- Kā darbojas optisko šķiedru komunikācija?
- Kāpēc tiek izmantota šķiedra?
- Kāpēc gaisma, nevis elektrība?
- Optisko šķiedru sakaru raksturojums
- Optiskās šķiedras pielietojums
- Opotisko šķiedru ietekme uz IoT (lietu internets)
Optisko šķiedru komunikācija ir saziņas metode, kurā signāls tiek pārraidīts gaismas formā, un optiskā šķiedra tiek izmantota kā vide, lai pārraidītu šo gaismas signālu no vienas vietas uz otru. Optiskajā šķiedrā pārraidītais signāls tiek pārveidots no elektriskā signāla gaismā, un uztveršanas galā tas atkal tiek pārveidots par gaismas elektrisko signālu. Nosūtītie dati var būt audio, video vai telemetrijas dati, kas jānosūta lielos attālumos vai lokālajos tīklos. Optisko šķiedru sakari ar labiem rezultātiem tālsatiksmes datu pārsūtīšanā lielā ātrumā tiek izmantoti kā lietojumprogramma dažādiem sakaru mērķiem.
Kā darbojas optisko šķiedru komunikācija?
Optiskās šķiedras sakaru process pārraida signālu veidā gaismu, kas ir pirmais pārvērsts Ņemot vērā no elektrisko signālu un pārraida, un pēc tam vice versa notiek uz saņēmēja pusē.
Šo procesu var izskaidrot, izmantojot diagrammu, kā parādīts zemāk:
Raidītāja puse:
Raidītāja pusē vispirms, ja dati ir analogi, tie tiek nosūtīti uz kodētāja vai pārveidotāja ķēdi, kas analogo signālu pārveido par digitāliem impulsiem ar 0,1,0,1… (atkarībā no datu veida) un tiek nodoti caur gaismas avota raidītāja ķēde. Un, ja ieeja ir digitāla, to tieši nosūta caur gaismas avota raidītāja ķēdi, kas pārveido signālu gaismas viļņu formā.
Optisko šķiedru kabelis:
Gaismas viļņi, kas saņemti no raidītāja ķēdes uz optisko šķiedru kabeli, tagad tiek pārraidīti no avota vietas uz galamērķi un tiek uztverti uztvērēja blokā.
Uztvērēja puse:
Tagad uztvērēja pusē fotoelements, kas pazīstams arī kā gaismas detektors, uztver gaismas viļņus no optiskās šķiedras kabeļa, pastiprina to, izmantojot pastiprinātāju, un pārveido to par pareizu digitālo signālu. Ja izejas avots ir digitāls, signāls vairs netiek mainīts un, ja izejas avotam ir nepieciešams analogais signāls, tad digitālos impulsus pēc dekodētāja ķēdes pārveido atpakaļ analogajā signālā.
Viss elektriskā signāla pārraides process no viena punkta uz otru, pārveidojot to gaismā un kā pārraides avotu izmantojot optisko šķiedru kabeli, ir pazīstams kā optisko šķiedru komunikācija.
Kāpēc tiek izmantota šķiedra?
Šķiedru vadi ir aizstājuši vara vadu kā pārvades kabeli, jo tam ir vairāk priekšrocību nekā elektriskajiem kabeļiem.
- Liela pārraides jauda : Viena silīcija dioksīda šķiedra var pārvadāt simtiem tūkstošu tālruņa kanālu, izmantojot tikai nelielu daļu no teorētiskās jaudas.
- Nelieli zaudējumi : Mūsdienu vienmodu silīcija dioksīda šķiedrām tiek zaudēts aptuveni 0,2 dB / km signāls, lai varētu pārvarēt daudzus desmitus kilometru, nepastiprinot signālus.
- Viegla pastiprināšana : lielu skaitu kanālu var atkārtoti pastiprināt vienā šķiedru pastiprinātājā, ja tas nepieciešams ļoti lieliem pārraides attālumiem.
- Zemas izmaksas : Sakarā ar sasniedzamo milzīgo pārraides ātrumu, izmaksas par transportēto bitu var būt ārkārtīgi zemas.
- LightWeight: Salīdzinot ar elektrības kabeļiem, optiskās šķiedras kabeļi ir ļoti viegli.
- Nav traucējumu: optisko šķiedru kabeļiem nav imunitātes pret elektrisko kabeļu radītajām problēmām, piemēram, iezemējuma cilpām vai elektromagnētiskajiem traucējumiem (EMI).
