Cети -> Сетевое оборудование -> Волоконно-оптические технологии

Волоконно-оптические технологии

Итак, в данной статье я хотел бы сделать небольшой экскурс в оптические технологии передачи данных, объяснить принципы работы волоконной оптики, продукты и технологии фирм Intel и Samsung, посвященые данной теме.

Для начала давайте заглянем в учебник. Волоконная оптика (fiber optics) - это раздел оптики, в котором рассматривается передача света и изображения по светопроводам и волноводам оптического диапазона, в частности по многожильным световодам и пучкам гибких волокон.

Волоконно-оптическая связь - это вид связи, при котором информация передается по оптическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно".

Оптическое волокно считается одной из самых совершенных физических сред для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших объемов информации (в основном потоковой) на большие расстояния. Оптоволокно обладает отличными физическими характеристиками, очень высокой устойчивостью к электромагнитным и радиочастотным помехам.

На данный момент технического развития еще не достигнута максимальная пропускная способность оптоволокна, но она вычислена математически. Ученые из лабораторий Bell Labs (компания Lucent Technologies) рассчитали, что максимальная теоретически возможная пропускная способность оптического волокна составляет 100 Тбит/с. Число просто астрономическое, но еще не существует оборудования, которое сможет обеспечить такой поток данных.

Световые сигналы передаются через оптоволокно и принимаются электронным оборудованием на другом конце кабеля. Эти приборы называется оконечным оборудованием волоконно-оптической линии связи и преобразует оптические сигналы в электрические, и наоборот. Здесь проявляется еще одно огромное преимущество оптоволокна - пропускную способность сети на её базе можно изменить простой заменой оборудования на обоих концах кабеля.

Оптоволокно классифицируется на одномодовое (monomode fiber) и многомодовое (multimode fiber).

Термин "одномодовый" означает, что тонкая сердцевина световода может передавать только один световой несущий сигнал. Одномодовое оптоволокно передает свет только с одной модой, но в результате сигнал может передаваться на большие расстояния без повторителей - устойств для ретрянсляции и усиления сигнала (repeater). Проблема в том, что как само одномодовое оптоволокно, так и электронные компоненты для передачи и приема света стоят дороже, чем для многомодового. Пропускная способность (throughput) одномодового оптоволокна превышает 10 Гбит/с.

Многомодовое оптоволокно может передавать несколько мод (независимых световых путей) с различными длинами волн или фазами. Однако больший диаметр сердцевины приводит к тому, что вероятность отражения света от внешней поверхности сердцевины повышается, а это чревато уменьшением пропускной способности и максимального расстояния между повторителями. Грубо оценивая, максимальная пропускная способность многомодового оптоволокна составляет около 2,5 Гбит/с.

Существуют так называемые "гибридные" кабели, в которых одна часть световодов одномодовые, а другая - многомодовые, но они очень редки и малоиспользуемы.

Теперь перейдем к оборудованию, которое понадобится для создания волоконно-оптической системы. Общая её схема представлена на рисунке:

Рассмотрим компоненты для создания ВОС на основе ассортимента продукции Intel и Samsung. Для этого представим, что нам уже есть, что соединять оптоволкном (например, две локальные сети).

Если в обеих локальных сетях имеются оптоволоконные входы/выходы то нужно будет купить только сам оптический кабель и сопутствующее пассивное оборудование (распределительные коробки, патч-корды, коннекторы). Компания Samsung производит одномодное оптическое волокно (но не оптические кабели), которое сертифицировано международными организациями, и исползуется в любых вариантах оптокабелей сторонних производителей (для сверхдальней связи, кабелей для сетей CATV, кабелей для высокоскоростной передачи голоса, видео изображений и данных).

Если же в коммутирующих устройствах локальных сетей отстутвуют оптические входы/выходы, то придется покупать еще и 2 трансивера (transceiver) - устройства для преобразования сигнала из электрического в оптический и наоборот. Чипсеты для такого оборудования производит фирма Intel: ассортимент их довольно широк. Одной из наиболее распространенных моделей является Intel LXT12101 - трансивер с максимальным потоком обрабатываемых данных 10 Gbps, что равно 1,25 GBps. Чипы различаются поддержкой разных типов кабелей, дальностью действия (от 300 м до 80 км и более), поддержкой разных стандартов (Gigabit Ethernet и др.). Ну а изделия на их основе разнятся внешним исполнением (внутреннем, внешнем или rack mount), поддержкой тех или иных функций чипсета ну и естественно ценой.

Таким образом, мы видим, что оптические технологии все ближе подходят к конечному пользователю. Высокая надежность, точность и скорость привлекают людей к их использованию. Неуклонное повышение спроса рождает предложение, что в свою очередь ведет к понижению цен. А ведь это на руку именно нам... ;-)

Александр Балабанов