Как работает оптоволоконное тв

Опубликовано: 29.04.2024

За несколько последних десятилетий компьютеры и интернет появились практически в каждом доме. Они используются для связи, развлечений, работы и многих других целей. Чтобы обеспечить создание сети, абонентам прокладывают интернет-линии в виде телефонных проводов, кабеля типа витой пары и оптоволокна. В последнее время именно оптоволокно набирает наибольшую популярность за счет своей скоростной характеристики. В этом материале будет подробно рассказано, что такое оптоволоконный кабель для интернета, как прокладываются оптико-волоконные кабельные сети интернет, какими характеристиками обладает оптический интернет.

Что такое оптоволокно?

Оптоволоконный кабель — это специальный провод, сделанный из стекла и пластмассы. Благодаря ему осуществляется передача луча с помощью его отражения. Есть одномодовые и многомодовые кабельные волокна. В первом случае распространение луча происходит в одном экземпляре, а во втором случае — во множественном, когда каждый луч (мод) вводят в кабель под определенным углом. Впервые передача данных с помощью такой технологии была осуществлена в 1950-х годах.

Конструкция оптоволоконного кабеля

Оптоволокно сконструировано таким образом, что передача данных происходит по специальным оптическим магистралям, которые состоят из отдельных носителей. Они, в свою очередь, объединяются в некую общую конструкцию под названием оптоволоконный кабель.

Как уже стало понятно, кабель делается из стекла, которое само по себе — довольно хрупкий материал — его можно легко разбить. С этой целью провода обеспечиваются защитой от механических повреждений, но этого недостаточно для сохранности кабеля.

Важно! Для большей безопасности оптокабеля объединяют в модули, которые и образуют один кабель. Конструкция его может быть абсолютно разная: диаметр одного провода будет 6 мм, а другого — 1,5 сантиметра.

Принцип работы оптического носителя

Процесс обмена данными происходит за счет того, что свет лазера проходит по кабелю от встроенного светодиодного элемента. Передача заключается в создании однонаправленных импульсов в виде двоичного кода. Специально для обмена данными было создано два независимых канала.

Особенности и преимущества оптоволокна

Среди особенностей такого типа проводов можно выделить следующие, которые являются и преимуществами технологии:

Оптоволоконные линии не подвергаются влиянию электромагнитных волн и полей, а значит, в любых условиях можно в полной мере почувствовать хорошее качество связи и ее надежность;
Скорость передачи данных по оптоволокну — высокоскоростная. Это дает возможность обмениваться информацией в разы быстрее, чем по любому виду железных проводов;
Отсутствие электромагнитного излучения, дающее возможность увеличить безопасность такого типа передачи данных. Оптические провода нельзя взять на прослушку. Для этого нужно полностью разрушить его строение, что будет замечено низкой скоростью сигнала и помехами различного рода;
За счет используемой технологии кабеля не нуждаются в большом количестве ретрансляционных точек, что уменьшает внутренние помехи при передаче двоичной информации.

Ограничения оптоволокна

Есть и некоторые минусы технологии. Одной из причин, по которой такой вид проводов не является общедоступным, становятся затраты на его прокладку. Это не выгодно, когда уже есть готовые телефонные линии. Большинство людей, получающих интернет в 20-100 Мбит/с вполне довольны скоростью. Волокно работает оптимальнее, чем медь или алюминий, но из-за нагрузок на сервера пользователь часто просто не увидит разницы между ними. Например, приложение, загружающее большой файл на компьютер, может доставить его за считанные секунды при быстром соединении, но из-за ограничения на самих серверах софта эта цифра будет ограничена.

Прокладка оптоволокна на местности

Чтобы проложить оптоволокно на местности, применяют механизированную укладку в грунт. Сама работа выполняется несколькими тракторами, которые сцепляются цугом. Они тянут специальный плуг, закрепленный на кабелеукладчике. Предварительно плуг углубляют в землю на полтора метра. На самом кабелеукладчике, представляющем собой небольшую тележку, закреплена катушка. Она при ручном кручении и подает кабель в траншею, которую прорывает плуг в движении.

Поверх волоконно-оптического кабеля на небольшой слой земли укладывают заметную и яркую сигнальную ленту. После укладки сразу же происходит ее засыпка землей. На поверхности грунта в итоге остается небольшое углубление около 20-30 сантиметров.

Важно! Через некоторое время все неровности рельефа сравниваются с помощью ножа бульдозера от легкого трактора. В теплое время года такая прокладка зарастает травой, но ее легко можно обнаружить с помощью заранее установленных столбиков.

Технология подключения

Технология подключения этого вида кабелей ничем по сути не отличается от проведения витой пары или телефонной линии. Все работы выполняются в несколько этапов:

Этап монтажа сети из волоконно-оптического провода;
Этап получения специального модема и его подключение (настройка);
Этап создания подключения нового модема к сети по новой технологии.

Монтажные работы

Такого вида работы выполняются специальными монтажными бригадами, которые устанавливают оборудование провайдера в доме, если его нет, и проводят кабель напрямую от щитка к каждой квартире, желающей получить доступ в оптоволокно интернет именно от этого оператора и заключить с ним договор. Если основной кабель только провелся к дому, то монтаж на всех этажах может занять не один день. Если же он уже давно установлен и просто появился новый желающий клиент, то процесс займет пару минут: от просверливания нескольких стен перфоратором до прокладки кабеля в квартиру по углам этих стен.

Монтаж оборудования в подъезде

Перед тем, как протягивать сеть в отдельные квартиры, нужно установить все необходимое оборудование в подъезде. Работать в этом направлении могут несколько бригад. Электромонтажники пробивают отверстия в перекрытиях, и крепят пластмассовые пеналы, укладывая в них оптокабеля. После всех работ каждый кабель будет висеть около входа в квартиру в смотанном виде.

