Для чего нужен волоконно-оптический кабель?

История возникновения системы

Ещё недавно оптоволоконный кабель не воспринимался как инструмент для качественной передачи звука. Известно, что на быструю передачу данных возможен только свет. Впервые оптические технологии были применены в фотофоне, разработанным Александром Беллом.

Оптическая телефонная связь доказала возможность передачи сигнала по воздуху, но сама идея изобретателя не прижилась. Наработки физика стали использоваться для общения между судами, но не более.

Широкое использование оптоволоконных технологий началось лишь в середине 20 века, а серьёзный прорыв, позволивший принести диджитал аудио аут в массы, случился в 1980 году с изобретением стекловолоконного провода, который был способен передавать световой сигнал.

Несмотря на то, что оптический вход отпраздновал 40-летие, он до сих пор считается лучшим по качеству передачи аналогового звука, с которым не могут сравниться «тюльпан», HDMI-кабель, появившиеся значительно позже.

Видео

Преимущества, виды и типы оптического волокна

Интенсивный рост использования волоконно-оптических кабелей в мире продолжается уже более 40 лет. Это связано со многими преимуществами волоконной оптики. Наиболее важными являются: очень высокая пропускная способность одного волокна, низкое затухание сигнала даже на очень больших расстояниях, малые размеры и небольшой вес, полная устойчивость к радиопомехам и электромагнитному полю. Из-за актуальных экологических проблем, важной особенностью волокон является отсутствие какого-либо воздействия на окружающую среду, что очень важно при проектировании оптоволоконных линий. Эти соединения в значительной степени надежны, просты в использовании, обеспечивают безопасность на рабочем месте и значительную эффективность, поэтому они становятся все более популярными.

Типы проводов с оптическими волокнами в линиях электропередач

Волоконно-оптические кабели производятся в виде пучков, содержащих от десятка до нескольких сотен волокон в одном пучке. Кабели с оптоволоконными кабелями могут использоваться в силовых линиях в качестве: фазные проводники (под напряжением) или молниеотводы (заземляющие потенциальные проводники) и самонесущие диэлектрические (дополнительные кабели в линии, содержащей только волоконно-оптические кабели). Существует несколько типов проводников, связанных с оптическими волокнами. OPGW (Optical Ground Wire — оптический провод заземления) — молниеотводы, обычно используемые в воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ.

С точки зрения конструкции, различают два типа проводов:

  • провода, состоящие из одной центральной трубки (из алюминиевой или нержавеющей стали), содержащей оптические волокна, и наружный слой из алюминиевых сплавов ,
  • шланги с раструбом из нержавеющей стали, они состоят из нескольких стальных проволок, образующих жилы и наружного слоя из алюминиевых сплавов. Оптические волокна помещаются в специальную трубку из нержавеющей стали и являются сердцевиной кабеля.

Наиболее важными преимуществами этих кабелей являются следующие:

  • возможность применения в существующих линиях (в место обычных из стали и алюминиевых проводов типа AFL), в большинстве случаев без необходимости усиления конструкции колонны,
  • простой монтаж, с использованием существующего кабеля,
  • надежность и долговечность.

ADSS (All Dielectric Self Supporting) — оптоволоконные кабели без металлических элементов. Они сделаны из центрально расположенного сердечника FRP в форме стержня, окруженного несколькими трубками, содержащими оптические волокна. Между внутренней и внешней оболочкой кабеля находятся очень прочные арамидные волокна, которые придают кабелям ADSS соответствующую механическую прочность.

Кабели ADSS характеризуются небольшим увеличением провисания. При выборе точки крепления кабелей ADSS, необходимо также учитывать распределение напряженности электрического поля между фазовыми проводами, так как в случае дождя или высокой влажности воздуха, наружная оболочка подвергается микроразрядам. Размещение проводов в зоне с слишком большим электрическим полем, приводит к быстрому разрушению их оболочки. Решением этой проблемы является использование полупроводниковых кабелей, которые из-за высокой напряженности электромагнитного поля обычно используются в линиях напряжением не более 110 кВ. При более высоком напряжении используются специальные кабели, изготовленные из материалов, устойчивых к воздействию электрического поля. При проектировании подвески кабелей ADSS на существующих линиях электропередач, необходимо учитывать дополнительное напряжение, воздействующее на несущие конструкции, и создать соответствующие усиления.

