▷ Οπτικές ίνες: τι είναι, τι χρησιμοποιείται και πώς λειτουργεί

Θα αφιερώσουμε αυτό το άρθρο για να μάθουμε περισσότερα για τις οπτικές ίνες, θα εξηγήσουμε τι είναι και πώς λειτουργεί. Όλοι γνωρίζουμε ότι αυτό το στοιχείο μετάδοσης χρησιμοποιείται στα δίκτυα δεδομένων για να συνδεθεί στο Internet, αλλά όλοι δεν ξέρουν πώς να προσδιορίσουν φυσικά ποιες είναι οι ίνες, γι 'αυτό θα έχουμε πρόβλημα.

Ευρετήριο περιεχομένων

Η δημιουργία του Διαδικτύου ήταν αναμφισβήτητα μία από τις σημαντικότερες τεχνολογίες πληροφόρησης και επικοινωνίας του αιώνα μας. Το Internet είναι πρόσφατης δημιουργίας, μιλάμε για το 1991, όταν δημιουργήθηκε ο Παγκόσμιος Ιστός, οπότε η εξέλιξη της ταχύτητας και της προσβασιμότητας άρχισε να ανεβαίνει μέχρι σήμερα. Ακριβώς χάρη σε τεχνολογίες όπως οι οπτικές ίνες, η αύξηση της χωρητικότητας μεταφοράς δεδομένων έχει φτάσει σε εξαιρετικά υψηλά επίπεδα ταχύτητας και απόστασης.

Τι είναι οπτικές ίνες

Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, οι οπτικές ίνες αποτελούν μέσο μετάδοσης δεδομένων με φωτοηλεκτρικές παλμούς μέσω καλωδίου από διαφανές γυαλί ή άλλα πλαστικά υλικά με την ίδια λειτουργικότητα. Αυτά τα νήματα μπορούν να γίνουν σχεδόν τόσο ωραία όσο τα μαλλιά και είναι ακριβώς τα μέσα μετάδοσης σήματος.

Βασικά από αυτά τα πολύ λεπτά καλώδια μεταδίδεται ένα σήμα φωτός από το ένα άκρο του καλωδίου στο άλλο. Αυτό το φως μπορεί να δημιουργηθεί μέσω λέιζερ ή LED και η πιο διαδεδομένη χρήση του είναι η μεταφορά δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις, καθώς το μέσο αυτό έχει πολύ μεγαλύτερο εύρος ζώνης από τα μεταλλικά καλώδια, χαμηλότερες απώλειες και υψηλότερες ταχύτητες μετάδοσης.

Μια άλλη πολύ σημαντική πτυχή που πρέπει να λάβουμε υπόψη είναι ότι η οπτική ίνα είναι ανοσοποιημένη σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, κάτι που, για παράδειγμα, τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους υποφέρουν σε όλες τις περιπτώσεις και συμβάλλουν στην ανάγκη για επαναλήπτες κάθε συγκεκριμένη απόσταση. Πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι οπτικές ίνες δεν μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια, μόνο φωτεινά σήματα.

Αλλά οι οπτικές ίνες δεν χρησιμοποιούνται μόνο για τη μετάδοση δεδομένων σε δίκτυα, αλλά και για συνδέσεις ήχου υψηλής ποιότητας. Επιπλέον, είναι επίσης μια πηγή φωτός για την προβολή σε στενούς χώρους και ακόμη και για προϊόντα διακόσμησης, για παράδειγμα σε χριστουγεννιάτικα δέντρα και τα παρόμοια. Φυσικά αυτές οι ίνες είναι κατασκευασμένες από πλαστικό και είναι φθηνές και δεν έχουν να κάνουν με τα καλώδια που χρησιμοποιούνται για τα δεδομένα.

Μέρη καλωδίου οπτικών ινών

Πριν δούμε πώς λειτουργεί, πιστεύουμε ότι είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ποια είναι τα μέρη που αποτελούν καλώδιο οπτικών ινών.

