Как работает оптоволоконная связь
Вопрос, как работает оптоволоконная связь, актуален для начинающих проектировщиков, монтажников и системных администраторов. От правильности ответа зависит степень понимания процессов и успех предстоящих работ.
В сегодняшнем материале мы расскажем, как передается сигнал по оптоволокну, обозначим качества данного вида сетей и их компонентный состав. Вы узнаете об особенностях технологии, классификации кабелей, свойствах оптических сигналов и прочих аспектах работы сети. Сведения помогут избежать ошибок при проектировании и монтаже, сформируют верное представление об оптоволоконной передаче.

Назначение оптоволоконных сетей

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) – это сети передачи данных, работающие с ближним инфракрасным излучением. Последнее имеет малый коэффициент затухания и высокую скорость распространения. Это позволяет прокладывать оптоволоконные кабели на большие расстояния, поддерживая оперативную передачу информации.
Связь по оптоволокну используют для подключения телефонного оборудования, телевидения, интернета, видеонаблюдения и профильных коммуникационных систем. Она обеспечивает слаженное функционирование компонентов, стабильное соединение и быстрое принятие решений.
ВАЖНО. Пропускания способность волоконно-оптических кабелей – порядка 110 Гб/сек. Для ее поддержания на протяженных участках требуются усилители. Устройства устанавливаются с интервалом 40 – 120 км, предотвращают затухание сигнала.

Ключевые компоненты сети

Передача данных по оптоволоконному кабелю осуществляется с помощью следующих компонентов:
  • Передатчики. Модули, преобразующие электрический сигнал в оптический, чтобы он был передан по сети.
  • Приемники. Противоположность передатчиков. Они конвертируют оптический сигнал в электрический с целью последующей обработки.
  • Коннекторы. Элементы, соединяющие коммуникации. Коннекторы позволяют надежно зафиксировать кабели и обеспечить качественный контакт волокон. В результате данные передаются без потери скорости.
  • Копплеры и сплиттеры. Компоненты для вариативного подключения двух и более кабелей. Они используются при мультиплексировании магистрали, способствуют созданию нескольких ответвлений и соединению множества проводов внутри одной линии.
  • Усилители. Техника, усиливающая сигнал на трассах значительной протяженности.
  • Маршрутизаторы. Устройства для распределения пакетов данных между объектами и сетями. Маршрутизаторы могут обладать дополнительными возможностями, например, связанными с диагностикой.
  • Коммутаторы. Оборудование для подключения к сети конечных абонентов. Максимальное количество последних зависит от конфигурации и модели. 
Волоконный кабель содержит одну, две и более нитей, выполненных из полимера или стекла. Материалы являются благоприятной средой для ближнего ИК-излучения. Они позволяют оперативно передавать сигнал, обладают умеренной гибкостью.
ВАЖНО. Диаметр рабочей части кабеля для оптоволоконной передачи – 65 мкм. Поверх нее предусмотрена защитная оболочка диаметром 125  мкм. Далее расположено покрытие из полиамида или акрилата, повышающее внешнюю устойчивость линии.

Принцип работы

Понять, как работает оптоволоконная связь, поможет последовательный разбор алгоритма передачи сигнала:
  • отправитель передает стандартный электрический сигнал через передатчик;
  • передатчик преобразует сигнал в оптический и направляет его по волокну;
  • если протяженность сети составляет несколько десятков километров, на сигнал воздействуют усилители;
  • оптический сигнал достигает целевой точки, где конвертируется приемником и вновь становится электрическим;
  • электрический сигнал распределяется между потребителями с использованием маршрутизаторов и коммутаторов.
При работе с аналоговым сигналом происходит дополнительная конвертация. Сначала он преобразуется в цифровые импульсы, а потом – в излучение. Цифровые данные конвертируются сразу.

Классификация кабелей

При прокладке оптоволоконных сетей используются различные типы кабелей. Материалы классифицируются по специфике применения и условиям эксплуатации. В первом случае предусмотрено деление на две группы:
  • Кабели для наружного монтажа. Усиленные провода, устойчивые к перепадам температур и воздействию атмосферных явлений. Они прокладываются между зданиями, размещаются на вышках и в коллекторах.
  • Кабели для внутреннего монтажа. Материалы, используемые в помещениях. Их оплетка не имеет защиты предшественников, при этом они более эластичны.
По условиям эксплуатации кабели делятся на 4 категории:
  • магистральные – образующие основную сеть;
  • монтажные – для локального подключения оборудования к основной магистрали;
  • стационарные – для подсистем различного состава и назначения;
  • зональные – для подключения потребителей и периферийного оборудования на выбранном участке.
При реализации большинства проектов используются все типы кабелей. Каждый из них применяется в соответствии с назначением, в противном случае вероятна некорректная работа сети.
ВАЖНО. К прокладке допускаются только сертифицированные кабели. Материал должен соответствовать ГОСТ Р 52266-2020 и комплектоваться пакетом документов.