MASS (Metallic Aerial Self Supporting) — самонесущие кабели из алюминиевой стальной проволоки в сочетании с оптоволокном. Они очень похожи на кабели OPGW, но не являются молниеотводом или электрической функцией в линии. По этой причине кабели MASS обычно свисают чуть ниже, чем фазовые провода.

Данное решение является альтернативой стандартному способу крепления оптоволоконных кабелей в высоковольтных линиях и обычно используется, когда необходимо увеличить количество волокон в линии, а заменить существующие OPGW, OPPC или ADSS кабели либо невозможно, либо экономически нецелесообразно. Благодаря высокой механической прочности, небольшому весу и диаметру эти тросы немного увеличивают нагрузку на конструкцию столба.

Sky Wrap — диэлектрический оптоволоконный кабель, обмотанный вокруг традиционного молниеотвода или фазовой линии электропередачи. Он используется в ситуациях, когда существующий традиционный оптоволоконный кабель находится в хорошем состоянии и его замена на кабель OPGW экономически нецелесообразна или если существует необходимость увеличения количества волокон в установленном кабеле OPGW. Sky Wrap собирается с помощью специальных роботов с собственным приводом, перемещающихся по кабелю и дистанционно управляемых с земли. Преимуществом использования этих кабелей является: низкая дополнительная нагрузка на линии (значительно меньше, чем, например, у кабелей ADSS), низкая чувствительность к колебаниям (благодаря спиральной обмотке с контролируемым напряжением), возможность установки также на существующие кабели OPGW, простой и быстрый монтаж, низкая стоимость всей системы по сравнению с другими решениями. Кабели Sky Wrap также могут использоваться в линиях напряжением 15 кВ, после чего их монтаж выполняется с помощью робота.

На видео: Монтаж sky Wrap кабеля

ADL (All Dielectric Lashed Cables) — диэлектрические оптоволоконные кабели, прикрепляемые к молниеотводу с помощью кевларовой ленты. Они отличаются от Sky Wrap тем, что закреплены на несущем кабеле и фиксируется снизу. Установка осуществляется с помощью специального самоходного робота.

Основные типы оптоволокна

Одномодовой кабель

Световой луч распространяется только по одному пути. Луч не отклоняется от траектории, так как диаметр сердечника не превышает 10 мкм.  

Плюсы Минусы
  • Минимальное искажение формы сигнала
  • Поддержание передачи сигнала на большие расстояния и с большой скоростью
  • Проецирование света в сердцевину затруднительно из-за небольшого диаметра сердечника
  • Кабель чувствителен к изгибам и недолговечен

Многомодовой кабель

Большой диаметр сердечника позволяет нескольким лучам распространяться одновременно. Лучи от передатчика идут зигзагом с различными шагами.

Плюсы Минусы
  • Доступная цена за счет большого диаметра сердечника
  • Надежная конструкция с высокой производительностью
  • Небольшие искажения формы сигнала
  • Меньшая точность сигнала, типовое время задержки порядка 5 нс/м

Преимущества оптического выхода

Главное преимущество оптоволоконных линий пересылки аудиосигнала – это практически полное отсутствие искажения звука от электромагнитных полей, которые с избытком присутствуют в среде обитания человека. Здесь кабели с металлическими жилами-проводниками могут заметно проигрывать оптоволоконным системам в качественной передаче аудиосигнала. В результате акустическая система будет воспроизводить звук с искажением.

Кроме того, при использовании оптического канала передачи достигается полная гальваническая развязка между передающим и приемным устройствами. Это также положительно влияет на качество передачи аудиосигнала. Паразитные наводки по плохим шинам «земли» (Ground) – бич звуковой аппаратуры. Сами оптические системы не создают электромагнитные помехи.

Какое оптоволокно лучше выбрать?

