สจะใช้เพื่อประกบเส้นใยมัลติโหมดอย่างถาวร ที่พบบ่อยที่สุดคือการเชื่อมด้วยไฟฟ้าซึ่งให้ความเร็วและคุณภาพของงานสูง เวลาในการหลอมละลายของเส้นใยแก้วนำแสงประเภทต่างๆ จะแตกต่างกัน

สำหรับงานเชื่อมจะใช้เครื่องมือพิเศษและอุปกรณ์เชื่อมราคาแพง - อัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติ เครื่องเชื่อมสมัยใหม่ช่วยให้คุณสามารถควบคุมคุณภาพการเชื่อมตลอดจนการทดสอบข้อต่อแรงดึง รุ่นขั้นสูงมีโปรแกรมที่ช่วยให้คุณปรับกระบวนการเชื่อมสำหรับใยแก้วนำแสงประเภทใดประเภทหนึ่งให้เหมาะสมที่สุด

หลังจากการหลอมรวม ข้อต่อจะได้รับการปกป้องด้วยท่อที่รัดแน่น ซึ่งให้การปกป้องทางกลเพิ่มเติม

อีกวิธีหนึ่งในการเชื่อมต่อองค์ประกอบใยแก้วนำแสงให้เป็นเส้นใยแก้วนำแสงเส้นเดียวคือการเชื่อมต่อทางกล วิธีการนี้ให้ความสะอาดในการเชื่อมต่อน้อยกว่าการเชื่อม อย่างไรก็ตาม การลดทอนสัญญาณในกรณีนี้ยังน้อยกว่าเมื่อใช้ขั้วต่อแบบออปติคัล

ข้อดีของวิธีนี้เหนือวิธีอื่นคือใช้อุปกรณ์ง่ายๆ ในการทำงาน (เช่น โต๊ะประกอบ) ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานได้ในสถานที่เข้าถึงยากหรือภายในโครงสร้างขนาดเล็ก

การต่อแบบกลไกเกี่ยวข้องกับการใช้ตัวเชื่อมต่อแบบพิเศษ - ที่เรียกว่าการต่อแบบ ตัวเชื่อมต่อเชิงกลมีหลายประเภทซึ่งเป็นโครงสร้างยาวพร้อมช่องสำหรับเข้าและยึดเส้นใยแสงที่ประกบกัน การยึดนั้นมั่นใจได้โดยใช้สลักที่มาจากการออกแบบ หลังการเชื่อมต่อ รอยต่อจะได้รับการปกป้องเพิ่มเติมด้วยคัปปลิ้งหรือกล่อง

ขั้วต่อแบบกลไกสามารถใช้ซ้ำได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะใช้ในระหว่างการซ่อมแซมหรือบูรณะในสายการผลิต

FOCL: ประเภทของใยแก้วนำแสง

ใยแก้วนำแสงที่ใช้ในการสร้างการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสงมีความแตกต่างกันในวัสดุในการผลิตและโครงสร้างโหมดของแสง ในแง่ของวัสดุ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างเส้นใยแก้วทั้งหมด (ที่มีแกนแก้วและฝาครอบแก้ว), เส้นใยพลาสติกทั้งหมด (ที่มีแกนแก้วและฝาครอบพลาสติก) และรุ่นที่รวมกัน (ที่มีแกนแก้วและฝาครอบพลาสติก ). ปริมาณงานที่ดีที่สุดมาจากใยแก้ว ตัวเลือกพลาสติกที่ราคาถูกกว่าจะถูกใช้หากข้อกำหนดสำหรับพารามิเตอร์การลดทอนและปริมาณงานไม่สำคัญ

การแนะนำ

ปัจจุบัน การสื่อสารมีบทบาทสำคัญในโลกของเรา และหากสายเคเบิลและสายไฟทองแดงก่อนหน้านี้ถูกนำมาใช้ในการส่งข้อมูล ตอนนี้ก็ถึงเวลาสำหรับเทคโนโลยีออพติคัลและสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแล้ว ตอนนี้เวลาโทรไปอีกซีกโลกหนึ่ง (เช่น จากรัสเซียไปอเมริกา) หรือดาวน์โหลดทำนองเพลงโปรดจากอินเทอร์เน็ตที่อยู่บนเว็บไซต์ที่ไหนสักแห่งในออสเตรเลีย เราไม่ได้คิดถึงวิธีจัดการด้วยซ้ำ เพื่อทำสิ่งนี้ และสิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยการใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสง เพื่อที่จะเชื่อมโยงผู้คน นำพวกเขาเข้ามาใกล้กันมากขึ้น หรือกับแหล่งข้อมูลที่ต้องการ ทวีปต่างๆ จะต้องเชื่อมต่อกัน ปัจจุบันการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างทวีปต่างๆ ดำเนินการผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสงใต้ทะเลเป็นหลัก ปัจจุบัน สายเคเบิลใยแก้วนำแสงถูกวางที่ด้านล่างของมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรแอตแลนติก และเกือบทั้งโลก "พันกัน" ในเครือข่ายของระบบสื่อสารด้วยไฟเบอร์ (Laser Mag.-1993.-No. 3; Laser Focus World.- 1992.-28, ฉบับที่ 12; นิตยสารโทรคมนาคม-1993.-ฉบับที่ 25; ประเทศในยุโรปเชื่อมต่อข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกด้วยสายไฟเบอร์ไปยังอเมริกา สหรัฐอเมริกา ผ่านหมู่เกาะฮาวาย และเกาะกวม - กับญี่ปุ่น นิวซีแลนด์ และออสเตรเลีย สายสื่อสารใยแก้วนำแสงเชื่อมต่อญี่ปุ่นและเกาหลีกับรัสเซียตะวันออกไกล ทางตะวันตก รัสเซียเชื่อมต่อกับประเทศในยุโรป ได้แก่ เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - คิงิเซปป์ - เดนมาร์ก และเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - วีบอร์ก - ฟินแลนด์ ทางตอนใต้ - กับประเทศในเอเชีย โนโวรอสซีสค์ - เตอร์กิเย ในเวลาเดียวกัน แรงผลักดันหลักเบื้องหลังการพัฒนาสายสื่อสารใยแก้วนำแสงคืออินเทอร์เน็ต

เครือข่ายใยแก้วนำแสงเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในด้านการสื่อสาร ความจุของช่องสัญญาณออปติคัลนั้นมีขนาดสูงกว่าเส้นข้อมูลที่ใช้สายทองแดง

ใยแก้วนำแสงถือเป็นสื่อที่สมบูรณ์แบบที่สุดสำหรับการส่งข้อมูลจำนวนมากในระยะทางไกล มันทำจากควอตซ์ซึ่งมีพื้นฐานมาจากซิลิคอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นวัสดุที่แพร่หลายและราคาไม่แพงซึ่งแตกต่างจากทองแดง ใยแก้วนำแสงมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบามาก โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงประมาณ 100 ไมครอน

นอกจากนี้ ใยแก้วนำแสงยังมีภูมิคุ้มกันต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งช่วยขจัดปัญหาทั่วไปบางประการของระบบสื่อสารด้วยทองแดง เครือข่ายออปติกสามารถส่งสัญญาณในระยะทางไกลโดยสูญเสียน้อยกว่า แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะยังมีราคาแพง แต่ราคาของส่วนประกอบออปติคัลก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ความสามารถของเส้นทองแดงใกล้จะถึงค่าขีดจำกัดแล้ว และต้องการต้นทุนมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับการพัฒนาเพิ่มเติมในพื้นที่นี้

สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าหัวข้อของสายสื่อสารใยแก้วนำแสงมีความเกี่ยวข้องมีแนวโน้มและน่าสนใจที่จะพิจารณา นั่นคือเหตุผลที่ฉันเลือกสิ่งนี้สำหรับงานในหลักสูตรของฉันและเชื่อว่า FOCL คืออนาคต

1. ประวัติความเป็นมาของการทรงสร้าง

แม้ว่าใยแก้วนำแสงเป็นวิธีการสื่อสารที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและได้รับความนิยม แต่เทคโนโลยีเองก็เรียบง่ายและพัฒนามาเป็นเวลานานแล้ว การทดลองที่เปลี่ยนทิศทางของลำแสงด้วยการหักเหแสดงให้เห็นโดย Daniel Colladon และ Jacques Babinet ย้อนกลับไปในปี 1840 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีในทางปฏิบัติพบได้เฉพาะในศตวรรษที่ยี่สิบเท่านั้น

ในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1920 นักทดลอง คลาเรนซ์ แฮสเนลล์ และจอห์น เบิร์ด ได้สาธิตความเป็นไปได้ในการส่งภาพผ่านหลอดออปติก

การประดิษฐ์ใยแก้วนำแสงในปี 1970 โดยผู้เชี่ยวชาญของ Corning ถือเป็นจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาเทคโนโลยีใยแก้วนำแสง นักพัฒนาสามารถสร้างตัวนำที่สามารถรักษาพลังงานสัญญาณแสงได้อย่างน้อยหนึ่งเปอร์เซ็นต์ในระยะทางหนึ่งกิโลเมตร ตามมาตรฐานของทุกวันนี้ นี่เป็นความสำเร็จที่ค่อนข้างเล็กน้อย แต่เมื่อเกือบ 40 ปีที่แล้ว มันเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นในการพัฒนาการสื่อสารแบบมีสายรูปแบบใหม่

E การทดลองขนาดใหญ่ครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นของมาตรฐาน FDDI เครือข่ายรุ่นแรกเหล่านี้ยังคงใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

E การใช้ไฟเบอร์ออปติกจำนวนมากเกี่ยวข้องกับการผลิตส่วนประกอบที่มีราคาถูกลง อัตราการเติบโตของเครือข่ายใยแก้วนำแสงมีอัตราการเติบโตสูง

E เพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูล การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีคลื่นมัลติเพล็กซ์ (WDM, DWDM) / ไฟเบอร์ชนิดใหม่

2. สายสื่อสารใยแก้วนำแสงเป็นแนวคิด

1 ใยแก้วนำแสงและประเภทของมัน

สายสื่อสารไฟเบอร์ออปติก (FOCL) เป็นระบบส่งสัญญาณประเภทหนึ่งซึ่งข้อมูลจะถูกส่งไปตามท่อนำคลื่นไดอิเล็กตริกแบบออปติกหรือที่เรียกว่าไฟเบอร์ออปติก แล้วมันคืออะไร?

