Ako funguje komunikácia pomocou optických vlákien a prečo sa používa vo vysokorýchlostnej komunikácii

Komunikácia pomocou optických vlákien je metóda komunikácie, pri ktorej sa signál prenáša vo forme svetla a ako médium na prenos tohto svetelného signálu z jedného miesta na druhé sa používa optické vlákno. Signál vysielaný v optickom vlákne sa prevádza z elektrického signálu na svetlo a na prijímacom konci sa prevádza späť na elektrický signál zo svetla. Zasielané údaje môžu byť vo forme zvukových, obrazových alebo telemetrických údajov, ktoré sa majú odosielať na veľké vzdialenosti alebo cez lokálne siete. Komunikácia pomocou optických vlákien, ktorá má dobré výsledky v prenose dát na veľké vzdialenosti pri vysokej rýchlosti, sa používala ako aplikácia na rôzne komunikačné účely.

Ako funguje komunikácia pomocou optických vlákien?

Proces komunikácie z optických vlákien vysiela signál vo forme svetla, ktoré sa najskôr prevádza na svetlo z elektrických signálov a prenáša sa, a potom sa to deje naopak na prijímacej strane.

Tento proces možno vysvetliť pomocou diagramu, ktorý je uvedený nižšie:

Strana vysielača:

Na strane vysielača sa najskôr, ak sú údaje analógové, odosielajú do obvodu kódovača alebo prevodníka, ktorý prevádza analógový signál na digitálne impulzy 0,1,0,1… (v závislosti od toho, ako sú dáta) a prechádza cez obvod vysielača zdroja svetla. A ak je vstup digitálny, potom sa priamo vysiela cez obvod vysielača zdroja svetla, ktorý prevádza signál vo forme svetelných vĺn.

Kábel z optických vlákien:

Svetelné vlny prijaté z obvodu vysielača na kábel z optických vlákien sa teraz prenášajú zo zdrojového miesta do cieľa a prijímajú sa v bloku prijímača.

Strana prijímača:

Teraz na strane prijímača fotobunka, známa tiež ako detektor svetla, prijíma svetelné vlny z kábla z optických vlákien, zosilňuje ich pomocou zosilňovača a prevádza ich na správny digitálny signál. Teraz, ak je výstupný zdroj digitálny, potom sa signál ďalej nezmení a ak výstupný zdroj vyžaduje analógový signál, digitálne impulzy sa potom prevedú späť na analógový signál pomocou obvodu dekodéra.

Celý proces prenosu elektrického signálu z jedného bodu do druhého jeho premenou na svetlo a použitím optického kábla ako zdroja prenosu je známy ako komunikácia pomocou optických vlákien.

Prečo sa používa vláknina?

Vláknové drôty nahradili medený drôt ako prenosový kábel, pretože má viac výhod ako elektrické káble.

Veľká prenosová kapacita : Jedno kremičité vlákno dokáže prenášať státisíce telefónnych kanálov a využíva iba malú časť teoretickej kapacity.
Malé straty : Pre moderné single-mode kremičité vlákna sa stratí približne 0,2 dB / km signál, takže je možné prekonať veľa desiatok kilometrov bez zosilnenia signálu.
Jednoduché zosilnenie : V prípade potreby pre veľké prenosové vzdialenosti je možné v jednom vláknovom zosilňovači opätovne zosilniť veľký počet kanálov.
Nízke náklady : Vďaka dosiahnuteľnej obrovskej prenosovej rýchlosti môžu byť náklady na transportovaný bit extrémne nízke.
LightWeight: V porovnaní s elektrickými káblami sú káble z optických vlákien veľmi ľahké.
Žiadne rušenie: Káble z optických vlákien sú odolné voči problémom, ktoré vznikajú pri elektrických kábloch, ako sú napríklad zemné slučky alebo elektromagnetické rušenie (EMI).

Dôvody jasne vysvetľujú, že káble z optických vlákien sú oveľa lepšie ako koaxiálne medené káble, a preto sú káble z optických vlákien uprednostňované pred konvenčnými prenosovými médiami.

Prečo svetlo a nie elektrina?

