تتمتع الألياف الضوئية (أدلة الموجات العازلة) بأعلى إنتاجية بين جميع وسائط الاتصالات الموجودة. تُستخدم كابلات الألياف الضوئية لإنشاء خطوط اتصال من الألياف الضوئية قادرة على توفير أعلى سرعة لنقل المعلومات (اعتمادًا على نوع المعدات النشطة المستخدمة، يمكن أن تصل سرعة النقل إلى عشرات الجيجابايت وحتى تيرابايت في الثانية).

يتمتع زجاج الكوارتز، وهو الوسيط الناقل لوصلات الألياف الضوئية، بالإضافة إلى خصائص النقل الفريدة، بخاصية قيمة أخرى - انخفاض الخسائر وعدم الحساسية للمجالات الكهرومغناطيسية. وهذا ما يميزه عن أنظمة الكابلات النحاسية التقليدية.

يستخدم نظام نقل المعلومات هذا عادة في بناء مرافق العمل كالطرق السريعة الخارجية التي توحد الهياكل أو المباني المعزولة، وكذلك المباني متعددة الطوابق. يمكن استخدامه أيضًا كحامل داخلي لنظام الكابلات الهيكلية (SCS)، ومع ذلك، فإن SCS الكامل المصنوع بالكامل من الألياف أقل شيوعًا - نظرًا لارتفاع تكلفة بناء خطوط الاتصال الضوئية.

يتيح لك استخدام خطوط اتصالات الألياف الضوئية الجمع بين أماكن العمل محليًا، وتوفير تنزيلات إنترنت عالية السرعة على جميع الأجهزة في وقت واحد، واتصالات هاتفية عالية الجودة واستقبال تلفزيوني.

مع التصميم المناسب للنظام المستقبلي (تتضمن هذه المرحلة حل المشكلات المعمارية، بالإضافة إلى اختيار المعدات المناسبة وطرق توصيل كابلات الدعم) والتركيب الاحترافي، يوفر استخدام خطوط الألياف الضوئية عددًا من المزايا المهمة:

• إنتاجية عالية بسبب ارتفاع تردد الناقل. إن إمكانات الألياف الضوئية الواحدة تعادل عدة تيرابايت من المعلومات في ثانية واحدة.
• يتمتع كابل الألياف الضوئية بمستوى ضوضاء منخفض، مما له تأثير إيجابي على إنتاجيته وقدرته على إرسال إشارات التشكيلات المختلفة.
• السلامة من الحرائق (مقاومة الحريق). على عكس أنظمة الاتصالات الأخرى، يمكن استخدام خطوط الألياف الضوئية دون أي قيود في المؤسسات ذات المخاطر العالية، وخاصة في مصانع البتروكيماويات، بسبب عدم وجود شرارة.
• نظرًا للتوهين المنخفض للإشارة الضوئية، يمكن للأنظمة البصرية الجمع بين مناطق العمل على مسافات كبيرة (أكثر من 100 كيلومتر) دون استخدام مكررات إضافية (مكبرات الصوت).

• أمن المعلومات. توفر اتصالات الألياف الضوئية حماية موثوقة ضد الوصول غير المصرح به واعتراض المعلومات السرية. يتم تفسير قدرة البصريات هذه على عدم وجود إشعاع في نطاق الراديو، فضلاً عن الحساسية العالية للاهتزازات. وفي حالة محاولات التنصت، يمكن لنظام المراقبة المدمج إيقاف تشغيل القناة والتحذير من احتمال حدوث اختراق. ولهذا السبب يتم استخدام خطوط اتصالات الألياف الضوئية بشكل نشط من قبل البنوك الحديثة ومراكز الأبحاث ومنظمات إنفاذ القانون وغيرها من الهياكل التي تعمل مع المعلومات السرية.
• الموثوقية العالية وحصانة الضوضاء للنظام. الألياف، كونها موصل عازل، ليست حساسة للإشعاع الكهرومغناطيسي ولا تخاف من الأكسدة والرطوبة.
• اقتصادية. على الرغم من أن إنشاء الأنظمة البصرية، بسبب تعقيدها، أكثر تكلفة من SCS التقليدية، بشكل عام، يحصل مالكها على فوائد اقتصادية حقيقية. تكلف الألياف الضوئية المصنوعة من الكوارتز حوالي 2 مرات أقل من الكابلات النحاسية، بالإضافة إلى ذلك، عند بناء أنظمة كبيرة، يمكنك توفير مكبرات الصوت. إذا كان من الضروري، عند استخدام زوج نحاسي، تثبيت أجهزة إعادة الإرسال كل بضعة كيلومترات، فإن هذه المسافة في خط الألياف الضوئية لا تقل عن 100 كم. في الوقت نفسه، فإن سرعة وموثوقية ومتانة SCS التقليدية أدنى بكثير من البصريات.

• عمر خدمة خطوط الألياف الضوئية هو نصف ربع قرن. وبعد 25 عامًا من الاستخدام المتواصل، يزداد توهين الإشارة في نظام الناقل.
• إذا قارنا الكابلات النحاسية والبصرية، فمع نفس النطاق الترددي، سيكون وزن الكابل الثاني أقل بنحو 4 مرات، وسيكون حجمه، حتى عند استخدام الأغماد الواقية، أقل بعدة مرات من حجم النحاس.
• الآفاق. يتيح استخدام خطوط اتصالات الألياف الضوئية إمكانية زيادة قدرات الحوسبة للشبكات المحلية بسهولة من خلال تركيب معدات نشطة أسرع، دون استبدال الاتصالات.

نطاق خطوط اتصالات الألياف الضوئية

كما ذكرنا سابقًا، تُستخدم كابلات الألياف الضوئية (FOC) لنقل الإشارات حول (بين) المباني وداخل الأشياء. عند بناء خطوط الاتصال الخارجية، يتم إعطاء الأفضلية للكابلات الضوئية، وداخل المباني (الأنظمة الفرعية الداخلية) يتم استخدام الكابلات المزدوجة الملتوية التقليدية معها. وبالتالي، يتم التمييز بين FOCs للتركيبات الخارجية (الكابلات الخارجية) والتركيبات الداخلية (الكابلات الداخلية).

كابلات التوصيل هي نوع منفصل: يتم استخدامها في الداخل كأسلاك توصيل واتصالات أسلاك أفقية - لتجهيز أماكن العمل الفردية، وفي الخارج - لتوصيل المباني.

يتم تركيب كابل الألياف الضوئية باستخدام أدوات وأجهزة خاصة.

يمكن أن يصل طول خطوط اتصالات الألياف الضوئية إلى مئات الكيلومترات (على سبيل المثال، عند بناء الاتصالات بين المدن)، في حين أن الطول القياسي للألياف الضوئية هو عدة كيلومترات (بما في ذلك لأن العمل بأطوال طويلة جدًا يكون في بعض الحالات غير مريح للغاية). وبالتالي، عند إنشاء طريق، من الضروري حل مشكلة ربط الألياف الضوئية الفردية.