ใยแก้วนำแสงเป็นกระบอกแก้วที่บางมาก เรียกว่าแกน ซึ่งหุ้มด้วยชั้นของแก้ว (รูปที่ 1) เรียกว่ากาบ โดยมีดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างจากแกนกลาง เส้นใยมีลักษณะเฉพาะตามเส้นผ่านศูนย์กลางของบริเวณเหล่านี้ เช่น 50/125 หมายถึงเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลาง 50 ไมครอน และเส้นผ่านศูนย์กลางหุ้มด้านนอก 125 ไมครอน

รูปที่ 1 โครงสร้างใยแก้วนำแสง

แสงแพร่กระจายไปตามแกนกลางของเส้นใยโดยการสะท้อนภายในทั้งหมดต่อเนื่องกันที่ส่วนต่อประสานระหว่างแกนกลางและแผ่นหุ้ม พฤติกรรมของมันมีหลายวิธีคล้ายกับว่าจะเป็นอย่างไรถ้ามันตกลงไปในท่อที่ผนังถูกปกคลุมด้วยชั้นกระจก อย่างไรก็ตาม แตกต่างจากกระจกทั่วไปที่มีการสะท้อนค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพ การสะท้อนภายในทั้งหมดใกล้เคียงกับอุดมคติ - นี่คือความแตกต่างพื้นฐาน โดยปล่อยให้แสงเดินทางไกลไปตามเส้นใยโดยสูญเสียน้อยที่สุด

เส้นใยที่ทำในลักษณะนี้ ((รูปที่ 2) ก)) เรียกว่าเส้นใยดัชนีแบบก้าวและเส้นใยมัลติโหมด เนื่องจากมีเส้นทางหรือโหมดที่เป็นไปได้มากมายสำหรับลำแสงที่จะแพร่กระจาย

ความหลากหลายของโหมดนี้ส่งผลให้เกิดการกระจายตัวของพัลส์ (กว้างขึ้น) เนื่องจากแต่ละโหมดเดินทางในเส้นทางที่แตกต่างกันผ่านไฟเบอร์ ดังนั้นโหมดที่แตกต่างกันจึงมีความล่าช้าในการส่งข้อมูลที่แตกต่างกันขณะเดินทางจากปลายด้านหนึ่งของไฟเบอร์ไปยังอีกด้านหนึ่ง ผลลัพธ์ของปรากฏการณ์นี้คือข้อจำกัดของความถี่สูงสุดที่สามารถส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพตามความยาวของเส้นใยที่กำหนด การเพิ่มความถี่หรือความยาวของเส้นใยให้เกินขีดจำกัดจะทำให้พัลส์ต่อเนื่องกันผสานเข้าด้วยกัน ทำให้ไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างได้ สำหรับมัลติโหมดไฟเบอร์ทั่วไป ขีดจำกัดนี้จะอยู่ที่ประมาณ 15 MHz กม. ซึ่งหมายความว่าสัญญาณวิดีโอที่มีแบนด์วิดธ์ เช่น 5 MHz สามารถส่งผ่านระยะทางสูงสุด 3 กม. (5 MHz x 3 กม. = 15 MHz กม.) . พยายามส่งสัญญาณไปที่ข ó ระยะทางที่ไกลออกไปจะส่งผลให้สูญเสียความถี่สูงอย่างต่อเนื่อง

รูปที่ 2 ประเภทของใยแก้วนำแสง

สำหรับการใช้งานจำนวนมาก ตัวเลขนี้ถือว่าสูงจนไม่อาจยอมรับได้ และกำลังมีการค้นหาการออกแบบไฟเบอร์ที่มีแบนด์วิดธ์ที่กว้างขึ้น วิธีหนึ่งคือการลดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยให้มีค่าน้อยมาก (8-9 µm) เพื่อให้ทำได้เพียงโหมดเดียวเท่านั้น เส้นใยโหมดเดี่ยวตามที่เรียกว่า ((รูปที่ 2) b)) มีประสิทธิภาพมากในการลดการกระจายตัว และแบนด์วิธที่เกิดขึ้น - หลาย GHz กม. - ทำให้เหมาะสำหรับเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะและโทรเลข (PTT) และเครือข่ายเคเบิลทีวี . น่าเสียดายที่เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กเช่นนี้จำเป็นต้องใช้ตัวปล่อยเลเซอร์ไดโอดที่ทรงพลัง จัดเรียงอย่างแม่นยำ และมีราคาค่อนข้างแพง ซึ่งจะลดความน่าดึงดูดใจสำหรับการใช้งานหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับความยาวสั้นของเส้นที่ออกแบบ

ตามหลักการแล้ว ไฟเบอร์ที่มีแบนด์วิธเดียวกันกับไฟเบอร์โหมดเดี่ยว แต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันกับไฟเบอร์มัลติโหมด จำเป็นต้องใช้เครื่องส่งสัญญาณ LED ที่มีต้นทุนต่ำ ในระดับหนึ่ง ข้อกำหนดเหล่านี้เป็นไปตามข้อกำหนดของมัลติไฟเบอร์ที่มีการเปลี่ยนแปลงการไล่ระดับสีในดัชนีการหักเหของแสง ((รูปที่ 2) c)) มันคล้ายกับไฟเบอร์ดัชนีขั้นตอนมัลติโหมดที่กล่าวถึงข้างต้น แต่ดัชนีการหักเหของแกนกลางของมันไม่สม่ำเสมอ - มันเปลี่ยนแปลงได้อย่างราบรื่นจากค่าสูงสุดที่กึ่งกลางไปจนถึงค่าที่ต่ำกว่าที่ขอบ สิ่งนี้นำไปสู่ผลที่ตามมาสองประการ ประการแรก แสงเดินทางไปตามเส้นทางโค้งเล็กน้อย และประการที่สอง และที่สำคัญกว่านั้น ความแตกต่างในการหน่วงเวลาการแพร่กระจายระหว่างโหมดต่างๆ มีน้อยมาก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโหมดสูงเข้าสู่ไฟเบอร์ภายใต้ข ó มุมที่ใหญ่ขึ้นและการเดินทางในระยะทางที่ไกลขึ้นจริง ๆ แล้วจะเริ่มแพร่กระจายด้วยความเร็วที่สูงขึ้นเมื่อมันเคลื่อนออกจากศูนย์กลางไปยังบริเวณที่ดัชนีการหักเหของแสงลดลง และโดยทั่วไปจะเคลื่อนที่เร็วกว่าโหมดลำดับล่างซึ่งยังคงอยู่ใกล้แกนในเส้นใย ใน บริเวณที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูง ความเร็วที่เพิ่มขึ้นเพียงชดเชยระยะทางที่เดินทางมากขึ้นเท่านั้น

ไฟเบอร์ดัชนีแบบมัลติโหมดไม่เหมาะ แต่ยังคงมีแบนด์วิธที่ดีมาก ดังนั้นในเส้นที่มีความยาวสั้นและปานกลางส่วนใหญ่ จึงควรเลือกใช้เส้นใยชนิดนี้ ในทางปฏิบัติ หมายความว่าแบนด์วิธเป็นเพียงพารามิเตอร์ที่ต้องนำมาพิจารณาเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กรณีของการลดทอน สัญญาณแสงจะอ่อนลงในเส้นใยทั้งหมด ในอัตราที่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสงของเครื่องส่งสัญญาณ (รูปที่ 3) ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น มีความยาวคลื่นสามช่วงซึ่งโดยปกติแล้วการลดทอนของไฟเบอร์ออปติกจะน้อยที่สุด - 850, 1310 และ 1550 นาโนเมตร สิ่งเหล่านี้เรียกว่าหน้าต่างโปร่งใส สำหรับระบบมัลติโหมด หน้าต่าง 850 นาโนเมตรเป็นหน้าต่างแรกและใช้บ่อยที่สุด (ต้นทุนต่ำสุด) ที่ความยาวคลื่นนี้ ไฟเบอร์มัลติโหมดคุณภาพดีจะมีค่าการลดทอนประมาณ 3 เดซิเบล/กม. ทำให้สามารถใช้การสื่อสารผ่านโทรทัศน์วงจรปิดในระยะทางที่มากกว่า 3 กม.

