Vláknová optika je již mnoho let považována za jednu z ústředních oblastí vývoje v oblasti komunikačních technologií. Specialisté do tohoto konceptu zpočátku vkládali velké naděje, které dodnes jen potvrzují periodické úspěchy při pokládání komunikačních sítí různých velikostí. Zejména komunikace z optických vláken již prokázala svou účinnost na příkladu pacifických komunikačních linek a v budoucnu se plánuje použití této základny v laserových a senzorových systémech.
Co je vláknina?
Komunikace na bázi optických sítí je tvořena na principu elektromagnetického záření, díky kterému je přenášen signál. Fyzickým nosičem jsou světlovody, které se vyznačují odolností proti rušení a velkou šířkou pásma. Co je tedy světlovod a co má společného s přenosem dat? Toto vlákno je vyrobeno ze skla sněkteré přísady, díky nimž může výrobce měnit jednotlivé optické vlastnosti. Minimálně je vyžadován polymerní povlak, který chrání vlákno před vnějším poškozením. Ve skutečnosti je toto vlákno také heterogenní ve své struktuře. Skládá se z jádra o průměru asi 8-10 mikronů a také z okolního pláště, který tvoří válec o tloušťce asi 100-125 mikronů. Princip činnosti komunikačního kanálu s optickým vláknem spočívá ve schopnosti světlovodu poskytovat vnitřní odraz elektromagnetických vln s určitými indexy lomu. Podmíněný paprsek světla v procesu pohybu uvnitř optického vlákna se odráží od pláště zevnitř, aniž by opustil obvod. Tímto způsobem je dodán signál s různými hodnotami ztráty.
Výkonové charakteristiky sítí z optických vláken
Hlavní pozitivní aspekty provozu optických linek jsou spojeny s vysokou rychlostí poskytování informací. Donedávna byla tato hodnota vyjadřována jako rekordní hodnota 1 terabit za sekundu. Nicméně i nyní jsou tyto údaje považovány za irelevantní z hlediska rekordních čísel. Nové technologie systémů vlnového multiplexování tedy umožnily optickým vláknům poskytovat signálovou službu rychlostí 15 Tbps. Velké telekomunikační korporace praktikují využití vícekanálové optické komunikace na vzdálenost až 10 000 km s podporou rychlostí 100 Gbps. Mimochodem, jedna stopa může obsahovat až 150-200 kanálů, cožkvůli malému průměru vláken. Jedno kmenové vedení bez vnějšího ochranného pláště má tloušťku maximálně 1 cm. Co se týká velikosti útlumu, který ovlivňuje nejen rychlost, ale i celkovou kvalitu přenosu signálu, je tento údaj v případě optického vlákna 5 dB/km. Toto je extrémně dobrý ukazatel ve srovnání s tradičními elektrickými sítěmi, který umožňuje položit vedení na 100 km nebo více bez mezilehlých bodů konverze signálu.
Výhody technologie
Společně s vysokou přenosovou rychlostí a nízkým útlumovým efektem má vláknová optika následující výhody:
- Trvalost provozu linky.
- Spolehlivost procesu.
- Ochrana před vnějšími elektromagnetickými vlivy.
- Vysoká úroveň kódování signálu, prakticky eliminující možnost zachycení dat.
- Širokopásmové připojení.
- Nízká hmotnost a skromné rozměry.
Rozsah, v jakém se výše uvedené výhody projeví u konkrétní optické komunikační linky, závisí na způsobu jejího uložení a kvalitě materiálu. Tak například jednou z nejdůležitějších překážek masového přechodu na tento způsob organizace komunikace v Rusku je nízká úroveň specialistů v této oblasti a neuspokojivá kvalita spotřebního materiálu.
Nevýhody technologie
Sítě z optických vláken mají také charakteristické nevýhody, které se mohou dokonce objevitbez ohledu na kvalitu technického provedení komunikačních kanálů. Mezi nimi je uvedeno:
- Vysoká cena. Jak ve fázi organizace technické infrastruktury, tak v procesu její údržby náklady stále převyšují náklady na zřízení a provoz známějších komunikačních linek.
- Křehkost konstrukce. Jednou z nejcitlivějších nevýhod optických vláken je jejich instalační omezení. Trvanlivost vysokoúrovňové optické komunikace je možné zajistit pouze při přímém vedení vedení. Tento problém se však postupně řeší právě zaváděním speciálních aditiv do struktury jádra vlákna.
- Vysoké nároky na telekomunikační infrastrukturu. Opět se můžete spolehnout na vysoký výkon při použití optických linek, pouze pokud je systém organizován na moderním síťovém zařízení.
Uplatnění optické komunikace v Rusku
Stejně jako v jiných zemích s pokročilým technologickým rozvojem, i v Rusku nachází vláknová optika své místo především v telekomunikačním průmyslu. To však není jediná oblast, která tuto technologii ovládá. Optická vlákna se používají v měřicích zařízeních, rentgenových přístrojích (včetně MRI), gyroskopech a bezpečnostních poplašných systémech. Metody technické integrace jsou přitom často podobného charakteru, což potvrzuje i rozsah potřebných pracovníků pro organizaci takových systémů. Zejména volná místa pro komunikaci z optických vlákenzahrnuje práce pro svářeče, montéry a systémové inženýry Totéž platí pro údržbu infrastruktury optických vláken.
Problémy při implementaci optických komunikací
Řada velkých ruských poskytovatelů působících v oblasti telekomunikací má finanční potíže s přechodem na nové technologie pro organizování sítí. Částečně je to dáno vysokými náklady na technickou obnovu sítí s kompletní výměnou jak nosičů signálu, tak provozního zařízení. Metropolitní společnost MGTS považuje optické komunikace za jednu z klíčových oblastí dnešního rozvoje, ale zároveň si její zástupci všímají i potíží spojených s neochotou samotných předplatitelů přejít na nové technologické prostředky. Mnoho uživatelů je spokojeno s tradiční sítí s měděným drátem, která poskytuje dostatečné přenosové vlastnosti spotřebitele. Nechtějí přeplácet inovace, což nutí operátora nést náklady na obsluhu dvou typů telekomunikačních sítí.
Vyhlídky na rozvoj komunikace z optických vláken
Pokud je masový spotřebitelský trh stále rezervovaně naladěn na evoluční proces přechodu na vláknovou optiku, pak přední světové korporace již hledí do budoucnosti, kterou otevírají optické komunikační technologie v různých oblastech. V současné doběMezi nejslibnější oblasti patří distribuované senzorové systémy a lasery z optických vláken. První technologie umožní provádět nedestruktivní zkoušky stavebních a inženýrských konstrukcí s širokou škálou výstupních dat analýzy - zejména s přesnými indikátory teplotních, tlakových a deformačních procesů objektu. Pokud jde o vláknové lasery, jejich vlastnosti a charakteristiky emitovaných vln mohou poskytnout nebývalé příležitosti ve fyzikálním zpracování pevných materiálů.
Závěr
Komunikace založená na technologii optických vláken se všemi negativními faktory aplikace rozšiřuje rozsah pokrytí. Do značné míry to napomohl technologický formát sítě GPON, což je optimalizovaný koncept dálkových vedení z optických vláken. Rostelecom, jako jedna z největších telekomunikačních společností v Rusku, udělal velký krok v technologickém rozvoji tohoto formátu. Dnes provádí pokládku linek bez mezilehlých zesilovacích uzlů na vzdálenosti od 20 do 60 km s podporou rychlostí až 1,25 Gb/s. A to je jen jeden z možných formátů pro použití vláken v dnešním telekomunikačním průmyslu.
