Глобальные сети Концепция организации локальных сетей Магистральные сети и сети доступа Измерение глобального трафика. Объединение почтовых систем Помехоустойчивые коды

Оптоволоконные кабели

Один из путей решения проблемы защиты от RFпомех, заключается в том, чтобы полностью разрубить этот гордиев узел. Чтобы сделать кабель совершенно нечувствительным к EMI, можно совершенно отказаться от передачи электрических сигналов. Для этого можно использовать оптоволоконные кабели.

Оптоволоконные кабели нечувствительны к RFшуму потому, что для передачи данных в них применяют свет, а не электрические импульсы. Свет проходит по тончайшей стеклянной или пластиковой нити, покрытой тонким изоляционным слоем, называемым оболочкой (cladding). Оболочка окружена покрытием, которое защищает непрочную нить. На рис. 16.5.5 показана структура оптоволоконного кабеля.

 Рис. 16.5.5. Оптоволоконный кабель

Как вы понимаете, оптоволокно — критический элемент среды передачи данных. На каждом конце волокна находится устройство, которое называется кодек или кодер/декодер. Кодек отвечает за преобразование данных в световые импульсы и обратное их преобразование в электрические импульсы, с которыми работает компьютер. Чтобы передать данные, светодиод (LED) или лазер, находящийся на одном конце оптоволокна, посылает по кабелю световые сигналы. Когда эти сигналы достигают другого конца кабеля, они преобразуются в исходную (электрическую) форму.

Может показаться, что трафик оптоволоконного кабеля ограничен единственным трактом данных (path of data), но это не так. 

Вопервых, оптоволоконные кабели могут состоять из нескольких волокон, что позволяет передавать данные по множеству трактов. Чем больше волокон в кабеле, тем больше данных может проходить по нему одновременно (точно так же, как дорога с четырьмя полосами может пропустить намного больше машин, чем однополосная).

Вовторых, существуют оптоволоконные кабели двух типов: одномодовые и многомодовые.

Примечание

Модой (mode) называют луч света, входящий в оптоволоконный кабель под определенным углом.

Одномодовый кабель передает данные по единственному тракту (path). Луч света в таком кабеле имеет высокую интенсивность, поэтому одномодовые кабели передают данные на большие расстояния. Поэтому они пригодны либо для систем, требующих интенсивного графика, либо для передачи на большие расстояния.

Многомодовое оптоволокно одновременно пропускает по кабелю множество мод. На практике используют два типа многомодовых оптических волокон: оптоволокно со ступенчатым изменением показателя преломления и градиентное оптоволокно. В оптоволокне со ступенчатым изменением показателя преломления световые лучи двигаются внутри кабеля по зигзагообразным траекториям. В градиентном оптоволокне световые лучи следуют по более закругленным траекториям, напоминающим синусоидальную волну (рис. 16.5.6).

Рис. 16.5.6. Многомодовые кабели одновременно передают несколько лучей света.

Изза того, что передается множество световых лучей, проходящих по многомодовым кабелям обоих типов, световые импульсы подвержены модальной дисперсии, т.е. рассеянию исходного импульса. (Процесс распространения прямоугольного импульса подобен забегу команды спортсменов: на старте они стоят на одной прямой линии (вершина импульса плоская). После старта более быстрые вырываются вперед и приходят к финишу первыми. При этом никакой прямой линии нет. Нет и плоской вершины импульса).

Рассеяние замедляет прохождение сигнала, поэтому одномодовые кабели передают быстрее одномодовых. Чтобы понять, почему так происходит, представьте себе, что вы бросили мяч вниз по трубе. Если вы бросили только один мяч, и он летит, не касаясь стенок трубы, то он будет двигаться быстрее и точнее, чем если бы отскакивал от стенок. Точно так же, как отскакивание мяча от стенок трубы, замедляет его движение, скорость светового луча замедляется отражением от границы оптоволоконного кабеля.

Примечание

Одномодовые кабели дороже многомодовых и могут передавать сигнал на большие расстояния, не требуя усиления. Поэтому многомодовые кабели чаще прокладывают внутри зданий, а одномодовые между зданиями.

Оптические волокна получили большое распространение в качестве магистральных линий LAN с отводами на каждую рабочую станцию с помощью кабелей UTP в сетях с напряженным графиком. Оптоволоконные кабели редко прокладывают к рабочим столам по двум причинам. Первая: они дороже UTP (в расчете на погонный фут) и требуют для установки некоторых специальных знаний, что также удорожает применение кабелей. Вторая связана с появлением сети Fast Ethernet, которая поддерживает скорость передачи до 100 Мбит/с по кабелю UTP. Она не достигла скорости работы оптоволоконных линий в сетях FDDI (лекция 8), однако соперничает с ней. Но, поскольку, для некоторых приложений требуется высокая скорость передачи, а стоимость оптоволоконных кабелей падает, вероятно, вскоре вы встретите их и на рабочих станциях.

Если оптоволоконные кабели слишком дороги для прокладки на рабочие станции и не всегда обеспечивают большую скорость, чем UTP, почему же их используют вообще? Вопервых, это действительно скоростные кабели и, кроме того, широкополосные кабели превосходно подходят для передачи графика с критическими требованиями, например, видеоданных. Вовторых, поскольку по кабелю передаются световые, а не электрические, сигналы, оптоволоконные кабели абсолютно невосприимчивы к EMI и FRI. Поэтому сигналы иногда могут проходить несколько миль без малейшего искажения. Некоторые типы оптических волокон допускают передачу на расстояние до трех миль в среде LAN, а в среде WAN, с помощью мощных лазерных устройств — через всю страну. Кроме того, оптоволоконные кабели полезны в опасных средах, поскольку не искрят в местах подключения (что потенциально возможно при использовании электрических кабелей). Более того, в них не используется металл, поэтому кабели устойчивы к коррозии. Наконец, к оптоволоконному кабелю труднее подключить несанкционированный отвод, чем к медному, поэтому он лучше защищен и, следовательно, предпочтительнее для создания засекреченных линий связи.

Сравнительно новый вид оптоволоконных сетей — оптоволоконные каналы —стирает различие между отдельными устройствами и сетью, причем даже в большей степени, чем это уже достигнуто в локальных сетях. Скорость работы оптоволоконных каналов может даже превысить скорость работы FDDI.

Развитие систем и средств вычислительной техники, расширенное их внедрение во все сферы науки, техники, сферы обслуживания и быта привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и реализованных на их основе информационных систем в единые информационно-вычислительные системы (ИВС) и среды.
Архитектуры систем управления сетями