รูปที่ 3 การขึ้นอยู่กับการลดทอนของความยาวคลื่น

ที่ความยาวคลื่น 1310 นาโนเมตร ไฟเบอร์ชนิดเดียวกันจะมีค่าการลดทอนที่ต่ำกว่า 0.7 เดซิเบล/กม. ดังนั้นจึงทำให้ช่วงการสื่อสารเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนเป็นประมาณ 12 กม. 1310 นาโนเมตรยังเป็นช่วงปฏิบัติการแรกสำหรับระบบไฟเบอร์ออปติกโหมดเดี่ยว ด้วยการลดทอนประมาณ 0.5 เดซิเบล/กม. ซึ่งเมื่อใช้ร่วมกับเครื่องส่งเลเซอร์ไดโอด จะทำให้สายสื่อสารมีความยาวมากกว่า 50 กม. หน้าต่างโปร่งใสบานที่สอง - 1550 นาโนเมตร - ใช้เพื่อสร้างสายการสื่อสารที่ยาวยิ่งขึ้น (การลดทอนของไฟเบอร์น้อยกว่า 0.2 เดซิเบล/กม.)

2 การจำแนกประเภทของ FOC

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมีมานานแล้ว แม้จะรองรับมาตรฐานอีเธอร์เน็ตในยุคแรกๆ สำหรับการรับส่งข้อมูล 10 Mbps ก็ตาม อันแรกเรียกว่า FOORL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) และอันต่อมาเรียกว่า 10BaseF

ปัจจุบันมีบริษัทหลายแห่งในโลกที่ผลิตสายเคเบิลออปติกเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ที่มีชื่อเสียงที่สุด: AT&T, General Cable Company (USA); ซีคอร์ (เยอรมนี); สายเคเบิล BICC (สหราชอาณาจักร); Les cables de Lion (ฝรั่งเศส); โนเกีย (ฟินแลนด์); NTT, ซูมิโตโม (ญี่ปุ่น), พิเรลลี่ (อิตาลี)

พารามิเตอร์ที่กำหนดในการผลิตสายเคเบิลใยแก้วนำแสงคือสภาพการทำงานและความจุของสายสื่อสาร ตามสภาพการใช้งาน สายเคเบิลแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มหลัก (รูปที่ 4)

ภายในบ้านมีไว้สำหรับติดตั้งภายในอาคารและโครงสร้าง มีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา และตามกฎแล้วจะมีความยาวโดยรวมสั้น

สายหลักได้รับการออกแบบสำหรับการวางการสื่อสารด้วยสายเคเบิลในบ่อน้ำ บนพื้น บนที่รองรับตามแนวสายไฟ และใต้น้ำ สายเคเบิลเหล่านี้ได้รับการปกป้องจากอิทธิพลภายนอกและมีความยาวการก่อสร้างมากกว่าสองกิโลเมตร

เพื่อให้แน่ใจว่าสายการสื่อสารมีปริมาณงานสูง สายเคเบิลใยแก้วนำแสงจึงถูกผลิตขึ้นโดยมีเส้นใยโหมดเดี่ยวจำนวนน้อย (มากถึง 8) เส้นที่มีการลดทอนต่ำ และสายเคเบิลสำหรับเครือข่ายการกระจายสามารถบรรจุเส้นใยได้มากถึง 144 เส้น ทั้งแบบโหมดเดี่ยวและมัลติโหมด ขึ้นอยู่กับ เกี่ยวกับระยะห่างระหว่างส่วนเครือข่าย

รูปที่ 4 การจำแนกประเภทของ FOC

3 ข้อดีและข้อเสียของการส่งสัญญาณใยแก้วนำแสง

3.1 ข้อดีของสายสื่อสารใยแก้วนำแสง

สำหรับการใช้งานหลายประเภท ใยแก้วนำแสงจะดีกว่าเนื่องจากมีข้อดีหลายประการ

การสูญเสียการส่งผ่านต่ำ สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบสูญเสียต่ำช่วยให้คุณสามารถส่งสัญญาณภาพในระยะทางไกลได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณหรือรีพีทเตอร์ในการกำหนดเส้นทาง สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแผนการส่งสัญญาณระยะไกล - ตัวอย่างเช่น ระบบเฝ้าระวังทางหลวงหรือทางรถไฟ ซึ่งส่วนที่ไม่มีทวนสัญญาณระยะทาง 20 กม. ไม่ใช่เรื่องแปลก

การส่งสัญญาณบรอดแบนด์ แบนด์วิธการส่งข้อมูลที่กว้างของไฟเบอร์ออปติกช่วยให้สามารถส่งข้อมูลวิดีโอ เสียง และข้อมูลดิจิตอลคุณภาพสูงพร้อมกันผ่านสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกเส้นเดียว

ภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนและการรบกวน สายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ไร้ความรู้สึกโดยสมบูรณ์ต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าภายนอกและการรบกวนทำให้การทำงานของระบบมีความเสถียร แม้ในกรณีที่ผู้ติดตั้งไม่ได้ให้ความสนใจเพียงพอกับตำแหน่งของเครือข่ายไฟฟ้าในบริเวณใกล้เคียง เป็นต้น

ฉนวนไฟฟ้า. การไม่มีการนำไฟฟ้าสำหรับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงหมายความว่าปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าของพื้นดิน เช่น ปัญหาที่พบในโรงไฟฟ้าหรือทางรถไฟ จะถูกขจัดออกไป คุณสมบัติเดียวกันนี้ช่วยลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของอุปกรณ์ที่เกิดจากกระแสไฟกระชากจากฟ้าผ่า ฯลฯ

สายเคเบิลน้ำหนักเบาและกะทัดรัด ขนาดใยแก้วนำแสงและสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่เล็กมากช่วยให้คุณสามารถเติมชีวิตชีวาให้กับช่องเคเบิลที่มีผู้คนหนาแน่น ตัวอย่างเช่น สายโคแอกเชียลหนึ่งเส้นใช้พื้นที่เท่ากันกับสายออปติคอล 24 เส้น ซึ่งแต่ละสายสามารถบรรทุกช่องสัญญาณวิดีโอได้ 64 ช่องและสัญญาณเสียงหรือวิดีโอ 128 ช่องพร้อมกัน

สายการสื่อสารที่เหนือกาลเวลา เพียงเปลี่ยนอุปกรณ์ปลายทางแทนที่จะเปลี่ยนสายเคเบิล เครือข่ายใยแก้วนำแสงก็สามารถอัพเกรดเพื่อรับข้อมูลเพิ่มเติมได้ ในทางกลับกัน บางส่วนหรือทั้งเครือข่ายสามารถใช้สำหรับงานที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น การรวมเครือข่ายท้องถิ่นและระบบโทรทัศน์วงจรปิดไว้ในสายเคเบิลเส้นเดียว

ความปลอดภัยจากการระเบิดและอัคคีภัย เนื่องจากไม่มีประกายไฟ ใยแก้วนำแสงจึงเพิ่มความปลอดภัยให้กับเครือข่ายที่โรงกลั่นสารเคมีและน้ำมัน เมื่อให้บริการกระบวนการทางเทคโนโลยีที่มีความเสี่ยงสูง

ความคุ้มค่าของสายสื่อสารใยแก้วนำแสง เส้นใยนี้ทำจากควอตซ์ซึ่งมีซิลิคอนไดออกไซด์เป็นวัสดุที่แพร่หลายและมีราคาไม่แพง ไม่เหมือนทองแดง

อายุการใช้งานยาวนาน เมื่อเวลาผ่านไป เส้นใยจะเกิดการเสื่อมสภาพ ซึ่งหมายความว่าการลดทอนของสายเคเบิลที่ติดตั้งจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ด้วยความสมบูรณ์แบบของเทคโนโลยีสมัยใหม่สำหรับการผลิตใยแก้วนำแสง กระบวนการนี้จึงช้าลงอย่างมาก และอายุการใช้งานของ FOC อยู่ที่ประมาณ 25 ปี ในช่วงเวลานี้ ระบบรับส่งสัญญาณหลายรุ่น/มาตรฐานอาจมีการเปลี่ยนแปลง

3.2 ข้อเสียของสายไฟเบอร์ออปติก

ความซับซ้อนในการติดตั้งสูง บุคลากรที่มีคุณสมบัติสูงและเครื่องมือพิเศษ ดังนั้นส่วนใหญ่มักจะขายสายเคเบิลใยแก้วนำแสงในรูปแบบของชิ้นส่วนที่ตัดล่วงหน้าที่มีความยาวต่างกันโดยที่ปลายทั้งสองข้างซึ่งมีการติดตั้งตัวเชื่อมต่อประเภทที่ต้องการไว้แล้ว การใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงจำเป็นต้องมีตัวรับและเครื่องส่งสัญญาณแสงพิเศษที่จะแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าและในทางกลับกัน