هناك نوعان من الاتصالات: قابلة للفصل ودائمة. في الحالة الأولى، يتم استخدام الموصلات الضوئية للاتصال (يرتبط ذلك بتكاليف مالية إضافية، وبالإضافة إلى ذلك، مع وجود عدد كبير من الموصلات الوسيطة، تزداد الخسائر البصرية).

للتوصيل الدائم للأقسام المحلية (تركيب المسارات)، يتم استخدام الموصلات الميكانيكية والربط اللاصق ولحام الألياف. وفي الحالة الأخيرة، يتم استخدام آلات ربط الألياف الضوئية. تعطى الأفضلية لطريقة أو أخرى مع مراعاة الغرض وشروط استخدام البصريات.

الأكثر شيوعًا هي تقنية اللصق، والتي تستخدم فيها معدات وأدوات خاصة والتي تتضمن العديد من العمليات التكنولوجية.

على وجه الخصوص، قبل الاتصال، تخضع الكابلات الضوئية للتحضير الأولي: في أماكن التوصيلات المستقبلية، تتم إزالة الطلاء الواقي والألياف الزائدة (يتم تنظيف المنطقة المُجهزة من التركيبة الكارهة للماء). لإصلاح دليل الضوء بشكل آمن في الموصل، يتم استخدام الغراء الايبوكسي، الذي يملأ المساحة الداخلية للموصل (يتم إدراجه في جسم الموصل باستخدام حقنة أو موزع). لتصلب وتجفيف الغراء، يتم استخدام فرن خاص يمكن أن يخلق درجة حرارة تصل إلى 100 درجة. مع.

بمجرد معالجة الغراء، تتم إزالة الألياف الزائدة ويتم طحن طرف الموصل وصقله (جودة الرقاقة ذات أهمية قصوى). ولضمان الدقة العالية، يتم التحكم في أداء هذه الأعمال باستخدام مجهر 200x. يمكن إجراء التلميع يدويًا أو باستخدام آلة التلميع.

يتم ضمان أعلى جودة اتصال مع الحد الأدنى من الخسائر عن طريق ألياف اللحام. تُستخدم هذه الطريقة لإنشاء خطوط ألياف ضوئية عالية السرعة. أثناء اللحام تذوب أطراف دليل الضوء، ولهذا يمكن استخدام موقد غاز أو شحنة كهربائية أو إشعاع الليزر كمصدر للطاقة الحرارية.

كل طريقة لها مزاياها الخاصة. يتيح لك اللحام بالليزر بسبب عدم وجود شوائب الحصول على أنقى المركبات. تُستخدم مشاعل الغاز عادةً لربط الألياف متعددة الأوضاع بشكل دائم. الأكثر شيوعا هو اللحام الكهربائي، والذي يوفر سرعة وجودة عالية في العمل. يختلف وقت ذوبان أنواع مختلفة من الألياف الضوئية.

لأعمال اللحام، يتم استخدام أدوات خاصة ومعدات لحام باهظة الثمن - أوتوماتيكية أو شبه أوتوماتيكية. تتيح لك آلات اللحام الحديثة التحكم في جودة اللحام وكذلك اختبار وصلات الشد. تم تجهيز النماذج المتقدمة ببرامج تسمح لك بتحسين عملية اللحام لنوع معين من الألياف الضوئية.

بعد الدمج، تتم حماية المفصل بواسطة أنابيب مثبتة بإحكام، مما يوفر حماية ميكانيكية إضافية.

هناك طريقة أخرى لربط عناصر الألياف الضوئية في خط ألياف ضوئية واحد وهي التوصيل الميكانيكي. توفر هذه الطريقة نظافة اتصال أقل من اللحام، ومع ذلك، فإن توهين الإشارة في هذه الحالة لا يزال أقل من استخدام الموصلات الضوئية.

وميزة هذه الطريقة عن غيرها هي أنه يتم استخدام أجهزة بسيطة لتنفيذ العمل (على سبيل المثال، طاولة التجميع)، والتي تسمح بتنفيذ العمل في الأماكن التي يصعب الوصول إليها أو داخل الهياكل الصغيرة.

يتضمن الربط الميكانيكي استخدام موصلات خاصة - تسمى التوصيلات. هناك عدة أنواع من الموصلات الميكانيكية، وهي عبارة عن هيكل ممدود مع قناة لإدخال وتثبيت الألياف الضوئية المقسمة. يتم ضمان التثبيت نفسه باستخدام المزالج التي يوفرها التصميم. بعد التوصيل، تتم حماية الوصلات بشكل إضافي بواسطة وصلات أو صناديق.

يمكن استخدام الموصلات الميكانيكية بشكل متكرر. على وجه الخصوص، يتم استخدامها أثناء أعمال الإصلاح أو الترميم على الخط.

FOCL: أنواع الألياف الضوئية

تختلف الألياف الضوئية المستخدمة لبناء وصلات الألياف الضوئية في مادة التصنيع وبنية وضع الضوء. من حيث المادة، يتم التمييز بين الألياف الزجاجية بالكامل (مع قلب زجاجي وكسوة بصرية زجاجية)، والألياف البلاستيكية بالكامل (مع قلب بلاستيك وكسوة بلاستيكية) والنماذج المركبة (مع قلب زجاجي وكسوة بلاستيكية) ). يتم توفير أفضل إنتاجية من خلال الألياف الزجاجية؛ ويتم استخدام خيار بلاستيكي أرخص إذا كانت متطلبات التوهين ومعلمات الإنتاجية ليست حرجة.

حاليًا، يتم استخدام ما يلي كخطوط اتصال بصرية:

أ) خطوط اتصالات الألياف الضوئية (FOCL)؛

ب) خطوط الاتصال الضوئية باستخدام "بندقية" الليزر؛

ج) خطوط الاتصال البصرية باستخدام بواعث ومستقبلات الأشعة تحت الحمراء؛

د) خطوط الاتصال الضوئية باستخدام ألياف السيليكون الضوئية.

يظهر الشكل التخطيطي لخط اتصال الألياف الضوئية في الشكل 4.2.

الشكل 4.2. مخطط كتلة FOCL.

يتم إرسال الإشارة الكهربائية إلى جهاز الإرسال - جهاز الإرسال والاستقبال، الذي يحول الإشارة الكهربائية إلى نبضة ضوئية، والتي يتم تغذيتها في الكابل البصري من خلال موصل بصري. في موقع الاستقبال، يتم توصيل الكابل البصري باستخدام موصل بصري بجهاز الاستقبال - جهاز الإرسال والاستقبال، الذي يحول شعاع الضوء إلى إشارة كهربائية.

اعتمادًا على الغرض من خط الألياف الضوئية وطوله وجودة المكونات المستخدمة، قد يتغير المخطط الهيكلي. على مسافات كبيرة بين نقاط الإرسال والاستقبال، يتم تقديم مكرر - مكبر للصوت إشارة. إذا كان طول الكابل البصري قصيرًا (إذا كان طول بناء الكابل البصري كافيًا)، فليس من الضروري لحام الكابل. طول البناء هو طول قطعة واحدة من الكابلات التي توفرها الشركة المصنعة.

