Волоконно-оптическая связь

2011-07-22T19:13:50Z

4epenOK: /* История */ ссылка на Corning Incorporated

'''Волоко́нно-опти́ческая связь''' — вид проводной электросвязи, использующий в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического (ближнего [[Инфракрасное излучение|инфракрасного]]) диапазона, а в качестве направляющих систем — [[Оптическое волокно|волоконно-оптические]] кабели. Благодаря высокой несущей частоте и широким возможностям мультиплексирования, пропускная способность [[Волоконно-оптическая линия передачи|волоконно-оптических линий]] многократно превышает пропускную способность всех других систем связи и может измеряться терабитами в секунду. Малое затухание света в оптическом волокне обуславливает возможность применения волоконно-оптической связи на значительных расстояниях без использования усилителей. Волоконно-оптическая связь свободна от электромагнитных помех и весьма труднодоступна для несанкционированного использования — незаметно перехватить сигнал, передаваемый по оптическому кабелю технически крайне сложно.

== Физическая основа ==
[[Файл:Laser in fibre.jpg|thumb|220px|right|[[Полное внутреннее отражение]] в оптической среде]]
В основе волоконно-оптической связи лежит явление [[Внутреннее отражение|полного внутреннего отражения]] электромагнитных волн на границе раздела диэлектриков с разными [[Показатель преломления|показателями преломления]]. Оптическое волокно состоит из двух элементов — сердцевины, являющейся непосредственным световодом, и оболочки. Показатель преломления сердцевины несколько больше показателя преломления оболочки, благодаря чему луч света, испытывая многократные переотражения на границе сердцевина-оболочка, распространяется в сердцевине, не покидая её.

== Применение ==
Волоконно-оптическая связь находит всё более широкое применение во всех областях — от [[компьютер]]ов и бортовых космических, [[самолёт]]ных и корабельных систем, до систем передачи информации на большие расстояния, например, в настоящее время успешно используется волоконно-оптическая линия связи [[Западная Европа]] — [[Япония]], большая часть которой проходит по территории [[Россия|России]]. Кроме того, увеличивается суммарная протяжённость подводных волоконно-оптических линий связи между [[континент]]ами.

Волокно в каждый дом ({{lang-en|Fiber to the premises, FTTP}} или {{lang-en2|Fiber to the home, [[FTTH]]}}) — термин, используемый телекоммуникационными [[провайдер]]ами, для обозначения широкополосных телекоммуникационных систем, базирующихся на проведении волоконного канала и его завершения на территории конечного пользователя путём установки терминального оптического оборудования для предоставления комплекса телекоммуникационных услуг, включающего:

* высокоскоростной доступ в Интернет;
* услуги телефонной связи;
* услуги телевизионного приёма.

Стоимость использования волоконно-оптической технологии уменьшается, что делает данную услугу конкурентоспособной по сравнению с традиционными услугами.

== История ==

Историю систем передачи данных на большие расстояния следует начинать с древности, когда люди использовали дымовые сигналы. С того времени эти системы кардинально улучшились, появились сначала [[телеграф]], затем — [[коаксиальный кабель]]. В своем развитии эти системы рано или поздно упирались в [[фундаментальные ограничения]]: для электрических систем это явление затухания сигнала на определённом расстоянии, для СВЧ — несущая частота. Поэтому продолжались поиски принципиально новых систем, и во второй половине XX века решение было найдено — оказалось, что передача сигнала с помощью света гораздо эффективнее как электрического, так и СВЧ-сигнала.

В 1966 году Као и Хокман из [[STC Laboratory]] (STL) представили оптические нити из обычного стекла, которые имели затухание в 1000 дБ/км (в то время как затухание в коаксиальном кабеле составляло всего 5-10 дБ/км) из-за примесей, которые в них содержались и которые в принципе можно было удалить.

Существовало две глобальных проблемы при разработке оптических систем передачи данных: источник света и носитель сигнала. Первая разрешилась с изобретением лазеров в 1960 году, вторая — с появлением высококачественных оптических кабелей в 1970 году. Это была разработка {{не переведено 3|Corning Incorporated}}. Затухание в таких кабелях составляло около 20 дБ/км, что было вполне приемлемым для передачи сигнала в телекоммуникационных системах. В то же время, были разработаны достаточно компактные полупроводниковые GaAs-лазеры.

После интенсивных исследований в период с 1975 по 1980 год появилась первая коммерческая волоконно-оптическая система, оперировавшая светом с длиной волны 0,8 [[мкм]] и использовавшая полупроводниковый лазер на основе арсенида галлия (AsGa). Битрейт систем первого поколения составлял 45 Мбит/с, расстояние между повторителями — 10 км.

22 апреля 1977 года в Лонг-Бич, штат Калифорния, компания [[General Telephone and Electronics]] впервые использовала оптический канал для передачи телефонного трафика на скорости 6 Мбит/с.

Второе поколение волоконно-оптических систем было разработано для коммерческого использования в начале 1980-х. Они оперировали светом с длиной волны 1,3 мкм от InGaAsP-лазеров. Однако такие системы всё ещё были ограниченны из-за рассеивания, возникающего в канале. Однако уже в 1987 году эти системы работали на скорости до 1,7 Гбит/с при расстоянии между повторителями 50 км.

Первый трансатлантический телефонный оптический кабель — ТАТ-8 — был введён в эксплуатацию в 1988 году. В его основе лежала оптимизированная технология Desurvire усиления лазера.

ТАТ-8 разрабатывался как первый подводный волоконно-оптический кабель между Соединёнными Штатами и Европой.

Разработка систем [[Спектральное уплотнение каналов|волнового мультиплексирования]] позволила в несколько раз увеличить скорость передачи данных по одному волокну и к 2003 году при применении технологии [[DWDM|спектрального уплотнения]] была достигнута скорость передачи 10,92 Тбит/с (273 оптических канала по 40 Гбит/с)<ref>Листвин А. В., Листвин В. Н., Швырков Д. В. Оптические волокна для линий связи. М.: ЛЕСАРарт, 2003</ref>. В 2009 году [[Bell Labs|лаборатории Белла]] посредством мультиплексирования 155 каналов по 100 Гбит/с удалось передать сигнал со скоростью 15,5 Тбит/с на расстояние 7000 километров<ref>[http://gigaom.com/2009/09/28/alcatel-lucent-boosts-fiber-speeds-by-10x-in-lab Alcatel Boosts Fiber Speed to 100 Petabits in Lab]</ref>.

== Примечания ==
{{примечания}}

== См. также ==
* [[Волоконно-оптическая линия передачи]]
* [[Волоконный лазер]]
* [[Окно прозрачности оптического волокна]]
* [[Последняя миля]]
* [[FTTR]]
* [[Light Peak]]
* [[Каналы утечки информации, передаваемой по оптическим линиям связи]]

== Ссылки ==
{{planned}}

{{rq|img|infobox}}
{{Способы выхода в Интернет}}
{{Интернет}}

[[Категория:Волоконно-оптическая связь| ]]

[[de:Glasfasernetz]]
[[en:Fiber-optic communication]]
[[fr:FTTx]]
[[it:Comunicazioni in fibra ottica]]
[[zh:光纖通訊]]

Телевики - Вклад участника [ru]

Волоконно-оптическая связь