Πώς λειτουργεί η επικοινωνία οπτικών ινών και γιατί χρησιμοποιείται στην επικοινωνία υψηλής ταχύτητας

Η επικοινωνία οπτικών ινών είναι η μέθοδος επικοινωνίας στην οποία το σήμα μεταδίδεται με τη μορφή φωτός και η οπτική ίνα χρησιμοποιείται ως μέσο μετάδοσης αυτών των φωτεινών σημάτων από το ένα μέρος στο άλλο. Το σήμα που μεταδίδεται σε οπτικές ίνες μετατρέπεται από το ηλεκτρικό σήμα σε φως και στο άκρο λήψης, μετατρέπεται ξανά στο ηλεκτρικό σήμα από το φως. Τα δεδομένα που αποστέλλονται μπορούν να έχουν τη μορφή δεδομένων ήχου, βίντεο ή τηλεμετρίας που πρόκειται να σταλούν σε μεγάλες αποστάσεις ή σε τοπικά δίκτυα περιοχής. Η επικοινωνία οπτικών ινών που έχει καλά αποτελέσματα στη μεταφορά δεδομένων μεγάλων αποστάσεων με υψηλή ταχύτητα, έχει χρησιμοποιηθεί ως εφαρμογή για διάφορους σκοπούς επικοινωνίας.

Πώς λειτουργεί η επικοινωνία οπτικών ινών;

Η διαδικασία επικοινωνίας οπτικών ινών μεταδίδει ένα σήμα με τη μορφή φωτός το οποίο μετατρέπεται πρώτα στο φως από ηλεκτρικά σήματα και μεταδίδεται και στη συνέχεια συμβαίνει το αντίστροφο στην πλευρά λήψης.

Αυτή η διαδικασία μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας ένα διάγραμμα όπως φαίνεται παρακάτω:

Πλευρά πομπού:

Από την πλευρά του πομπού, πρώτα εάν τα δεδομένα είναι αναλογικά, αποστέλλεται σε κύκλωμα κωδικοποιητή ή μετατροπέα που μετατρέπει το αναλογικό σήμα σε ψηφιακούς παλμούς 0,1,0,1… (ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα) και διέρχεται μέσω κύκλωμα πομπού πηγής φωτός. Και εάν η είσοδος είναι ψηφιακή τότε αποστέλλεται απευθείας μέσω του κυκλώματος πομπού πηγής φωτός που μετατρέπει το σήμα με τη μορφή φωτεινών κυμάτων.

Καλώδιο οπτικών ινών:

Τα κύματα φωτός που λαμβάνονται από το κύκλωμα πομπού στο καλώδιο οπτικών ινών μεταδίδονται τώρα από τη θέση πηγής στον προορισμό και λαμβάνονται στο μπλοκ δέκτη.

Πλευρά δέκτη:

Τώρα στην πλευρά του δέκτη το φωτοκύτταρο, επίσης γνωστό ως ανιχνευτής φωτός, δέχεται τα κύματα φωτός από το καλώδιο οπτικών ινών, το ενισχύει χρησιμοποιώντας τον ενισχυτή και το μετατρέπει σε κατάλληλο ψηφιακό σήμα. Τώρα, εάν η πηγή εξόδου είναι ψηφιακή, τότε το σήμα δεν αλλάζει περαιτέρω και εάν η πηγή εξόδου χρειάζεται αναλογικό σήμα, τότε οι ψηφιακοί παλμοί μετατρέπονται στη συνέχεια σε αναλογικό σήμα χρησιμοποιώντας το κύκλωμα αποκωδικοποιητή.

Η όλη διαδικασία μετάδοσης ενός ηλεκτρικού σήματος από το ένα σημείο στο άλλο μετατρέποντάς το στο φως και χρησιμοποιώντας το καλώδιο οπτικών ινών ως πηγή μετάδοσης είναι γνωστή ως οπτική επικοινωνία οπτικών ινών.