تتمتع خطوط اتصالات الألياف الضوئية بالمزايا التالية:

1. مناعة عالية للضوضاء من التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي ومن التداخل بين القنوات.

2. تسمح مجموعة واسعة من ترددات التشغيل بنقل المعلومات عبر خط الاتصال هذا بسرعة 10 12 بت / ثانية = Tbit / s.

3. الأمان من الوصول غير المصرح به: لا ينتج خط الألياف الضوئية أي إشعاع تقريبًا في الفضاء المحيط، كما أن تصنيع صنابير الطاقة الضوئية دون تدمير الكابل أمر مستحيل عمليًا. ويمكن تسجيل أي تأثيرات على الألياف باستخدام المراقبة (المراقبة المستمرة) لسلامة الخط.

4. إمكانية النقل الخفي للمعلومات.

5. تكلفة منخفضة محتملة بسبب استبدال المعادن غير الحديدية باهظة الثمن (النحاس) بمواد ذات موارد غير محدودة من المواد الخام (ثاني أكسيد السيليكون).

6. يتم ضمان العزل الجلفاني لأجزاء الخط تلقائيًا.

ومع ذلك، فإن تكنولوجيا الألياف الضوئية لها أيضًا عيوبها:

1. ارتفاع تكلفة المعدات.

2. يتطلب الأمر معدات تكنولوجية باهظة الثمن، سواء أثناء التركيب أو أثناء التشغيل. إذا انكسر أحد الكابلات الضوئية، فإن تكلفة استعادته تكون أعلى بكثير من استعادة الكابل النحاسي.

3. متانة منخفضة نسبيا. مدى الحياة + الحفاظ على خصائصه ضمن حدود مقبولة معينة - الكابل الضوئي 25 سنة. لاحظ أنه حتى يومنا هذا، لا تزال خطوط الهاتف الموضوعة في بداية القرن قيد الاستخدام في موسكو (انظر Hard & Soft، 1998، N11).

4. الكابلات الضوئية ليست مقاومة للإشعاع.

أساس خطوط الألياف الضوئية هو الكابلات الضوئية المصنوعة من أدلة الضوء الفردية - الألياف الضوئية.

يتم نقل الطاقة الضوئية عبر الألياف الضوئية باستخدام تأثير الانعكاس الداخلي الكلي. الألياف الضوئية عبارة عن دليل ضوئي أسطواني من طبقتين (الشكل 4.3).

الشكل 4.3. انتشار الإشعاع وتغير وتغير معامل الانكسار في الألياف الضوئية

مادة اللب الداخلي لها معامل انكسار n 1، ومادة الطبقة الخارجية n 2، بينما n 1 >n 2، أي. المادة الأساسية الداخلية أكثر كثافة بصريًا من مادة الغلاف. بالنسبة للإشعاع الذي يدخل الأسطوانة بزوايا صغيرة بالنسبة لمحور الأسطوانة، يتم استيفاء شرط الانعكاس الداخلي الكلي: عندما يسقط الإشعاع على الحدود مع الغلاف، تنعكس كل طاقة الإشعاع داخل قلب الألياف. نفس الشيء يحدث مع كل التأملات اللاحقة؛ ونتيجة لذلك، ينتشر الإشعاع على طول محور دليل الضوء دون الخروج من خلال الكسوة. يتم تحديد أقصى زاوية للانحراف عن المحور، والتي لا يزال عندها انعكاس داخلي كلي، بواسطة التعبير A 0 = sin y 0 =.

تسمى الكمية A 0 بالفتحة العددية لدليل الضوء ويتم أخذها في الاعتبار عند مطابقة دليل الضوء مع الباعث. لا ينعكس الإشعاع الساقط على النهاية بزوايا y>y 0 (الأشعة ذات الفتحة الإضافية) عند التفاعل مع الغلاف فحسب، بل ينكسر أيضًا؛ جزء من الطاقة الضوئية يترك الدليل الضوئي. في نهاية المطاف، بعد المواجهات المتكررة مع واجهة الكسوة الأساسية، ينتشر هذا الإشعاع تمامًا من الألياف.

ينتشر الإشعاع على طول دليل الضوء حتى لو لم يحدث الانخفاض في معامل الانكسار من المركز إلى الحافة بشكل تدريجي، بل تدريجيًا. في مثل هذه الأدلة الضوئية، تنكسر الأشعة التي تدخل النهاية وتتركز بالقرب من الخط المحوري (انظر الشكل 4.4).

الشكل 4.4. انتشار الإشعاع والتغير في معامل الانكسار في التركيز الذاتي.

يعمل أي جزء من دليل الضوء كعدسة قصيرة التركيز، مما يتسبب في تأثير التركيز الذاتي.

تسمى هذه الأدلة الضوئية التركيز الذاتي (الذات، التركيز).

لقد أتقنت الصناعة في العديد من البلدان إنتاج مجموعة واسعة من المنتجات ومكونات خطوط اتصالات الألياف الضوئية. وتجدر الإشارة إلى أن إنتاج الألياف الضوئية يتركز بشكل رئيسي في الولايات المتحدة الأمريكية. يتم استخدام نوعين من الألياف الضوئية لنقل الإشارات: الوضع الفردي والوضع المتعدد. في الألياف أحادية الوضع، يبلغ قطر قلب دليل الضوء 8-10 ميكرون. في الألياف متعددة الأوضاع، يبلغ قطر قلب دليل الضوء 50-60 ميكرون.

تتميز الألياف الضوئية بمعلمتين مهمتين: التوهين والتشتت.

يتم تحديد التوهين كميا بواسطة الصيغة

الدبوس - قوة الإشارة الضوئية المدخلة؛

العبوس - إخراج قوة الإشارة الضوئية؛

l هو طول دليل الضوء.

وحدة التوهين هي ديسيبل لكل كيلومتر (ديسيبل / كم).

يتم تحديد التوهين من خلال الخسائر الناجمة عن امتصاص وتشتت الإشعاع في الألياف الضوئية. تعتمد خسائر الامتصاص على تردد المادة، وتعتمد خسائر التشتت على عدم تجانس مؤشرات انكسارها. يعتمد التوهين أيضًا على الطول الموجي للإشعاع الذي يدخل إلى الألياف الضوئية. حاليا، يتم نقل الإشارات عبر الألياف في ثلاثة نطاقات: 0.85 ميكرون، 1.3 ميكرون، 1.55 ميكرون، لأنه في هذه النطاقات زاد الكوارتز الشفافية. تتميز الألياف الضوئية بتوهين منخفض جدًا. أفضل الأمثلة على الألياف الروسية لديها توهين قدره 0.22 ديسيبل / كم عند طول موجة يبلغ 1.55 ميكرومتر، مما يجعل من الممكن بناء خطوط اتصال يصل طولها إلى 100 كم دون تجديد الإشارة. تتمتع الألياف الضوئية من شركة سوميتوتو (اليابان) بتوهين قدره 0.154 ديسيبل/كم عند طول موجة يبلغ 1.55 ميكرومتر. هناك تقارير عن تطوير ما يسمى بالألياف الضوئية الفلوروزيركوناتية مع توهين يبلغ حوالي 0.02 ديسيبل/كم، والتي ستوفر سرعات نقل تبلغ حوالي 1 جيجابت/ثانية مع أجهزة إعادة التوليد بعد 4600 كم.