• Core: Είναι το κεντρικό στοιχείο ενός καλωδίου οπτικών ινών που δεν υπάρχει πάντα. Η λειτουργία του είναι απλά να παρέχει μια ενίσχυση για να αποφευχθεί η θραύση και η παραμόρφωση του καλωδίου. Αποστράγγιση υγρασίας: Αυτό το στοιχείο δεν υπάρχει επίσης σε όλα τα καλώδια. Η λειτουργία του είναι να πραγματοποιεί πιθανή υγρασία που το καλώδιο έχει έτσι ώστε να βγαίνει μέσα από αυτό. Είναι τυλιγμένο στον πυρήνα. Ίνες ινών: είναι το αγώγιμο στοιχείο, το φως και τα δεδομένα ταξιδεύουν μέσα από αυτό. Είναι κατασκευασμένα από γυαλί ή πλαστικό πυριτίου υψηλής ποιότητας που δημιουργούν ένα μέσο στο οποίο το φως μπορεί να αντανακλά και να διαθλάσει σωστά μέχρι να φτάσει στον προορισμό του. Ρυθμιστικό και επένδυση (επίστρωση): βασικά είναι η επικάλυψη των νημάτων οπτικών ινών. Αποτελείται από ένα πληρωτικό πηκτώματος σκουρόχρωμου στρώματος για την αποτροπή της διαφυγής των φωτεινών ακτίνων από την ίνα. Με τη σειρά του, το ρυθμιστικό είναι η εξωτερική επικάλυψη που περιέχει το πήκτωμα και την ίνα. Mylar ταινία και μονωτικά στρώματα: βασικά είναι μια μονωτική επίστρωση που καλύπτει όλα τα ρυθμιστικά των ινών. Ανάλογα με τον τύπο κατασκευής, θα έχει διάφορα στοιχεία, όλα κατασκευασμένα από διηλεκτρικό (μη αγώγιμο) υλικό. Επικάλυψη επιβράδυνσης φλόγας: Εάν το καλώδιο είναι ανθεκτικό στη φωτιά, θα χρειαστείτε επίσης επίστρωση ικανή να αντέξει τις φλόγες. Armor: Το επόμενο στρώμα είναι η θωράκιση καλωδίων, η οποία είναι πάντα κατασκευασμένη από σύρμα Kevlar με την υψηλότερη ποιότητα. Αυτό το υλικό είναι ελαφρύ και εξαιρετικά ανθεκτικό και επιβραδυντικό φωτιάς, μπορούμε να το δούμε σε αλεξίσφαιρα γιλέκα και πιλοτικά κράνη. Εξωτερική θήκη: Όπως κάθε καλώδιο, απαιτείται εξωτερική θήκη, συνήθως πλαστικό ή PVC.

Πώς λειτουργεί η οπτική ίνα

Όντας καλώδια μέσω των οποίων ταξιδεύει ένα φωτεινό σήμα, ο τρόπος μετάδοσης δεν βασίζεται στη μεταφορά ηλεκτρονίων μέσω ενός αγώγιμου υλικού. Στην περίπτωση αυτή παρακολουθούμε τα φυσικά φαινόμενα της αντανάκλασης και της διάθλασης του φωτός.

Αντανάκλαση: Η αντανάκλαση μιας δέσμης φωτός συμβαίνει όταν χτυπά μια επιφάνεια που διαχωρίζει δύο μέσα και η κατεύθυνση του κύματος αλλάζει, προκαλώντας την κατεύθυνση με μια γωνία ίση με την γωνία πρόσπτωσης. Για παράδειγμα, αν η δέσμη φωτός χτυπά μια γωνία 90 μοιρών σε μια επιφάνεια, θα αναπηδήσει προς την αντίθετη κατεύθυνση, αυτό συμβαίνει όταν στέκεστε μπροστά από έναν καθρέφτη. Αν σε μια άλλη περίπτωση η δέσμη φωτός χτυπήσει μια επιφάνεια με 30 μοίρες, η δέσμη θα αναπηδήσει με αυτές τις ίδιες 30 μοίρες.

Διάθλαση: σε αυτή την περίπτωση, όταν μια αλλαγή κατεύθυνσης και ταχύτητας εμφανίζεται σε ένα κύμα όταν περνάει από ένα μέσο σε άλλο. Για παράδειγμα, αυτό που βλέπουμε όταν το φως περνάει από τον αέρα στο νερό, θα δούμε την ίδια εικόνα, αλλά σε μια διαφορετική γωνία.

Μέσω αυτών των δύο φαινομένων, το φως θα μεταδοθεί κατά μήκος του καλωδίου ινών μέχρι να φτάσει στον προορισμό του.

Τύποι οπτικών ινών και συνδετήρες

Γνωρίζουμε ήδη πώς λειτουργεί, αλλά ακόμα δεν γνωρίζουμε πώς μεταδίδεται το φως μέσα σε αυτά τα καλώδια. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να διακρίνουμε μεταξύ fiber fiber και multimode fiber.

Σε μονοφασικές ίνες, μόνο μία δέσμη φωτός μεταδίδεται μέσω του μέσου. Αυτή η δέσμη θα μπορεί να φθάσει, στην καλύτερη περίπτωση, σε απόσταση 400 χλμ. Χωρίς τη χρήση ενός επαναλήπτη, και ένα λέιζερ υψηλής έντασης χρησιμοποιείται για τη δημιουργία αυτής της δέσμης. Αυτή η δέσμη μπορεί να μεταφέρει έως και 10 Gbit / s για κάθε ίνα.

Στην ινστιτούτο multimode, από την άλλη πλευρά, μπορούν να μεταδοθούν διάφορα σήματα φωτός στο ίδιο καλώδιο, τα οποία παράγονται από τα LED χαμηλής έντασης. Χρησιμοποιείται για μεταδόσεις μικρότερης εμβέλειας, αλλά και φθηνότερη και ευκολότερη εγκατάσταση.