สายไฟเบอร์ออปติกมีความทนทานและยืดหยุ่นน้อยกว่าสายไฟฟ้า รัศมีการโค้งงอโดยทั่วไปที่อนุญาตคือประมาณ 10 - 20 ซม. โดยรัศมีการโค้งงอที่น้อยกว่าอาจทำให้เส้นใยส่วนกลางแตกหักได้

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมีความไวต่อรังสีไอออไนซ์ ซึ่งจะลดความโปร่งใสของใยแก้ว กล่าวคือ เพิ่มการลดทอนสัญญาณ

3. ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของสายไฟเบอร์ออปติก หลักการถ่ายโอนข้อมูล

ในรูปแบบทั่วไปที่สุด สามารถอธิบายหลักการของการส่งข้อมูลในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงได้โดยใช้ (รูปที่ 5)

รูปที่ 5 หลักการส่งข้อมูลในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง

1 เครื่องส่งสัญญาณสำหรับใยแก้วนำแสง

ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของเครื่องส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกคือแหล่งกำเนิดแสง (โดยปกติจะเป็นเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์หรือ LED (รูปที่ 6)) ทั้งสองมีจุดประสงค์เดียวกัน นั่นคือสร้างลำแสงขนาดเล็กที่สามารถฉีดเข้าไปในเส้นใยได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงและมอดูเลต (เปลี่ยนความเข้ม) ที่ความถี่สูง เลเซอร์ให้b ó ความเข้มของลำแสงสูงกว่า LED และอนุญาตให้มีความถี่การมอดูเลตสูงกว่า ดังนั้นจึงมักใช้กับสายบรอดแบนด์ทางไกล เช่น โทรคมนาคมหรือเคเบิลทีวี ในทางกลับกัน LED เป็นอุปกรณ์ที่มีราคาถูกกว่าและทนทานกว่า และยังค่อนข้างเหมาะสำหรับระบบขนาดเล็กหรือขนาดกลางส่วนใหญ่อีกด้วย

รูปที่ 6 วิธีการแนะนำการแผ่รังสีแสงเข้าสู่ใยแก้วนำแสง

นอกเหนือจากวัตถุประสงค์การใช้งาน (เช่น สัญญาณใดที่ควรส่งสัญญาณ) เครื่องส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกยังมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์ที่สำคัญอีกสองตัวที่กำหนดคุณสมบัติของมัน หนึ่งคือกำลังเอาต์พุตแสง (ความเข้ม) อย่างที่สองคือความยาวคลื่น (หรือสี) ของแสงที่ปล่อยออกมา โดยทั่วไปคือ 850, 1310 หรือ 1550 นาโนเมตร ค่าที่เลือกจากเงื่อนไขการจับคู่สิ่งที่เรียกว่า หน้าต่างโปร่งใส ในลักษณะการส่งผ่านของวัสดุใยแก้วนำแสง

3.2 เครื่องรับสำหรับใยแก้วนำแสง

เครื่องรับไฟเบอร์ออปติกทำหน้าที่สำคัญในการตรวจจับรังสีแสงที่อ่อนมากที่ปล่อยออกมาจากปลายไฟเบอร์ และขยายสัญญาณไฟฟ้าผลลัพธ์ให้อยู่ในระดับที่ต้องการโดยมีการบิดเบือนและเสียงรบกวนน้อยที่สุด ระดับต่ำสุดของรังสีที่เครื่องรับต้องการเพื่อให้ได้คุณภาพสัญญาณเอาท์พุตที่ยอมรับได้เรียกว่าความไว ความแตกต่างระหว่างความไวของตัวรับสัญญาณและกำลังเอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณจะกำหนดการสูญเสียสูงสุดที่อนุญาตในระบบในหน่วยเดซิเบล สำหรับระบบกล้องวงจรปิดส่วนใหญ่ที่มีเครื่องส่งสัญญาณ LED ค่าปกติจะอยู่ที่ 10-15 dB ตามหลักการแล้ว เครื่องรับควรทำงานตามปกติเมื่อสัญญาณอินพุตแตกต่างกันอย่างมาก เนื่องจากโดยปกติแล้วเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์ล่วงหน้าได้อย่างแน่ชัดว่าระดับการลดทอนในสายสื่อสารจะเป็นอย่างไร (เช่น ความยาวสาย จำนวนจุดเชื่อมต่อ ฯลฯ) การออกแบบตัวรับสัญญาณแบบง่ายๆ หลายแบบใช้การปรับอัตราขยายแบบแมนนวลระหว่างการติดตั้งระบบเพื่อให้ได้ระดับเอาต์พุตที่ต้องการ สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในการลดทอนของเส้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากการเสื่อมสภาพหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ฯลฯ ซึ่งกำหนดความจำเป็นในการปรับเกนเป็นระยะ เครื่องรับไฟเบอร์ออปติกทั้งหมดใช้การควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ ซึ่งจะตรวจสอบระดับเฉลี่ยของสัญญาณออปติคอลอินพุต และเปลี่ยนอัตราขยายของตัวรับตามนั้น ไม่จำเป็นต้องมีการปรับแบบแมนนวลทั้งระหว่างการติดตั้งหรือระหว่างการใช้งาน

สายเคเบิลสื่อสารใยแก้วนำแสง

4. พื้นที่การใช้งานสายสื่อสารใยแก้วนำแสง

สายสื่อสารไฟเบอร์ออปติก (FOCL) ช่วยให้คุณสามารถส่งสัญญาณอะนาล็อกและดิจิตอลในระยะทางไกล นอกจากนี้ยังใช้ในระยะทางที่เล็กกว่าและจัดการได้ง่ายกว่า เช่น ภายในอาคาร จำนวนผู้ใช้อินเทอร์เน็ตกำลังเพิ่มขึ้น และเรากำลังสร้างศูนย์ประมวลผลข้อมูล (DPC) ใหม่อย่างรวดเร็ว สำหรับการเชื่อมต่อโครงข่ายที่ใช้ใยแก้วนำแสง แท้จริงแล้ว เมื่อส่งสัญญาณด้วยความเร็ว 10 Gbit/s ค่าใช้จ่ายจะใกล้เคียงกับเส้น "ทองแดง" แต่เลนส์ใช้พลังงานน้อยกว่ามาก เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ผู้สนับสนุนด้านไฟเบอร์และทองแดงต่อสู้กันเพื่อลำดับความสำคัญในเครือข่ายองค์กร เสียเวลา!

แท้จริงแล้ว จำนวนการใช้งานด้านทัศนศาสตร์เพิ่มขึ้น สาเหตุหลักมาจากข้อได้เปรียบเหนือทองแดงที่กล่าวมาข้างต้น อุปกรณ์ใยแก้วนำแสงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถาบันทางการแพทย์ เช่น เพื่อสลับสัญญาณวิดีโอภายในห้องผ่าตัด สัญญาณแสงไม่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า ซึ่งเหมาะสำหรับความปลอดภัยของผู้ป่วย

เทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกเป็นที่ต้องการของกองทัพเช่นกัน เนื่องจากข้อมูลที่ส่งเป็นเรื่องยากหรืออ่านจากภายนอกไม่ได้เลย เส้นไฟเบอร์ออปติกให้การปกป้องข้อมูลที่เป็นความลับในระดับสูง และช่วยให้สามารถส่งข้อมูลที่ไม่มีการบีบอัด เช่น กราฟิกและวิดีโอความละเอียดสูงที่มีความแม่นยำของพิกเซล ออพติคส์ได้เจาะเข้าไปในพื้นที่สำคัญทั้งหมด - ระบบเฝ้าระวัง ห้องควบคุม และศูนย์สถานการณ์ในพื้นที่ที่มีสภาวะการทำงานที่รุนแรง

การลดต้นทุนของอุปกรณ์ทำให้สามารถใช้เทคโนโลยีออพติคัลในพื้นที่ทองแดงแบบดั้งเดิมในองค์กรอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เพื่อจัดระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ (APCS) ในภาคพลังงานในระบบรักษาความปลอดภัยและกล้องวงจรปิด ความสามารถในการส่งข้อมูลจำนวนมากในระยะทางไกลทำให้ออปติกเหมาะสมและเป็นที่ต้องการในเกือบทุกพื้นที่ของอุตสาหกรรม ซึ่งความยาวของสายเคเบิลสามารถยาวได้หลายกิโลเมตร หากสำหรับสายคู่บิดเกลียวนั้น ระยะทางจำกัดอยู่ที่ 450 เมตร ดังนั้นสำหรับสายใยแก้วนำแสง 30 กม. ก็ไม่ใช่ขีดจำกัด

เพื่อเป็นตัวอย่างของการใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสง ฉันต้องการอธิบายระบบรักษาความปลอดภัยด้วยวิดีโอวงจรปิดที่โรงไฟฟ้าทั่วไป หัวข้อนี้มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษและเป็นที่ต้องการเมื่อเร็วๆ นี้ หลังจากที่รัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซียมีมติรับรองการต่อต้านการก่อการร้ายและรายการวัตถุสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องได้รับการคุ้มครอง

5. ระบบเฝ้าระวังโทรทัศน์แบบไฟเบอร์ออปติก

โดยทั่วไปกระบวนการพัฒนาระบบประกอบด้วยสององค์ประกอบ:

การเลือกส่วนประกอบเส้นทางการส่งสัญญาณที่ใช้งานอยู่ที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากฟังก์ชัน (หรือฟังก์ชัน) ที่ต้องการ ประเภทและจำนวนของไฟเบอร์ที่มีหรือนำเสนอ และช่วงการส่งข้อมูลสูงสุด

การออกแบบโครงสร้างพื้นฐานแบบพาสซีฟของสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติก รวมถึงประเภทและข้อมูลจำเพาะของสายเคเบิลแบ็คโบน กล่องรวมสัญญาณ แผงแพทช์ไฟเบอร์

1ส่วนประกอบเส้นทางการเฝ้าระวังวิดีโอ

ก่อนอื่น - จริงๆ แล้วส่วนประกอบใดบ้างที่จำเป็นเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะของระบบ?