Далее происходит более громкий вид работ: создание отверстий в бетонных плитах для специальных пластмассовых трубок. После прокладки труб устанавливается оборудование оптических распределителей и коробок.

Монтаж оборудования в квартире

Параллельно с работами вне квартир оператор и его сотрудники должны помочь людям с выбором мест под специальные розетки и провести инструктаж по обращению с хрупким проводом. Провайдер должен заранее сказать, сколько метров кабеля предоставляется бесплатно, а сколько — платно. Обычно отверстие для квартиры пробивают либо близко к потолку, либо около плинтуса. Через эту дырочку с помощью обычной проволоки и протягивается провод интернета. Далее на это место крепится розетка, в которую укладывается кабель.

Важно! Обязательным требованием при установке розетки или модема является наличие рядом электрической розетки, которая будет питать роутер через специальный адаптер.

Получение модема и подготовка к переключениям на оптоволокно

Получение модема осуществляется либо сразу, либо через несколько дней по извещению провайдера. Также сразу или потом может быть составлен или переоформлен договор на предоставление услуг интернета по оптоволокну.

Организационные вопросы

Есть в этом деле и вопросы организационного характера. Если оператор не выдает модем сразу, то за ним нужно будет приехать в сервисный центр, где и будет подписан новый договор и выдача коробки с устройством на руки.

Выполнять подключение модема и его настройку должна бригада специалистов, которые прибудут по заранее оговоренному графику. По окончанию процесса установки клиент расписывается о предоставленных услугах и работоспособности оборудования оптико-волоконного интернета.

Если до этого подключение осуществлялось через этого провайдера, то старое предоставленное оборудование нужно снять и вернуть. Сделает это специалист сервисного центра, который также подключит домашнее оборудование через оптоволоконный интернет.

Технические мероприятия

По прибытию монтажников происходит установка модема: пробиваются несколько отверстий перфоратором и с помощью дюбелей корпус устройства закрепляется саморезами на стене. В него подключается оптокабель. От роутера по полу прокладывают несколько кабелей витой пары для подключения телевизора, персонального компьютера и телефона. Витая пара на концах закрепляется с помощью коннекторов типа RJ-45.

Создание и настройки сети интернет и схема ввода

По сути, после всех вышеперечисленных действий сеть уже собрана. В некоторых случаях еще остается перекоммутировать роутер на управление телевидением, ПК и прочими устройствами, подключить его питание и соединить прибор с домашними сетевыми гаджетами. Схемы оптоволокна очень напоминают медные кабеля, но имеют отличие: домашний телефон в первом случае подключается после роутера и полностью теряет свою автономность.

Наладочные работы

После всех электромонтажных работ осталось подсоединить оборудование к ПК и прочим устройствам, а также выполнить создание сети Wi-Fi. Для этого роутер включают и заходят в его веб-настройки через специальный адрес, где и создается беспроводная сеть, устанавливается пароль и методы ее защиты.

Таким образом, была разобрана оптическая линия интернета, что это и каким образом подключают стекловолокно в качестве интернета в многоквартирные и частные дома от прокладки под землей до монтажа в подъезде и квартирах.

Пока вы читаете эти строки, терабайты данных курсируют по всему миру, запертые в стеклянных нитях, протянутых по дну океана. Напоминает магию, но это всего лишь продвинутая технология. Оптическое волокно — технология, которой, человечество обязано естествоиспытателям XIX века. Наблюдая за лучами света на поверхности пруда, они предположили, что светом можно управлять, но претворить в жизнь ту гениальную идею удалось только совсем недавно с появлением сложнейших заводов и тщательным изучением оптических свойств материалов.

Содержание

Запертый свет

По медной витой паре (как в вашем интернет-кабеле) во множестве движутся электроны. Ток предается по проводнику и несет с собой закодированную в последовательности импульсов — информацию. Нули и единицы — двоичный код, о котором слышали, пожалуй, все. Оптический проводник сигнала работает по тому же принципу, но с точки зрения физики, с ним все гораздо сложнее. Тут могла бы быть получасовая лекция о квантовой механике, и о том, как множество именитых физиков пришли в тупик, пытаясь понять природу света, но постараемся обойтись без пространных рассуждений.

Достаточно держать в уме то, что подобно электронам, фотоны или световые волны (на самом деле в нашем контексте это одно и то же), могут переносить закодированную информацию. Так, например, на аэродромах, в случаях отказа радиосвязи, передают сигналы самолетам при помощи направленных прожекторов. Но то примитивный метод, да и работает он лишь на расстоянии прямой видимости. В то же время, по оптоволокну свет передается на километры и далеко не по прямой траектории.

Чтобы добиться такого эффекта, можно было бы использовать зеркала. Собственно, с этого инженеры-испытатели и начали свои эксперименты. Они покрывали металлические трубы изнутри зеркальным слоем и направляли внутрь луч света. Но мало того, что подобные световоды стоили непомерно дорого. Свет многократно отражался от их стенок и постепенно затухал, терял силу и совершенно сходил на нет.

Зеркала не годились. Иначе и быть не могло. Даже самое дорогое зеркало не идеально. Его коэффициент отражения меньше 100% и после каждого падения на зеркальную поверхность световой луч теряет часть энергии, а в замкнутом объеме световода таких преломлений происходит неисчислимое множество.

Тут-то и пришло время вспомнить о пруде и тех давних исследованиях, что основывались на наблюдении за поведением света в воде. Представьте, как луч закатного солнца падает на поверхность воды, преодолевает границу и направляется вниз, к дну пруда.