التشتت، أي. يعد اعتماد سرعة انتشار الإشارة على الطول الموجي للإشعاع معلمة مهمة أخرى للألياف الضوئية. نظرًا لأن LED أو الليزر يصدر طيفًا معينًا من الأطوال الموجية عند نقل المعلومات، فإن التشتت يؤدي إلى توسيع النبضات أثناء انتشارها على طول الألياف وبالتالي يولد تشويه الإشارة. عند تقييم التشتت، يُستخدم مصطلح "عرض النطاق الترددي" - القيمة المتبادلة لاتساع النبضة عندما تنتقل عبر الألياف الضوئية لمسافة كيلومتر واحد.

يتم قياس عرض النطاق الترددي بالميغاهيرتز لكل كيلومتر (MHz * km). يفرض التشتت قيودًا على نطاق الإرسال والقيمة العليا لتردد الإشارات المرسلة.

يختلف مقدار التوهين والتشتت باختلاف أنواع الألياف الضوئية.

تتمتع الألياف أحادية الوضع بخصائص أفضل للتوهين وعرض النطاق الترددي. ومع ذلك، فإن مصادر الإشعاع أحادية الوضع (ليزر الصمام الثنائي الذي يعمل بطول موجة يبلغ 1.55 ميكرومتر) أغلى بعدة مرات من مصادر الإشعاع متعدد الأوضاع (الصمام الثنائي الباعث للضوء الذي يعمل بطول موجة يبلغ 0.85 ميكرومتر). يعد ربط الألياف أحادية الوضع وتركيب الموصلات الضوئية في نهايات الكابلات أحادية الوضع أكثر تكلفة. ومع ذلك، يصل عرض النطاق الترددي للألياف متعددة الأوضاع إلى 1000 ميجاهرتز * كم، وهو مقبول فقط لشبكات الاتصالات المحلية.

لتوصيل جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال، يتم استخدام كابل الألياف الضوئية (FOC)، حيث يتم استكمال الألياف الضوئية بعناصر تزيد من مرونة وقوة الكابل.

المؤشرات الرئيسية لـ FOC هي ظروف التشغيل والإنتاجية.

العلاقة بين القدرة التصحيحية للكود ومسافة الكود

تتميز درجة الاختلاف بين أي مجموعتين من التعليمات البرمجية بـ المسافة بينهماأو ببساطة مسافة الكود.

مسافة هامينغ ديتم التعبير عنها بعدد المواضع التي تختلف فيها مجموعات التعليمات البرمجية عن بعضها البعض.

مثال 1. أوجد مسافة Hamming d بين مجموعتي الكود 10101011 و11111011.

خطوط اتصالات الألياف الضوئية هي نوع من الاتصالات يتم من خلاله نقل المعلومات عبر أدلة موجية عازلة للكهرباء الضوئية، تُعرف باسم الألياف الضوئية. تعتبر الألياف الضوئية حاليًا الوسيلة المادية الأكثر تقدمًا لنقل المعلومات،

فضلاً عن كونها الوسيلة الواعدة لنقل تدفقات كبيرة من المعلومات عبر مسافات طويلة. تنشأ أسباب الاعتقاد بذلك من عدد من الميزات المتأصلة في أدلة الموجات الضوئية.

هيكل الكابل:

1. العنصر المحوري:
   - حبل فولاذي (حبل، سلك) مطلي بطبقة من البوليمر؛
   - قضبان من الألياف الزجاجية مع أو بدون طلاء بوليمر
2. الألياف البصرية
3. الوحدات البصرية
4. حشو مسعور داخل الوحدات
5. العزل المائي الأساسي
   
6. قذيفة متوسطة
   - البولي إيثيلين (ليس في IKBL...)
7. العزل المائي لطبقة الدروع
   – حشو مسعور أو عناصر حجب الماء
8. الدرع مصنوع من أسلاك فولاذية مجلفنة مستديرة
9. الدرع الواقي
   - البولي إيثيلين أو البوليمر المثبط للهب (IKBN...)

1.1 الخصائص الفيزيائية
1. الإشارات الضوئية ذات النطاق العريض بسبب تردد الموجة الحاملة العالي للغاية (Fo=10**14 هرتز). وهذا يعني أنه يمكن نقل المعلومات عبر خط اتصال بصري بسرعة تبلغ حوالي 10**12 بت/ثانية أو تيرابت/ثانية. وبعبارة أخرى، يمكن للألياف أن تحمل 10 ملايين محادثة هاتفية ومليون إشارة فيديو في وقت واحد. يمكن زيادة سرعة نقل البيانات عن طريق نقل المعلومات في اتجاهين في وقت واحد، حيث يمكن لموجات الضوء أن تنتشر بشكل مستقل عن بعضها البعض في ليف واحد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تنتشر الإشارات الضوئية ذات الاستقطابين المختلفين في الألياف الضوئية، مما يسمح بمضاعفة إنتاجية قناة الاتصال الضوئية. حتى الآن، لم يتم الوصول إلى الحد الأقصى لكثافة المعلومات المرسلة عبر الألياف الضوئية.

2. توهين منخفض جدًا (مقارنة بالوسائط الأخرى) للإشارة الضوئية في الألياف. أفضل الأمثلة على الألياف الروسية لديها توهين قدره 0.22 ديسيبل / كم عند طول موجة يبلغ 1.55 ميكرون، مما يسمح ببناء خطوط اتصال يصل طولها إلى 100 كم دون تجديد الإشارة. للمقارنة، فإن أفضل ألياف سوميتومو عند 1.55 ميكرومتر لديها توهين قدره 0.154 ديسيبل / كم. في المختبرات البصرية في الولايات المتحدة الأمريكية، يتم تطوير ما يسمى بألياف الفلوروزيركونات "الشفافة" بحد نظري يبلغ حوالي 0.02 ديسيبل / كم عند طول موجة يبلغ 2.5 ميكرون. وقد أظهرت الدراسات المعملية أنه بناءً على هذه الألياف، يمكن إنشاء خطوط اتصال مع مواقع تجديد عبر 4600 كيلومتر وبسرعة إرسال تبلغ حوالي 1 جيجابت/ثانية.
1.2 الميزات التقنية.
1. تصنع الألياف من الكوارتز الذي يعتمد على ثاني أكسيد السيليكون، وهي مادة واسعة الانتشار وبالتالي غير مكلفة، على عكس النحاس.

2. يبلغ قطر الألياف الضوئية حوالي 100 ميكرون، أي أنها مدمجة للغاية وخفيفة الوزن، مما يجعلها واعدة للاستخدام في الطيران وصناعة الأجهزة وتكنولوجيا الكابلات.

