Interessant

Glasvezelcommunicatie: telecommunicatie

Glasvezelcommunicatie: telecommunicatie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Glasvezelcommunicatie heeft een revolutie teweeggebracht in de telecommunicatie-industrie. Het heeft ook zijn aanwezigheid breed gevoeld binnen de datanetwerkgemeenschap. Door gebruik te maken van glasvezelkabel, hebben optische communicatie telecommunicatieverbindingen mogelijk gemaakt over veel grotere afstanden en met veel lagere niveaus van verlies in het transmissiemedium en mogelijk het belangrijkste van alles, heeft glasvezelcommunicatie het mogelijk gemaakt veel hogere datasnelheden te accommoderen.

Als resultaat van deze voordelen worden glasvezelcommunicatiesystemen op grote schaal gebruikt voor toepassingen variërend van grote telecommunicatie-backbone-infrastructuur tot Ethernet-systemen, breedbanddistributie en algemene datanetwerken.

Ontwikkeling van glasvezel

Sinds de vroegste dagen van de telecommunicatie is er een steeds grotere behoefte om nog sneller meer gegevens te verzenden. Aanvankelijk werden enkellijnsdraden gebruikt. Deze maakten plaats voor coaxkabels waardoor verschillende kanalen via dezelfde kabel konden worden verzonden. Deze systemen waren echter beperkt in bandbreedte en optische systemen werden onderzocht.

Optische communicatie werd een mogelijkheid nadat de eerste lasers in de jaren zestig werden ontwikkeld. Het volgende stukje van de decoupeerzaag viel op zijn plaats toen de eerste optische vezels met een voldoende laag verlies voor communicatiedoeleinden in de jaren zeventig werden ontwikkeld. Vervolgens werd er eind jaren zeventig een aanzienlijke hoeveelheid onderzoek verricht. Dit resulteerde in de installatie van het eerste telecommunicatiesysteem via optische vezels. Hij liep over een afstand van 45 km en gebruikte een golflengte van 0,5 mm en had een gegevenssnelheid van slechts 45 Mbps - een fractie van wat tegenwoordig mogelijk is.

Sindsdien zijn er aanzienlijke verbeteringen aangebracht in de technologie. De datasnelheden zijn verbeterd en daarnaast zijn de prestaties van de optische vezel verbeterd om veel grotere afstanden tussen repeaters mogelijk te maken. Ter indicatie hiervan zijn de snelheden die nu via een glasvezelsysteem haalbaar zijn hoger dan 10 Tbps.

Toen de eerste glasvezeltransmissiesystemen werden ontwikkeld, dacht men dat de glasvezelbekabeling en -technologie onbetaalbaar zou zijn. Dit was echter niet het geval en de kosten zijn zodanig gedaald dat glasvezel nu de enige haalbare optie is voor veel telecommunicatietoepassingen. Daarnaast wordt het ook gebruikt in veel lokale netwerken waar snelheid een belangrijke vereiste is.

Voordelen van glasvezel voor communicatie

Er zijn een aantal dwingende redenen die leiden tot de wijdverbreide acceptatie van glasvezelkabels voor telecommunicatietoepassingen:

  • Veel lagere niveaus van signaaldemping
  • Glasvezelbekabeling biedt een veel hogere bandbreedte waardoor er meer data kan worden geleverd
  • Glasvezelkabels zijn veel lichter dan de coaxkabels die anders zouden kunnen worden gebruikt.
  • Vezeloptica hebben geen last van het oppikken van storende straling die optreedt bij coaxkabels

Glasvezel transmissiesysteem

Elk datatransmissiesysteem van glasvezel zal een aantal verschillende elementen bevatten. Er zijn drie hoofdelementen (vetgedrukt), en nog een die essentieel is voor praktische systemen:

  • Zender (lichtbron)
  • Glasvezelkabel
  • Optische repeater
  • Ontvanger (detector)

De verschillende elementen van het systeem zijn afhankelijk van de toepassing. Systemen die worden gebruikt voor verbindingen met een lagere capaciteit, mogelijk voor lokale netwerken, zullen enigszins andere technieken en componenten gebruiken dan die welke worden gebruikt door netwerkaanbieders die extreem hoge gegevenssnelheden over lange afstanden bieden. Niettemin zijn de basisprincipes hetzelfde, ongeacht het systeem.

In het systeem genereert de zender van de lichtbron een lichtstroom die is gemoduleerd om de gegevens te kunnen vervoeren. Gewoonlijk geeft een lichtpuls een "1" aan en de afwezigheid van licht geeft een "0" aan. Dit licht wordt door een zeer dunne glasvezel of ander geschikt materiaal doorgelaten om bij de ontvanger of detector te worden gepresenteerd. De detector zet de lichtpulsen om in equivalente elektrische pulsen. Op deze manier kunnen de gegevens over grote afstanden als licht worden verzonden.

Glasvezelzender

Hoewel de oorspronkelijke glasvezelsystemen voor telecommunicatie grote lasers zouden hebben gebruikt, kan tegenwoordig een verscheidenheid aan halfgeleiderinrichtingen worden gebruikt. De meest gebruikte apparaten zijn lichtemitterende diodes, LED's en halfgeleiderlaserdiodes.

