Пропускну здатність волоконно-оптичного каналу передачі інформації. Оптичне волокно (оптоволокно). Мережеві протоколи для оптичної передачі Ethernet

Безперечно, оптоволоконна технологія стане в майбутньому головним засобом передачі інформації. Вона є однією з причин масового зростання міжнародних телекомунікацій та ефекту "стиснення планети". На основі цієї технології Інтернет зміг стати тим неоціненним інформаційним засобом, яким він є сьогодні. Однак усупереч поширеній думці, це не панацея. Оптоволоконні системи все ще мають безліч обмежень і перешкод, які треба подолати. Перед тим як почати обговорювати теорію оптоволоконної передачі, порівняємо традиційні та оптоволоконні кабелі та оцінимо їх переваги та недоліки.

1.2.1. Смуга пропуску

Оптоволокно

Сьогодні у оптоволоконних кабелів величезна смуга пропускання зі швидкостями передачі до 40 Гбіт/с, що діють вже сьогодні, і понад 100 Гбіт/с, що очікуються найближчим часом. Чинниками, що обмежують зростання швидкостей передачі, в даний час є: по-перше, велике в порівнянні з періодами імпульсів час відповіді джерел та детекторів для високих швидкостей передачі даних; по-друге, близькість довжини хвилі світла до періоду імпульсу, що викликає проблеми диференціювання у детекторах. Методи мультиплексування декількох довжин хвиль в одному волокні (звані спектральним ущільненням (WDM, wave division multiplexing)) збільшують загальну швидкість передачі одного волокна до декількох Тбіт/с.

Наступне порівняння дозволить відчути, що це означає в термінах передачі: при оптоволоконному зв'язку на швидкості приблизно 1 Гбіт/с можна одночасно передавати понад 30 ТОВ стислих телефонних розмов. При зв'язку зі швидкістю 30 Гбіт/с можна одночасно передавати до 1 мільйона телефонних розмов по єдиному скляному волокну!

Кабелі

Коаксіальні кабелі діаметром до 8 см можуть забезпечити швидкість передачі до 1 Гбіт/с на відстані до 10 км. Обмежуючим фактором є дуже висока вартість міді.

В даний час продовжується важливе дослідження щодо збільшення швидкості передачі через кабелі з крученими парами. Сьогодні у багатьох локальних мережах швидкості 100 Мбіт/с є звичайними. Доступні також комерційні системи, що діють швидкостях до 1 Гбіт/с. Після успішних лабораторних випробувань на швидкостях 10 Гбіт/с, відповідна продукція готується до комерційного випуску. Причина такої активної діяльності в цій галузі криється в надлишку інфраструктури з вже встановленими кабелями з крученою парою, що дозволяє значно заощадити на риття траншей, прокладання каналів та укладання нових оптоволоконних кабелів. З цієї причини технологія кабелів з крученою парою в даний час успішно конкурує з оптоволоконною технологією, оскільки обидві вони мають безліч спільних додатків.

1.2.2. Перешкоди

Оптоволокно

На оптоволоконні кабелі зовсім не впливають електромагнітні перешкоди (EMI), радіочастотні перешкоди (RFI), блискавки та стрибки високої напруги. Вони не страждають від проблем ємнісних чи індуктивних сполучень. У разі правильного проектування на оптоволоконні кабелі не повинні впливати електромагнітні імпульси від ядерних вибухів та фонової радіації. (Ця звістка втішить більшу частину населення після ядерної війни!)

На додаток до цього факту оптоволоконні кабелі не створюють жодних електромагнітних чи радіочастотних перешкод. Ця властивість дуже цінна для обчислень, обробки відео- та аудіоінформації, де все більш важливим для зростання якості відтворення та запису стає оточення з низьким шумом.

Кабелі

На звичайні кабелі впливають зовнішні перешкоди. Залежно від типів кабелів і ступенів їх екранування, вони різною мірою схильні до електромагнітних і радіоперешкод через індуктивні, ємнісні та резистивні зв'язки. Системи зв'язку з урахуванням традиційних кабелів повністю виходять із ладу під впливом електромагнітних імпульсів ядерних вибухів.

Звичайні кабелі також випромінюють електромагнітні хвилі, що може спричинити перешкоди в інших кабельних системах зв'язку. Обсяг випромінювання залежить від величини переданого сигналу та якості екрану.

1.2.5. Електроізоляція

Оптоволокно

Оптоволоконні кабелі забезпечують повну гальванічну розв'язку між обома кінцями кабелю. Непровідність волокон робить кабелі нечутливими до стрибків напруги. Це усуває електромагнітні та ефірні перешкоди, які можуть бути викликані контурами заземлення, синфазними напругами, а також зсувами та короткими замиканнями потенціалу землі. Оптоволоконний кабель діє як довгий ізолятор. Оскільки оптичні волокна не випромінюють хвилі і не схильні до перешкод, ще однією їх перевагою є відсутність взаємного впливу кабелів (тобто впливу випромінювання одного кабелю зв'язку на інший, прокладений поруч з ним).

Кабелі

Традиційні кабелі просто працюючи за своїм призначенням, надають електричне з'єднання між своїми кінцями. Отже, вони сприйнятливі до електромагнітних та ефірних перешкод від контурів заземлення, синфазних напруг та усунення потенціалу землі. Вони також схильні до проблем взаємного впливу.

1.2.4. Відстань передачі

Оптоволокно

Для найпростіших дешевих оптоволоконних систем можливі відстані між повторювачами до 5 км. Для високоякісних комерційних систем тепер легко доступні відстані між "повторювачами до 300 км. Були розроблені системи (без використання повторювачів) на відстані до 400 км. У лабораторних умовах досягнуті відстані, близькі до 1000 км, але на ринку вони поки недоступні. Одна європейська компанія заявила, що в даний час розробляє оптоволоконний кабель, який можна прокласти вздовж земного екватора і без будь-яких повторювачів по ньому можна буде передавати 4сигнал з одного його кінця на інший! оболонці електрони, які, у свою чергу, випромінюють фотони з більшою енергією, таким чином виникає деяка форма автопосилення.