Те из читателей, кто помнит школьный курс физики, наверняка уже догадываются, что свет изменит направление своего движения. Часть света пройдет под воду, чуть изменив угол своего движения, а другая незначительная часть света отразится обратно в небо, потому, как «угол падения равен углу отражения». Если долгое время наблюдать за этим явлением, однажды, можно заметить, что свет, отраженный от зеркала под водой, под определенным углом так и не сумеет вырваться наружу — отразится от границы воды и воздуха полностью, лучше, чем от всякого зеркала. Дело не в воде как таковой, а в сочетании двух сред с различными оптическими свойствами — неодинаковыми коэффициентами преломления. Для создания световой ловушки достаточно минимального их различия.

Гибкие световоды

Материалы не столь уж важны. В физических опытах для детей, демонстрирующих этот эффект, часто используют воду и прозрачную пластмассовую трубку. Больше чем на пару метров в таком световоде световой луч не передать, но смотрится это красиво. По той же причине светильники и прочие декоративные изделия часто имеют в своей конструкции световоды из пластмасс. Но когда речь заходит о передаче информации на многие километры, требуются особые, сверхчистые материалы, с минимумом примесей и оптическими свойствами, близкими к идеальным.

В 1934 году американец Норман Р. Френч запатентовал стеклянный световод, который должен был обеспечить телефонную связь, но он толком не работал. Потребовалась масса времени, чтобы найти материал, который бы отвечал высочайшим требованиям к чистоте и прозрачности, изобрести оптическое волокно из диоксида кремния — чистейшего кварцевого стекла. Чтобы создать в прозрачном кремнии разность коэффициентов преломления, прибегают к хитрости. Центр прозрачной болванки, которая превратится в провод, оставляют чистым, в то время, как внешние слои насыщают германием — он изменяет оптические характеристики стекла.

В таком случае, болванку обычно спекают из двух заранее приготовленных стеклянных трубок, вставленных одна в другую. Но можно поступить и наоборот, насытив сердцевину стекловолокна германием. Более технологичным и высококачественным стекловолокно получается, когда стеклянные трубки наполняют изнутри газом и ждут, пока германий сам осядет на стекло тончайшим слоем. Затем трубку разогревают и растягивают до метровой длины. При этом полость внутри закрывается сама.

Получившийся стержень имеет сердцевину с одним коэффициентом преломления и оболочку с другими оптическими параметрами. Он то и послужит для изготовления оптического волокна. Пока тяжелая заготовка толщиной в руку ничем не напоминает провод, но кварцевое стекло хорошо растягивается.

Подготовленную болванку поднимают на высоту десятиметровой башни, закрепляют на вершине и равномерно нагревают до пор, пока по консистенции она не будет напоминать нугу. Тогда из стеклянной болванки под собственным весом начинает тянуться тончайшая нить. По пути вниз она остывает и приобретает гибкость. Это может показаться странным, но сверхтонкое стекло прекрасно гнется.

Готовое оптическое волокно, непрерывно поступающее вниз, окунают в ванну с жидким пластиком, образующим защитный слой на поверхности кварца, а затем сматывают. Так продолжается до тех пор, пока заготовка на вершине башни не будет полностью переработана в единую нить из сотни-другой километров оптического волокна.

Из него, в свою очередь, будут сплетены кабели, содержащие от пары, до пары сотен отдельных стеклянных волокон, упрочняющие вставки, экранирующие слои и защитные оболочки.

Осевой стержень.
Оптическое волокно.
Пластиковая защита оптических волокон.
Пленка с гидрофобным гелем.
Полиэтиленовая оболочка.
Армирование.
Внешняя полиэтиленовая оболочка.

Связь со скоростью света

Описанный процесс сложен, трудозатратен, требует постройки заводов и специального обучения от их персонала, и, тем не менее, игра стоит свеч. Ведь скорость света — это непреодолимый предел, максимальная скорость, с которой информация может распространяться в принципе. Соперничать с оптическим волокном в скорости передачи информации могут, разве что, линии прямой оптической связи, но никак не медные проводники, на какие бы ухищрения не шли их создатели. Сравнения демонстрируют превосходство оптического волокна над остальными средствами передачи информации лучше всего.

Домашний интернет на постсоветском пространстве, зачастую, проводят по двужильной витой паре с проводниками толщиной в один — два миллиметра. Максимумом для нее, оказывается показатель в 100 мегабит в секунду. Этого достаточно для пары компьютеров, но, когда в квартире оказываются умный телевизор, NAS, раздающий торренты, домашний сервер, несколько смартфонов и умных девайсов из мира интернета вещей, не хватит и восьмижильного провода. Ограничения канала связи становятся очевидны. Как правило, в виде артефактов и заикающихся киногероев на экране телевизора, или лагов в онлайн-играх. Оптоволокно толщиной 9 микрон обладает в 30 раз большей пропускной способностью, не говоря уже о том, что таких жил в проводе может быть несколько.

При этом оно компактнее и весит значительно меньше обычных проводов, что оказывается решающим преимуществом, при прокладке магистральных линий связи и планировании городских коммуникаций.

Оптические кабели соединяют континенты, города и датацентры. В России первая такая линия, появилась в Москве. Первый подводный оптический кабель пролег между Санкт-Петербургом и датским Аберслундом. Затем оптоволокно протянулось между предприятиями, государственными учреждениями и банками. В крупных городах получила распространение схема, при которой оптические линии связи доводят до отдельных многоквартирных домов, и, тем не менее, для рядового потребителя оптическое волокно все еще остается экзотикой. Нам бы было интересно узнать, как много наших читателей использует его дома, потому что, по большинству квартир по-прежнему тянется старая-добрая витая пара.

