Преимущества волоконной оптики как

коммуникационной

q)edbi

в самом простом случае волоконная оптика является коммуникационной средой, соединяющей два электронных устройства. Волоконно-оптическая связь может быть организована меяеду компьютером и его периферийными устройствами, между двумя телефонными станциями или между станком и его контроллером на автоматизированном заводе. Напрашиваются вопросы, связанные с применением волоконной оптики: зачем преобразовывать сигнал в световой и обратно? почему нельзя использовать только медный кабель? Ответы на эти вопросы скрыты в следующих преимуществах волоконной оптики:

Широкая полоса пропускания

Низкие потери

Нечувствительность к электромагнитным помехам

Малый вес

Малый размер

Безопасность

Секретность

Важность каждого из этих преимуществ зависит от конкретного применения. В некоторых случаях широкая полоса пропускания и низкие потери являются определяющими факторами. В других случаях важнее безопасность и секретность, достигаемые при использовании волоконной оптики. Ниже каждое из перечисленных преимуществ обсуждается более детально.

Широкая полоса пропускания

в предыдущих главах говорилось о растущей потребности в передаче все больших и больших объемов информащш электронным способом. Потешщ-альные возможности передачи информащш возрастают с увеличением полосы пропускания передающей среды и частоты несущей. За время существования радио используемые для передачи частоты выросли на пять порядков, от примерно 100 КГц до приблизительно 10 ГГц. Частоты светового сигнала на несколько порядков превосходят максимальные частоты радиоволн. Изобретение лазера, в котором свет используется в качестве несущей, за один шаг увеличило потенциальный диапазон на четыре порядка - до 100 ООО ГГц (или 100 терагерц, ТГц). Волоконная оптика теоретически может работать в диапазоне до 1 ТГц, однако используемый в настоящее время диапазон еще далек от этого предела. Тем не менее применяемая полоса пропускания волоконной оптики превосходит аналогичный параметр медного кабеля. Можно добавить, что коммуникационные возможности волоконной оптики только начинают развиваться, в то время как возможности медного кабеля достигли своего предела.

Как упоминалось ранее, телефонные компании все чаще используют цифровую связь. Более широкая полоса пропускания оптических систем обусловливает более высокую скорость передачи битов и, следовательно, большее количество звуковых каналов, приходящихся на одну линию. Совместимость различных телефонных линий достигается согласованием скоростей передачи информации в соответствии со стандартом, известным как North American Digital Telephone Hierarchy (Цифровая телефонная иерархия США).

В таблице 3.1 представлена иерархия коаксиальных и оптических кабелей. Системы на коаксиальном кабеле известны достаточно давно. Возможности волоконной оптики представлены для сетей типа Sonet, или синхронной оптической сети. В главе 15 эта система обсуяедается более детально.

К достоинствам волоконной оптики относится широкая полоса пропускания, значительно перекрывающая полосу пропускания, необходимую для передачи звуковых сигналов, что обеспечивает передачу телевизионного сигнала или организацию телеконференций, для которых требуется информационная емкость в 14, а иногда и в 100 раз большая, чем для цифрового кодирования звуковых сигналов. Полоса пропускания волоконной оптики допускает мультиплексирование различных сигналов, например звуковых, видео или передачу данных. Поэтому волоконноч)птические линии связи начинают применяться не только для передачи на большие расстояния, но и в коммерческих и быговых системах.

Как пример перспектив использования уникальных возможностей оптического волокна приведем возможности передачи информации со скоростью 10 Гб/сек за время в одну секунду:

1000 книг

130 ООО звуковых каналов

16 телевизионных каналов высокого разрешения (HDTV) или 100 каналов HDTV при использовании сжатия информации. (Канал HDTV

использует существенно более широкую частотную полосу, чем обычные телевизионные каналы.)

таблица 3.1. Скорости передачи в цифровой телефонии

Для систем на коаксиальном кабеле подобные перспективы отсутствуют, поэтому оптические системы становятся незаменимыми для передачи сигаалов на большие расстояния и с большой скоростью.

Низкие потери

Ширина полосы пропускания связана со скоростью передачи информации. Потери (затухание) определяют расстояние, на которое может передаваться сигнал. По мере того как сигнал перемещается по передающей линии, будь это медный кабель или оптическое волокно, его амплитуда уменьшается. Это уменьшение амплитуды называется затуханием. В медном кабеле затухание увеличивается с ростом частоты модуляции. Чем больше частота сигнала, тем больше потери. Напротив, в оптическом кабеле затухание не зависит частоты и остается постоянным в определенном диапазоне частот, вплоть до очень высоких, и как правило, неиспользуемых частот. Таким образом, проблема затухания более характерна для медного кабеля, особенно при увеличении объема передаваемой информации.