Кабелі

На ринку кабелів з крученою парою на швидкості передачі 4 Мбіт/с доступні відстані між повторювачами до 2,4 км. У разі коаксіальних кабелів на швидкості менше 1 Мбіт/с між повторювачами можливі відстані до 25 км.

1.2.5. Розмір та вага

Оптоволокно

Порівняно з усіма іншими кабелями для передачі очікуваних, оптоволоконні кабелі дуже малі в діаметрі та надзвичайно легкі. Чотирьохжильний оптоволоконний кабель важить приблизно 240 кг/км, а 36-основний оптоволоконний кабель важить приблизно лише на 3 кг більше. З-за своїх невеликих у порівнянні з традиційними кабелями з такою ж пропускною здатністю розмірів їх зазвичай простіше встановлювати в існуючих умовах, а час встановлення та вартість загалом нижчі, оскільки вони легкі та з ними простіше працювати.

Кабелі

Традиційний кабель може важити від 800 кг/км для кабелю з 36 крученими парами до 5 т/км для високоякісного коаксіального кабелю великого діаметра.

На сьогоднішній день широкого поширення при створенні телекомунікаційних мереж набув оптичний кабель. У його характерні риси включені такі показники, як:

• висока швидкість передачі;
• відсутність сприйнятливості до різних перешкод;
• порівняно з мідними кабелями, мала вага та габаритні розміри;
• висока тривалість терміну експлуатації;
• можливість збільшення відстані між пристроями, що передають, до 800 км.

Мабуть, єдиними недоліками, які можна виділити під час створення мережі з оптоволокна - висока вартість матеріалів та обладнання, трудомісткий процес монтажу кабелю, пов'язаний із необхідністю проведення зварювальних робіт під час прокладання основних магістралей.

Конструкція оптичного кабелю

• 1 - центральний силовий елемент
• 2 – оптичні волокна
• 3 - пластикові трубочки-модулі
• 4 - плівка
• 5 - тонка внутрішня оболонка з поліетилену
• 6 - кевларові нитки або броня
• 7 - зовнішня товста оболонка з поліетилену

Пропускна здатність оптоволокна

За останні кілька десятків років пропускна здатність волоконно-оптичного кабелю значно збільшилася. При цьому розробка з удосконалення однієї з передових технологій передачі даних не припиняється навіть на хвилину. По суті швидкість передачі сигналу багато в чому залежить від відстані між обладнанням, типу волоконного носія і кількості сполучних стиків в магістралях.

Наприклад, використаний при побудові внутрішньої мережі (між серверами даних) багатомодовий оптичний кабель на відстані приблизно 200 метрів здатний забезпечити швидкість до 10 Гбіт/с.

Для прокладання зовнішніх комунікацій, де відстань між передавачами може досягати кількох десятків кілометрів, застосовується одномодове оптоволокно. Структура такого кабелю дозволяє розвивати швидкість потоку понад 10 Гбіт/с. Щоправда, це далеко не межа можливості оптики. Зі збільшенням споживчого попиту виникне необхідність нарощувати потужність устаткування і навіть заміна техніки, що дозволяє досягти швидкості передачі на рівні 160 Гбіт/с неспроможна використовувати потенціал носія повною мірою.

Види оптоволоконного кабелю

За своєю структурою оптоволоконний кабель ділиться на дві категорії:

• багатомодове;
• одномодове.

Багатомодовий оптичний кабель добре зарекомендував себе як провідник, що передає сигнал на малі відстані. Насамперед, це обумовлено структурою самого волокна, у назві якого слово «багато» означає далеко не те, що прийнято вважати добрим показником. Рекомендована відстань, при прокладанні багатомодового кабелю, від передавального пристрою і до користувача повинна становити не більше одного кілометра. На цій дистанції провідник показує чудові змогу передачі світлового потоку практично без втрат і здатний забезпечувати швидкість до 10 Гбіт/с. Таким чином, його можна використовувати при побудові мережі в маленькому районі або як оптичний кабель для внутрішньої прокладки.

Одномодовий оптичний кабель в першу чергу призначений для передачі даних на великі відстані, які можуть обчислюватися в десятках або навіть сотнях кілометрів. За своєю структурою такий тип волокна має кращі якості і здатний підтримувати постійну високу швидкість потоку інформації практично без згасання в оптичному кабелі. Таким чином, пропускна здатність одномодового оптичного носія лімітується безпосередньо передаючими пристроями та, при встановленому потужному обладнанні, може досягати кількох Тбіт/с.

Необхідне обладнання для передачі інформації по оптоволоконному кабелю

На сьогоднішній день оптоволоконні мережі набули широкого поширення серед компаній, що надають своїм абонентам доступ до інтернету. При цьому, для здійснення передачі даних, якщо не брати до уваги проміжних муфт та іншого супутнього обладнання, використовується наступна техніка:

з боку провайдера: спеціальне обладнання DLC, відоме також під назвою мультиплексор. Воно дозволяє проводити передачу даних по волоконно-оптичному кабелю на значні відстані з високою швидкістю, що постійно підтримується.

з боку абонента: - роутер ONT, який є кінцевим клієнтським обладнанням та дозволяє забезпечити доступ до інтернету через оптоволоконну мережу. Дозволяє доступ на швидкості до 2.5 Гбіт/с.

xn----etbqnigrhw.xn--p1ai

26 терабіт/с по оптоволокну одним лазером

Група німецьких інженерів під керівництвом професора Вольфганга Фройде (Wolfgang Freude) з університету Карлсруе застосувала в оптоволокні техніку OFDM (ортогональний частотний поділ каналів з мультиплексуванням), яка широко використовується в бездротовому зв'язку (802.11 та LTE), цифровому телебаченні. .

