O optičnih omrežjih

Optična omrežja za vse čase...

IP protokoli tečejo neposredno nad mrežnim (ethernet) transportnim protokolom, kar zmanjša število protokolnih nivojev na minimum in tako maksimira odzivnost omrežja in razpoložljivo pasovno širino. Priklop terminalnih naprav, kot so telefon, računalnik ali televizijski sprejemnik, se izvede preko enostavnega vtika kabla v standardno vtičnico.

Ali ste vedeli?
Kot transportni protokol je v celotnem omrežju uporabljen ethernet. To zagotavlja najnižje stroške izgradnje in upravljanja omrežja.

OPTIČNA VLAKNA

V nekaj prihodnjih letih bomo priča prehoda od bakrenih kablov na optična vlakna. Optična vlakna so izredno tanka steklena vlakna, po katerih lahko pošiljamo laserske impulze na velike razdalje z izredno majhnimi izgubami. Tako lahko prenašamo podatke, govor ali televizijski program. Revolucionarni razvoj in razširitev komunikacijskih ter informacijskih sistemov in prenosa sporočil na velike razdalje je omogočil šele razvoj optičnih vlaken - visoko zmogljivih tehničnih vlaken, v katerih signalov ne prenašajo elektroni, temveč svetloba. Zaradi posebnih optičnih lastnosti omogočajo prenos svetlobnih signalov na velike razdalje. Izdelujejo jih iz različnih materialov, toda najbolj znana in za vodenje signalov na velike razdalje najbolj ustrezen fotonski material so steklena optična vlakna. V zgodnjih letih fotonske tehnologije so manjkali materiali - vodniki svetlobe, ki bi ustrezali njenim tehničnim zahtevam; šele z razvojem steklenih optičnih vlaken, velike čistoče in z na minimum zmanjšano absorbcijo svetlobe, smo dobili primeren vodnik za fotonske vodniške sisteme, ki omogočajo hiter prenos velike količine informacij na velike razdalje.

Steklena vlakna so izredno prozorna, tanka vlakna nepretrgane dolžine iz izredno čistega silicijevega stekla ter posebne t. i. plastne, indeksne konstrukcije z načrtovanim stopničastim lomni koločnikom steklenih delov in minimalno absorbcijo svetlobe. Za uporabo so jih razvili v 70-tih letih, čeprav je princip svetlovoda iz fizike znan že več kot 100 let.

Kabli iz optičnih vlaken rešujejo problem velike gostote podatkov in problem slabljenja signalov zaradi upornosti bakrenih žic. Poleg teh dveh imajo pred klasičnimi žičnimi kabli še celo vrsto prednosti. Imajo zelo majhno energijsko izgubo pri prenosu svetlobe, kar je posledica velike čistoče kremenčevega stekla in zato minimalne absorpcije. Najpomembnejša prednost uporabe svetlobe za prenos informacij pa je povezana z njeno visoko frekvenco. Svetlobni signali lahko zaradi višje nosilne frekvence nosijo večjo količino informacij kot električni signali, ki se raširjajo po žičnih koaksialnih kablih in paricah. Kot las tanko optično vlakno lahko prenaša enako količino podatkov kot več sto telefonskih kablov. Slabljenje svetlobnega signala je neodvisno od gostote prenesenih podatkov. Pri klasičnih kablih pomeni višja nosilna frekvenca, ki omogoča večjo gostoto sporočil, tudi večje izgube v mediju in hitrejše pojemanje signala. Steklena vlakna so zelo tanka, kabli z optičnimi vlakni so v primerjavi z bakrenimi lahki in njihova prostornina je manjša. To zadnje pomeni tudi manjši krivinski radij in lažje polaganje. Steklo je izolator in kabli z optičnimi vlakni brez dodanih kovinskih elementov ne prevajajo električnega toka, zato po njih ne morejo teči tokovi zaradi potencialnih razlik. Prav tako v vodnikih ni indukcije zaradi elektromagnetnega sevanja ali zaradi udara strele. Ker v njih ni kovinskih elementov ne korodirajo. Optična vlakna so varna pred prisluškovanjem, kajti nemogoče se je priključiti na optično vlakno, ne da bi povzročili opazno spremembo jakosti signala. Če se vlakno prekine, je mogoče mesto prekinitve ali dodatnega spoja določiti na nekaj cm natančno z merilnimi napravami iz vozlišča, ki je lahko oddaljeno več kilometrov.

UPORABA

Vlakna lahko izkoristimo za multipleksiranje večih telefonskih linij na kabel iz optičnih vlaken. Za primerjavo, na eno bakreno parico lahko spravimo 24 digitalnih telefonskih priključkov (recimo velikosti reda do 30). Na tipičen optični kabel lahko spravimo 32000 digitalnih telefonskih priključkov, na novejših sistemih pa prek 500000. To lahko seveda izkoristimo tudi za večje hitrosti povezav do končnega uporabnika.
Podatki po optičnih vlaknih torej potujejo s svetlobno hitrostjo, vendar hitrost svetlobe v njih ni enaka tisti v vakuumu, 300.000 km/s, pač pa približno 2/3 te hitrosti, kar ni bistveno več od hitrosti širjenja motnje (elektromagnetnega valovanja) v bakreni parici, ki se danes še večinoma uporablja v telekomunikacijah. Ko govorimo o hitrosti, mislimo s tem na pasovno širino, torej količino podatkov, ki jo lahko prenašamo.

Primerjava kabla iz optičnih vlaken s koaksialnim kablom in t.i. bakreno parico

1. Zmožnost prenašanja veliko več informacij in z večjo natančnostjo, kot pri bakrenem ali koaksialnem vodniku.
2. Optični kabel lahko podpira veliko večje hitrosti in večje razdalje za prenos serijskega digitalnega signala.
3. Optično vlakno je skoraj imuno na vsakršno spremembo; razelektritve in ne prevaja elektrike. Lahko pride v direktni kontakt z električnimi napravami, ki delujejo na visoki napetosti kot npr. daljnovodi.
4. Ker je osnovno vlakno narejeno iz stekla ne bo korozivno, torej bo odporno na večino kemikalij. Lahko ga direkno zakopljemo v zemljo ali brez večjih skrbi izpostavimo večini korozivnih atmosfer v kemičnih tovarnah.
5. Edini prenašalec po vlaknu je svetloba, zato ni nobene možnosti iskrenja iz pretrganega vlakna. V večini eksplozivnih atmosfer ni nobenega požarnega tveganja in nobene nevarnosti električnega udara za serviserja.
6. Optični kabli so neodvisni od zunanjih atmosferskih vplivov in so lahko direktno pritrjeni na telefonske ali električne vodnike, brez strahu pred motjami.
7. Optični kabel tudi tak, ki vsebuje več vlaken je ponavadi mnogo manjši in lažji od bakrenega ali koaksialnega kabla za podobno prenosno kapaciteto. Enostavneje je rokovanje in namestitev in zasede manj prostora v kanalih (vodilih). Lahko je nameščen tudi brez kanalov (vodil).
8. Optični kabel je idealen za varnostne komunikacijske sisteme, saj mu je zelo težko prisluškovati, a lahko nadzirati. Iz kabla ni absolutno nobenega električnega sevanja.