Оптическое волокно не только дорогое и сложное в производстве. Еще дороже оказывается его квалифицированное обслуживание. Тут не обойтись без синей изоленты. При монтаже волокна кварца необходимо специальным образом сращивать, а линии оптоволоконной связи комплектовать дополнительным оборудованием.

Несмотря на то, что разность коэффициентов преломления в сердцевине и оболочке волокна в теории создает идеальный световод, запущенный по кварцевому проводу свет все равно затухает из-за примесей, содержащихся в стекле. Увы, избавиться от них полностью практически невозможно. Десятка молекул воды на километр оптического волокна уже достаточно, чтобы внести в сигнал ошибки и снизить расстояние, на которое его можно передать.

С подобной проблемой сталкиваются инженеры-электрики и в случае с обычными проводами. Расстояние, на которое можно без проблем отправить сигнал по проводу они называют дистанцией регенерации.

Для стандартного телефонного кабеля она равняется километру, у экранированного кабеля — пяти. Оптоволоконная жила удерживает свет на расстоянии до нескольких сотен километров, но, в конце концов, сигнал все равно приходится усиливать, регенерировать. На классических линиях связи устанавливаются сравнительно дешевые и простые усилители. Для оптоволоконных – требуются сложные и высокотехничные агрегаты в которых используются редкоземельные металлы и инфракрасные лазеры.

В линию связи врезают небольшой участок специально подготовленного стекловолокна. Оно дополнительно насыщенно атомами эрбия, редкоземельного элемента используемого, помимо прочего, в атомной промышленности. Атомы эрбия в этом участке волокна находятся в возбужденном состоянии из-за дополнительной накачки светом. Проще говоря, их подсвечивают специально настроенным лазером. Сигнал, проходящий такую область кабеля, усиливается примерно в два раза, поскольку атомы эрбия в ответ на воздействие излучают свет той же волны, что и входящий сигнал, а значит, сохраняют закодированную в нем информацию. После усилителя оптический сигнал может пройти еще около ста километров, прежде чем процедуру потребуется повторить.

Такие системы требуют обученных специалистов для обслуживания и постоянного присмотра, так что экономическая выгода от прокладки индивидуальных оптических линий для конкретных абонентов остается сомнительной в большинстве стран мира. И все же, все мы используем стекловолокно для передачи сообщений. Весь современный интернет базируется на этой технологии и именно благодаря ей стали возможны интернет трансляции в сверхвысоком разрешении, видеостриминг, онлайн игры с минимальной задержкой, мгновенная связь с практически любой точкой планеты и даже мобильный интернет. Да, базовые станции сотовой связи также связывает стекловолокно.

Несмотря на то, что ученые ищут новые пути построения коммуникационных сетей, мы не получим ничего более практичного еще очень долго. Экспериментальные технологии позволяют поднять информационную емкость стекловолокна в два-три раза, все более толстые многожильные стеклянные кабели ложатся на морское дно между континентами, однако принципиальные ограничения, накладываемые скоростью света, запертого в кварцевой жиле, преодолеть вряд ли удастся. Выходом видится отказ от кварца и связанных с ним ограничений, передача информации с помощью лазеров, но она возможна только по прямой. Следовательно, передатчики придется разместить в космосе или хотя бы в верхних слоях атмосферы. Подобные эксперименты в последние годы привлекли внимание крупнейших корпораций, но это уже совсем другая история.

Add to friends
RSS

Как это сделано, как это работает, как это устроено

Самое познавательное сообщество Живого Журнала

Как устроены оптоволоконные сети

aslan wrote in kak_eto_sdelano August 1st, 2015

А знаете ли вы, как приходит в ваш дом интернет, телефония или цифровое телевидение? Ведь технологии давно шагнули вперед и если мы раньше подключались к всемирной паутине через модемы, то сейчас для передачи данных хватит тонюсенького провода и скорости света. Это удивительно, ведь получая услуги, мы редко задумываемся, а как же это сделано?

Недавно, благодаря Ростелеком, удалось узнать поближе о загадочной технологии PON, которая все больше завоевывает рынок цифрового телевидения, телефонии и конечно интернета.
Делюсь с вами, ведь как правило, когда кто-то приходит в офис продаж Интернет-провайдера и желает подключиться по технологии PON к одной или нескольким услугам сразу, просто узнав о такой возможности из рекламы, на самом деле не имеет особого представления о том, что именно он покупает. А вы знаете об этом?

PON придумали на западе, но что мешает и нам пользоваться этим изобретением? Так что же скрывается за аббревиатурой? Технология PON - пассивные оптические сети. Пассивные они потому, что на участке от АТС до абонента не используется никакого активного оборудования и не требуется дополнительного электропитания, волокно тянется до квартиры клиента. За счет этого получается высокая пропускная способность канала и, следовательно, возможность подключить несколько услуг по одной линии телефон, телевидение, Интернет.

Получается, что зайдя на современную АТС мы можем увидеть удивительную картину, когда буквально с одной стойки могут обслуживаться десятки тысяч абонентов. А все потому, что основное преимущество PON - стеклянное оптическое волокно, которое позволяет передавать данные с помощью не электрического, а оптического сигнала (света). Этот сигнал при прохождении от узла связи до квартиры не требует дополнительного оборудования вроде коммутаторов или маршрутизаторов. Радиус действия оптического сигнала до 20км, а это в несколько раз больше, чем электрического.

Узел доступа PON состоит из трех основных элементов: каркас (место, куда устанавливается плата и блок питания), магистральная карта, которая подключается к ядру сети, линейные платы. На один порт линейной платы можно подключить до 64 абонентов.