В оптоволокні використовувати OFDM складніше, адже тут потрібно розділити на світловий потік, що піднесе. Раніше єдиним способом зробити це було використання окремого лазера для кожної піднесучої. Порівняння різних видів мультиплексування

Для мовлення на кожній частоті використовують окремий лазер і окремий приймач, так що в одному оптоволоконному каналі одночасно можуть передавати сигнал сотні лазерів. За словами професора Фройде, загальна пропускна спроможність каналу обмежена лише кількістю лазерів. "Вже було проведено експеримент і продемонстровано швидкість 100 терабіт/с", - сказав він в інтерв'ю ВВС. Але для цього довелося використати близько 500 лазерів, що саме собою дуже дорого.

Фройде з колегами розробили технологію передачі оптоволокном понад 300 піднесуть різного кольору одним-єдиним лазером, який працює короткими імпульсами. Тут проявляється цікавий феномен під назвою «оптичний частотний гребінь». Кожен маленький імпульс «розмазується» по частотах і часі, отже приймач сигналу з допомогою хорошого таймінгу теоретично може обробити кожну частоту окремо.

Після кількох років роботи німецьким дослідникам все-таки вдалося знайти правильний таймінг, підібрати відповідні матеріали та здійснити на практиці обробку кожної піднесеної за допомогою швидкого перетворення Фур'є (БПФ). Перетворення Фур'є - операція, яка зіставляє функції речової змінної іншу функцію речової змінної. Ця нова функція визначає коефіцієнти при розкладанні вихідної функції елементарні складові - гармонічні коливання з різними частотами.

БПФ ідеально підходить для розкладання світла по піднесе. Виявилося, що з звичайного імпульсу можна вилучити в сукупності близько 350 кольорів (частот), і кожен з них використовується як окрема піднесуча, як і в традиційній техніці OFDM. Минулого року Фройде з колегами провели експеримент і практично показали швидкість 10,8 терабіт/с, а зараз ще більше вдосконалили точність розпізнавання частот.

За словами Фройде, розроблена ним технологія таймінгу та БПФ цілком може бути реалізована в мікросхемі та знайти комерційне застосування.

Мітки:

habrahabr.ru

Оптоволокно

1. Що означають терміни «термінування» кабельної системи та «сплайсування» оптоволоконного кабелю? Термінування – процедура з'єднання кабелю, дроту або волокна з комутаційним обладнанням. Сплайсування - механічне зрощування кінців волокон один з одним за допомогою муфти-затиску (сплайс). 2. Поясніть поняття «базові параметри» кабельної системи та

«загасання оптоволоконного кабелю»? Згасання – процес ослаблення світлового потоку в оптичному волокні. Чинники, що викликають згасання, можуть бути різними: - згасання, викликане поглинанням світла. Визначається як перетворення світлового імпульсу тепло, пов'язане з резонансом у матеріалі волокна. Існують внутрішні поглинання (пов'язане з матеріалом волокна) та зовнішні поглинання (наявність мікродомішок). Оптичні волокна, вироблені нині, мають дуже мало мікромішок, тому зовнішніми поглинаннями можна нехтувати. - Згасання світла в оптичному волокні, викликане розсіюванням випромінювання. Розсіювання є одним з основних факторів загасання світла у волокні. Цей вид згасання насамперед пов'язаний з наявністю домішок в оптичному волокні, а також з дефектами серцевини оптичного волокна. Наявність подібних включень призводять до того, що світловий потік, поширюючись по оптичному волокну, відхиляється від правильної траєкторії, внаслідок чого відбувається перевищення кута заломлення і виходу частини світлового потоку через оболонку. Також наявність сторонніх домішок призводить до часткового відображення світлового потоку у зворотний бік, так званий ефект зворотного розсіювання; - згасання світла, пов'язаного з вигинами оптичного волокна, існує два типи вигинів: 1. Мікровигин, цей вид вигину викликаний мікроскопічними змінами геометричних параметрів осердя волокна в результаті виробництва. 2. Макровигин, вигляд викликаний великим вигином оптичного волокна, що перевищує мінімальний радіус, при цьому відбувається частковий вихід світла із серцевини волокна. Радіус вигину, у якому світловий імпульс поширюється без будь-яких спотворень, дорівнює 10 сантиметрам (для одномодових волокон). Збільшення мінімального радіусу згину призводить до підвищення ефекту розсіювання. Факторами необхідними для визначення повного коефіцієнта згасання є: втрати введення та виведення оптичного сигналу, втрати поглинання та розсіювання, втрати вигину та втрати на механічних з'єднувачах. Коефіцієнт згасання визначається як відношення потужності, введеної в оптичне волокно до потужності прийнятої з волокна оптичного сигналу. Вимірюється у децибелах (дБ). 3. Опишіть конструкцію та характеристики одномодового оптоволоконного кабелю. Оптоволоконний кабель є тонкими світлопровідними скляними або пластиковими сердечниками в скляній же світловідбивній оболонці, укладеній в захисне обплетення. Одномодове волокно - (singlemode) SM, 9-10/125 мкм, тобто 9-10 мікрометрів – діаметр сердечника, 125 мкм – діаметр оболонки. Передається світловий пучок з довжинами хвиль 1300 та 1550 нм та із загасанням 1 Дб/км. 4. Опишіть конструкцію та характеристики багатомодового оптоволоконного кабелю. багатомодове волокно - (multimode) ММ, 62,5/125 та 50/125 мкм: діаметр сердечника становить 62.5 або 50 мікрометрів. Передається світловий пучок з довжинами хвиль 850 та 1300 нм та із загасанням 1,5-5Дб/км.

