Как работает оптоволоконная связь и почему она используется для высокоскоростной связи

Оптоволоконная связь - это метод связи, при котором сигнал передается в форме света, а оптическое волокно используется в качестве средства передачи этого светового сигнала из одного места в другое. Сигнал, передаваемый по оптическому волокну, преобразуется из электрического сигнала в свет, а на приемном конце он преобразуется обратно в электрический сигнал света. Отправляемые данные могут быть в форме аудио-, видео- или телеметрических данных, которые должны быть отправлены на большие расстояния или по локальным сетям. Оптоволоконная связь, давая хорошие результаты при передаче данных на большие расстояния на высокой скорости, использовалась в качестве приложения для различных коммуникационных целей.

Как работает оптоволоконная связь?

Процесс оптоволоконной связи передает сигнал в виде света, который сначала преобразуется в свет из электрических сигналов и передается, а затем наоборот происходит на принимающей стороне.

Этот процесс можно пояснить с помощью схемы, показанной ниже:

Сторона передатчика:

На стороне передатчика сначала, если данные являются аналоговыми, они отправляются в схему кодера или преобразователя, которая преобразует аналоговый сигнал в цифровые импульсы 0,1,0,1… (в зависимости от того, как данные) и передаются через схема передатчика источника света. А если вход цифровой, то он напрямую отправляется через схему передатчика источника света, которая преобразует сигнал в форму световых волн.

Оптоволоконный кабель:

Световые волны, принятые от схемы передатчика к оптоволоконному кабелю, теперь передаются от места источника к месту назначения и принимаются в блоке приемника.

Сторона приемника:

Теперь на стороне приемника фотоэлемент, также известный как детектор света, принимает световые волны от оптоволоконного кабеля, усиливает их с помощью усилителя и преобразует их в правильный цифровой сигнал. Теперь, если выходной источник является цифровым, то сигнал больше не изменяется, и если выходному источнику требуется аналоговый сигнал, тогда цифровые импульсы затем преобразуются обратно в аналоговый сигнал с использованием схемы декодера.

Весь процесс передачи электрического сигнала из одной точки в другую путем преобразования его в свет и использования оптоволоконного кабеля в качестве источника передачи известен как оптоволоконная связь.

Почему используется волокно?

Оптоволоконные провода заменили медный провод в качестве кабеля передачи, поскольку он имеет больше преимуществ, чем электрические кабели.

Большая пропускная способность : одно кварцевое волокно может передавать сотни тысяч телефонных каналов, используя лишь небольшую часть теоретической пропускной способности.
Небольшие потери : для современных одномодовых кварцевых волокон теряется сигнал примерно 0,2 дБ / км, поэтому многие десятки километров могут быть преодолены без усиления сигналов.
Простое усиление : большое количество каналов может быть повторно усилено в одном волоконном усилителе, если требуется для очень больших расстояний передачи.
Низкая стоимость : из-за большой достижимой скорости передачи стоимость одного передаваемого бита может быть чрезвычайно низкой.
Легкий вес : по сравнению с электрическими кабелями оптоволоконные кабели очень легкие.
Отсутствие помех: волоконно-оптические кабели невосприимчивы к проблемам, возникающим с электрическими кабелями, таким как контуры заземления или электромагнитные помехи (EMI).

Причины ясно объясняют, что волоконно-оптические кабели намного лучше, чем коаксиальные медные кабели, и именно поэтому волоконно-оптические кабели предпочтительнее традиционных сред передачи.

Почему свет, а не электричество?

Свет или лазерный свет (если быть точным) используется для оптоволоконной связи по той причине, что лазерный свет является источником света с одной длиной волны. В то время как другие световые сигналы, такие как солнечный свет или свет лампочки, имеют много длин волн света, и в результате, если они используются для связи, они будут производить луч, который будет очень менее мощным, а с другой стороны, лазер, имеющий один луч, приведет к более мощный луч на выходе.

Таким образом, меньшая дисперсия, передача большего количества сигналов и меньшее потребление времени делают свет хорошим источником для связи.

Характеристики оптоволоконной связи

В оптоволоконной связи свет используется как сигнал, который передается по оптоволоконному кабелю. Этот способ общения имеет характеристики, которые важно обсудить, и делает его хорошим способом общения.

Пропускная способность - одиночное рассеивание лазерного излучения означает, что может передаваться хороший объем сигнала (информация передается в битах) в секунду, что приводит к высокой пропускной способности на большие расстояния.
Меньший диаметр - диаметр оптоволоконного кабеля составляет около 300 микрометров.
Легкий вес - оптоволоконный кабель легче медного кабеля.
Передача сигнала на большие расстояния - поскольку лазерный свет не рассеивается, его можно легко передавать на большие расстояния.
Низкое затухание - волокно изготовлено из стекла, и лазер проходит через него, передаваемый сигнал имеет потери всего 0,2 дБ / км.
Безопасность передачи - оптическое шифрование и отсутствие электромагнитного сигнала обеспечивают безопасность данных по оптоволокну.

Применение оптического волокна

Оптоволоконная связь в основном используется в телекоммуникационной отрасли, где оптическое волокно используется для:

Передача телефонных сигналов.
Интернет-общение.
Передача сигнала кабельного телевидения.

Помимо этого, оптическое волокно в настоящее время используется повсюду в домах, на производстве, в офисах для междугородных и малых расстояний.

Оптическое влияние волокна на IoT (Интернет вещей)

Волоконно-оптическая связь окажет большое влияние на IOT, и эти перечисленные вещи объяснят вам, как для IOT потребуется волоконная оптика.

Быстрая передача данных - будущее за Интернетом вещей, и все наши устройства и вещи будут подключены к Интернету, что требует хорошей связи и высокой скорости. Единственная среда передачи, которая поддерживает такое требование, - это оптическое волокно. Будущее требует IOT, а IOT - оптическое волокно для лучшей связи, которое могло бы помочь достичь скорости беспроводной передачи данных до 100 Гбит / с, обеспечивая связь и передачу данных большого размера за секунды.
Безопасность данных. Безопасность в IoT является основной проблемой, когда мы думаем о передаче большого объема данных между миллиардами устройств, соединенных вместе. Взлом данных с средств связи возможен, если это не оптическое волокно. Оптические волокна очень сложно взломать, а взломать их без обнаружения практически невозможно. Опять же, оптическое волокно может помочь защитить данные и передать их с очень высокой скоростью.
Отсутствие потери данных из-за помех - волоконно-оптические кабели могут быть проложены где угодно (даже под водой или в зонах с высокой температурой) и не имеют электромагнитных помех, что приводит к потере данных из-за помех.