Как действат фибрите
През 1990 г. Лин Молинър (Bellcore) демонстрира предаване на данни със скорост 2,5 Gbit / s на разстояние от 7500 км (без междинни усилватели на сигнала).През 1990 г. общата дължина на оптичните влакна в САЩ е около 9 000 000 км.
През 2000 г. общата дължина на оптичните влакна само в САЩ надхвърли 30 милиона километра. Оптичните комуникационни линии работят в честотния диапазон от 1013 - 1016 Hz, което е с 6 порядъка по-високо, отколкото в случая на радиочестотните канали (това осигурява честотна лента от 50 000 Gbit / s). Но земната атмосфера е лоша среда за разпространение на светлина. Поради тази причина, само разработването на силициеви влакна с ниско поглъщане в инфрачервения диапазон ( 2 , където c е скоростта на светлината, f е честотата и l е дължината на вълната.
За най-популярния диапазон l = 1,3 m и Dl = 0,17 m имаме Df =
През 2002 г. Zonu разработи 1,25 Gb/s фотопредавател (GBIC) за предаване и получаване на данни по едно и също влакно при дължина на вълната 1310 nm. За едномодово влакно разстоянието на предаване може да бъде до 10 км. При дължина на вълната от 1550 nm е постижимо разстояние на предаване от 40 km. Опция в процес на разработка за скорости на трансфер от 2,5 Gbps
Оптичната връзка гарантира минимум шум и висока сигурност (почти невъзможна за подслушване). Пластмасовите влакна са приложими за дължини на връзката не повече от 100 метра и с ограничена скорост (под 50 MHz). Наскоро (2006-7) бяха разработени пластмасови влакна, които са подходящи за предаване при 40 Gbps с дължина на кабела 30 m и при 5,35 Gbps с дължина на кабела 220 m (Lightware N4 2007). Вероятността за грешка при предаване по оптично влакно е 1300n, получава се обратната ситуация - по-дълги вълни се движатпо-бавни от късите. За едномодовите влакна доминиращият принос за изкривяването се прави от дисперсията на скоростите на разпространение, за многомодовите влакна основният принос се прави от дисперсията на мода.
Една от критичните области на оптичните системи са снаждането на влакна и съединителите. Като се има предвид диаметърът на централната част на влакното, лесно е да се предположи до какви последствия ще доведе изместването на осите на съединените влакна дори с няколко микрона (особено в едномодовата версия, където диаметърът на централната сърцевина е по-малък от 10 микрона) или деформацията на формата на влакната.
Съединителите за оптични влакна обикновено са с дизайн, показан на фиг., и са изработени от керамика. Загубата на светлина в конектора е 10-20%. За сравнение, заваряването на влакна води до загуби от не повече от 1-2%. Съществува и техника на механично снаждане на влакна, която се характеризира със загуба от около 10% (снаждане). Оптичните атенюатори за оптимално съвпадение на динамичния диапазон на оптичния сигнал и интервала на чувствителност на входното устройство са тънки метални шайби, които увеличават разстоянието между кабелното влакно и приемника.
Ако дължината на влакното трябва да е голяма поради разстоянието, което трябва да се измине, а край пътя няма консуматори, трябва да се монтират междинни усилватели на сигнала (не е необходимо наличието на компютър).
С използването на оптични влакна е възможно да се създават не само пръстеновидни структури. Възможно е да се изгради мрежов фрагмент, който е еквивалентен на кабелен сегмент или хъб по естеството на връзките. Схемата на такъв фрагмент от мрежата е показана на фиг. (пасивен хъб). Основният елемент на тази подмрежа е прозрачен цилиндър, в един от краищата на който са свързани изходни влакна на всички предаватели на интерфейси на устройства,компоненти на подмрежата. Сигналът от другия край през влакната се подава към входа на фотоинтерфейсните приемници. По този начин сигналът, предаван от един от интерфейсите, се подава към входа на всички други интерфейси, свързани към тази подмрежа. В този случай загубата на светлина е 2C + S + 10 * log(N), където C е загубата в конектора, S е загубата в пасивния сплитер и N е броят на оптичните канали (N може да достигне 64). Съвременните микросхеми на трансивъра (DIP пакет) имат вградени съединители за оптичен кабел (62,5/125 µm или 10/125 µm). Някои от тях (например ODL 200 AT&T) могат да превключват към байпасен оптичен път (байпас), когато захранването е изключено.
Напоследък беше постигнато забележимо намаляване на цената на оптичните канали благодарение на мултиплексирането с разделяне на дължината на вълната. Благодарение на тази техника беше възможно да се увеличи честотната лента на канала с 16-160 пъти на влакно. Схемата на мултиплексиране е показана на фиг. На входа на канала сигналите се комбинират в едно общо влакно с помощта на призма. На изхода, използвайки подобна призма, тези сигнали се разделят. Броят на влакната на входа и изхода може да достигне 32 или повече (вместо призми напоследък се използват миниатюрни огледала, където се използва 2D сканиране (или 3D) по дължината на вълната). Разработването на технология за получаване на влакнест материал с висока чистота направи възможно разширяването на честотната лента на едномодовото влакно до 100 nm (за влакна с l = 1550 nm). Лентата на един канал може да бъде в диапазона от 2 до 0,2 nm. Тази технология скоро ще разшири скоростта на трансфер на данни през едно влакно от 1 до 10 Tbps.
Мултиплексиране по дължина на вълната в оптични влакна
Многоканална схема за мултиплексиране с разделяне по дължина на вълнатав оптични влакна. ТЕ - крайно оборудване; L, лазер; M/D - оптичен мултиплексор-демултиплексор
Схема за пренасочване на оптичен информационен поток (RINGrid-WP3-D3_1-JKU. Най-съвременни в мрежите и мрежовите инфраструктури. Договор № 031891)
За да се приложи необходимото маршрутизиране, често е необходимо да се промени дължината на вълната на потока в комутационния възел. Схемата на тази операция е показана на фиг. 3.2.11 (a) OADM - (optical adddrop мултиплексор), (b) OXC - (optical cross-connect) - оптично превключване, (c) OXC с промяна на дължината на вълната.
Схема за пренасочване на оптични информационни потоци със и без промяна на дължината на вълната (RINGrid-WP3-D3_1-JKU. Състояние на технологиите в мрежите и мрежовите инфраструктури. Договор № 031891)