Όσον αφορά τους τύπους οπτικών ινών, μπορούμε να βρούμε τα εξής:

• SC: Αυτός ο σύνδεσμος είναι αυτός που θα δούμε πιο συχνά, καθώς χρησιμοποιείται για μετάδοση δεδομένων σε συνδέσεις ινών μονής λειτουργίας. Υπάρχει επίσης μια έκδοση SC-Duplex, η οποία είναι βασικά δύο συνδεδεμένα SCs. FC: Πρόκειται για ένα άλλο από τα πιο χρησιμοποιημένα και μοιάζουν με ομοαξονικό συνδετήρα κεραίας. ST: Είναι επίσης παρόμοιο με το προηγούμενο με κεντρικό στοιχείο περίπου 2, 5 mm το οποίο είναι πιο εκτεθειμένο. LC: Σε αυτήν την περίπτωση ο σύνδεσμος είναι τετράγωνος, αν και το κεντρικό στοιχείο παραμένει στην ίδια διαμόρφωση με τα προηγούμενα δύο. FDDI: Πρόκειται για μια αμφίδρομη υποδοχή ίνας, δηλαδή συνδέει δύο καλώδια αντί για ένα. MT-RJ: Είναι επίσης ένας σύνδεσμος duplex και δεν χρησιμοποιείται συνήθως για ίνες μονής λειτουργίας.

Συμπεράσματα και πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης οπτικών ινών

Με αυτές τις πληροφορίες μπορούμε να διαμορφώσουμε μια αρκετά γενική και πλήρη ιδέα για το τι είναι οπτική ίνα και πώς βασίζεται στη λειτουργία της. Οι εσωτερικές οπτικές συνδέσεις οπτικών ινών είναι όλο και συχνότερες, αν και μερικές φορές αντί να έρχονται κατευθείαν σε εμάς σε ίνες, έρχονται με τη μορφή ομοαξονικού καλωδίου αν το δίκτυο είναι υβριδικό. Θα εκμεταλλευτούμε ένα άλλο άρθρο για να μιλήσουμε περισσότερο για αυτόν τον τύπο καλωδίου.

Αναμφισβήτητα, το μέλλον που μας περιμένει έγκειται σαφώς στα δίκτυα οπτικών ινών, όλο και περισσότερο σχετικά μικρά κέντρα πληθυσμού που διαθέτουν αυτό το είδος σύνδεσης υψηλής ευρυζωνικότητας, καθώς αυτό είναι ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα. Επιπλέον, επειδή βασίζεται στο φως αντί της ηλεκτρικής ενέργειας, είναι απολύτως άνοσο στις παρεμβολές και δεν παράγει ούτε αυτό. Κατά τον ίδιο τρόπο υποστηρίζει πολύ καλά τις κλιματικές αλλαγές και θερμοκρασίες και είναι πολύ ελαφρύ, που είναι μη μεταλλικά στοιχεία.

Αλλά δεν είναι όλα καλά στην οπτική ίνα, δεδομένου ότι ένας από τους περιορισμούς είναι ότι τα καλώδια πρέπει να είναι πολύ σταθερά και πολύ καλά προστατευμένα, για να αποφευχθεί η θραύση των ινών. Δεν μπορούμε να μεταδώσουμε ηλεκτρική ενέργεια, αυτό είναι λογικό, οπότε κάθε στοιχείο που χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια πρέπει να έχει μια κοντινή πηγή ενέργειας.

Όσον αφορά την εγκατάσταση και τη συναρμολόγηση καλωδίων ινών, είναι μια πολύ περίπλοκη διαδικασία και απαιτείται μεγάλη ακρίβεια, ώστε το σήμα να μεταφέρεται από το ένα καλώδιο στο άλλο χωρίς υποβάθμιση του σήματος. Οι συσκευές εκπομπής και λήψης είναι επίσης πολύ ακριβότερες και πολύπλοκες και στις περισσότερες περιπτώσεις χρειάζονται συσκευές μετατροπής φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια για να φτάσουν στα σπίτια μας.

Αυτό αφορά όλα τα καλώδια οπτικών ινών και τις συνδέσεις. Πιστεύουμε ότι μπορέσαμε να λύσουμε τις αμφιβολίες που είχατε σχετικά με αυτήν την τεχνολογία και τη χρήση της. Αν ενδιαφέρεστε για άλλα μαθήματα που σχετίζονται με δίκτυα, δείτε μερικά από αυτά.

Εάν έχετε ερωτήσεις ή θέλετε να επισημάνετε ή να προσθέσετε κάτι, γράψτε μας στα σχόλια. Προσπαθούμε πάντα να βελτιώνουμε το περιεχόμενο όσο το δυνατόν περισσότερο.