Jak funguje komunikace pomocí optických vláken a proč se používá při vysokorychlostní komunikaci

Komunikace optickými vlákny je metoda komunikace, při které se signál přenáší ve formě světla a optické vlákno se používá jako médium pro přenos tohoto světelného signálu z jednoho místa na druhé. Signál přenášený v optickém vlákně se převádí z elektrického signálu na světlo a na přijímacím konci se převádí zpět na elektrický signál ze světla. Odesílaná data mohou být ve formě zvukových, obrazových nebo telemetrických dat, která se mají odesílat na velké vzdálenosti nebo přes místní sítě. Komunikace pomocí optických vláken, která má dobré výsledky při přenosu dat na velké vzdálenosti při vysoké rychlosti, se používá jako aplikace pro různé komunikační účely.

Jak funguje komunikace pomocí optických vláken?

Proces komunikace z optických vláken přenáší signál ve formě světla, které je nejprve přeměněno na světlo z elektrických signálů a přenášeno, a pak se naopak děje na přijímací straně.

Tento proces lze vysvětlit pomocí diagramu, jak je znázorněno níže:

Strana vysílače:

Na straně vysílače jsou nejprve data analogová, která jsou odeslána do kodéru nebo převodníku, který převádí analogový signál na digitální pulsy 0,1,0,1… (podle toho, jak jsou data) a prochází přes obvod vysílače světelného zdroje. A pokud je vstup digitální, je přímo odeslán přes obvod vysílače světelného zdroje, který převádí signál ve formě světelných vln.

Kabel z optických vláken:

Světelné vlny přijímané z vysílacího obvodu do optického kabelu jsou nyní přenášeny ze zdrojového umístění do cíle a přijímány v přijímacím bloku.

Strana přijímače:

Nyní na straně přijímače fotobuňka, známá také jako detektor světla, přijímá světelné vlny z kabelu z optických vláken, zesiluje je pomocí zesilovače a převádí je na správný digitální signál. Nyní, pokud je výstupní zdroj digitální, pak se signál dále nemění a pokud výstupní zdroj potřebuje analogový signál, pak se digitální pulsy převedou zpět na analogový signál pomocí obvodu dekodéru.

Celý proces přenosu elektrického signálu z jednoho bodu do druhého jeho přeměnou na světlo a používáním optického kabelu jako zdroje přenosu je známý jako komunikace optickými vlákny.

Proč se používá vlákno?

Vláknové dráty nahradily měděný drát jako přenosový kabel, protože má více výhod než elektrické kabely.

• Velká přenosová kapacita : Jedno křemíkové vlákno může nést stovky tisíc telefonních kanálů a využívá pouze malou část teoretické kapacity.
• Malé ztráty : U moderních jednovidových křemíkových vláken se ztrácí přibližně 0,2 dB / km signál, takže lze překlenout mnoho desítek kilometrů bez zesílení signálů.
• Snadné zesílení : V případě potřeby pro velké přenosové vzdálenosti lze v jednom vláknovém zesilovači znovu zesílit velký počet kanálů.
• Nízké náklady : Vzhledem k dosažitelné obrovské přenosové rychlosti mohou být náklady na přepravovaný bit extrémně nízké.
• LightWeight: Ve srovnání s elektrickými kabely jsou kabely z optických vláken velmi lehké.
• Žádné rušení: Kabely z optických vláken jsou imunní vůči problémům, které vznikají s elektrickými kabely, jako jsou zemní smyčky nebo elektromagnetické rušení (EMI).

Důvody jasně vysvětlují, že kabely z optických vláken jsou mnohem lepší než koaxiální měděné kabely, a proto jsou upřednostňovány kabely z optických vláken před konvenčními přenosovými médii.

Proč světlo a ne elektřina?

Světlo nebo laserové světlo (přesněji řečeno) se používá pro komunikaci optickým vláknem, protože laserové světlo je zdrojem jedné vlnové délky. Zatímco ostatní světelné signály, jako je sluneční světlo nebo světlo žárovky, mají mnoho vlnových délek světla, výsledkem je, že pokud by byly použity pro komunikaci, vytvářely by paprsek, který je velmi méně silný, a na druhé straně by laser, který má jediný paprsek, měl za následek výkonnější paprsek jako výstup.

Díky menší disperzi, přenosu většího počtu signálů a kratší spotřebě je světlo dobrým zdrojem komunikace.

Vlastnosti komunikace optickými vlákny

V komunikaci optickým vláknem se světlo používá jako signál, který se přenáší uvnitř kabelu optického vlákna. Tento způsob komunikace má vlastnosti, které je důležité projednat, a činí z něj dobrý způsob komunikace.

• Šířka pásma - Jedna laserová disperze světla znamená, že lze přenášet dobré množství signálu (informace se přenáší v bitech) za sekundu, což má za následek velkou šířku pásma na velké vzdálenosti.
• Menší průměr - Průměr kabelu z optických vláken má průměr asi 300 mikrometrů.
• Nízká hmotnost - Kabel z optických vláken je lehký ve srovnání s měděným kabelem.
• Přenos signálu na velké vzdálenosti - Protože se laserové světlo nerozptyluje, lze jej snadno přenášet na velké vzdálenosti.
• Nízký útlum - Vlákno je vyrobeno ze skla a prochází ním laser, přenášený signál má ztrátu pouze 0,2 dB / km.
• Zabezpečení přenosu - Díky optickému šifrování a absenci elektromagnetického signálu jsou data zabezpečena přes optické vlákno.

Aplikace optických vláken

Komunikace optickými vlákny se používá hlavně v telekomunikačním průmyslu, který používá optické vlákno pro:

• Přenos telefonních signálů.
• Internetová komunikace.
• Přenos signálu kabelové televize.

Kromě toho se dnes optické vlákno používá všude v domácnostech, průmyslových odvětvích, kancelářích na dlouhé vzdálenosti i pro komunikaci na malou vzdálenost.

Dopad optických vláken na IoT (internet věcí)

Komunikace optickými vlákny bude mít velký dopad na IOT a tyto věci vám vysvětlí, jak by IOT vyžadovala optická vlákna.

• Média rychlého přenosu - Budoucností bude IOT a všechna naše zařízení a věci budou připojeny k internetu, který vyžaduje dobrou komunikaci a vysokou rychlost. Jediným přenosovým médiem, které takový požadavek podporuje, je optické vlákno. Budoucnost potřebuje IOT a IOT potřebuje optické vlákno pro nejlepší komunikaci, která by mohla pomoci dosáhnout rychlosti bezdrátových dat až 100 Gb / s, což umožní komunikaci a přenos velkých dat během několika sekund.
• Zabezpečení dat - Zabezpečení v IoT je hlavním problémem, když uvažujeme o velkém množství dat, která se mají přenášet mezi miliardami zařízení propojených dohromady. Hackování dat z komunikačních médií je možné, pokud to není optické vlákno. Optická vlákna je velmi obtížné hacknout a jejich hackování bez detekce je téměř nemožné. Opět tedy optické vlákno může pomoci zabezpečit data a přenášet je velmi vysokou rychlostí.
• Žádná ztráta dat v důsledku rušení - Kabely z optických vláken mohou být instalovány kdekoli (dokonce i pod vodou nebo v oblastech s vysokou teplotou) a nemají žádné elektromagnetické rušení, které by vedlo ke ztrátě dat v důsledku rušení.