ระบบกล้องคงที่ - ระบบเหล่านี้เรียบง่ายมากและมักประกอบด้วยเครื่องส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกขนาดเล็ก และตัวรับสัญญาณแบบโมดูลาร์หรือแบบติดตั้งบนชั้นวาง ตัวส่งสัญญาณมักจะมีขนาดเล็กพอที่จะติดตั้งเข้ากับตัวกล้องโดยตรง และติดตั้งด้วยขั้วต่อแบบดาบปลายปืนโคแอกเชียล ขั้วต่อแบบออปติคัล เซนต์ และขั้วต่อสำหรับเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ (ปกติคือ 12 VDC หรือ AC) ระบบเฝ้าระวังของโรงไฟฟ้าทั่วไปประกอบด้วยกล้องหลายสิบตัว ซึ่งเป็นสัญญาณที่ถูกส่งไปยังสถานีควบคุมกลาง และในกรณีนี้ เครื่องรับจะติดตั้งบนการ์ด 3U ขนาด 19 นิ้วมาตรฐานที่มีกำลังไฟร่วม จัดหา.

ระบบที่ใช้กล้องควบคุมด้วยอุปกรณ์ PTZ - ระบบดังกล่าวมีความซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากจำเป็นต้องมีช่องสัญญาณเพิ่มเติมเพื่อส่งสัญญาณควบคุมกล้อง โดยทั่วไปแล้ว มีระบบควบคุมระยะไกลสองประเภทสำหรับกล้องดังกล่าว - ระบบที่ต้องการการส่งสัญญาณรีโมทคอนโทรลในทิศทางเดียว (จากสถานีกลางไปยังกล้อง) และระบบที่ต้องการการส่งสัญญาณแบบสองทิศทาง ระบบส่งสัญญาณแบบสองทิศทางกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากช่วยให้กล้องแต่ละตัวรับรู้การรับสัญญาณควบคุมแต่ละสัญญาณ ดังนั้นจึงให้ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในการควบคุมมากขึ้น ภายในแต่ละกลุ่มมีข้อกำหนดอินเทอร์เฟซที่หลากหลาย รวมถึง RS232, RS422 และ RS485 ระบบอื่นๆ ไม่ได้ใช้อินเทอร์เฟซดิจิทัล แต่ส่งข้อมูลเป็นชุดของสัญญาณเสียงผ่านช่องสัญญาณแอนะล็อก คล้ายกับสัญญาณดูอัลโทนในระบบโทรศัพท์

รูปที่ 6 การส่งสัญญาณรีโมทคอนโทรลสำหรับอุปกรณ์โรตารีผ่านไฟเบอร์เส้นเดียว

ระบบทั้งหมดนี้ยังสามารถทำงานร่วมกับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงโดยใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม ภายใต้สถานการณ์ปกติ การส่งสัญญาณแสงไปพร้อมกันในทิศทางตรงกันข้ามบนไฟเบอร์เดียวกันเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ เนื่องจากการพูดคุยข้ามจะเกิดขึ้นเนื่องจากการสะท้อนที่กระจัดกระจายในไฟเบอร์ ในระบบโทรทัศน์วงจรปิด เอฟเฟ็กต์นี้จะสร้างสัญญาณรบกวนในภาพเมื่อใดก็ตามที่ส่วนควบคุมกล้องทำงาน

เพื่อให้เกิดการส่งสัญญาณแบบสองทิศทางบนเส้นใยเดี่ยวโดยไม่ก่อให้เกิดการรบกวนซึ่งกันและกัน จำเป็นอย่างยิ่งที่เครื่องส่งสัญญาณที่ปลายด้านต่างๆ ของเส้นใยจะทำงานที่ความยาวคลื่นต่างกัน เช่น 850 นาโนเมตร และ 1300 นาโนเมตร ตามลำดับ (รูปที่ 6) ตัวเชื่อมต่อมัลติเพล็กเซอร์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) เชื่อมต่อกับปลายแต่ละด้านของไฟเบอร์ ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าตัวรับสัญญาณแต่ละตัวจะได้รับเฉพาะความยาวคลื่นแสงที่ต้องการ (เช่น 850 นาโนเมตร) จากตัวส่งสัญญาณที่ปลายด้านตรงข้ามของไฟเบอร์ การสะท้อนที่ไม่พึงประสงค์จากตัวส่งสัญญาณ Near-end จะเข้ามาแทนที่ ผิด ช่วง (เช่น 1300 นาโนเมตร) และถูกตัดออกตามนั้น

ความสามารถเพิ่มเติม - แม้ว่าการเลือกกล้องแบบคงที่หรือกล้องบนอุปกรณ์ PTZ จะเป็นไปตามข้อกำหนดของระบบเฝ้าระวังโทรทัศน์วงจรปิดส่วนใหญ่ แต่ก็มีระบบจำนวนหนึ่งที่ต้องการความสามารถเพิ่มเติม เช่น การส่งข้อมูลเสียง - สำหรับ การแจ้งเตือนทั่วไป ข้อความเสริมถึงผู้บริโภค หรือการสื่อสารภายในด้วยโพสต์ระยะไกล ในทางกลับกัน ส่วนหนึ่งของระบบรักษาความปลอดภัยแบบรวมอาจรวมถึงหน้าสัมผัสเซ็นเซอร์ที่ถูกกระตุ้นในกรณีเกิดเพลิงไหม้หรือมีคนแปลกหน้า สัญญาณทั้งหมดเหล่านี้สามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้ ไม่ว่าจะเป็นสัญญาณแบบเดียวกันที่เครือข่ายใช้หรือสัญญาณอื่นก็ตาม

2มัลติเพล็กซ์วิดีโอ

วิดีโอสูงสุด 64 รายการและเสียงหรือข้อมูลดิจิทัลสูงสุด 128 รายการสามารถมัลติเพล็กซ์บนไฟเบอร์โหมดเดียวเดี่ยว หรือตัวเลขที่น้อยกว่าเล็กน้อยบนมัลติโหมด ในบริบทนี้ มัลติเพล็กซ์หมายถึงการส่งสัญญาณวิดีโอแบบเต็มหน้าจอพร้อมกันแบบเรียลไทม์ แทนที่จะเป็นจอแสดงผลแบบเฟรมเล็กหรือแบบแยกหน้าจอที่คำนี้มักเรียกกันมากกว่า

ความสามารถในการส่งสัญญาณหลายตัวและข้อมูลเพิ่มเติมผ่านใยแก้วนำแสงหลายตัวมีคุณค่าสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบเฝ้าระวังโทรทัศน์วงจรปิดระยะไกล เช่น ทางหลวงหรือทางรถไฟ ซึ่งการลดจำนวนสายเคเบิลใยแก้วนำแสงมักมีความสำคัญ สำหรับการใช้งานอื่นๆ ที่มีระยะทางสั้นกว่าและกล้องกระจายตัวกันอย่างกว้างขวาง คุณประโยชน์จะไม่ชัดเจน และในที่นี้ ข้อควรพิจารณาอันดับแรกคือการใช้ไฟเบอร์ลิงก์แยกกันสำหรับสัญญาณวิดีโอแต่ละรายการ การเลือกว่าจะมัลติเพล็กซ์หรือไม่นั้นค่อนข้างซับซ้อน และควรทำหลังจากพิจารณาทุกด้านแล้วเท่านั้น รวมถึงโทโพโลยีของระบบ ต้นทุนโดยรวม และที่สำคัญไม่น้อยคือความทนทานต่อข้อผิดพลาดของเครือข่าย

3โครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายเคเบิล

เมื่อกำหนดข้อกำหนดเส้นทางการส่งสัญญาณแล้ว โครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายเคเบิลใยแก้วนำแสงจะได้รับการพัฒนา ซึ่งไม่เพียงแต่รวมถึงตัวสายเคเบิลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบเสริมทั้งหมดด้วย เช่น กล่องรวมสัญญาณ แผงต่อขยายสายเคเบิล และสายบายพาส

ภารกิจแรกคือการยืนยันความถูกต้องของจำนวนและประเภทของใยแก้วนำแสงที่กำหนดในขั้นตอนการเลือกส่วนประกอบเส้นทาง หากระบบไม่นานมาก (เช่น ไม่เกิน 10 กม.) และไม่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณวิดีโอแบบมัลติเพล็กซ์ ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดคือไฟเบอร์ดัชนีเกรด 50/125 μm หรือ 62.5/125 μm โดยทั่วไปแล้ว ไฟเบอร์ 50/125 µm จะถูกเลือกสำหรับระบบโทรทัศน์วงจรปิด และ 62.5/125 µm สำหรับเครือข่ายท้องถิ่น ไม่ว่าในกรณีใด แต่ละประเภทจะเหมาะสมกับงานแต่ละประเภท และโดยทั่วไปในประเทศส่วนใหญ่ เส้นใยขนาด 62.5/125 ไมครอนจะถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทั้งสองประการ

จำนวนเส้นใยที่ต้องการสามารถกำหนดได้ตามจำนวนและตำแหน่งสัมพัทธ์ของกล้อง และไม่ว่าจะใช้การควบคุมระยะไกลหรือมัลติเพล็กซ์แบบทิศทางเดียวหรือสองทิศทางก็ตาม เพราะว่าท่อ สายเคเบิลที่มีไว้สำหรับการติดตั้งในท่อภายนอกมักจะกันซึมด้วยเทปอะลูมิเนียม (ท่อกลวงแห้ง) หรือตัวเติมกันน้ำ (สายเคเบิลที่เติมเจล) สายเคเบิลป้องกันอัคคีภัย.