Особенности работы с оптоволоконными кабелями

При монтаже оптоволоконных сетей используются кабели максимальной длины. Отдельные компоненты линии соединяются с использованием следующих технологий:
  • Сварка. Сращивание оптических волокон посредством высоких температур. Способ позволяет формировать прочные и долговечные соединения, востребован при подготовке неразъемных узлов, рассчитанных на весь срок службы сети.
  • Клей. Фиксация элементов с использованием специального клея. Метод является временной мерой, актуален при ремонтных и пусконаладочных работах. Для продолжительной эксплуатации соединений необходимо сваривание волокон.
  • Механическая фиксация. Закрепление элементов вспомогательными приспособлениями. В результате подготавливаются разъемные соединения, используемые при ремонте, модернизации и точной настройке.
Как и в случае с клеевыми решениями, механическая фиксация является временной мерой. Для длительной эксплуатации полученных узлов потребуется их сваривание.
ВАЖНО. Качество соединений проверяется визуально. Контрольные процедуры проводятся монтажниками или сотрудниками ОТК. Если при осмотре и пробном запуске сети выявлены дефекты, узел пересобирается с нуля.

Преимущества ВОЛС

Использование ВОЛС обеспечивает следующие преимущества:
  • Высокая скорость передачи данных. Благодаря устройству оптоволоконной связи удается значительно ускорить отправку и прием данных. Это особенно важно на производстве, в IT-среде и прочих технологичных отраслях.
  • Защита от помех. Передача данных по оптоволоконному кабелю предельно стабильна. На качество сигнала не влияют электромагнитные поля и прочие негативные факторы. ВОЛС часто применяются вблизи генерирующих мощностей, рекламных щитов, вышек сотовой связи и т.д. По аналогичной причине сети получили распространение в промышленности.
  • Упрощенная схемотехника смежного оборудования. При устройстве оптоволоконной связи можно использовать упрощенное каналообразующее оборудование. Преимущество обусловлено принципом работы системы: он предполагает полную гальваническую развязку между датчиком и приемником.
  • Информационная безопасность. В ходе оптоволоконной передачи данных не создается излучения, способствующего перехвату информации. Последний возможен в случаях прямого подключения к оптоволокну, но это маловероятно. Как правило, прокладка провода осуществляется в труднодоступных местах и на охраняемых территориях.
  • Низкая интенсивность затухания. Устройство оптоволоконных сетей позволяет передавать информацию на большие расстояния. На особо протяженных участках основной кабель подключают к усилителю.
  • Высокая пропускная способность. Линии на базе оптических волокон являются широкополосными.  Качественная очистка применяемых материалов способствует значительному росту окон прозрачности. В результате одно волокно поддерживает до 160 разных каналов. При этом скорость передачи данных достигает 40 Гбит/сек на каждый из них.
  • Значительный эксплуатационный ресурс. При устройстве оптоволоконной сети создается долговечная линия передачи данных. Она подходит для сложных условий эксплуатации, сохраняет функционал на протяжении 25 лет.
  • Простота обслуживания. Модульное устройство оптоволоконной связи обеспечивает удобство монтажа и последующего ухода. Мастер может быстро выявлять поврежденные участки, выполнять калибровку и замену компонентов.
  • Компактность. Связь по оптоволокну не требует использования тяжелых и габаритных кабелей. Провода имеют малый размер и достаточную эластичность. Их можно прокладывать в труднодоступных местах, избегая дополнительных работ.
Проектные решения на базе оптического волокна позволяют быстрее выполнить монтаж и обеспечить ввод оборудования в эксплуатацию. Они активно используются в современных телекоммуникационных сетях, демонстрируют отличные результаты в любых условиях.

Недостатки ВОЛС

Связь по оптоволокну имеет всего три недостатка.
Дополнительные финансовые издержки
Оптоволоконные кабели дороже медных. Они не всегда подходят для бюджетных сетей, в особенности высокой протяженности. В данном случае рассматриваются удешевленные решения. Однако, они обладаю сниженной стабильностью и пропускной способностью.
Прежде чем отказаться от использования оптоволокна, стоит убедиться, что потери в качестве связи стоят сэкономленных средств. Лучше немного увеличить бюджет, но получить стабильную работу оборудования и высокую пропускную способность сети.
ВАЖНО. Не нужно забывать о долговечности оптоволокна. Она частично компенсируют разницу в цене за счет значительного эксплуатационного ресурса.
Хрупкость
Использование пластика и стекла отражается на прочности кабелей. Интенсивное внешнее воздействие нарушает целостность волокон, приводит к снижению пропускной способности, нестабильной передаче данных и прочим проблемам.
Повреждение оптоволокна происходит по следующим причинам:
  • избыточное сгибание при монтаже;
  • удары инструментом или иными тяжелыми предметами;
  • регулярное вибрационное воздействие;
  • частое перемещение кабеля в процессе эксплуатации.
Исключить негативные последствия позволяет использование защитных гильз, прокладка сети вдалеке от источника вибрации и надежная фиксация кабеля.
ВАЖНО. При организации технических врезок соблюдаются все вышеперечисленные рекомендации. Кроме того, выполняется качественная изоляция нового места подключения.
Высокие требования к оборудованию и инфраструктуре
Для эффективной работы с оптоволоконными линиями объект должен обладать соответствующей оснащенностью. Достижение требуемого технического уровня сопровождается определенными тратами. 
В сложных ситуациях приходится закупать и монтировать оборудование «с нуля». Это увеличивает издержки на прокладку магистрали, но позволяет получить современный и функциональный объект, соответствующий нормам информационной безопасности.