3. الألياف الزجاجية ليست معدنية؛ أثناء بناء أنظمة الاتصالات، يتم تحقيق العزل الكلفاني للقطاعات تلقائيًا. باستخدام البلاستيك المتين بشكل خاص، تنتج مصانع الكابلات كابلات علوية ذاتية الدعم لا تحتوي على معدن، وبالتالي فهي آمنة كهربائيًا. يمكن تركيب هذه الكابلات على أعمدة خطوط الكهرباء الموجودة، إما بشكل منفصل أو مدمج في موصل الطور، مما يوفر تكاليف كبيرة على مد الكابلات عبر الأنهار وغيرها من العوائق.

4. أنظمة الاتصالات المعتمدة على الألياف الضوئية مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي، والمعلومات المنقولة عبر الألياف الضوئية محمية من الوصول غير المصرح به. لا يمكن التنصت على خطوط اتصالات الألياف الضوئية بطريقة غير مدمرة. يمكن تسجيل أي تأثيرات على الألياف من خلال المراقبة (المراقبة المستمرة) لسلامة الخط. من الناحية النظرية، هناك طرق لتجاوز الحماية من خلال المراقبة، لكن تكاليف تنفيذ هذه الأساليب ستكون عالية جدًا لدرجة أنها ستتجاوز تكلفة المعلومات التي تم اعتراضها.

هناك طريقة لنقل المعلومات سرًا عبر خطوط الاتصال الضوئية. أثناء الإرسال السري، لا يتم تعديل الإشارة من مصدر الإشعاع في السعة، كما هو الحال في الأنظمة التقليدية، ولكن في الطور. يتم بعد ذلك خلط الإشارة مع نفسها، وتأخيرها لبعض الوقت أطول من زمن تماسك مصدر الإشعاع.

باستخدام طريقة الإرسال هذه، لا يمكن لمستقبل إشعاع السعة اعتراض المعلومات، لأنه سيسجل فقط إشارة ذات كثافة ثابتة.

للكشف عن الإشارة المعترضة، ستحتاج إلى مقياس تداخل ميكلسون قابل للضبط ذو تصميم خاص. علاوة على ذلك، يمكن إضعاف رؤية نمط التداخل إلى 1:2N، حيث N هو عدد الإشارات المرسلة في وقت واحد عبر نظام الاتصالات البصرية. من الممكن توزيع المعلومات المرسلة عبر إشارات متعددة أو إرسال عدة إشارات ضوضاء، مما يؤدي إلى تفاقم ظروف اعتراض المعلومات. ستكون هناك حاجة لاستخراج طاقة كبيرة من الألياف للتلاعب بالإشارة الضوئية، ويمكن اكتشاف هذا العبث بسهولة عن طريق أنظمة المراقبة.

5. من الخصائص الهامة للألياف الضوئية المتانة. عمر الألياف، أي احتفاظها بخصائصها ضمن حدود معينة، يتجاوز 25 عامًا، مما يجعل من الممكن مد كابل ألياف ضوئية مرة واحدة، وعند الضرورة، زيادة سعة القناة عن طريق استبدال أجهزة الاستقبال والمرسلات بأجهزة أسرع تلك.

تكنولوجيا الألياف لها أيضًا عيوبها:

1. عند إنشاء خط اتصال، يلزم وجود عناصر نشطة ذات موثوقية عالية تعمل على تحويل الإشارات الكهربائية إلى ضوء والضوء إلى إشارات كهربائية. هناك حاجة أيضًا إلى موصلات بصرية (موصلات) ذات خسائر بصرية منخفضة ومورد كبير للاتصال وقطع الاتصال. يجب أن تتوافق دقة تصنيع عناصر خط الاتصال هذه مع الطول الموجي للإشعاع، أي أن الأخطاء يجب أن تكون في حدود جزء من الميكرون. ولذلك، فإن إنتاج مكونات وصلة الاتصالات البصرية هذه مكلف للغاية.

2. عيب آخر هو أن تركيب الألياف الضوئية يتطلب معدات تكنولوجية دقيقة، وبالتالي باهظة الثمن.

3. ونتيجة لذلك، في حالة فشل (كسر) الكابل البصري، تكون تكاليف الترميم أعلى من تكلفة العمل بالكابلات النحاسية.

تعد مزايا استخدام خطوط اتصال الألياف الضوئية (FOCL) مهمة جدًا لدرجة أنه على الرغم من عيوب الألياف الضوئية المذكورة، يتم استخدام خطوط الاتصال هذه بشكل متزايد لنقل المعلومات.

مميزات خطوط اتصالات الألياف الضوئية

يتمتع نقل المعلومات عبر خطوط الألياف الضوئية بعدد من المزايا مقارنةً بنقلها عبر الكابلات النحاسية. يعد التنفيذ السريع للمجلدات في شبكات المعلومات نتيجة للمزايا الناشئة عن خصائص انتشار الإشارة في الألياف الضوئية.

عرض النطاق الترددي واسعة- بسبب تردد الموجة الحاملة العالي للغاية وهو 1014 هرتز. وهذا يجعل من الممكن نقل تدفقات المعلومات بعدة تيرابت في الثانية عبر ليف ضوئي واحد. يعد عرض النطاق الترددي العالي أحد أهم مزايا الألياف الضوئية مقارنة بالنحاس أو أي وسيلة أخرى لنقل المعلومات.

توهين منخفض للإشارة الضوئية في الألياف.الألياف الضوئية الصناعية التي تنتجها الشركات المصنعة المحلية والأجنبية حاليًا لديها توهين يتراوح بين 0.2-0.3 ديسيبل عند طول موجة يبلغ 1.55 ميكرون لكل كيلومتر. يتيح التوهين المنخفض والتشتت المنخفض إنشاء أقسام من الخطوط دون ترحيل بطول يصل إلى 100 كم أو أكثر.

كابل ألياف بصرية منخفض الضوضاءيسمح لك بزيادة عرض النطاق الترددي عن طريق إرسال تعديلات مختلفة للإشارات مع تكرار منخفض للكود.

مناعة عالية الضوضاء. نظرًا لأن الألياف مصنوعة من مادة عازلة للكهرباء، فهي محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي من أنظمة الكابلات النحاسية المحيطة والمعدات الكهربائية التي يمكن أن تولد الإشعاع الكهرومغناطيسي (خطوط الكهرباء، المحركات الكهربائية، إلخ). تتجنب الكابلات متعددة الألياف أيضًا مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي المرتبطة بالكابلات النحاسية متعددة الأزواج.

انخفاض الوزن والحجم.تتميز كابلات الألياف الضوئية (FOC) بوزن وحجم أقل مقارنة بالكابلات النحاسية لنفس عرض النطاق الترددي. على سبيل المثال، يمكن استبدال كابل هاتف مكون من 900 زوج يبلغ قطره 7.5 سم بألياف واحدة يبلغ قطرها 0.1 سم سيكون طول كابل الألياف الضوئية 1.5 سم، وهو أصغر بعدة مرات من كابل الهاتف المعني.

إجراءات أمنية مشددة ضد الوصول غير المصرح به.نظرًا لأن FOC لا ينبعث عمليًا في نطاق الراديو، فمن الصعب سماع المعلومات المرسلة عبره دون تعطيل الاستقبال والإرسال. يمكن لأنظمة المراقبة (المراقبة المستمرة) لسلامة خط الاتصال البصري باستخدام خصائص الحساسية العالية للألياف أن تقوم على الفور بإيقاف قناة الاتصال "المخترقة" وإصدار إنذار. تتمتع أنظمة الاستشعار التي تستخدم تأثيرات التداخل للإشارات الضوئية المنتشرة (من خلال ألياف مختلفة واستقطابات مختلفة) بحساسية عالية جدًا للاهتزازات واختلافات الضغط الصغيرة. تعتبر هذه الأنظمة ضرورية بشكل خاص عند إنشاء خطوط اتصال في الحكومة والخدمات المصرفية وبعض الخدمات الخاصة الأخرى التي زادت متطلبات حماية البيانات.

العزلة الكلفانية لعناصر الشبكة.تكمن ميزة الألياف الضوئية في خصائصها العازلة. تساعد الألياف على تجنب الحلقات الأرضية الكهربائية التي يمكن أن تحدث عندما يكون لجهازين متصلين بالشبكة غير معزولين بواسطة كابل نحاسي وصلات أرضية في نقاط مختلفة في المبنى، مثل الطوابق المختلفة. قد يؤدي ذلك إلى فرق كبير في الجهد، مما قد يؤدي إلى تلف معدات الشبكة. بالنسبة للألياف، هذه المشكلة ببساطة غير موجودة.

الانفجار والسلامة من الحرائق.نظرًا لعدم وجود شرارة، تعمل الألياف الضوئية على زيادة أمان الشبكة في مصافي تكرير المواد الكيميائية والنفط، عند خدمة العمليات التكنولوجية عالية المخاطر.

فعالية تكلفة FOC.وتتكون الألياف من الكوارتز، الذي يعتمد على ثاني أكسيد السيليكون، وهي مادة واسعة الانتشار وبالتالي غير مكلفة، على عكس النحاس. حاليًا، تبلغ تكلفة الألياف بالنسبة لزوج النحاس 2:5. في الوقت نفسه، يتيح لك FOC إرسال الإشارات عبر مسافات أطول بكثير دون الحاجة إلى الترحيل. يتم تقليل عدد أجهزة إعادة الإرسال في الخطوط الطويلة عند استخدام FOC. عند استخدام أنظمة نقل سوليتون، تم تحقيق نطاقات تبلغ 4000 كم دون تجديد (أي استخدام مكبرات الصوت الضوئية فقط في العقد المتوسطة) بمعدلات إرسال أعلى من 10 جيجابت/ثانية.

عمر خدمة طويل.بمرور الوقت، تتعرض الألياف للتدهور. وهذا يعني أن التوهين في الكابل المثبت يزداد تدريجياً. ومع ذلك، بفضل كمال التقنيات الحديثة لإنتاج الألياف الضوئية، تباطأت هذه العملية بشكل كبير، ويبلغ عمر خدمة FOC حوالي 25 عامًا. خلال هذا الوقت، قد تتغير عدة أجيال/معايير أنظمة الإرسال والاستقبال.

إمدادات الطاقة عن بعد.في بعض الحالات، يلزم توفير الطاقة عن بعد لعقدة شبكة المعلومات. الألياف الضوئية غير قادرة على أداء وظائف كابل الطاقة. ومع ذلك، في هذه الحالات، يمكن استخدام كابل مختلط عندما يكون الكابل مزودًا بعنصر موصل نحاسي، إلى جانب الألياف الضوئية. يستخدم هذا الكابل على نطاق واسع في روسيا وخارجها.

اتصالات الألياف الضوئية هي تقنية جديدة لنقل المعلومات عبر مسافات طويلة دون فقدان جودة الإشارة. يتم نقل المعلومات عبر كابل خاص، ويتم اختيار تذبذبات المجال الكهرومغناطيسي في النطاق البصري للأشعة تحت الحمراء كوسيلة للانتشار. نظرًا لقدرتها الهائلة، لا يوجد لدى خطوط اتصال الألياف الضوئية نظائرها بين الطرق الأخرى لنقل كميات كبيرة من المعلومات.

القليل من التاريخ أو كيف بدأ كل شيء

إن التطور السريع لتكنولوجيا المعلومات لا يمكن أن يرضي أساليب الاتصال الحالية، وقد تم دمج مجتمعنا تدريجيا في مجال المعلومات، الأمر الذي يتطلب أساليب جديدة لاختيار أساليب وأساليب الاتصال. لم يمر وقت طويل منذ اختراع المحطات الإذاعية الأولى، ولكن كانت هناك حاجة إلى حلول تكنولوجية مبتكرة لا يمكنها تلبية الاحتياجات المباشرة للبشرية، ولكنها ستعمل من أجل المستقبل. أثبتت التطورات النظرية للعلماء والتجارب الأولى أن القدرة على بث تدفق المعلومات باستخدام الضوء أكثر فعالية بكثير من إرسال إشارة عبر موجات الراديو في نطاقات مختلفة.

تم اقتراح أول تطورات العمل في عام 1966 - حيث أظهر العلماء كابلًا مصنوعًا من الزجاج العادي، على أمل أن يصبح بديلاً للسلك المحوري. كان لكابل اتصالات الألياف الضوئية الأول معامل توهين عالي جدًا، وهو أمر غير مقبول. استمرت الأبحاث، ولكن بقيت مشكلتان رئيسيتان - ما الذي يجب استخدامه كحامل إشارة وما يجب أن يكون عليه مصدر الضوء لنقل كمية كبيرة من المعلومات بشكل أكثر كفاءة بأقل قدر من الخسائر. ولم يتم العثور على الحل إلا في السبعينيات من القرن الماضي، عندما تم اختراع أجهزة ليزر جديدة وظهرت مواد جديدة كأساس للكابلات. على مدى نصف القرن التالي، شهد إنشاء خطوط اتصالات الألياف الضوئية طفرة حقيقية:

• وفي عام 1988، تم الانتهاء من إنشاء أول خط اتصال واسع النطاق بين اليابان والولايات المتحدة؛
• وفي عام 2003، تم تحقيق سرعة إرسال إشارة تبلغ حوالي 11 تيرابت/ثانية لأول مرة؛
• في عام 2009، وصلت الاختبارات في مجال نقل البيانات عالي السرعة إلى مرحلة جديدة - حيث تمكن العلماء من بث تدفق قدره 15.5 تيرابت/ثانية دون فقدان السرعة على مسافة حوالي 7000 كيلومتر.

وتستمر الأبحاث في مد خطوط اتصالات الألياف الضوئية في جميع أنحاء العالم، مما يجعل من الممكن نقل كميات كبيرة من المعلومات عبر مسافات طويلة. أصبحت هذه الطريقة هي الأساس للوصول عالي السرعة إلى الإنترنت، متفوقة بشكل كبير على طرق الاتصال الشائعة الأخرى في المعلمات الرئيسية.

ميزات التصميم والتركيب

يعد تصميم خطوط اتصالات الألياف الضوئية عملية معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً ويجب أن تأخذ في الاعتبار عددًا من الميزات، بدءًا من الجدوى الفنية للمسار إلى عدد المعدات الرئيسية والمساعدة التي سيتم توصيلها داخل الشبكة.