ระบบโทรทัศน์ลัดวงจรหลายระบบมีการกำหนดค่าแบบดาว โดยจะมีการวางสายเคเบิลเพียงส่วนเดียวจากกล้องแต่ละตัวไปยังสถานีควบคุม สำหรับระบบดังกล่าว การออกแบบสายเคเบิลที่เหมาะสมที่สุดจะมีเส้นใยสองเส้น - ตามลำดับสำหรับการส่งสัญญาณวิดีโอและรีโมทคอนโทรล การกำหนดค่านี้ให้ความจุของสายเคเบิล 100% เนื่องจากหากจำเป็น ทั้งสัญญาณวิดีโอและรีโมทคอนโทรลสามารถส่งผ่านไฟเบอร์เส้นเดียวกันได้ เครือข่ายที่กว้างขวางมากขึ้นอาจได้รับประโยชน์จากการใช้งาน โทโพโลยีแบบต้นไม้ย้อนกลับ (กิ่งกลับหัวและโทโพโลยีแบบต้นไม้) (รูปที่ 7) ในเครือข่ายดังกล่าว สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบสองแกนนำจากกล้องแต่ละตัวไปยัง "ฮับ" ในพื้นที่ซึ่งเชื่อมต่อกันเป็นสายเคเบิลแบบมัลติคอร์เส้นเดียว ตัวหัวรวมศูนย์นั้นไม่ได้ซับซ้อนกว่ากล่องรวมสัญญาณแบบทั่วไปซึ่งรองรับทุกสภาพอากาศได้มากนัก และมักจะสามารถใช้ร่วมกับกล่องอุปกรณ์ของกล้องตัวใดตัวหนึ่งได้

ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มสายไฟเบอร์ออปติกเข้ากับสายเคเบิลที่มีอยู่นั้นไม่มีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับต้นทุนของงานสาธารณะที่เกี่ยวข้อง ความเป็นไปได้ในการติดตั้งสายเคเบิลที่มีความจุพิเศษควรได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบร่องลึกอาจมีการเสริมลวดเหล็ก ตามหลักการแล้ว สายเคเบิลทั้งหมดควรสร้างจากวัสดุหน่วงการติดไฟที่ปล่อยควันต่ำเพื่อให้เป็นไปตามหลักเกณฑ์ท้องถิ่น ซึ่งมีไว้สำหรับการติดตั้งในท่อสายเคเบิลภายนอกหรือในร่องลึกโดยตรง โดยปกติจะเป็นการออกแบบท่อกลวงที่ประกอบด้วยเส้นใยตั้งแต่ 2 ถึง 24 เส้นในหนึ่งเส้นขึ้นไป

รูปที่ 7 โครงสร้างต้นไม้ของเครือข่ายใยแก้วนำแสง

ที่สถานีควบคุม สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกอินพุตมักจะมาในยูนิตอินเทอร์เฟซที่ติดตั้งในตู้ชั้นวางขนาด 19 นิ้ว โดยแต่ละไฟเบอร์จะมีตัวของมันเอง เซนต์ -ขั้วต่อ สำหรับการเชื่อมต่อกับเครื่องรับในขั้นสุดท้าย จะใช้สายอะแดปเตอร์แบบสั้นที่มีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นพร้อมกับสายเชื่อมต่อ เซนต์ - ขั้วต่อที่ปลายแต่ละด้าน การติดตั้งทั้งหมดไม่จำเป็นต้องมีทักษะพิเศษ นอกเหนือจากความเข้าใจที่สมเหตุสมผลเกี่ยวกับความจำเป็นในการจัดการไฟเบอร์ออปติกอย่างระมัดระวัง (เช่น อย่างอไฟเบอร์ให้มีรัศมีน้อยกว่า 10 เส้นผ่านศูนย์กลางของไฟเบอร์) และข้อกำหนดด้านสุขอนามัยทั่วไป ( คือความสะอาด)

4งบประมาณการสูญเสียการมองเห็น

อาจดูแปลกที่การคำนวณงบประมาณการสูญเสียแสงเกิดขึ้นช้ามากในกระบวนการออกแบบ แต่ในความเป็นจริง การคำนวณที่แม่นยำจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีการกำหนดโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายเคเบิลครบถ้วนแล้วเท่านั้น วัตถุประสงค์ของการคำนวณคือเพื่อกำหนดการสูญเสียสำหรับเส้นทางสัญญาณที่แย่ที่สุด (โดยปกติจะเป็นเส้นทางที่ยาวที่สุด) และเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ที่เลือกสำหรับเส้นทางการส่งสัญญาณพอดีภายในขีดจำกัดที่ได้รับโดยมีระยะขอบที่เหมาะสม

การคำนวณค่อนข้างง่ายและประกอบด้วยผลรวมของการสูญเสียตามปกติในหน่วยเดซิเบลของส่วนประกอบทั้งหมดของเส้นทาง รวมถึงการลดทอนของสายเคเบิล (dB/กม. x ความยาวในกม.) บวกกับทั้งตัวเชื่อมต่อและความสูญเสียที่ข้อต่อ ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือการดึงตัวเลขการสูญเสียที่จำเป็นออกจากเอกสารของผู้ผลิต

อาจจำเป็นต้องประเมินอุปกรณ์ที่เลือกสำหรับเส้นทางการส่งสัญญาณอีกครั้ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ได้รับ เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสูญเสียที่ยอมรับได้ ตัวอย่างเช่น อาจจำเป็นต้องสั่งซื้ออุปกรณ์ที่มีพารามิเตอร์ทางแสงที่ได้รับการปรับปรุง และหากไม่มี คุณควรพิจารณาเปลี่ยนไปใช้หน้าต่างโปร่งใสที่มีความยาวคลื่นมากขึ้น ซึ่งการสูญเสียจะน้อยกว่า

5การทดสอบระบบและการว่าจ้าง

ผู้ติดตั้งเครือข่ายใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่จะให้ผลการทดสอบด้านแสงสำหรับเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่กำลังดำเนินการ อย่างน้อยที่สุด ควรมีการวัดกำลังแสงแบบ end-to-end สำหรับการเชื่อมต่อไฟเบอร์แต่ละอัน ซึ่งเทียบเท่ากับการทดสอบความสมบูรณ์สำหรับเครือข่ายทองแดงทั่วไปที่มีมัลติเพล็กเซอร์สัญญาณไฟฟ้า ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงเป็นค่าการสูญเสียสายในหน่วย dB และสามารถเปรียบเทียบได้โดยตรงกับข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ที่เลือกสำหรับเส้นทางการส่งสัญญาณ โดยทั่วไปถือว่าเป็นเรื่องปกติที่จะมีอัตราการสูญเสียขั้นต่ำ (พารามิเตอร์อุปกรณ์ที่สัญญาลบด้วยค่าที่วัดได้) ที่ 3 dB สำหรับกระบวนการเสื่อมสภาพที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งเกิดขึ้นในสายไฟเบอร์ออปติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องส่งสัญญาณ

บทสรุป

ผู้เชี่ยวชาญมักมีความเห็นว่าโซลูชันใยแก้วนำแสงมีราคาแพงกว่าทองแดงมาก ในส่วนสุดท้ายของงานของฉัน ฉันอยากจะสรุปสิ่งที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้และพยายามค้นหาว่าสิ่งนี้จริงหรือไม่ โดยการเปรียบเทียบโซลูชันด้านการมองเห็นของบริษัท 3M Volution กับระบบป้องกันมาตรฐานประเภทที่ 6 ซึ่ง มีคุณสมบัติใกล้เคียงที่สุดกับเลนส์มัลติโหมด

ต้นทุนโดยประมาณของระบบทั่วไปประกอบด้วยราคาของพอร์ตแผงแพทช์ 24 พอร์ต (ต่อสมาชิก) สมาชิกและสายแพทช์ โมดูลสมาชิก รวมถึงต้นทุนของสายเคเบิลแนวนอนต่อ 100 เมตร (ดูตารางที่ 1)