Если вы подумали, что оптоволокно прокладывается "цельным проводом" от АТС до квартиры, то это не так: на определенном участке линии сигнал делится. Для деления сигнала изобрели пассивный оптический делитель — сплиттер, который превращает одно волокно в два, четыре, восемь и так далее. А прежде, чем интернет или интерактивное телевидение придет в квартиру, он проходит разные этапы.
Как правило в подвале находится распределительная муфта, где кабель, состоящий из 144 волокон делится на то количество, которое нужно именно в этой парадной (или доме), остальное же пропускается дальше. Производятся эти манипуляции мастерами.

Укладываются волокна в бухту, кассету. Потом одевается защитный короб. Все вместе – муфта.

Прибор, который является диагностическим для выявления длины волокна, возможных дефектов и тд. Он обязательно используется при монтаже системы.

Из подвального помещения и уже известной нам бухтымуфты, волокна попадают в сплитер, затем в распределительную коробку, которая в свою очередь располагается непосредственно в подъезде и на этаже.

Оптический патч-корд от квартиры абонента до распределительной коробки, расположенной в подъезде, укладывается в защитные короба.

После того, как оба конца волокна (со сплиттера и из квартиры) находятся в распределительной коробке, производится их соединение с помощью специального сварочного аппарата. Сварка волокна производится в муфте, сплиттере и коробке, а абонентский патч-корд из квартиры подключается уже к разваренному порту в распределительной коробке. Таким образом, получается полностью оптоволоконная линия от АТС до абонента.

В такихе же коробах протягивается кабель и непосредственно в квартиру. Там также бережно волокно укладывается в оптическую розетку или протяжную коробку или кассету оптического терминалабухты и закрывается. По неписаным правилам оборудование монтируют рядом с отверстием, куда затянули оптику, чтобы протяженность волокна по квартире была как можно меньше. Лучше не прокладывать оптоволокно по всей квартире. Почему? Все просто — этот тоненький «проводок» очень и очень хрупок, чувствителен к различным изгибам, перегибам, давлению (наступать на него или ставить мебель не нужно, так же как и подпускать животных). От всех вышеперечисленных процедур оптоволокно ломается и часто вызывать мастера - стоит ли это ваших нервов?

Вот так выглядит уже поставленное оборудование в квартире. Занимаются установкой, отладкой и подключением инсталляторы.

Прежде всего, сотрудник делает оконцовку оптического волокна в квартире абонента и монтирует оптический коннектор. Для этого требуется набор инструментов: измеритель оптической мощности, скалыватель оптических волокон, стриппер, ножницы для кевларовых нитей, спиртовые безворсовые салфетки, визуальный локатор повреждений и источник излучения, а также маркер и линейка. Для соблюдения техники безопасности мастер обычно работает в защитных очках.

Итак, самое интересное впереди. Ведь оптическое волокно уже в квартире, но работать пока не может. Для этого проводится ряд манипуляций. На кабель одевается хвостовик оптического коннектора, затем берется специальный отмаркерованный контейнер, куда складываются осколки оптического волокна (которые ни в коем случае не должны оставаться у потребителя дома, они острые и опасны).

Берется стриппер и снимается верхний слой изоляции. Затем маркером отмечается место, до которого будет производиться зачистка волокна.

Имеем вторичное буферное покрытие оптоволокна и кевларовую нить.

Сптриппером аккуратно надрезается и снимается вторичное покрытие, а затем первичный буфер.

Вот оно - волокно, тонкое как волосок, которое принесет в дом новейшие технологии, доступ в всемирную паутину, а также телефонную связь. Это совершенно потрясающе!

Волокно очищается с помощью спиртовой безворсовой салфетки и делают его скол на специальном приборе (да, да, ведь это стекло по сути!). После чего происходит почти ювелирная работа - надо попасть в маленькое отверстие коннектора и зафиксировать там волокно.

Одевается корпус коннектора

Вот тут вступает в ход измеритель оптической мощности и промеряется патчкорд (уровень затухания сигнала).

А вот очень интересный прибор, похожий на большой карандаш - это визуальный локатор повреждений.

Его целью является нахождение повреждений. Пучок света направляется прямо по волокну и.

если обнаружим повреждение - это будет видно визуально: участок будет светиться.

Смонтированный коннектор (с кабелем) монтируется в оптическую розетку, протяжную коробку или кассету от которой и будет происходить непосредственное подключение оптического терминала абонента. Можно сказать, что мы пришли к последнему шагу в достижении вожделенной системы PON в доме.

Для этого используется соединительный патч-корд с разной полировкой соединительный патч-корд используется в случае установки розетки, при установке протяжной коробки или заведении кабеля в кассету терминала кабель сразу оконцовывается коннектором с полировкой APC и более совершенный измеритель оптической мощности — универсальный тестер-смартфон на платформе Android. При помощи него можно не только производить измерения, но и демонстрировать абоненту работу услуги Wi-Fi, работу сайта и др.

Выполняется настройка дополнительной услуги - Wi-Fi подключения, а также через тестовый ноутбук настраивается доступ к сети.

и обязательно демонстрируется все абоненту!

даже тест на скорость соединения и передачи данных.

Подключается телефония: важно знать, что к оптическому терминалу подключается только один телефонный аппарат.

Ну и наконец, подключается, в данном случае, главная услуга "Ростелекома" - "Интерактивное Телевидение". При первичном запуске вводятся учетные данные приставки.
И если к вам пришел установщик и не ознакомил с основными функциями, смело можете ставить ему большой минус за его работу, он должен это делать в обязательном порядке.
Отдельно объясняется устройство пульта, который может и дублирует функции стационарного пульта (включение-выключение ТВ, переключение громкости), но все же является другим устройством.