Γιατί χρησιμοποιείται το Fiber;

Τα καλώδια από ίνες έχουν αντικαταστήσει το σύρμα χαλκού ως καλώδιο μετάδοσης καθώς έχει περισσότερα πλεονεκτήματα από τα ηλεκτρικά καλώδια.

Μεγάλη χωρητικότητα μετάδοσης : Μια μεμονωμένη πυριτική ίνα μπορεί να μεταφέρει εκατοντάδες χιλιάδες τηλεφωνικά κανάλια, χρησιμοποιώντας μόνο ένα μικρό μέρος της θεωρητικής χωρητικότητας.
Μικρές απώλειες : Απώλεια σήματος περίπου 0,2 dB / km για σύγχρονες ίνες πυριτίας μονής λειτουργίας, έτσι ώστε πολλές δεκάδες χιλιόμετρα να μπορούν να γεφυρωθούν χωρίς να ενισχυθούν τα σήματα.
Εύκολη ενίσχυση : Ένας μεγάλος αριθμός καναλιών μπορεί να ενισχυθεί εκ νέου σε έναν μόνο ενισχυτή ινών εάν απαιτείται για πολύ μεγάλες αποστάσεις μετάδοσης.
Χαμηλό κόστος : Λόγω του τεράστιου επιτεύξιμου ρυθμού μετάδοσης, το κόστος ανά bit μεταφοράς μπορεί να είναι εξαιρετικά χαμηλό
LightWeight: Σε σύγκριση με τα ηλεκτρικά καλώδια, τα καλώδια οπτικών ινών είναι πολύ ελαφριά.
Χωρίς παρεμβολές: Τα καλώδια οπτικών ινών είναι απρόσβλητα από προβλήματα που προκύπτουν με ηλεκτρικά καλώδια, όπως βρόχους γείωσης ή ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI).

Οι λόγοι εξηγούν με σαφήνεια ότι τα καλώδια οπτικών ινών είναι πολύ καλύτερα από τα ομοαξονικά καλώδια χαλκού και γι 'αυτό τα καλώδια οπτικών ινών προτιμώνται από τα μέσα μετάδοσης συμβάσεων.

Γιατί το φως και όχι η ηλεκτρική ενέργεια;

Το φως ή το φως λέιζερ (για να είμαστε ακριβείς) χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία οπτικών ινών λόγω του λόγου ότι το φως λέιζερ είναι μία πηγή φωτός ενός μήκους κύματος. Ενώ τα άλλα σήματα φωτός όπως το φως του ήλιου ή το φως του λαμπτήρα έχουν πολλά μήκη κύματος φωτός και ως αποτέλεσμα, εάν χρησιμοποιούνται για επικοινωνία, θα παράγουν μια δέσμη που είναι πολύ λιγότερο ισχυρή και από την άλλη πλευρά, το λέιζερ που έχει μία μόνο δέσμη θα έχει ως αποτέλεσμα πιο ισχυρή δέσμη ως έξοδος.

Έτσι, η λιγότερη διασπορά, η μετάδοση περισσότερου αριθμού σημάτων και η λιγότερη κατανάλωση καθιστούν το φως μια καλή πηγή επικοινωνίας.

Χαρακτηριστικά της επικοινωνίας οπτικών ινών

Στην επικοινωνία οπτικών ινών, το φως χρησιμοποιείται ως σήμα που μεταδίδεται μέσα στο καλώδιο οπτικών ινών. Αυτός ο τρόπος επικοινωνίας έχει χαρακτηριστικά που είναι σημαντικά να συζητηθούν και το καθιστά έναν καλό τρόπο επικοινωνίας.