ตารางที่ 1 การคำนวณต้นทุนของพอร์ตสมาชิก SCS สำหรับทองแดงและออปติกประเภท 6

การคำนวณง่ายๆ นี้แสดงให้เห็นว่าต้นทุนของโซลูชันใยแก้วนำแสงสูงกว่าโซลูชันสายคู่บิดเกลียวหมวด 6 เพียง 35% เท่านั้น ดังนั้นข่าวลือเกี่ยวกับต้นทุนมหาศาลของใยแก้วนำแสงจึงค่อนข้างเกินความจริง ยิ่งไปกว่านั้น ค่าใช้จ่ายของส่วนประกอบออปติคอลหลักในปัจจุบันเทียบเคียงหรือต่ำกว่าสำหรับระบบป้องกันประเภทที่ 6 ได้ด้วยซ้ำ แต่น่าเสียดายที่การแพตช์ออปติคัลแบบสำเร็จรูปและสายสมาชิกยังคงมีราคาแพงกว่าทองแดงหลายเท่า อย่างไรก็ตาม หากความยาวของช่องสัญญาณสมาชิกในระบบย่อยแนวนอนเกิน 100 ม. ด้วยเหตุผลบางประการ ก็ไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากออพติก

ในเวลาเดียวกัน ค่าการลดทอนที่ต่ำของใยแก้วนำแสงและการต้านทานการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ ทำให้ใยแก้วนำแสงเป็นโซลูชั่นที่ดีเยี่ยมสำหรับระบบเคเบิลในปัจจุบันและอนาคต

ระบบสายเคเบิลแบบมีโครงสร้างซึ่งใช้ใยแก้วนำแสงสำหรับทั้งสายเคเบิลหลักและแนวนอน ให้ประโยชน์ที่สำคัญหลายประการแก่ผู้บริโภค เช่น การออกแบบที่ยืดหยุ่นมากขึ้น ใช้พื้นที่ในอาคารน้อยลง ปลอดภัยมากขึ้น และบริหารจัดการได้ดีขึ้น

การใช้ใยแก้วนำแสงในสถานที่ทำงานจะทำให้ในอนาคตสามารถเปลี่ยนไปใช้โปรโตคอลเครือข่ายใหม่ เช่น Gigabit และ 10 Gigabit Ethernet ได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุด สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยความก้าวหน้าล่าสุดหลายประการในเทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติก: ไฟเบอร์มัลติโหมดพร้อมประสิทธิภาพออปติคอลและแบนด์วิธที่ได้รับการปรับปรุง ตัวเชื่อมต่อแบบออปติคัลฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็กที่ต้องการพื้นที่ติดตั้งและต้นทุนการติดตั้งน้อยลง เลเซอร์ไดโอดช่องแนวระนาบช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลทางไกลได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำ

ใยแก้วนำแสง (ท่อนำคลื่นอิเล็กทริก) มีปริมาณงานสูงสุดในบรรดาสื่อการสื่อสารที่มีอยู่ทั้งหมด สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกใช้เพื่อสร้างสายสื่อสารไฟเบอร์ออปติกที่สามารถให้ความเร็วสูงสุดของการถ่ายโอนข้อมูล (ขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ ความเร็วในการถ่ายโอนสามารถเป็นสิบกิกะไบต์หรือเทราไบต์ต่อวินาที)

แก้วควอตซ์ซึ่งเป็นสื่อพาหะของการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสง นอกเหนือจากคุณสมบัติการส่งผ่านที่เป็นเอกลักษณ์แล้ว ยังมีคุณสมบัติที่มีคุณค่าอีกประการหนึ่ง นั่นคือ การสูญเสียต่ำและความไม่ไวต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สิ่งนี้ทำให้แตกต่างจากระบบสายเคเบิลทองแดงทั่วไป

ระบบการส่งข้อมูลนี้มักจะใช้ในการก่อสร้างสถานที่ทำงาน เช่น ทางหลวงภายนอกที่รวมโครงสร้างหรืออาคารที่แยกออกจากกัน เช่นเดียวกับอาคารหลายชั้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นพาหะภายในของระบบสายเคเบิลที่มีโครงสร้าง (SCS) ได้ อย่างไรก็ตาม SCS ที่สมบูรณ์ที่ทำจากไฟเบอร์ทั้งหมดนั้นพบได้น้อยกว่า เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงในการสร้างสายสื่อสารแบบออปติก

การใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสงช่วยให้คุณสามารถรวมสถานที่ทำงานในพื้นที่ ให้การดาวน์โหลดอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงบนทุกเครื่องพร้อมกัน การสื่อสารทางโทรศัพท์คุณภาพสูงและการรับสัญญาณโทรทัศน์

ด้วยการออกแบบระบบในอนาคตที่เหมาะสม (ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาทางสถาปัตยกรรม ตลอดจนการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมและวิธีการเชื่อมต่อสายเคเบิลรองรับ) และการติดตั้งแบบมืออาชีพ การใช้สายไฟเบอร์ออปติกให้ข้อดีที่สำคัญหลายประการ:

• ปริมาณงานสูงเนื่องจากมีความถี่พาหะสูง ศักยภาพของใยแก้วนำแสงหนึ่งเส้นคือข้อมูลหลายเทราบิตใน 1 วินาที
• สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมีระดับเสียงต่ำซึ่งมีผลดีต่อปริมาณงานและความสามารถในการส่งสัญญาณของการมอดูเลตต่างๆ
• ความปลอดภัยจากอัคคีภัย (ทนไฟ) แตกต่างจากระบบสื่อสารอื่นๆ ตรงที่สายไฟเบอร์ออปติกสามารถใช้ได้โดยไม่มีข้อจำกัดใดๆ ในสถานประกอบการที่มีความเสี่ยงสูง โดยเฉพาะในโรงงานปิโตรเคมี เนื่องจากไม่มีประกายไฟ
• เนื่องจากการลดทอนของสัญญาณไฟต่ำ ระบบออพติคัลจึงสามารถรวมพื้นที่การทำงานในระยะทางที่สำคัญ (มากกว่า 100 กม.) โดยไม่ต้องใช้ตัวทำซ้ำ (เครื่องขยายเสียง) เพิ่มเติม

• ความปลอดภัยของข้อมูล การสื่อสารแบบไฟเบอร์ออปติกให้การป้องกันที่เชื่อถือได้ต่อการเข้าถึงและการสกัดกั้นข้อมูลที่เป็นความลับโดยไม่ได้รับอนุญาต ความสามารถของออพติคนี้อธิบายได้จากการไม่มีรังสีในช่วงวิทยุ รวมถึงความไวต่อการสั่นสะเทือนสูง ในกรณีที่พยายามดักฟังโทรศัพท์ ระบบตรวจสอบในตัวสามารถปิดช่องสัญญาณและเตือนเกี่ยวกับการแฮ็กที่น่าสงสัย นี่คือเหตุผลว่าทำไมธนาคารสมัยใหม่ ศูนย์วิจัย องค์กรบังคับใช้กฎหมาย และโครงสร้างอื่นๆ ที่ทำงานกับข้อมูลลับจึงมีการใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสงอย่างแข็งขัน
• ความน่าเชื่อถือสูงและการป้องกันเสียงรบกวนของระบบ เส้นใยเป็นตัวนำไฟฟ้าไม่ไวต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่กลัวการเกิดออกซิเดชันและความชื้น
• ประหยัด. แม้ว่าการสร้างระบบออพติคอลเนื่องจากความซับซ้อนจะมีราคาแพงกว่า SCS แบบดั้งเดิม แต่โดยทั่วไปแล้วเจ้าของระบบก็จะได้รับผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจอย่างแท้จริง ใยแก้วนำแสงซึ่งทำจากควอตซ์มีราคาถูกกว่าสายทองแดงประมาณ 2 เท่า นอกจากนี้ เมื่อสร้างระบบขนาดใหญ่ คุณสามารถประหยัดค่าแอมพลิฟายเออร์ได้ หากเมื่อใช้คู่ทองแดง จำเป็นต้องติดตั้งรีพีทเตอร์ทุกๆ สองสามกิโลเมตร ดังนั้นในสายไฟเบอร์ออปติก ระยะนี้จะอยู่ที่อย่างน้อย 100 กม. ในขณะเดียวกัน ความเร็ว ความน่าเชื่อถือ และความทนทานของ SCS แบบเดิมยังด้อยกว่าระบบออพติกอย่างมาก

• อายุการใช้งานของสายไฟเบอร์ออปติกคือครึ่งในสี่ของศตวรรษ หลังจากใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลา 25 ปี การลดทอนสัญญาณในระบบพาหะจะเพิ่มขึ้น
• หากเราเปรียบเทียบสายทองแดงและสายออปติคอลด้วยแบนด์วิดท์เดียวกันสายที่สองจะมีน้ำหนักน้อยกว่าประมาณ 4 เท่าและปริมาตรของสายเคเบิลแม้จะใช้ปลอกป้องกันก็จะน้อยกว่าทองแดงหลายเท่า
• อนาคต การใช้สายสื่อสารใยแก้วนำแสงทำให้สามารถเพิ่มความสามารถในการประมวลผลของเครือข่ายท้องถิ่นได้อย่างง่ายดายเนื่องจากการติดตั้งอุปกรณ์ที่ใช้งานได้เร็วขึ้นโดยไม่ต้องเปลี่ยนการสื่อสาร