Функции "Интерактивного Телевидения": создание различных профилей, "Мультискрин", "Видеопрокат", просмотр на экране фото, видео, музыки при помощи USB-входа на приставке, интернет-сервисы (погода, соцсети, карты), управление просмотром (пауза, запись).
К терминалу можно подключить до трех ТВ-приставок и, соответственно, до трех телевизоров.

Ну как? Находятся ли плюсы в использовании технологии PON? Мне кажется да и самый большой - это пропускная способность такого маленького "волоска".

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите на адрес (shauey@yandex.ru) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят тысячи читателей сайта Как это сделано

Отдельные фото из моих репортажей можно смотреть в инстаграме инстаграме. Жмите на ссылки, подписывайтесь и комментируйте, если вопросы по делу, я всегда отвечаю.

Также на ютюбе выходят мои интереснейшие ролики, поддержите его подпиской, кликнув по этой ссылке - Как это сделано или по этой картинке. Спасибо всем подписавшимся!

Скоростной интернет, цифровое телевидение, мобильная связь возможны благодаря тонким стеклянным нитям, тянущимся по морскому дну между континентами. Если бы не оптоволокно, вы бы вряд ли читали эти строки.

Принципиальные основы этой технологии описаны еще в середине XIX века. Тогда в роли проводника сигнала пытались использовать воду – безуспешно. Подходящие для реализации смелой идеи материалы были разработаны только через сто с лишним лет.

Проводник для света

В обычном проводе сигнал передается по медной жиле. Информацию переносит поток электронов – электрический ток. Данные передаются зашифрованными в двоичном коде. Если импульс проходит – это обозначает единицу, не проходит – ноль.

В оптоволоконной линии связи принцип кодировки тот же, но информацию переносят фотоны или световые волны, точнее, и то, и другое одновременно. Ученые так долго спорили о природе света, что в конце концов объединили несовместимые теории. Но не нужно понимать квантово-волновой дуализм, чтобы разобраться, как свет используют для передачи информации в телекоммуникационных сетях.

Достаточно понять, как заставить свет течь по проводам на протяжении километров.

Первое, что приходит в голову, – зеркала. Сделайте металлическую трубку и покройте изнутри гладким слоем, например, из серебра.

Свет, попав внутрь с одной стороны, будет отражаться от стенок, пока не достигнет выхода с другой стороны. Неплохая идея, но она не будет работать.

Во-первых, изготовление такой трубки нужной длины – чрезвычайно сложная, а значит и дорогая задача.

Во-вторых, коэффициент отражения серебра – 99%, то есть попавший в трубку свет будет терять энергию и уже через 100 отражений совершенно погаснет.

Гораздо лучше обойтись и без зеркал. Как это сделать, подскажут основы геометрической оптики, заложенные в XIX веке.

Основную идею легко продемонстрировать на примере аквариума. Луч света от источника под водой проходит через границу воды и воздуха – двух сред с разными оптическими свойствами – и частично меняет направление движения, а частично отражается от границы двух сред как от зеркала.

Если угол падения луча уменьшать, в определенный момент свет перестанет выходить из воды вовсе и будет отражаться полностью, на 100%. Граница двух сред работает лучше всякого зеркала.

Как выяснилось, чтобы создать такую границу, вода не нужна. Подойдут любые два материала, по-разному пропускающие свет – имеющие разные коэффициенты преломления. Даже разницы в 1% достаточно для создания световода.

Стеклянные провода

В светильниках и игрушках световоды делают из пластмасс, но, чтобы получить пригодное для связи оптоволокно, необходимы более дорогие и более прозрачные материалы.

Ученые приспособили для этой цели кварцевое стекло. Сердцевину заготовки для оптоволокна чаще всего делают из чистого диоксида кремния. Внешний слой также создают из кварца, но с примесью бора или германия для снижения коэффициента преломления.

Раньше, чтобы получить такую заготовку, просто вставляли две стеклянные трубки друг в друга, но сегодня чаще поступают иначе. Полые трубки из чистого кварца наполняют смесью газов с высоким содержанием германия и медленно нагревают до тех пор, пока германий не осядет равномерным слоем на внутреннюю поверхность.

После того как на кварцевом стекле нарастет достаточно толстый слой оксида германия, трубу нагревают до размягчения и вытягивают до тех пор, пока полость внутри не схлопывается.

Так получается стержень диаметром от 1 до 10 сантиметров и длиной приблизительно 1 метр, уже содержащий в сердцевине кварц с добавкой германия, имеющий повышенный показатель преломления и оболочку из чистого кварца вокруг.

Такую заготовку доставляют на вершину башни высотой до нескольких десятков метров. Там нижнюю часть заготовки вновь нагревают до полутора тысяч градусов — почти что до точки плавления, и вытягивают из нее тончайшую нить. По пути вниз стекло остывает и окунается в ванну с полимером, который формирует на поверхности кварца защитный слой. Таким методом из одной заготовки получается до 100 км стекловолокна. У основания башни остывшее волокно наматывается на бобину.

Да, именно наматывается: как ни странно, кварцевое волокно легко гнется.

Получившиеся волокна собираются в пучки по несколько штук и запаиваются в полиэтилен. Затем из этих пучков сплетаются кабели.

В каждом кабеле может быть от двух-трех и до нескольких сотен световодов. Снаружи они для прочности оплетаются полимерной нитью и получают еще одну защитную оболочку из полиэтилена.

Преимущества и недостатки оптоволокна

Все эти сложности оправданы потому, что свет – самое быстрое, что есть во Вселенной.

Благодаря этому свойству света оптоволокно обладает непревзойденной информационной емкостью. Витая пара, подобная телефонной линии, или коаксиальный кабель, проводник с экраном, пропускают 100 мегабит в секунду.