Εύρος ζώνης - Ενιαία διασπορά φωτός λέιζερ σημαίνει ότι μια καλή ποσότητα σήματος μπορεί να μεταδοθεί (Οι πληροφορίες μεταφέρονται σε bits) ανά δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα υψηλό εύρος ζώνης για μεγάλες αποστάσεις.
Μικρότερη διάμετρος - Η διάμετρος του καλωδίου οπτικών ινών έχει διάμετρο περίπου 300 μικρόμετρα.
Ελαφρύ - Το καλώδιο οπτικών ινών είναι ελαφρύ σε σύγκριση με το καλώδιο χαλκού.
Μετάδοση σήματος μεγάλων αποστάσεων - Δεδομένου ότι το φως λέιζερ δεν διασκορπίζεται, μπορεί εύκολα να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις.
Χαμηλή εξασθένηση - Η ίνα είναι κατασκευασμένη από γυαλί και το λέιζερ ταξιδεύει μέσα από αυτό, το σήμα που μεταδίδεται έχει απώλεια μόνο 0,2 dB / km.
Ασφάλεια μετάδοσης - Η οπτική κρυπτογράφηση και η παρουσία του ηλεκτρομαγνητικού σήματος καθιστούν τα δεδομένα ασφαλή μέσω οπτικών ινών.

Εφαρμογές οπτικών ινών

Η επικοινωνία οπτικών ινών χρησιμοποιείται κυρίως στον κλάδο των τηλεπικοινωνιών που χρησιμοποιεί τις οπτικές ίνες για:

Μετάδοση τηλεφωνικών σημάτων.
Επικοινωνία μέσω Διαδικτύου.
Μετάδοση σήματος καλωδιακής τηλεόρασης.

Εκτός από αυτό, οι οπτικές ίνες σήμερα χρησιμοποιούνται παντού σε σπίτια, βιομηχανίες, γραφεία για μεγάλες αποστάσεις καθώς και για επικοινωνίες μικρών αποστάσεων.

Επιπτώσεις οπτικών ινών στο IoT (Internet of Things)

Η επικοινωνία Fiber Optics θα έχει μεγάλο αντίκτυπο στο IOT και αυτά τα πράγματα που αναφέρονται θα σας εξηγήσουν πώς θα απαιτούσε το IOT το Fiber Optics.

Μέσα γρήγορης μετάδοσης - Το μέλλον θα είναι IOT και όλες οι συσκευές μας και τα πράγματα θα συνδεθούν στο Διαδίκτυο, το οποίο χρειάζεται καλή επικοινωνία και υψηλή ταχύτητα. Το μόνο μέσο μετάδοσης που υποστηρίζει μια τέτοια απαίτηση είναι το Optical Fiber. Το μέλλον χρειάζεται IOT και IOT χρειάζονται οπτικές ίνες για καλύτερη επικοινωνία που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίτευξη ταχύτητας ασύρματων δεδομένων έως και 100 Gbps, κάνοντας επικοινωνίες και μεταφορά δεδομένων μεγάλου μεγέθους σε δευτερόλεπτα.
Ασφάλεια δεδομένων - Η ασφάλεια στο IoT είναι η κύρια ανησυχία όταν σκεφτόμαστε μεγάλο όγκο δεδομένων που θα μεταφερθούν μεταξύ δισεκατομμυρίων συσκευών συνδεδεμένων μεταξύ τους. Η παραβίαση δεδομένων από μέσα επικοινωνίας είναι δυνατή εκτός εάν είναι οπτική ίνα. Οι οπτικές ίνες είναι πολύ δύσκολο να χαραχθούν και να τους χακαριστούν χωρίς να ανιχνευθούν είναι σχεδόν αδύνατο. Και πάλι, μια οπτική ίνα μπορεί να βοηθήσει στην ασφάλεια των δεδομένων και τη μεταφορά τους σε πολύ υψηλή ταχύτητα.
Χωρίς απώλεια δεδομένων λόγω παρεμβολών - Τα καλώδια οπτικών ινών μπορούν να εγκατασταθούν οπουδήποτε (ακόμη και υποβρύχια ή σε περιοχές υψηλής θερμοκρασίας) και δεν έχουν ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές με αποτέλεσμα την απώλεια δεδομένων λόγω παρεμβολής.