Iemesli skaidri izskaidro, ka optisko šķiedru kabeļi ir daudz labāki nekā koaksiālie vara kabeļi, un tāpēc optisko šķiedru kabeļiem tiek dota priekšroka salīdzinājumā ar konvenciju pārraides nesējiem.
Kāpēc gaisma, nevis elektrība?
Gaisma vai lāzera gaisma (precīzāk sakot) tiek izmantota optisko šķiedru saziņai tāpēc, ka lāzera gaisma ir viena viļņa garuma gaismas avots. Kamēr pārējiem gaismas signāliem, piemēram, saules gaismai vai spuldzes gaismai, ir daudz gaismas viļņu garumu, un tādēļ, ja tos izmantotu saziņai, tie radītu ļoti mazspējīgu staru, un, no otras puses, lāzers ar vienu staru radītu jaudīgāks stars kā izeja.
Tātad, mazāk izkliedējot, pārraidot vairāk signālu un patērējot mazāk laika, gaisma ir labs sakaru avots.
Optisko šķiedru sakaru raksturojums
Optisko šķiedru sakaros gaisma tiek izmantota kā signāls, kas tiek raidīts optiskās šķiedras kabeļa iekšpusē. Šim saziņas veidam ir raksturīgas iezīmes, kuras ir svarīgi apspriest, un tas padara to par labu saziņas veidu.
- Joslas platums - viena lāzera gaismas dispersija nozīmē, ka sekundē var pārraidīt labu signāla daudzumu (informācija tiek pārsūtīta bitu formātā), kas nodrošina lielu joslas platumu lielos attālumos.
- Mazāks diametrs - optiskās šķiedras kabeļa diametrs ir aptuveni 300 mikrometri.
- Viegls svars - optiskās šķiedras kabeļa svars ir mazs, salīdzinot ar vara kabeli.
- Tālsatiksmes signāla pārraide - Tā kā lāzera gaisma neizkliedējas, to var viegli pārraidīt lielos attālumos.
- Zema vājināšanās - šķiedra ir izgatavota no stikla, un caur to pārvietojas lāzers, pārraidītajam signālam ir tikai 0,2 dB / km zudums.
- Pārraides drošība - optiskā šifrēšana un elektromagnētiskā signāla neesamība padara datus drošus, izmantojot optisko šķiedru.
Optiskās šķiedras pielietojums
Optisko šķiedru sakarus galvenokārt izmanto telekomunikāciju nozarē, kas optisko šķiedru izmanto:
- Tālruņa signālu pārraide.
- Interneta komunikācija.
- Kabeļtelevīzijas signāla pārraide.
Bez tā, mūsdienās optisko šķiedru izmanto visur mājās, rūpniecībā, birojos tālsatiksmes, kā arī maza attāluma sakariem.
Opotisko šķiedru ietekme uz IoT (lietu internets)
Šķiedru optikas komunikācijai būs liela ietekme uz IOT, un šīs uzskaitītās lietas jums paskaidros, kā IOT būtu nepieciešama šķiedru optika.
- Ātrās pārraides nesēji - nākotne būs IOT, un visas mūsu ierīces un lietas būs savienotas ar internetu, kam nepieciešama laba komunikācija un liels ātrums. Vienīgais pārraides līdzeklis, kas atbalsta šādu prasību, ir optiskā šķiedra. Nākotnes vajadzībām IOT un IOT ir nepieciešama optiskā šķiedra, lai nodrošinātu vislabāko saziņu, kas varētu palīdzēt sasniegt bezvadu datu pārraides ātrumu līdz 100 Gbps ātrumam, sakarus un liela izmēra datu pārsūtīšanu dažās sekundēs.
- Datu drošība - IoT drošība ir galvenā problēma, domājot par lielu datu apjomu, kas jāpārsūta starp miljardiem kopā savienotu ierīču. Datu uzlaušana no saziņas līdzekļiem ir iespējama, ja vien tā nav optiskā šķiedra. Optiskās šķiedras ir ļoti grūti uzlauzt, un to uzlaušana, neatklājot, ir gandrīz neiespējama. Tātad atkal optiskā šķiedra var palīdzēt drošināt datus un pārsūtīt tos ļoti lielā ātrumā.
- Nav datu zudumu traucējumu dēļ - optisko šķiedru kabeļus var uzstādīt jebkur (pat zem ūdens vai augstās temperatūrās), un tiem nav elektromagnētisku traucējumu, kas traucējumu dēļ nezaudē datus.