Как происходит прокладка ВОЛС

Прокладка оптоволоконных линий связи выполняется в несколько этапов:
  • Формирование требований к сети. Компания-заказчик определяется с параметрами магистрали. При этом учитывается ее протяженность, разветвленность и специфика эксплуатации. Особое внимание уделяется конфигурации подключаемого оборудования, количеству абонентов, планам по дальнейшей модернизации и требованиям отраслевых нормативов.
  • Запрос на проектирование. Заказчик обращается в аккредитованную проектную организацию. Он обозначает требования к сети, после чего составляет техническое задание вместе с представителями проектировщика. Тандемный подход повышает слаженность действий, снижает вероятность ошибок и прочих проблем.
  • Согласование ТЗ. Законченный документ утверждается клиентом. При необходимости в него вносятся корректировки.
  • Расчет цены и заключение договора. На основании утвержденных требований рассчитывается стоимость проведения работ. Далее она прописывается в заключаемом договоре.
  • Получение объективных данных. Представители проектной организации собирают информацию. Они выполняют выездные замеры, проводят изыскания, обращаются в эксплуатирующие организации и надзорные органы. При работе со сложными линейными объектами процедура отнимает немало времени и сил.
  • Обработка сведений. Результаты изысканий систематизируются. Данные сопоставляются и проходят проверку, после чего используются в проекте. В случае обнаружения ошибок проводится комплекс контрольных процедур, замеры и запрос данных повторяются.
  • Разработка проекта. На основе полученных сведений, технического задания заказчика и отраслевых нормативов разрабатывается проект. Типы применяемых инженерных решений зависят от специфики прокладки и эксплуатации сети. Готовая документация проходит экспертизу, после чего передается в работу.
  • Монтажные работы. Заказчик обращается в подрядную организацию, готовую реализовать проект. Компания должна иметь соответствующий опыт, располагать необходимой техникой и специалистами. Как только подходящий исполнитель будет найден, перечисляется задаток и начинаются работы. Их продолжительность определяется погодными условиями, параметрами прокладываемой сети, ландшафтом местности и оснащенностью исполнителя.
  • Пусконаладка. Подрядчик производит пусконаладку оборудования. Процедура обеспечивает стабильность сети и подключенных компонентов, выявляет несовместимости и позволяет точно настроить критерии работы.
  • Ввод в эксплуатацию. Завершающий этап. Сеть и оборудование вводятся в эксплуатацию, затем подписываются соответствующие акты.
 Функционирование ВОЛС поддерживает обслуживающая или эксплуатирующая организация. Штатные специалисты проводят регулярную диагностику, донастройку и модернизационные мероприятия.
Чтобы заказать проектирование ВОЛС в соответствии с требованиями отраслевых стандартов, обратитесь к специалистам КВАНТОГЕН ПРО. Мы обеспечим профессиональную подготовку документации, окажем содействие в ее согласовании и прохождении экспертизы.

Клиенты получают следующие преимущества:
  • разработка оптимальных решений с учетом имеющихся потребностей;
  • выполнение полного спектра работ с использованием собственных сил;
  • консультации по реализации проекта;
  • прозрачность расчетов;
  • работа по договору с предоставлением гарантий;
  • богатый опыт.
Наши консультанты помогут оформить заявку, ответят на имеющиеся вопросы и предварительно рассчитают стоимость услуг. Мы гарантируем честность, открытость и оперативность.

Популярные вопросы об оптоволоконной связи

Что такое оптоволоконные каналы?
Оптоволоконные каналы – это линии передачи данных на базе светопропускающего волокна. Последнее выполнено из полимера или стекла, обеспечивает быстрое распространение излучения инфракрасного спектра.
Какие данные можно передавать по оптоволокну?
С использованием оптоволоконной сети передаются цифровые и аналоговые данные. Последние требуют дополнительной конвертации при отправке и приемке.
Какие опасности существуют при монтаже оптоволокна?
Оптическое волокно – тонкий и ломкий материал. Его фрагменты могут проникать под кожу, вызывать раздражение и воспаление. Чтобы избежать сложностей при монтаже, необходимо проводить работы в перчатках и прочей защитной экипировке.


15 МАРТА / 2025