5. Які стандарти на оптоволокно повинні використовуватися

адміністратором системи при організації оптоволоконної

кабельної системи? В даний час визначені такі відповідності рекомендації IEC 60793 та рекомендації МСЕ-Т (ITU-T) з додаванням довжини хвилі певного типу оптоволокна:

Тип B1.1 відповідають ITU-T G652 (a, b) з довжиною хвилі 1,31 мкм та ITU-T G654a з довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B1.2 b відповідає ITU-T G654 (b) із довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B1.2 c відповідає ITU-T G654 (c) із довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B1.3 відповідає ITU-T G652 (c, d) із довжиною хвилі 1,31 мкм;

Тип B2 відповідає ITU-T G.653 (a, b) та ITU-T G.655 (a,b) з довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B4 c відповідає ITU-T G.655 (c) із довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B4 d відповідає ITU-T G.655 (d) із довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B4 e відповідає ITU-T G.655 (е) із довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B5 відповідає ITU-T G.656 із довжиною хвилі 1,55 мкм;

Тип B6 a відповідає ITU-T G.657 A1/2 завдовжки хвилі 1,31 мкм;

Тип B6 b відповідає ITU-T G.657 В2/3 завдовжки хвилі 1,31 мкм.

6. Які стандарти адміністрування кабельних систем має

застосовувати адміністратор системи? Створення кабельних систем ґрунтується на безлічі

стандартів. Наведемо основні стандарти, необхідні для

високошвидкісної передачі даних та обов'язкові для дотримання

службами адміністратора системи.

EIA/TIA 568 – стандарт створення телекомунікацій службових

та виробничих будівель, планування кабельних

систем будівель, методика побудови системи телекомунікацій

службових та виробничих будівель.

EIA/TIA 569 - стандарт, що описує вимоги до приміщень,

у яких встановлюється структурована кабельна

система та обладнання зв'язку.

EIA/TIA 606 – стандарт адміністрування телекомунікаційної

інфраструктури у службових та виробничих

EIA/TIA 607 – стандарт, що встановлює вимоги до

інфраструктури телекомунікаційної системи заземлення

та вирівнювання потенціалів у службових та виробничих

Можливе використання стандартів не EIA/TIA, а стандартів

на побудову структурованих кабельних систем ISO.

ISO 11801 – стандарт на структуровані кабельні системи

загального призначення в будівлях та кампусах. Він функціонує іонально

аналогічний стандарту EIA/TIA 568. 7. Які функції виконують системи адміністрування кабельної

системи? Наведіть приклад реалізації. Пошук несправностей у мережі - досить складний процес,

а процедура реєстрації змін стану з'єднань

вручну так само складна та ненадійна. Тому найчастіше

та мережах застосовують системи адміністрування кабельних

систем, що дозволяють стежити за працездатністю системи

та її окремих компонентів та усувати неполадки в мінімально

стислі терміни. 8. Перерахуйте підсистеми кабельної системи будівлі та їх функції.

Підсистема робочого місця. Підсистема робочого місця призначена для підключення кінцевих споживачів (комп'ютерів, терміналів, принтерів, телефонів тощо) до інформаційної розетки. Включає комутаційні кабелі, адаптери, а також пристрої дозволяють підключати кінцеве обладнання до мережі через інформаційну розетку. Робота СКС, зрештою, забезпечує роботу саме підсистеми робочого місця.

Горизонтальна підсистема. Горизонтальна підсистема покриває простір між Інформаційною розеткою на робочому місці та горизонтальним кросом у телекомунікаційній шафі. Вона складається з горизонтальних кабелів, інформаційних розеток та частини горизонтального кросу, що обслуговує горизонтальний кабель. Кожен поверх будівлі рекомендується обслуговувати власною Горизонтальною підсистемою. Всі горизонтальні кабелі, незалежно від типу середовища, що передають, не повинні перевищувати 90 м на ділянці від інформаційної розетки на робочому місці до горизонтального кросу. На кожне робоче місце має бути прокладено щонайменше два горизонтальні кабелі.

Магістральна підсистема. Магістральна підсистема поєднує головний крос в апаратній з проміжними кросами та з горизонтальними кросами. Магістральна підсистема повинна включати кабель, встановлений вертикально між поверховими кросами в багатоповерховому будинку, а також кабель, встановлений горизонтально між кросами в протяжному будинку.

Підсистема обладнання. Підсистема обладнання складається з електронного обладнання зв'язку колективного (загального) використання, розташованого в апаратній або телекомунікаційній шафі, і передаючого середовища, необхідного для підключення до розподільного обладнання, що обслуговує горизонтальну або магістральну підсистеми.

Магістраль комплексу будівель. Коли кабельна система охоплює більше однієї будівлі, компоненти, що забезпечують зв'язок між будинками, становлять магістраль комплексу будівель. Ця підсистема включає середовище, по якому здійснюється передача магістральних сигналів, відповідне комутаційне обладнання, призначене для термінування даного типу середовища, і пристрої електричного захисту для придушення небезпечних напруг при впливі на середовище грозової та/або високовольтної електрики, піки яких можуть проникати в кабель всередині будівлі.

Адміністративна підсистема. Адміністративна підсистема об'єднує разом перераховані вище підсистеми. Складається з комутаційних кабелів, за допомогою яких виробляється фізичне з'єднання різних підсистем, та маркування для ідентифікації кабелів, комутаційних панелей тощо.

9. Перерахуйте характеристики кабельної системи кампуса згідно

стандарту TIA/EIA 568. Відповідно до стандарту побудови кабельних систем TIA/EIA 568, СКС має такі характеристики: топологія будь-яких підсистем – зірка; типи пристроїв та приміщень, що з'єднують кабельні підсистеми: горизонтальний клозет та крос (НС), проміжний клозет та крос (1C), головний клозет та крос (МС) та апаратна (ER) – приміщення для активного мережевого обладнання; число проміжних клозетів між головним та горизонтальним клозетом - не більше 1 клозету; між будь-якими двома горизонтальними клозети - не більше 3 клозетів; максимальна довжина магістрального сегмента для крученої пари - 90 м; не залежить від типу кабелю; максимальна довжина магістрального сегмента для оптоволокна залежить від типу кабелю.