Я столкнулся с некоторой трудностью при выборе. Как оказалось выбор по длине не такой большой как кажется. Система у меня стоит почти вплотную к телевизору, поэтому слишком длинный провод мне попросту не нужен. Именно поэтому заранее нужно уточнить – сколько метров кабель необходим в той или иной ситуации.

Он не должен быть чуть длиннее и с запасом, так как его не получится скрутить в рулон и заткнуть за телевизор или за аудиосистему. Оптический кабель со стеклянной сердцевиной передает данные пучком света и внутри он отражается от внешней поверхности. Проблема в том, что если вы сильно загнете кабель, то информация может перестать передаваться, так как угол света будет слишком большой.

Именно поэтому чаще всего такие провода достаточно толстые, чтобы механически не дать возможность оптическому соединению сильно перегнуться. Теперь вы поняли, что покупать с запасом – это очень плохая идея и кабель должен свободно подключаться без сильных загибов. Поэтому выбирая в магазине провод по метражу – вы должны заранее вымерить расстояние от аудиосистемы или колонок, до телевизора.

Далее покупайте любой подходящий кабель – они по характеристикам все почти одинаковые. В многих статьях почему-то пишут бред, по поводу метража, что якобы лучше брать именно 5 метров – но это просто чушь. Так как оптика имеет большую дальность действия и на метраж в пределах квартиры никак не влияет. При желании кабель можно вывести даже на улицу или в соседний дом.

Преимущества оптоволоконного интернета

Перейдем, наконец, к тем причинам, по которым можно предпочесть оптоволокно мобильному интернету, спутниковой тарелке, WiMAX, и другим способам. Это:

· Максимально возможная скорость подключения интернета среди всех существующих способов. Рекордная цифра принадлежит австралийским исследователям, которым удалось передать объем данных, равный 5,525 тб. За одну секунду. В среднем же скорость соединения составляет около 200-300 мбит/сек. при условии использования «витой пары» — медного провода, и около 1 гбит/сек. при прямом оптоволоконном подключении.

· Независимость от электромагнитных полей. В отличие от обычных роутеров, при использовании которых качество соединения напрямую зависит от наличия электроприборов рядом, оптическое волокно совершенно независимо от условий использования.

· Практически полное отсутствие задержки сигнала. Оптоволокно допускает задержку буквально в несколько миллисекунд, в то время как спутниковый интернет – примерно до 1000, и даже 4G в этом смысле отстает: у него задержка может достигать сотни миллисекунд.

· Защищенность от любых помех и сбоев сигнала.

· Долговечность. При правильном использовании оптокабели могут использоваться по 40-50 лет и больше.

· Пожаростойкость кабеля, не зависит от электромагнитного воздействия, достаточно трудно взломать, подвергнуть другому несанкционированному воздействию.

· Полная универсальность: возможность подключить не только интернет, но и IP-телефонию, камеры видеонаблюдения, Smart-TV и т.д.

Оптоволоконный кабель в разрезе

Строение

Из чего состоит оптоволокно? Это круглая в разрезе нить, внутри которой есть ядро (сердцевина), снаружи покрытое оболочкой. Чтобы обеспечить полное внутреннее отражение, показатель преломления ядра должен быть выше того же параметра для оболочки. Как это работает – луч света, направленный в ядро, многократно отражается от оболочки.

Диаметр оптоволоконной нити, которая используется в телекоммуникациях, равен 124-126 микрон. При этом диаметр ядра может отличаться – все зависит от типа оптоволокна (об этом я расскажу в следующем разделе) и национальных стандартов.

1 микрон – это 0,001 мм. Я посчитала, получается, что диаметр всего 0,125 мм.

Преимущества

Давайте посмотрим на главные достоинства кабеля FTTH.

  • просто монтировать и использовать;
  • не теряет формы и свойств под ультрафиолетом,
  • не дымится при горении;
  • можно подключиться к оптоволокну по всей длине;
  • возможность обмениваться информацией со скоростью до 2400 Мбит/с по этому кабелю. Хотя скорость также зависит от роутера и другого принимающего оборудования;
  • может разместить до 8 волокон разной цветовой маркировки;
  • можно подключить несколько услуг по одному проводу: интернет, телевидение, телефон;
  • дает возможность отказаться от реверсного канала.