Самый распространенный для компьютерных сетей восьмижильный кабель из 4 скрученных пар пропускает до 1000 мегабит в секунду. Оптоволокно по одной жиле — в три раза больше, до 3000 мегабит в секунду, а при помощи различных экспериментальных ухищрений можно преодолеть и этот порог.

К тому же оптоволокно значительно легче меди. При толщине 9 микрон – тоньше человеческого волоса – нить из кварца длиной 100 км весит около 15 г.

Практически все современные магистральные линии передачи данных проложены из оптоволоконных кабелей. Они связывают континенты, страны и дата-центры.

В крупных городах «оптика» используется и при подключении многоквартирных домов к мировой сети, но волокно прокладывается между провайдером и домом, а по квартирам разводится обычная витая пара.

При такой схеме подключения максимальная скорость доступа к сети для абонента по-прежнему не превышает 100 Мбит/с. Для сравнения, проведя оптический кабель прямо в квартиру, можно получить канал в 1 Гбит/с, и все же потребитель редко сталкивается с оптоволоконным Интернетом.

Дело не только в том, что оптоволокно дорого в производстве. Проложить кабель – это лишь начало. Сигналы, идущие по линии связи, с расстоянием накапливают ошибки и в конце концов вовсе затухают. У витой пары это происходит через 1 км, у коаксиального кабеля примерно через 5 км. После сигнал приходится восстанавливать и усиливать – регенерировать.

У оптоволокна дистанция регенерации в разы больше, но, каким бы чистым ни было кварцевое стекло, в нем остаются примеси, например, миллионные доли процентов воды.

Длина волокна может составлять сотни тысяч километров, но через 100–200 км затухание оптического сигнала все же себя проявляет.

Поэтому на линиях оптоволоконной связи устанавливаются промежуточные усилители, которые восстанавливают амплитуду оптического сигнала, и регенераторы, удаляющие помехи. Такое оборудование значительно более дорогое, чем усилители на традиционных линиях связи, и требует квалифицированного обслуживания.

Но главное, на данный момент гигабитные каналы связи мало востребованы обычными людьми. Возможно, с появлением умных домов, носимых компьютеров, распространением стриминга видео в сверхвысоком разрешении потребность в них возрастет, но пока скорости, предоставляемой витой парой, среднему потребителю вполне достаточно.

Даже не соприкасаясь с этой технологией напрямую, каждый из нас пользуется ее преимуществами. Стабильность подключения, малая задержка прохождения сигнала до самых удаленных серверов и высокая скорость получения ответа от них, возможность снять деньги в любом банкомате и совершить звонок в любую страну мира – все это заслуга оптоволокна, и конкурентов у него нет и в проекте.

В момент чтения этого текста терабайты информации проходят по всей планете через стеклянные нити, протянутые всевозможными способами. Это больше напоминает волшебство, но на самом деле это одна из важнейших технологий, изобретенных человечеством.

Она появилась благодаря естествоиспытателям XIX века, которые в теории предположили возможность управления светом. Сама идея была воплощена в жизнь после более детального изучения оптических свойств разных материалов. Что такое оптоволокно, как работает, особенности и производство кабеля – все это темы нашей статьи.

Передача света
Световоды по новой технологии
Производство световолокна
Передача информации со скоростью света
Сложность технологии и ограничения

Передача света

Через медную витую пару проходит огромное количество электронов. Ток переходит по проводнику, передавая закодированную последовательность импульсов – данные. Сам код состоит из нулей и единиц (двоичный). Оптоволокно отправляет сигналы по аналогичному принципу, хотя в плане физики здесь сложнее.

Лучше обойтись без теории и просто понимать, что аналогично электронам, световые волны также умеют передавать данные. К примеру, когда на аэродромах отказывает связь по радио, используется запасной вариант – сигналы отправляются по прожекторам. Однако, такой способ можно использовать лишь в прямой видимости, а оптоволокно передает свет на тысячи километров и не всегда по прямой.

Изначально ученые пытались передавать свет на долгие расстояния с помощью зеркал. Так, металлические трубы внутри покрывались зеркальным слоем и в них направлялся световой луч. Но цена таких световодов оказалась слишком высокой, а свет рано или поздно терял свои свойства и угасал.

Позже решение было найдено – свет можно запереть, если использовать для его передачи две среды с разными оптическими свойствами. При этом будет достаточно даже небольшого различия.

Световоды по новой технологии

Что такое оптоволокно, вы узнаете, посмотрев следующее видео:

Уже понятно, что для простой передачи света не столь важен выбор материалов. Для физических опытов в школе достаточно иметь под рукой воду и трубку из пластмассы. Тем не менее, для трансляции сигналов на тысячи километров необходимы максимально чистые материалы с практически идеальными оптическими свойствами и с минимальными примесями.

Наиболее подходящим материалом оказался диоксид кремния (кварцевое стекло). Для получения в нем разных коэффициентов преломления света используется хитрость. Так, его центр оставили чистым, а внешние слои насытили германием, позволяющим изменить свойства стекла.

Производство световолокна

Болванка (которая в будущем превратится в провод) спекается из двух подготовленных трубок, вставляемых одна в одну. Существует и другой вариант, когда сердцевина насыщается германием.

Однако, лучше наполнить трубки изнутри газом. Затем достаточно подождать, чтобы германий сам осел на стекло с минимальным слоем. После этого останется разогреть трубку и растянуть на метр. Вдобавок, полость внутри закроется самостоятельно.

У готового стержня будет сердцевина и оболочка с различными оптическими свойствами.

Именно он подходит для будущего оптоволоконного провода. Хотя заготовка с диаметром несколько десятков сантиметров не слишком его напоминает, зато стекло из кварца отлично можно растянуть.