Svetlo alebo laserové svetlo (aby sme boli presní) sa používa na komunikáciu optickými vláknami z dôvodu, že laserové svetlo je svetelný zdroj s jednou vlnovou dĺžkou. Zatiaľ čo ostatné svetelné signály, ako je slnečné svetlo alebo žiarovka, majú veľa vlnových dĺžok svetla, výsledkom by bolo, že ak by sa použili na komunikáciu, vytvorili by lúč, ktorý je veľmi menej silný, a na druhej strane by laser, ktorý má jediný lúč, mal za následok výkonnejší lúč ako výstup.

Vďaka menšej disperzii, prenosu väčšieho počtu signálov a spotrebe kratšieho času je svetlo dobrým zdrojom komunikácie.

Charakteristiky komunikácie pomocou optických vlákien

Pri komunikácii cez optické vlákno sa svetlo používa ako signál, ktorý sa prenáša dovnútra kábla z optického vlákna. Tento spôsob komunikácie má vlastnosti, ktoré je dôležité prediskutovať, a robí z neho dobrý spôsob komunikácie.

Šírka pásma - Jedna laserová disperzia svetla znamená, že je možné prenášať veľké množstvo signálu (informácie sa prenášajú v bitoch) za sekundu, čo má za následok veľkú šírku pásma na veľké vzdialenosti.
Menší priemer - Priemer kábla z optických vlákien je asi 300 mikrometrov v priemere.
Ľahký - Kábel z optických vlákien je ľahký v porovnaní s medeným káblom.
Prenos signálu na veľkú vzdialenosť - Pretože sa laserové svetlo nerozptyľuje, je možné ho ľahko prenášať na veľké vzdialenosti.
Nízky útlm - Vlákno je vyrobené zo skla a prechádza ním laser, prenášaný signál má stratu iba 0,2 dB / km.
Zabezpečenie prenosu - Vďaka optickému šifrovaniu a absencii elektromagnetického signálu sú údaje zabezpečené prostredníctvom optického vlákna.

Aplikácie optických vlákien

Komunikácia cez optické vlákno sa používa hlavne v telekomunikačnom priemysle, ktorý využíva optické vlákno na:

Prenos telefónnych signálov.
Internetová komunikácia.
Káblová televízia Prenos signálu.

Okrem toho sa dnes optické vlákno používa všade v domácnostiach, priemysle, kanceláriách na veľké vzdialenosti aj na komunikáciu na malú vzdialenosť.

Vplyv optických vlákien na IoT (internet vecí)

Komunikácia pomocou optických vlákien bude mať veľký vplyv na IOT a tieto veci vám vysvetlia, ako by IOT vyžadovala optické vlákna.

Médiá s rýchlym prenosom - Budúcnosťou bude IOT a všetky naše zariadenia a veci budú pripojené k internetu, ktorý vyžaduje dobrú komunikáciu a vysokú rýchlosť. Jediným prenosovým médiom, ktoré podporuje takúto požiadavku, je optické vlákno. Budúcnosť potrebuje IOT a IOT potrebuje optické vlákno pre najlepšiu komunikáciu, ktorá by mohla pomôcť dosiahnuť rýchlosť bezdrôtových dát až do rýchlosti 100 Gb / s, čo umožní komunikáciu a prenos veľkých dát v priebehu niekoľkých sekúnd.
Bezpečnosť dát - Bezpečnosť v IoT je hlavným problémom, keď uvažujeme o veľkom množstve dát, ktoré sa majú preniesť medzi miliardami zariadení navzájom prepojených. Hackovanie údajov z komunikačných médií je možné, pokiaľ nejde o optické vlákno. Optické vlákna sa veľmi ťažko hackujú a ich hacknutie bez detekcie je ako takmer nemožné. Optické vlákno teda opäť môže pomôcť zabezpečiť údaje a preniesť ich veľmi vysokou rýchlosťou.
Žiadna strata dát v dôsledku rušenia - Káble z optických vlákien môžu byť inštalované kdekoľvek (dokonca aj pod vodou alebo pri vysokých teplotách) a neobsahujú elektromagnetické rušenie, ktoré by nemalo za následok stratu údajov v dôsledku rušenia.