10. Наведіть приклади маркування кабельної системи відповідно до стандарту адміністрування. ГОСТ Р53246-2008 Маркування колірним кодом в залежності від класу оптичного волокна

11. Що таке функціональна схема мережі? Коли та як її

робить адміністратор системи?

12. Перерахуйте технічні метрики оптоволоконної кабельної

системи. Як провести їх корекцію після відхилень від

номінальних значень? Затримки (Frame Delay Ratio). Затримка – критичний параметр,

має велике значення для додатків, що працюють

у реальному масштабі часу. Цей параметр уже розглядався

як технічна метрика для 100 Base Ethernet.

У документах форуму наведено теоретичний розрахунок цього

параметри для Metro Ethernet. На практиці досить проблематично

складність сучасних систем).

Втрати кадрів FLR (Frame Loss Ratio). Втрати кадрів

Це частка кадрів, не доставлених отримувачу, від

загальної кількості переданих кадрів за звітний період (година,

день, місяць).

Вплив втрат пакетів на трафік, як і

затримок, по-різному і залежить від типу даних.

Відповідно втрати можуть по-різному впливати на якість

обслуговування QoS в залежності від додатків, послуг

або телекомунікаційних протоколів високого рівня,

використовуваних обмінюватись інформацією. Наприклад, втрати,

не перевищують 1 %, прийнятні для програм типу Voice

over IP (VoIP), однак їх збільшення до 3% унеможливлює

надання цього сервісу.

З іншого боку, сучасні програми гнучко реагують

на зростання втрат, компенсуючи його зниженням швидкості

передачі або застосуванням адаптивних механізмів компресії

Математичні описи FLR також представлені у документах

Варіації затримки FDV (Frame Delay Variations) – це один

з критичних параметрів для програм, що працюють у режимі

реального часу.

FDV визначається як різниця у затримці кількох вибраних

пакетів, надісланих від одного пристрою до іншого. Ця метрика застосовна лише до успішно доставлених

пакетів за певний інтервал часу. Її математичні раси

подружжя наведено в документах форуму.

Пропускна спроможність капала. Смуга пропускання каналу

є теоретичним максимумом можливої ​​переданої

інформації та дуже часто це поняття при вимірах

замінюють поняттям пропускної спроможності каналу,

яке відображає реальну можливість середовища, тобто обсяг

даних, переданих мережею або її частиною за одиницю часу.

Пропускна здатність не є користувальницькою характеристикою,

оскільки вона характеризує швидкість виконання

внутрішніх операцій мережі - передачі пакетів даних між

вузлами мережі через різноманітні комунікаційні пристрої.

Відсоток використання лінії пропускання каналу в одиницю

часу називають утилізацією каналу. Утилізацію каналу

також часто використовують як метрику. Пропускна спроможність

вимірюється або в бітах на секунду, або в пакетах

за секунду. Пропускна здатність може бути миттєвою,

середньої та максимальної.

Середня пропускна здатність обчислюється шляхом розподілу

загального обсягу переданих даних на час їх передачі,

причому вибирається досить тривалий проміжок часу

Година, день чи тиждень.

Миттєва пропускна здатність відрізняється від середньої

пропускну здатність тим, що для усереднення вибирається

дуже маленький проміжок часу, наприклад, 10 мс або 1 с.

Максимальна пропускна здатність – це найбільша

миттєва пропускна здатність, зафіксована протягом

періоду спостереження.

13. Які бізнес-метрики використовує адміністратор системи при

експлуатації кабельної системи? Існують три основні бізнес-метрики роботи ІС.

Очікуваний час відновлення системи MTTR (Mean

Time to Restore). Ця метрика задається бізнес-підрозділами

компанії службам адміністратора системи. Є види бізнесу,

які можуть проіснувати без ІС лише кілька

хвилин, а потім ціна простою за хвилину стане критично

Інші види бізнесу можуть чекати на відновлення системи

кілька днів без фінансових втрат. Це критична

метрика для планування процедури відновлення. Вартість

щодо застосування превентивних заходів для відновлення

Система зростає в геометричній прогресії в залежності від

значення МТТР. Час безперебійної роботи системи – метрика, що характеризує

час роботи системи. Ця метрика схожа на метрику

MTBF, що обговорювалася в розділі 8, але враховує не лише

технічні проблеми, а також проблеми супроводу мережі. Вона

використовується для вимірювання надійності та стабільності мережі та

відображає час, який мережа працює без збоїв або необхідності

перезавантаження з метою адміністрування чи обслуговування.

Надійність системи іноді вимірюють у відсотках (зазвичай

не менше ніж 99%). Занадто високе її значення може означати недостатню

кваліфікацію адміністратора системи, оскільки

частина процесів вимагає регламентної зупинки та перезавантаження.

Очікуваний час між відмовами MTBF (Mean Time Between

Failures), або напрацювання на відмову - це метрика роботи

обладнання, що задається виробником. Оскільки сучасне

комп'ютерне обладнання працює досить надійно

(дуже часто виробником дається довічна гарантія),

то частина виробників не наводить цю метрику у своїй технічній

документації. Адміністратору системи слідує

у цьому випадку брати її з аналітичних даних, що публікуються

з даного виду обладнання.

Час підйому системи Uptime – це результуюча

метрика, яка говорить про те, скільки часу користувач

не користується ІС через проблеми діагностики помилки та

відновлення системи, тобто це сукупність часу для

пошуку помилок, їх діагностики, часу відновлення та

запуску ІС у промисловому режимі. Ця метрика задається

бізнес-підрозділами службам адміністратора системи

SLA. Визначається вона виходячи з фінансових можливостей

підприємства та, відповідно, його оснащеністю засобами

діагностики та відновлення. Для служб адміністратора

системи ця метрика є звітною та визначає їхню можливість

підтримувати ІВ у працездатному стані. Доступність послуги (Service Availability) надає пряме

вплив на фактичну якість послуги, що споживається

користувачем. Існують три найважливіші критерії,

визначальних доступність послуги: час впровадження послуги

(Service Activation Time), доступність з'єднання (Connection

Availability), час відновлення послуги після збою (Mean

Time to Restore Service - MTTR).