Поэтому готовую болванку поднимают на башню с высотой 10 метров, укрепляют ее и начинают равномерно подогревать, чтобы ее консистенция начала напоминать нугу. Начиная с определенного момента, из болванки под ее весом начнет тянуться тонкая нить. Опускаясь вниз, она застынет и станет достаточно гибкой. Это вызывает удивление, однако, сверхтонкие стекла хорошо сгибаются.

Приготовленное оптоволокно, постоянно опускающееся вниз, спускают в наполненную жидким пластиком емкость. Это позволяет нанести защиту на кварцевую поверхность, затем нить сматывают. Процесс идет до того момента, пока болванка не превратится в одну нить, длиной 100-200 километров.

Уже с такой нити плетутся кабели, которые могут содержать от двух до двухсот стекловолокон. Далее кабель оснащают вставками для упрочнения, экранирующими слоями и оболочкой для защиты.

Передача информации со скоростью света

Для запуска в производство оптоволокна необходимо строить специализированные заводы, специально обучать персонал, не забывая при этом об огромных вложениях. В любом случае, вложения стоят полученной выгоды.

Скорость света – это максимальный предел, позволяющий обмениваться информацией. Медные провода такого предела достигнуть не могут.

Единственным конкурентом оптоволокна можно назвать линию прямого оптического соединения.

В постсоветских странах в основном домашний интернет проводят посредством двужильного кабеля, где толщина жил составляет от одного до двух миллиметров. Максимальная скорость передачи данных составляет 100 Мбит/сек. Ее вполне хватит для нескольких компьютеров, однако, при наличии Smart TV, NAS сервера и других смарт-устройств, будет недостаточно кабеля даже с восемью жилами. При этом у оптоволокна с толщиной 9 микрон пропускная способность в 30 раз выше, а сам оптоволоконный кабель работает на нескольких жилах.

Еще одно преимущество применения оптоволоконного кабеля – его меньший вес, по сравнению с медными проводами, и габариты. Это удобно при прокладывании магистральных линий.

Благодаря оптическим кабелям, появилась возможность соединить даже целые континенты. Например, в России первая линия была проложена в Москве. Подводным кабелем первым соединили Санкт-Петербург и Аберслунд (Дания).

После этого оптоволокно стали использовать для связи между предприятиями, банками и госучреждениями. Что касается интернета для населения, в городах применяется практика, когда такими линиями провайдеры подключают многоквартирные дома, а уже в квартиры интернет поступает при помощи традиционной витой пары. Тем не менее, некоторые пользователи уже начали переходить на оптику, хотя такая возможность доступна не всем.

Предлагаю к просмотру познавательный документальный фильм про оптоволокно:

Сложность технологии и ограничения

Оптоволокно не только дорого и сложно производить. Львиную долю затрат занимает его обслуживание. Здесь невозможно обойтись стандартной изолентой. Во время монтажа кабелей кварц нужно сращивать с применением специальной технологии, а линии необходимо доукомплектовывать дополнительным оборудованием.

Благодаря разным коэффициентам преломления света, в оболочке и сердцевине теоретически можно получить световод. Однако, пущенный через кварц свет будет постепенно затухать, поскольку свое дело делают примеси в стекле. При этом устранить этот недостаток полностью почти невозможно. Да и нескольких молекул H20 на целый километр провода хватит для появления ошибок в сигнале и понижения максимального расстояния его передачи.

Аналогичная проблема еще появлялась у электриков во время изготовления медных и других проводов. Позже был введен новый термин «дистанция регенерации» – максимальное расстояние, по которому без проблем передается сигнал.

Одна оптоволоконная жила в состоянии держать свет до двух-трех сотен километров. Однако, рано или поздно потребуется дополнительно усиливать и восстанавливать сигнал.

Для стандартных линий связи достаточно установить недорогие усилители. Для оптоволокна необходим монтаж сложного оборудования, для работы которого необходимо использовать редкоземельные металлы и запускать инфракрасные лазеры.

Так, в линию связи нужно врезать участок специального стекловолокна, насыщенного эрбием. Его атомы, благодаря накачиванию светом, будут находиться в возбужденном состоянии. Для поддержания такого состояния и нужен специальный лазер. Когда сигнал проходит через эту область, его мощность увеличивается почти вдвое, так как эрбий излучает свет, аналогичной сигналу, волны. Следовательно, зашифрованная информация сохраняется также. Далее свет может пройти еще 100 километров, где нужно еще раз повторить усиление.

Для поддержания этой системы нужен обслуживающий персонал и беспрерывный присмотр. Поэтому экономический эффект от прокладки оптики для абонентов почти во всех странах мира остается под большим вопросом. Тем не менее, оптоволокно для передачи данных – универсальный вариант.

Именно на данной технологии основан интернет современного уровня, позволяющий передавать видео в высоком разрешении, вести видеостриминг, поддерживать серверы онлайн-игр практически без задержек, предоставлять моментальную связь между любыми городами мира, а также обеспечивать мобильную передачу данных. Ведь станции мобильных операторов соединены между собой тоже стекловолокнами.

Хотя специалисты работают над созданием новых средств коммуникации, более мощная технология появится в обиходе еще нескоро. Да, некоторые решения позволяют увеличить пропускную способность примерно в два раза, а между континентами прокладываются все более толстые жилы из кварца.

Обойти принципиальный предел, связанный с максимальной скоростью света, через кварц, скорее всего, не получится. Можно отказаться от кварца и обеспечить передачу сигнала лазерами. Однако, это можно делать только по прямой линии. Поэтому передатчики потребуется устанавливать только в космосе или хотя бы над орбитой земли.

Читайте также: