Оптички каблови

Оптичко влакно (Fiber Optic – FO) је танак (од 2µm до 125µm), флексибилан медијум способан да проводи зраке светлости. За израду оптичких влакана користе се различите врсте стакла и пластике. Пластично влакно је јефтиније и може се употребити на кратким линијама када су прихватљиви умерено велики губици.

Да би се оптички водови могли употребити у комуникацијама мора се електрични сигнал претворити у оптички и обратно. Претварање електричног сигнала у светлост обавља тзв. извор светлости. У оптичким комуникацијама, као извор светлости могу се користити: ласер или LED.

На одређеним растојањима постављају се оптички понављачи (optical repeaters), односно регенератори сигнала, како би сигнал до одредишта стигао са што мање изобличења и у пуној снази.

На пријемној страни потребно је светлост претворити у електричне импулсе што обављају фотодетектори: PIN диода или APD диода.

Кроз један оптички вод може се истовремено остварити комуникација само у једном смеру што значи да за комуникацију треба један светлосни предајник који ће електричне импулсе претворити у оптичке и емитовати их у светловод, и пријемник на другој страни који ће оптичке импулсе вратити у електрични облик. Ако је комуникација реализована са једним светловодом и једним паром предајник-пријемник ради се о simplex комуникацији. За двосмерну комуникацију потребна су два оптичка вода, сваки од њих има свој пар предајник-пријемник па се на тај начин остварује full-duplex комуникација. Оптички конектори који служе за повезивање светловода могу се наћи и у simplex и у duplex варијанти.

Структура оптичког кабла

Оптички кабл има цилиндричан облик и састоји се од три концентрична елемента: језгра, кошуљице и омотача. Језгро је унутрашњи елемент и састоји се од једног или више танких стаклених или пластичних влакана. Свако влакно је окружено својом кошуљицом. Кошуљица је стаклени или пластични омотач који има мањи индекс преламања од самог влакна. Зато се зрак светлости који у влакно не улази паралелно са подужном осом влакна већ под неким углом, простире кроз влакно тако што се више пута рефлектује од кошуљице назад у влакно. Промена индекса преламања између језгра и кошуљице може бити дискретна (step-index) или постепена (graded-index), па самим тим и влакна могу бити дискретна и градијентна. При постепеној промени, индекс преламања се постепено мења од средине влакна ка кошуљици, док при дискретној промени језгро има један а кошуљица други (нижи) индекс преламања. Омотач је спољашњи (тамни) слој који окружује сноп влакана са кошуљицом. Омотач је направљен од пластике или неког другог материјала и служи за заштиту од влаге, хабања, ломљења и других опасности.

Дигитални информациони сигнал се пре преноса кроз оптичко влакно претвара у светлосни сигнал у облику низа светлосних импулса који одговарају бинарним цифрама 0 и 1. Два су основна начина простирања светлости кроз оптичко влакно:

– мономодно (једномодно) простирање и

– мултимодно (вишемодно) простирање.

Мономодно простирање настаје када је пречник влакна реда величине једне таласне дужине светлосног зрака: тада кроз влакно може да прође само аксијални зрак (тј. зрак који пада паралелно са осом влакна). Пошто се сада зраци простиру паралелно са подужном осом влакна, путање свих зрака кроз влакно су готово идентичне због чега сви зраци стижу истовремено на одредиште, па је и пријемни сигнал практично неизобличен. Јасно је да је за мономодно простирање потребно имати изузетно усмерен извор светлости који ригорозно ограничава расипање зрака, зато се у мономодним влакнима као извор светлости користи ласер.

У случају мултимодног преноса зраци светлости се кроз влакно крећу различитим путањама. Пречник језгра код мономодног влакна је мањи него код мултимодног влакна. изменити слику тако да не пише омотач него кошуљица!

Путања зрака кроз оптичко влакно у случају мултимодног преноса

Тако зрак у више „скокова“ пролази кроз оптичко влакно, при чему зрак чији је упадни угао мањи прелази већи пут (јер прави већи број скокова) од зрака чији је упадни угао већи. Због различите дужине пређеног пута истовремено емитовани зраци стижу у одредиште у различитим временским тренуцима. Зато је резултујући сигнал, настао као збир пристиглих зракова, изобличен у односу на емитовани сигнал. На слици 3.4 приказано је како изгледа сигнал на излазу оптичког влакна у случају мономодног и мултимодног преноса ако се на улаз оптичког влакна доведе група од два правоугаона импулса.

На слици 3.4 се види да се мономодним преносом може постићи већа брзина преноса него мултимодним преносом.

Изглед сигнала на излазу оптичког влакна ако је на улаз доведен низ од два правоугаона импулса у случају: (а) мономодног преноса и (б) мултимодног преноса

При преносу дигиталних података по оптичким везама обично се користи АSК техника, тј. дигитална амплитудна модулација. У оптичким предајницима бинарна јединица се представља кратким светлосним импулсом, а бинарна нула одсуством светлости. У оптичком влакну светлост се најбоље простире у инфрацрвеном делу фреквентног спектра у оквиру три међусобно раздвојена „прозора“ таласних дужина који су центрирани на 850, 1300 и 1500 нанометара.

Оптичко влакно има следеће предности над упреденом парицом и коаксијалним каблом:

већи пропусни опсег: ширина пропусног опсега, па према томе и брзина преноса медијума расте са учестаношћу. На врло великим учестаностима оптичко влакно омогућава брзину рада реда Gb/s на растојањима од неколико десетина километара;
мању величину и тежину: оптички каблови су много тањи и лакши од коаксијалних каблова и каблова са уснопљеним упреденим парицама;
мање слабљење: слабљење оптичког влакна је много мање од слабљења коаксијалног кабла или упредене парице и при томе је константно у широком опсегу учестаности. Због тога је растојање између регенератора веће. Мање регенератора значи мању цену и мање извора грешака;
отпорност на сметње: на системе са оптичким влакном не утичу спољашња електромагнетна поља. У оптичком влакну интерференцију може да проузрокује само спољашња светлост, али њој приступ онемогућава спољашњи омотач оптичког кабла. Зато оптички системи нису осетљиви на интерференцију, импулсне сметње и преслушавање;
малу могућност прислушкивања: оптичка влакна не зраче енергију, те је тако прислушкивање веома отежано.

Са друге стране, технологија оптичког влакна има и својих недостатака:

цену: оптички кабл је скуп јер израда захтева велику прецизност зато што и најмања нечистоћа или неправилност може да доведе до губљења сигнала. Поред тога, ласерски извори светлости су за ред величине скупљи од генератора електричних сигнала;
ломљивост: оптички каблови се, због саме своје природе, много лакше оштећују и ломе од жичаних линија;
инсталирање: постављање и одржавање знатно су тежи него у случају коришћења упредене парице и коаксијалног кабла јер се ради о физички веома осетљивој опреми која се лако оштећује, а сви спојеви морају да буду савршено изведени како не би дошло до губитка сигнала.

слике су преузете са интернета

Advertisements

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се / Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се / Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се / Промени )

Google+ photo

Коментаришет користећи свој Google+ налог. Одјавите се / Промени )

Повезивање са %s