يمكن تقسيم عملية تصميم وتطوير خط الاتصال إلى عدة مراحل:

• تحديد الجدوى الفنية للتركيب؛
• اختيار نوع الكابل وطوله؛
• إجراء الحسابات الفنية لتحديد قيمة معامل توهين الإشارة والمؤشرات الهامة الأخرى؛
• اختيار المعدات والأدوات المساعدة اللازمة لضمان التشغيل دون انقطاع للشبكة والامتثال لمعايير نقل المعلومات؛
• تصميم ووضع الطريق. يمكن إجراء تركيب خطوط اتصالات الألياف الضوئية بطريقتين - علوية (يتم وضع الكبل فوق الهواء على دعامات تقنية موجودة أو جديدة) أو تحت الأرض (لهذا من الضروري تنفيذ أعمال حفر خاصة). يعتمد اختيار طريقة مد الطريق على المنطقة المناخية، والظروف الجوية (درجة تجمد التربة، والنشاط الشمسي أو الرياح)، والتضاريس وعوامل أخرى؛
• إعداد الوثائق الفنية اللازمة التي تشير إلى عدد نقاط الاتصال والفروع المختلفة والتوجيه العام (ما يسمى بالمخطط الهيكلي)؛
• قائمة بالتقنيات والأجهزة المحددة المشاركة في إنشاء خط اتصال فعال (المحطات الطرفية الثابتة، ومكبرات الصوت، وأجهزة الإرسال والاستقبال، وأدوات التوصيل الفرعية وغيرها من المعدات)؛
• تنسيق المشروع مع العميل وأعمال التركيب.

ومن السمات الرئيسية للتركيب أن قناة اتصال الألياف الضوئية داخل المشروع يمكن أن تصل إلى عدة عشرات من الكيلومترات، في حين أن طول السلك القياسي أقصر بكثير. يتضمن ذلك اتصالات ضمن خط اتصال واحد بين مقاطع الكابل. هناك عدة طرق لتوصيل قطعتين من الأسلاك:

• اتصال قابل للفصل (باستخدام الموصلات الضوئية). تتمتع هذه الطريقة بميزة واحدة - حيث يتم العمل بسرعة كبيرة ولا يتطلب معدات خاصة. العيب الرئيسي هو أن هذا يزيد بشكل كبير من تكلفة خط الاتصال ويزيد من فقدان الإشارة عند استخدام عدد كبير من عناصر الاتصال؛
• طريقة قطعة واحدة. هناك العديد من الخيارات هنا، بما في ذلك لصق ولحام خطوط اتصالات الألياف الضوئية. تتطلب هذه العمليات عمالة كثيفة وتتطلب معدات خاصة ومهارات عملية، ولكن النتيجة هي الغياب شبه الكامل لفقدان سرعة الإرسال واتصال الكابل المتجانس.

يمكن لخطوط اتصالات الألياف الضوئية، التي تتوافق المعدات المستخدمة فيها مع المعايير الدولية، أن تعمل لمدة نصف قرن دون أي فقدان واضح لجودة الإشارة.

جوانب الصيانة الرئيسية

تعد صيانة خطوط اتصالات الألياف الضوئية عبارة عن مجموعة كاملة من الأنشطة المختلفة التي تهدف إلى الحفاظ على التشغيل المستقر لجميع عناصر النظام. ويشمل ذلك التدابير الوقائية والإصلاحية التي يتم تنفيذها على فترات مختلفة. تتضمن الصيانة الدورية لخط اتصالات الألياف الضوئية الأنشطة التالية:

• الفحص البصري لسلامة خط الاتصال دون رفعه إلى الدعم الفني (بطريقة التثبيت الجوي). جدول عقد مرة واحدة على الأقل كل ستة أشهر؛
• فحص عشوائي لحالة الكابلات في المشابك مع رفعها على دعامة تكنولوجية - خلال السنة الأولى من التشغيل، فحوصات منتظمة كل 6 أشهر، وبعد ذلك - حسب الضرورة؛
• عمليات التفتيش العشوائية للشبكة بأكملها أو أقسامها الفردية (يتم تنفيذ العمل من قبل متخصصين) - سنويًا؛
• قياس معامل التوهين في الشبكة ومقارنتها بالمؤشرات الأولية - مرتين في السنة أو في حالة حدوث انخفاض ملحوظ في جودة استقبال ونقل المعلومات؛
• التحكم في جليد الكابلات الضوئية - اعتمادًا على الظروف المناخية المحددة؛
• فحص الوصلات وتأريض الدعامات - سنويًا.

إذا تم اكتشاف مشكلة، فمن الضروري الاتصال بالمتخصصين الذين سيجدون السبب، ويحددون الموقع المحدد للعطل (كسر الكابل أو تلفه، وخلل في أجهزة النظام، وما إلى ذلك) وإصلاحه. يضمن إجراء أعمال الصيانة والإصلاح المنتظمة أن خط اتصالات الألياف الضوئية (FOCL) سيكون في حالة صالحة للعمل طوال فترة الخدمة بأكملها.

الميزات والمزايا الرئيسية لخطوط اتصالات الألياف الضوئية

تنتشر أنظمة اتصالات الألياف الضوئية حاليًا على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم، وتحل تدريجيًا محل الطرق السلكية الأخرى لنقل البيانات نظرًا لميزاتها وخصائصها الفريدة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض النقاط الرئيسية لفهم فوائد اتصالات الألياف الضوئية:

• الإنتاجية. هذه هي إحدى الخصائص الرئيسية المهمة لخط الاتصال. تتيح إمكانات قناة واحدة الوصول إلى حجم يصل إلى عدة تيرابايت في الثانية؛
• براعه. يمكن للكابل البصري أن ينقل إشارات التشكيلات المختلفة؛
• الحد الأدنى لمعامل التوهين. بفضل هذه الجودة، يمكن أن يصل طول قسم الشبكة دون استخدام أجهزة إعادة إرسال أو مكبرات صوت إضافية إلى 100 كيلومتر؛
• أمن البيانات. يكاد يكون من المستحيل على المهاجم الاتصال بخط الألياف الضوئية - في حالة حدوث انتهاك مادي لسلامة القناة، ستتوقف الإشارة عن المرور عبر الكابل، وسيحمي التشفير الموثوق به من اعتراض المعلومات باستخدام البرامج . بالإضافة إلى ذلك، سيحذر النظام الأمني ​​من محاولات الاختراق والقرصنة. وبفضل هذه الميزة، يتم استخدام الكابلات الضوئية من قبل العديد من المنظمات (وكالات إنفاذ القانون والبنوك وشركات الأبحاث) التي تعمل مع البيانات الحساسة؛
• السلامة من الحرائق. بسبب هيكلها والمواد المستخدمة، فإن كابلات الألياف الضوئية لا تدعم الاحتراق ولا تسبب شرارة. وهذا يسمح باستخدامها في الصناعات الكيميائية ومصافي النفط وغيرها من المؤسسات ذات مستوى متزايد من خطر الحريق.
• فائدة اقتصادية. على الرغم من أن تكلفة مد الخط مرتفعة جدًا، إلا أنه سيظل أرخص وأفضل جودة من الاتصال التقليدي باستخدام الكابلات النحاسية. بالإضافة إلى ذلك، يجدر النظر في الحد الأدنى من تكاليف مضخمات الإشارة، خاصة عندما يتعلق الأمر بأجزاء كبيرة من الطرق السريعة. للمقارنة، يجب تثبيت أجهزة إعادة الإرسال ذات الاتصال القياسي كل 5-7 كيلومترات، وعند استخدام كابل الألياف الضوئية - كل 100 كيلومتر؛
• الموثوقية والمتانة. عند استخدام الاتصال في الظروف المناخية القياسية، سيكون عمر خدمة الكابل ومعدات التوصيل تقريبًا ضعف المدة عند استخدام الكابل النحاسي.