Час впровадження послуги - це час, який минає

моменту замовлення користувачем нового сервісу (або модифікації параметрів існуючого сервісу) до моменту, коли

послуга буде активізована та доступна користувачеві. Час

інсталяції може займати від кількох хвилин до кількох

місяців. Наприклад, для модифікації існуючого

сервісу (за запитом користувача) з метою підвищення

його продуктивності може знадобитися прокладка

волоконно-оптичного кабелю до місця розташування користувача,

що вимагатиме тривалого часу.

Доступність з'єднання визначає, наскільки довго

з'єднання відповідає параметрам договору.

Зазвичай, значення цього параметра в описі сервісу вказується

у відсотках (іноді у хвилинах). Доступність з'єднання

обчислюється як відсоток часу, протягом якого

З'єднання користувача знаходилося в повністю працездатному

стані (користувач приймав і передавав

дані) від загальної тривалості звітного періоду.

Постачальник послуги (наприклад, оператор зв'язку) зазвичай виключає

з часу простою період проведення регламентних

робіт, оскільки про майбутню профілактику користувач

повідомляється заздалегідь.

Час відновлення послуги після збою визначається як

очікуваний час, необхідний відновлення нормального

функціонування послуги після збою. Ця метрика вже

обговорювалась у розділі 8. Додатково зазначимо деякі її

особливості. Більшість мереж забезпечують деякий

рівень надмірності з автоматичним відновленням

послуги у разі виникнення збоїв або несправностей. Для

подібних ситуацій оператор зв'язку виставляє MTTR, що дорівнює

кільком секундам або навіть мілісекундам. Якщо

потрібне втручання технічного персоналу, цей час

приймається зазвичай рівним кільком хвилинам, рідше -

14. Які служби адміністратора системи мають бути

задіяні у процесі відновлення оптоволоконної

кабельної системи?

15. Які роботи з відновлення оптоволоконної кабельної

системи та в якому разі адміністратор системи віддасть

аутсорсингової компанії?

16. Наведіть приклад застосування базової моделі пошуку помилок

адміністратором системи при «повільній» роботі оптоволоконної

кабельної системи.

studfiles.net

Оптоволоконний кабель - від вибору до використання

Оптоволоконний кабель - не тільки товар, який можна купити на сайті компанії «Фінфорт-Інтертрейдинг», це насамперед складовий компонент для побудови надійної, безвідмовної мережі Інтернет.

Оптоволокно передає дані із дуже високою швидкістю. З кожною новою модернізацією підвищується не тільки якість, але і обсяг інформації, що передається. Пропускна здатність оптоволоконного кабелю вже вимірюється у Тбіт/с. Але це ще не межа - є можливість багаторазового збільшення пропускної спроможності.

Як вибрати оптоволоконний кабель?

На оптоволокно є багато специфікацій, які охоплюють різні аспекти, такі як розміри, пропускна здатність, міцність, радіус вигину, вибір конекторів і навіть колір захисної оболонки, що захищає кабель від пошкодження.

З основних параметрів, які потрібно знати, варто виділити довжину оптоволокна, діаметр, пропускну здатність оптоволоконного кабелю, вікно прозорості, загасання сигналу.

Замовлятимете кабель на сайті «Фінфорт-Інтертрейдинг», завжди беріть із запасом - раптом знадобиться перестановка обладнання в межах приміщення, додаткові метри або ціла котушка ніколи не завадять!

Для приєднання оптоволоконного кабелю до обладнання потрібні оптичні конектори. Найпопулярнішими є SC і ST конектори. Всі види з'єднувачів для кабелів є на сторінці з товарами сайту «Фінфорт-Інтертрейдінг» - вибирайте відповідні!

Вибрати та купити оптоволоконний кабель на сайті компанії «Фінфорт-Інтертрейдинг» не складе труднощів. Ось чого ви можете не знати, то це деякі нюанси, на які рідко хто звертає увагу.

Ніколи не дивіться безпосередньо у розріз оптоволокна. Оптична енергія, яка передається через кабель, не видима для очей, але вона здатна необоротно пошкодити сітківку.

Обережно зрощуйте волокна. Обрізки оптоволокна - крихітні, майже невидимі гострі скельця, які можуть пошкодити шкіру рук або потрапити у вічі. Щоб зібрати уламки, скористайтесь скотчем.

Простежте, щоб кількість волокон у кабелі однієї мережі (зовні та всередині будівлі) максимально збігалася.

Під час прокладання оптоволокна тестуйте та документуйте такі дані, як загасання кожного волокна. Складіть опис потужності оптичного випромінювання при передачі та прийомі, вкажіть оптичні втрати, місце розташування патч-панелі, тип конектора для кожного з'єднання.

Звичайно, це далеко не вся інформація про оптоволоконні кабелі. Детальні технічні характеристики описані на сайті компанії «Фінфорт-Інтертрейдінг» у розділі з товарами. Заходьте, вибирайте, замовляйте!

У журналі Nature Photonics опубліковано опис нової технології передачі даних по оптоволокну на швидкості до 26 Тбіт/с замість нинішніх максимальних 1,6 Тбіт/с.

Група німецьких інженерів під керівництвом професора Вольфганга Фройде (Wolfgang Freude) з університету Карлсруе застосувала в оптоволокні техніку OFDM (ортогональний частотний поділ каналів з мультиплексуванням), яка широко використовується в бездротовому зв'язку (802.11 та LTE), цифровому телебаченні. .

В оптоволокні використовувати OFDM складніше, адже тут потрібно розділити на світловий потік, що піднесе. Раніше єдиним способом зробити це було використання окремого лазера для кожної піднесучої.

