Волоконно-оптические линии связи

Рассмотрим общие положения о ВОЛС. Важнейший из компонентов ВОЛС - оптическое волокно. Для передачи сигналов применяются два вида волокна: одномодовое и многомодовое. Свое название волокна получили от способа распространения в них излучения.

Оптическое волокно состоит из сердцевины, по которой происходит распространение световых волн, и оболочки, предназначенной, с одной стороны, для создания лучших условий отражения на границе раздела «сердцевина - оболочка», а с другой - для снижения излучения энергии в окружающее пространство. С целью повышения прочности и тем самым надежности волокна поверх оболочки, как правило, накладываются защитные упрочняющие покрытия.

Рисунок 3.1 - Общий вид типового ОВ

Такая конструкция ОВ используется в большинстве оптических кабелей (ОК) в качестве базовой. Сердцевина изготавливается из оптически более плотного материала. Оптические волокна отличаются диаметром сердцевины и оболочки, а также профилем показателя преломления сердцевины, т.е. зависимостью показателя преломления от расстояния от оси ОВ.

Все оптические волокна делятся на две основные группы: многомодовые MMF (multi mode fiber) и одномодовые SMF (single mode fiber). В многомодовых ОВ, имеющих диаметр светонесущей жилы на порядок больше длины волны передачи, распространяется множество различных типов световых лучей - мод. Многомодовые волокна разделяются по профилю показателя преломления на ступенчатые (step index multi mode fiber) и градиентные (graded index multi mode fiber).

Технология Gigabit Ethernet

В 1998 году комиссией 802.3z Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE) был принят стандарт 1000BASE-X. Этот стандарт поднял скорость передачи данных по оптоволоконным каналам связи в дуплексном режиме до 1 Гбит/с, таким образом увеличив скорость в 100 раз по сравнению со стандартом 10BASE-T. Стандарт 100BASE-T, описывающий технологию со скоростью 1 Гбит/с и использующий медный UTP-кабель категории 5, был принят в 1999 году.

В таблице 3.1 перечислены рабочие параметры технологии Ethernet, которая работает со скоростью 1000 Мбит/с.

Таблица 3.1 - Рабочие параметры среды Gigabit Ethernet

Стандарты 1000BASE-T, 1000BASE-SX и 1000BASE-LX используют одинаковы временные параметры. Необходимо отметить, что 1 битовый интервал (время передачи одного бита) на скорости 1000 Мбит/с равен 1 нс, то есть 0,001 микросекунды, или 1 миллионной секунды. Также необходимо помнить, то некоторые отличия во временных параметрах по сравнению с традиционной технологией Ethernet и Fast Ethernet связаны со специфическими проблемами, возникающими при столь малых значениях битовых и канальных интервалов.

Технология Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с (Gigabit) использует тот же формат фрейма, что и технологии со скоростями 10 и 100 Мбит/c. Для разных реализаций технологии Gigabit Ethernet, в зависимости от используемой среды передачи, реализованы различные алгоритмы преобразования фреймов в биты.

Метод Gigabit Ethernet увеличил скорость передачи данных в 10 раз по сравнению с Fast Ethernet. Так же, как это было в случае с Fast Ethernet, увеличение скорости наложило дополнительные требования: передающиеся по соединению биты занимают меньший промежуток времени (1 нс), возросла частота передачи, что потребовало более тщательной синхронизации. Для передачи необходимы частоты, близкие к предельным значениям для среды передачи, что вызвало повышенную чувствительность к помехам. Для решения возникших проблем с синхронизацией, пропускной способностью и соотношением сигнал/шум в технологии Gigabit Ethernet для кодирования информации используются два отдельных этапа. Основная идея состоит в использовании кодов, которые обеспечивают необходимые характеристики пользовательских данных, включая синхронизацию, эффективное использование пропускной способности и улучшенные соотношения сигнал/шум.