Пропускная способность и услуги, которые могут быть предоставлены по этому кабелю в таблице.

Как строится схема, основанная на способе подключе

Как строится схема, основанная на способе подключения пользователей к интернету через FTTH:

  1. Провайдер тянет оптоволокно к зданию от оптического линейного терминала (OLT).
  2. В подвале или на первом этаже ставится ОРШ или оптический распределительный шкаф. Его размеры могут быть как большими, так и малыми. Размеры его соответствуют количеству подключаемых сейчас и будущем абонентов.
  3. Провайдер ставит распределительные оптические боксы или распределительные коробки – ОРК на каждом этаже.
  4. Из распределительных коробок оптоволокно FTTH сети попадает прямо в квартиру абонента. В квартире провайдер ставит абонентскую оптическую розетку.
  5. Затем провайдер устанавливает роутер ONT FTTH. Это модуль домашнего шлюза для оптической сети GPON. Через него пользователь выходит в интернет на своем оборудовании: телефонах, компьютерах, ноутбуках, телевизорах.

В свою очередь GPON более быстро по сравнению с др

В свою очередь GPON более быстро по сравнению с другими технологиями справляется с обработкой пакетов данных IP и Ethernet. GPON разрешает распределять канал до 128 абонентов на расстоянии до двадцати и даже 60 километров.

Сравнение с HDMI

Современные производители предоставляют широкий выбор при подключении звуковых устройств через домашний кинотеатр. В результате можно получить потрясающий результат.Самым популярным методом на данный момент – соединение через HDMI кабель. Так можно передавать не только аудио, но и видеосигнал передается в высоком разрешении.

Когда на рынке появилось оборудование с таким интерфейсом, оптоволокно и его аудиовыход ушло на второй план, поскольку провод может передавать только аудиосигнал, и необходима отдельная коммутация для видеоизображения.

Но, несмотря на то, что стандарт соединения используется уже 30 лет, он актуален и по сей день. Оптический провод по-прежнему используют для коммутации до 7,1 каналов высокого разрешения аудио.

Провод применяют из-за использования привычных ресиверов, обладающих высоким качеством и оптическим входом на порту. Если человек любит хорошее звучание на телевизоре, ему не имеет смысла заменять эти устройства на новые. Стоит отметить, что в большинстве плееров или HDTV а также игровых консолях, всё ещё используют оптический порт.

При включении радиооборудования или телевизора, могут возникнуть помехи из-за плохого заземления или полного его отсутствия. В таких ситуациях начинается гул в акустической системе.

Нужно изолировать аппаратуру с помощью оптического провода. С этой задачей не может справиться привычный многим HDMI. Акустика с оптическим входом надежнее. Раньше таким способом подключали аппаратуру к музыкальному центру через оптический кабель.

Благодаря своим уникальным параметрам, качество звука между оптопроводом и HDMI очень хорошее.

Поэтому старый кабель для телевизора не потерял своей значимости и в современные дни. Можно легко подключать домашний кинотеатр к телевизору модели 2018 года. Качество изображения и звука будет очень высоким.

Основный принцип работы

Оптический кабель, подключаемый в digital audio out, состоит из оболочки и сердцевины

Принятые стандарты для тв-входа, одинаковые для Samsung, LG, других производителей, заключаются в нескольких этапах транспортировки информации:

  • генерация светового сигнала из электрического;
  • его ретрансляция с выхода на вход без потери силы, искажений;
  • приём входящим устройством сигнала;
  • обратная трансформация сигнала в электрический.

Оптический кабель, подключаемый в digital audio out, состоит из оболочки и сердцевины. Внимание при производстве отводится сложности соединения коннекторов, при помощи которых можно подключить два устройства между собой.

Нарушение технологии существенно портит качество передаваемого звука, делая использование оптических соединений бесполезным. Именно поэтому, меломаны приобретают кабеля промышленной нарезки определённой длины.

Теги

Adblock
detector