Порівняння різних видів мультиплексування

Для мовлення на кожній частоті використовують окремий лазер і окремий приймач, так що в одному оптоволоконному каналі одночасно можуть передавати сигнал сотні лазерів. За словами професора Фройде, загальна пропускна спроможність каналу обмежена лише кількістю лазерів. "Вже було проведено експеримент і продемонстровано швидкість 100 терабіт/с", - сказав він в інтерв'ю ВВС. Але для цього довелося використати близько 500 лазерів, що саме собою дуже дорого.

Фройде з колегами розробили технологію передачі оптоволокном понад 300 піднесуть різного кольору одним-єдиним лазером, який працює короткими імпульсами. Тут проявляється цікавий феномен під назвою «оптичний частотний гребінь». Кожен маленький імпульс «розмазується» по частотах і часі, отже приймач сигналу з допомогою хорошого таймінгу теоретично може обробити кожну частоту окремо.

Після кількох років роботи німецьким дослідникам все-таки вдалося знайти правильний таймінг, підібрати відповідні матеріали та здійснити на практиці обробку кожної піднесеної за допомогою швидкого перетворення Фур'є (БПФ). Перетворення Фур'є - операція, яка зіставляє функції речової змінної іншу функцію речової змінної. Ця нова функція визначає коефіцієнти при розкладанні вихідної функції елементарні складові - гармонічні коливання з різними частотами.

БПФ ідеально підходить для розкладання світла по піднесе. Виявилося, що з звичайного імпульсу можна вилучити в сукупності близько 350 кольорів (частот), і кожен з них використовується як окрема піднесуча, як і в традиційній техніці OFDM. Минулого року Фройде з колегами провели експеримент і на практиці показали швидкість 10,8 терабіт/с, а зараз ще більше вдосконалили точність розпізнавання частот.

За словами Фройде, розроблена ним технологія таймінгу та БПФ цілком може бути реалізована в мікросхемі та знайти комерційне застосування.

Швидкість доступу по оптоволоконним лініям теоретично майже необмежена, а практично швидкість каналу передачі даних буває 10 Мбіт/с, 100 Мбіт/с або 1 Гбіт/с, це швидкість на кінцевій ділянці, тобто та швидкість, з якою власне і надходять дані до користувача та від нього.

У 2012 році розпочалася експлуатація трансатлантичного підводного каналу передачі нового покоління завдовжки 6000 кілометрів. Його пропускна здатність досягла 100 Гбіт/с, що набагато вище за швидкість супутникового зв'язку. Сьогодні підводні оптоволоконні кабелі розгалужуються прямо на дні океану, забезпечуючи споживача високошвидкісним Інтернет з'єднанням.

Вчені Міністерства оборони Британії розробили спеціальні окуляри, які дозволяють солдатам не спати протягом 36 годин. Вбудовані оптичні мікроволокна проектують яскраве біле світло ідентичне спектру сонячного світла навколо сітківки ока, що «приводить в оману» мозок.

Найвища швидкісна лінія зв'язку у світі довжиною близько 450 км прокладена у Франції та з'єднує Ліон та Париж. Вона зроблена на основі технології «фотонної системи» і дозволяє здійснювати передачу даних з рекордною швидкістю 400 Гбайт/с та обсягом трафіку 17,6 терабіт на секунду.

Вчені працюють над технологією створення оптоволоконних ниток товщиною лише у два нанометри. Для цього вони використовують павутину крихітного павука Stegodyphuspacificus. Павукова нитка опускається в розчин ортосилікататетраетилу, висушується та обпалюється при температурі 420°С. При цьому павутиння вигоряє, а сама трубка стискається і стає тоншою вп'ятеро.

Специфіка нашої компанії щодо застосування сучасних технологій ВОЛЗ. Ми маємо всі необхідні для цього ресурси та обладнання. Телефонуйте операторам нашої компанії за телефоном 8-800-775-58-45 (для жителів Тули та області) та 8 800 7755845 (дзвінок по Росії безкоштовний) прямо зараз і ми допоможемо Вам провести надшвидкісний інтернет на основі волоконно-оптичних систем, спроектувати та

Більшість технічних фахівців, які працюють з оптоволокном, знають про відмінність багатомодових волокон від одномодових. Але не всі інформовані про характеристики оптичних волокон та про протоколи передачі інформації з них. У статті наведено описи конкретних характеристик оптоволокон та протоколів передачі Ethernet, що викликають іноді суперечливі тлумачення.

Характеристики оптичних волокон

Мабуть, не знайдеться фахівця-кабельника, який працює з оптичним волокном, який не знав би різниці багатомодових волокон від одномодових. Ми не збираємося повторювати великі істини у цій статті. Зупинимося на конкретних характеристиках оптоволокон, що викликають часом суперечливе тлумачення.

Оптичні волокна допускають поширення сигналів передачі вздовж них за умови, що світловий сигнал вводиться в волокно під кутом, що забезпечує повне внутрішнє відображення на межі розділу двох середовищ з двох типів скла, що має різні показники заломлення. У центрі серцевини перебуває особливо чисте скло з показником заломлення 1.5. Діаметр серцевини знаходиться в межах від 8 до 62,5 мкм. Навколишнє ядро ​​скло, зване оптичною оболонкою, трохи менш вільне домішок, має показник заломлення 1.45. Загальний діаметр серцевини та оболонки знаходиться в межах від 125 до 440 мкм. Поверх оптичної оболонки наносять полімерні покриття, що зміцнюють волокно, захисні нитки та зовнішню оболонку.

При введенні оптичного випромінювання у волокно промінь світла, що падає на його торець під кутом більше критичного, буде поширюватися вздовж межі розділу двох середовищ у волокні. Щоразу, коли випромінювання потрапляє межу між ядром і оболонкою, воно відбивається у волокно. Кут введення оптичного випромінювання у волокно визначається максимально допустимим кутом введення, що називається числовою апертуроюабо апертуроюволокна. Якщо крутити цей кут вздовж осі серцевини, формується конус. Будь-який промінь оптичного випромінювання, що падає на торець волокна в межах цього конуса, буде переданий далі волокном.