وبفضل هذه المزايا، تحظى خطوط الاتصال المعتمدة على وصلات الألياف الضوئية بشعبية كبيرة في الوقت الحاضر في جميع أنحاء العالم.

تم بناء أول خط اتصالات ألياف ضوئية في البلاد في عام 1986 على خط سكة حديد أوكتيابرسكايا. لنقل المعلومات، يتم استخدام موجات ضوئية بطول 0.50 ميكرون؛ 1.3 ميكرومتر؛ 1.55 ميكرون (ميكرومتر - ميكرومتر).

اعتماد التوهين على الأطوال الموجية:

وفي النوافذ الشفافة، ينخفض ​​التوهين النوعي إلى قيمة ضئيلة تبلغ حوالي dB/km 0,1. هذه القيمة أقل بعدة مرات من خطوط التوصيل النحاسية. لذلك، فإن إحدى المزايا الرئيسية لخط اتصال الألياف الضوئية هو الطول الكبير لمقاطع التجديد، أي المسافة بين محطات التضخيم.

التيار المتردد - معدات الاتصالات.

E/O - محول إلكتروني بصري؛

O/E - محول إلكتروني ضوئي؛

آر جي - المجدد.

OV - الألياف الضوئية.

تُستخدم مصابيح LED والثنائيات الضوئية وأشعة ليزر أشباه الموصلات وغيرها من الباعثات وأجهزة الاستقبال الضوئية كمحولات إلكترونية بصرية. تعمل مكبرات الصوت الضوئية لأشباه الموصلات، والتي تسمى بالميزر، بمثابة جهاز تجديد. يمكن أن يصل طول أقسام التجديد إلى 10 - 100 كم، وهي ميزة مهمة لخطوط الألياف الضوئية.

الألياف الضوئية (OF) وأنواعها

موضةأو الإشارة المنتشرة على طول الألياف الضوئية، هو المسار الهندسي للإشارة في الألياف الضوئية بخصائصها المكانية.

تحتوي أي ألياف ضوئية على نواة وكسوة، وتكون الكثافة الضوئية للنواة أقل من الكثافة الضوئية للكسوة.

يا - قذيفة. ج - النواة؛ د - قطر القشرة. د - القطر الأساسي.

تتميز الألياف الضوئية المتدرجة بما يلي: يبلغ قطر الكسوة مئات الميكرونات (100 ميكرون)، ويبلغ قطر النواة عدة عشرات من الميكرونات (10 ميكرون). يمكن أن يصل عدد الأوضاع (M) إلى عدة آلاف من الوحدات.

يتميز هذا النوع من الألياف الضوئية بالتوهين العالي نسبيًا وتشتت الإشارة العالي والإنتاجية المنخفضة، ويستخدم بشكل أساسي عند طول موجة يبلغ 0.5 ميكرون.

تتميز الألياف الضوئية المتدرجة بما يلي: قطر الكسوة مئات الميكرونات (D = 100 ميكرون)، قطر النواة (d = 5 - 10 ميكرون). عدد الأوضاع (م) هو 10 - 100 وحدة.

ومن خلال تقليل عدد الأوضاع، يتم تقليل تشتت التردد وزيادة الإنتاجية وتقليل توهين الإشارة. يستخدم هذا النوع من الألياف الضوئية بأطوال موجية 1.3 ميكرون و1.55 ميكرون.

خصائص الألياف الضوئية أحادية الوضع: يبلغ قطر الكسوة حوالي مئات الميكرونات (D = 100 ميكرون)، والقطر الأساسي (d = n 1 ميكرون). عدد الأوضاع (M) هو عدة وحدات.

تعمل الألياف أحادية الوضع بطول موجة يبلغ 1.55 ميكرون، ولها أقل تشتت للتردد، وأقل توهين ممكن، وأكبر عرض نطاق للإرسال (عرض النطاق الترددي). يعتبر هذا النوع من الألياف الضوئية هو الأحدث بين جميع الأنواع الأخرى.

تصميم وتركيب كابلات الألياف الضوئية (FOC)

1 - غلاف واقي مصنوع من مادة البولي إيثيلين.

2 - الكابل الفولاذي، يعمل كجزء حامل؛

3 - مجموعة من الألياف الضوئية الفردية، عادة 4، 6، 8، 12؛

يوجد داخل الغلاف الواقي، وكذلك بين الألياف الضوئية، مادة هلامية - وهي عبارة عن كتلة غير متجمدة وغير سميكة بشكل خاص مع قوام القشدة الحامضة السميكة، وهي تحمي الألياف الفردية من التلف عند كابل الألياف الضوئية مشوه. أثناء تشغيل النظام، يظل جزء من الألياف الضوئية الموجودة في الكابل احتياطيًا ويتم استخدامه مستقبلاً في حالة فشل أي ألياف ضوئية.

كل ألياف ضوئية قادرة على نقل مئات الميغابت، وحتى وحدات غيغابت في الثانية. إجمالي عرض النطاق الترددي لكابل الألياف الضوئية مرتفع جدًا، وعادةً ما يتجاوز الاحتياجات الفعلية للممارسة.

المعلمات الرئيسية لكابل الألياف الضوئية:

• عدد الألياف الضوئية - ن؛
• التوهين المحدد بـ (ديسيبل/كم)؛
• الحد الأقصى لقوة الشد المسموح بها - P (N/m)؛
• نطاق درجة حرارة التشغيل: لأوروبا والولايات المتحدة الأمريكية واليابان - (-50 درجة مئوية - +50 درجة مئوية)، لروسيا (-60 درجة مئوية - +50 درجة مئوية)؛
• الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء

طرق مد كابلات الألياف الضوئية

1. يتم وضع كابل الألياف الضوئية في خنادق ترابية على عمق يتجاوز عمق تجمد التربة (في سيبيريا > 2 م).

2. يتم وضع كابلات الألياف الضوئية مع خطوط الكهرباء (خطوط الكهرباء):

في هذه الحالة، يتم استبدال كابل التأريض بكابل ألياف ضوئية، وهو يؤدي وظيفتين في نفس الوقت: نقل المعلومات والعمل كتأريض.

في النقل بالسكك الحديدية، يتم استخدام الطريقة الثانية للوضع باستخدام خطوط الكهرباء الموجودة بشكل أساسي.