ขอบเขตของสายสื่อสารใยแก้วนำแสง

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น สายเคเบิลใยแก้วนำแสง (FOC) ใช้ในการส่งสัญญาณรอบ (ระหว่าง) อาคารและภายในวัตถุ เมื่อสร้างสายสื่อสารภายนอก จะมีการเลือกใช้สายเคเบิลออปติก และภายในอาคาร (ระบบย่อยภายใน) จะใช้สายเคเบิลคู่บิดแบบดั้งเดิมควบคู่ไปด้วย ดังนั้นจึงมีความแตกต่างระหว่าง FOC สำหรับการติดตั้งสายเคเบิลภายนอก (สายเคเบิลกลางแจ้ง) และการติดตั้งภายใน (สายเคเบิลภายใน)

สายเคเบิลเชื่อมต่อเป็นประเภทแยกต่างหาก: ในอาคารใช้เป็นสายเชื่อมต่อและการสื่อสารสายไฟแนวนอน - เพื่อจัดเตรียมสถานที่ทำงานแต่ละแห่งและภายนอก - เพื่อเชื่อมต่ออาคาร

การติดตั้งสายไฟเบอร์ออปติกทำได้โดยใช้เครื่องมือและอุปกรณ์พิเศษ

ความยาวของสายสื่อสารใยแก้วนำแสงสามารถเข้าถึงได้หลายร้อยกิโลเมตร (เช่น เมื่อสร้างการสื่อสารระหว่างเมือง) ในขณะที่ความยาวมาตรฐานของเส้นใยนำแสงคือหลายกิโลเมตร (รวมทั้งเนื่องจากการทำงานที่ยาวเกินไปในบางกรณีไม่สะดวกอย่างยิ่ง) ดังนั้นเมื่อสร้างเส้นทางจึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาการต่อเส้นใยแก้วนำแสงแต่ละเส้น

การเชื่อมต่อมีสองประเภท: ถอดออกได้และถาวร ในกรณีแรก ตัวเชื่อมต่อแบบออปติคอลใช้สำหรับการเชื่อมต่อ (ซึ่งเกี่ยวข้องกับต้นทุนทางการเงินเพิ่มเติมและนอกจากนี้เมื่อมีตัวเชื่อมต่อระดับกลางจำนวนมาก การสูญเสียทางแสงจะเพิ่มขึ้น)

สำหรับการเชื่อมต่อแบบถาวรของส่วนท้องถิ่น (การติดตั้งเส้นทาง) จะใช้ตัวเชื่อมต่อเชิงกล การต่อด้วยกาว และการเชื่อมเส้นใย ในกรณีหลังนี้ จะใช้เครื่องจักรสำหรับการประกบเส้นใยแก้วนำแสง การตั้งค่าให้กับวิธีใดวิธีหนึ่งโดยคำนึงถึงวัตถุประสงค์และเงื่อนไขของการใช้เลนส์

ที่พบมากที่สุดคือเทคโนโลยีการติดกาวซึ่งมีการใช้อุปกรณ์และเครื่องมือพิเศษและรวมถึงการดำเนินการทางเทคโนโลยีหลายอย่าง

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ก่อนการเชื่อมต่อ สายเคเบิลออปติกจะต้องได้รับการเตรียมเบื้องต้น: ในบริเวณที่มีการเชื่อมต่อในอนาคต การเคลือบป้องกันและเส้นใยส่วนเกินจะถูกเอาออก (พื้นที่ที่เตรียมไว้จะถูกทำความสะอาดด้วยองค์ประกอบที่ไม่ชอบน้ำ) เพื่อยึดรางนำแสงในตัวเชื่อมต่ออย่างแน่นหนา จะใช้กาวอีพอกซีซึ่งเติมเต็มช่องว่างภายในของตัวเชื่อมต่อ (โดยสอดเข้าไปในตัวตัวเชื่อมต่อโดยใช้เข็มฉีดยาหรือเครื่องจ่าย) ในการแข็งตัวและทำให้กาวแห้งจะใช้เตาอบพิเศษที่สามารถสร้างอุณหภูมิได้ 100 องศา กับ.

เมื่อกาวแข็งตัวแล้ว เส้นใยส่วนเกินจะถูกเอาออก และปลายตัวเชื่อมต่อจะถูกกราวด์และขัดเงา (คุณภาพของชิปมีความสำคัญสูงสุด) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพของงานเหล่านี้จึงถูกควบคุมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ 200x การขัดสามารถทำได้ด้วยมือหรือใช้เครื่องขัด

มั่นใจในการเชื่อมต่อคุณภาพสูงสุดโดยสูญเสียน้อยที่สุดด้วยเส้นใยเชื่อม วิธีการนี้ใช้เพื่อสร้างเส้นใยแก้วนำแสงความเร็วสูง ในระหว่างการเชื่อม ปลายของตัวนำแสงจะละลาย ด้วยเหตุนี้ หัวเผาแก๊ส ประจุไฟฟ้า หรือการแผ่รังสีเลเซอร์จึงสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานความร้อนได้

แต่ละวิธีมีข้อดีในตัวเอง การเชื่อมด้วยเลเซอร์เนื่องจากไม่มีสิ่งเจือปนทำให้คุณได้สารประกอบที่บริสุทธิ์ที่สุด โดยทั่วไปแล้วคบเพลิงแก๊สจะใช้เพื่อประกบเส้นใยมัลติโหมดอย่างถาวร ที่พบบ่อยที่สุดคือการเชื่อมด้วยไฟฟ้าซึ่งให้ความเร็วและคุณภาพของงานสูง เวลาในการหลอมละลายของเส้นใยแก้วนำแสงประเภทต่างๆ จะแตกต่างกัน

สำหรับงานเชื่อมจะใช้เครื่องมือพิเศษและอุปกรณ์เชื่อมราคาแพง - อัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติ เครื่องเชื่อมสมัยใหม่ช่วยให้คุณสามารถควบคุมคุณภาพการเชื่อมตลอดจนการทดสอบข้อต่อแรงดึง รุ่นขั้นสูงมีโปรแกรมที่ช่วยให้คุณปรับกระบวนการเชื่อมสำหรับใยแก้วนำแสงประเภทใดประเภทหนึ่งให้เหมาะสมที่สุด

หลังจากการหลอมรวม ข้อต่อจะได้รับการปกป้องด้วยท่อที่รัดแน่น ซึ่งให้การปกป้องทางกลเพิ่มเติม

อีกวิธีหนึ่งในการเชื่อมต่อองค์ประกอบใยแก้วนำแสงให้เป็นเส้นใยแก้วนำแสงเส้นเดียวคือการเชื่อมต่อทางกล วิธีการนี้ให้ความสะอาดในการเชื่อมต่อน้อยกว่าการเชื่อม อย่างไรก็ตาม การลดทอนสัญญาณในกรณีนี้ยังน้อยกว่าเมื่อใช้ขั้วต่อแบบออปติคัล

ข้อดีของวิธีนี้เหนือวิธีอื่นคือใช้อุปกรณ์ง่ายๆ ในการทำงาน (เช่น โต๊ะประกอบ) ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานได้ในสถานที่เข้าถึงยากหรือภายในโครงสร้างขนาดเล็ก

การต่อแบบกลไกเกี่ยวข้องกับการใช้ตัวเชื่อมต่อแบบพิเศษ - ที่เรียกว่าการต่อแบบ ตัวเชื่อมต่อเชิงกลมีหลายประเภทซึ่งเป็นโครงสร้างยาวพร้อมช่องสำหรับเข้าและยึดเส้นใยแสงที่ประกบกัน การยึดนั้นมั่นใจได้โดยใช้สลักที่มาจากการออกแบบ หลังการเชื่อมต่อ รอยต่อจะได้รับการปกป้องเพิ่มเติมด้วยคัปปลิ้งหรือกล่อง

ขั้วต่อแบบกลไกสามารถใช้ซ้ำได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะใช้ในระหว่างการซ่อมแซมหรือบูรณะในสายการผลิต

FOCL: ประเภทของใยแก้วนำแสง

ใยแก้วนำแสงที่ใช้ในการสร้างการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสงมีความแตกต่างกันในวัสดุในการผลิตและโครงสร้างโหมดของแสง ในแง่ของวัสดุ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างเส้นใยแก้วทั้งหมด (ที่มีแกนแก้วและฝาครอบแก้ว), เส้นใยพลาสติกทั้งหมด (ที่มีแกนแก้วและฝาครอบพลาสติก) และรุ่นที่รวมกัน (ที่มีแกนแก้วและฝาครอบพลาสติก ). ปริมาณงานที่ดีที่สุดมาจากใยแก้ว ตัวเลือกพลาสติกที่ราคาถูกกว่าจะถูกใช้หากข้อกำหนดสำหรับพารามิเตอร์การลดทอนและปริมาณงานไม่สำคัญ