Перебуваючи всередині серцевини, оптичне випромінювання багаторазово відбивається від межі розділу двох прозорих середовищ, що мають різні показники заломлення. Якщо фізичні розміри серцевини оптичного волокна суттєві, окремі промені світла будуть введені в волокно і, надалі, зазнають відображення під різними кутами. Оскільки введення променів оптичної енергії у волокно було здійснено під різними кутами, то й відстані, які вони проходять, будуть також різними. В результаті вони досягають приймального ділянки волокна в різний час. Імпульсний оптичний сигнал, що пройшов по волокну, буде розширений, порівняно з тим, який був відправлений, отже, погіршується і якість переданого по оптоволокну сигналу. Це явище отримало назву модової дисперсії(DMD).

Інший ефект, який теж викликає погіршення сигналу, що передається, отримав назву хроматичної дисперсії. Хроматична дисперсія обумовлена ​​тим, що світлові промені різних довжин хвиль поширюються вздовж оптичного волокна з різною швидкістю. При передачі серії світлових імпульсів через оптоволокно, модова і хроматична дисперсії, в кінцевому підсумку, можуть викликати злиття серії в один довгий імпульс, виникнення інтерференції біт сигналу і втрати даних, що передаються.

Ще однією типовою характеристикою оптичного волокна є згасання. Скло, що використовується для виготовлення серцевини оптичного волокна (ОВ), є дуже чистим, але все ж таки не ідеально. В результаті світло може поглинатися матеріалом скла в оптоволокні. Іншими втратами оптичного сигналу у волокні можуть бути розсіювання та втрати, а також згасання від поганих оптичних з'єднань. Втрати при з'єднанні оптоволокон можуть бути викликані зміщенням серцевини волокна або його торцевих поверхонь, які не були відполіровані і очищені належним чином.

Мережеві протоколи для оптичної передачі Ethernet

Перерахуємо основні протоколи передачі Ethernet по багатомодових та одномодових оптичних волокон.

10BASE-FL- 10 Мбіт/с передача Ethernet по багатомодовому оптоволокну.

100BASE-SX- 100 Мбіт/с передача Ethernet по багатомодовому ОВ на довжині хвилі 850-nm. Максимальна відстань передачі до 300 м. Великі відстані передачі можливі під час використання одномодового ОВ. Назад сумісний з 10BASE-FL.

100BASE-FX- 100 Мбіт/с передача Ethernet (Fast Ethernet) по багатомодовому ОВ на довжині хвилі 1300-nm. Максимальна відстань передачі становить до 400 м для напівдуплексних з'єднань (з виявлення колізій) або до 2 км для повнодуплексного зв'язку. Великі відстані можливі із застосуванням одномодового ОВ. Несумісний з протоколом 10BASE-FL.

100BASE-BX- 100 Мбіт/с передача Ethernet по одномодовому ОВ. На відміну від протоколу 100BASE-FX, в якому використовуються два оптоволокни, 100BASE-BX працює по одному волокну з технологією WDM (Wavelength-Division Multiplexing), яка дозволяє розділити довжини хвиль сигналу на прийомі та передачі. Для передачі та прийому використовуються дві довжини хвилі з можливих: 1310 та 1550 nm або 1310 та 1490 nm. Відстань передачі до 10, 20 або 40 км.

1000BASE-SX- 1 Гбіт/с передача Ethernet (Gigabit Ethernet) по багатомодовому ОВ на довжині хвилі 850-nm і на максимальну відстань до 550 м, залежно від класу ОВ.

1000BASE-LX- 1 Гбіт/с передача Ethernet (GigabitEthernet) по багатомодовому ОВ на довжині хвилі 1300-nm на максимальну відстань до 550 м. Протокол оптимізований для передачі на великі відстані (до 10 км) по одномодовому ОВ.

1000BASE-LH- - 1 Гбіт/с передача Ethernet по одномодовому ОВ на максимальну відстань до 100 км.

10GBASE-SR- 10 Гбіт/с передача Ethernet (10 GigabitEthernet) по багатомодовому ОВ на довжині хвилі over 850-nm. Відстань передачі може бути 26 м або 82 м, залежно від типу ОВ з серцевиною 50 - або 62.5 мкм. Підтримка передачі на відстань 300 м за багатомодовим ОВ класу ОМ3 і вище, з коефіцієнтом широкосмугової не менше 2000 MГц/км.

10GBASE-LX4- 10 Гбіт/с передача Ethernet по багатомодовому ОВ на довжині хвилі 1300-nm. Використовує технологію WDM для передачі на відстані до 300 м по багатомодовим волокнам. Підтримка передачі по одномодовому ОВ на відстані до 10 км.

На закінчення статті, наведемо деякі дані щодо використовуваних типів багатомодових оптичних волокон та стандартів передачі. Дані зведені у табл.1 (витримки зі стандартів).

Міжнародний Стандарт: ISO/IEC 11801 “GenericCablingforCustomerPremises”

Міжнародний Стандарт: IEC 60793-2-10 “Product Specifications - Sectional Specification for Category A1 Multimode Fibers”

Стандарт ANSI/TIA/EIA-492-AAAx “Детальна інформація на Class 1a Graded-Index Multimode Optical Fibers”

(1) клас OM1 багатомодове ОВ із серцевиною 62.5-мкм або 50-мкм.

(2) клас OM2 багатомодове ОВ із серцевиною 50-мкм або 62.5-мкм.

(3) клас OM4 ратифікований IEEE у червні 2010 та є Стандартом 802.ba для 40G/100G Ethernet. Працює на відстані до 1000 м по 1 Гбіт/с Ethernet, 550 м по 10 Гбіт/с Ethernet та 150 м по 40 Гбіт/с та 100 Гбіт/с мережевим протоколам Ethernet.

(4) Міжнародний стандарт ISO/IEC 11801 визначає максимальне значення загасання ОВ. Стандарти IEC та TIA описують (мінімальне) або середнє загасання «голого» ОВ.