Het eenvoudigste zenderapparaat is de LED. Het belangrijkste voordeel is dat het goedkoop is, en dit maakt het ideaal voor goedkope toepassingen waar slechts kleine oplagen nodig zijn. Ze hebben echter een aantal nadelen. De eerste is dat ze een zeer laag rendement bieden. Slechts ongeveer 1% van het ingangsvermogen gaat de optische vezel binnen, en dit betekent dat er krachtige drivers nodig zijn om voldoende licht te leveren om transmissies over lange afstanden mogelijk te maken. Het andere nadeel van leds is dat ze een zogenaamd incoherent licht produceren dat een relatief breed spectrum beslaat. Typisch is de spectrale breedte tussen 30 en 60 nm. Dit betekent dat elke chromatische dispersie in de vezel de bandbreedte van het systeem beperkt.

Gezien hun prestaties worden LED's voornamelijk gebruikt in lokale netwerktoepassingen waar de datasnelheden typisch in het bereik van 10-100 Mb / s liggen en de transmissieafstanden enkele kilometers zijn.

Waar hogere prestatieniveaus vereist zijn, d.w.z. het is noodzakelijk dat de glasvezelverbinding over grotere afstanden en met hogere datasnelheden kan werken, dan worden lasers gebruikt. Hoewel ze duurder zijn, bieden ze enkele belangrijke voordelen. In eerste instantie zijn ze in staat om een ​​hoger uitgangsniveau te leveren, daarnaast is de lichtopbrengst directioneel en dit maakt een veel hogere efficiëntie mogelijk bij de overdracht van het licht naar de glasvezelkabel. Typisch kan het koppelingsrendement in een single-mode-vezel wel 50% bedragen. Een verder voordeel is dat lasers een zeer smalle spectrale bandbreedte hebben doordat ze coherent licht produceren. Door deze smalle spectrale breedte kunnen de lasers gegevens met veel hogere snelheden verzenden omdat modale dispersie minder duidelijk is. Een ander voordeel is dat halfgeleiderlasers direct op hoge frequenties kunnen worden gemoduleerd vanwege de korte recombinatietijd voor de dragers in het halfgeleidermateriaal.

Laserdiodes zijn vaak direct gemoduleerd. Dit biedt een zeer eenvoudige en effectieve methode om de gegevens over te brengen op het optische signaal. Dit wordt bereikt door de stroom die rechtstreeks op het apparaat wordt toegepast te regelen. Dit varieert op zijn beurt de lichtopbrengst van de laser. Voor zeer hoge gegevenssnelheden of zeer lange afstandsverbindingen is het echter effectiever om de laser op een constant uitgangsniveau te laten werken (continue golf). Het licht wordt vervolgens gemoduleerd met een extern apparaat. Het voordeel van het gebruik van een extern modulatiemiddel is dat het de maximale verbindingsafstand vergroot omdat een effect dat bekend staat als laserchirp wordt geëlimineerd. Dit getjilp verbreedt het spectrum van het lichtsignaal en dit vergroot de chromatische spreiding in de glasvezelkabel.

Glasvezelkabel

De volledige details en beschrijving van glasvezelbekabeling zijn te vinden in een apart artikel / tutorial op dit gedeelte van de website. In wezen bestaat een glasvezelkabel uit een kern, waarrond een andere laag ligt, de zogenaamde cladding. Buiten dit is er een beschermende buitencoating.

De glasvezelkabels werken omdat hun bekleding een brekingsindex heeft die iets lager is dan die van de kern. Dit betekent dat licht dat door de kern passeert een totale interne reflectie ondergaat wanneer het de grens van kern / bekleding bereikt, en daardoor wordt het binnen de kern van de optische vezel opgenomen.

Repeaters en versterkers

Er is een maximale afstand waarover signalen via glasvezelkabels mogen worden verzonden. Dit wordt niet alleen beperkt door de verzwakking van de kabel, maar ook door de vervorming van het lichtsignaal langs de kabel. Om deze effecten te ondervangen en de signalen over grotere afstanden te verzenden, worden repeaters en versterkers gebruikt.

Opto-elektrische repeaters kunnen worden gebruikt. Deze apparaten zetten het optische signaal om in een elektrisch formaat waar het kan worden verwerkt om ervoor te zorgen dat het signaal niet wordt vervormd en vervolgens weer omgezet in het optische formaat. Het kan dan worden verzonden langs de volgende toestand van de glasvezelkabel.

Een alternatieve benadering is om een ​​optische versterker te gebruiken. Deze versterkers versterken het optische signaal rechtstreeks zonder dat het signaal weer in een elektrisch formaat moet worden omgezet. De versterkers bestaan ​​uit een stuk glasvezelkabel die is gedoteerd met een zeldzaam aardemineraal genaamd Erbium. De behandelde vezelkabel wordt vervolgens verlicht of gepompt met licht van een kortere golflengte van een andere laser en dit dient om het overgedragen signaal te versterken.

Gezien de veel lagere kosten van glasvezelversterkers ten opzichte van repeaters, worden versterkers veel breder gebruikt. De meeste repeaters zijn vervangen en versterkers worden tegenwoordig in vrijwel alle nieuwe installaties gebruikt.

Ontvangers

Licht dat langs een glasvezelkabel reist, moet worden omgezet in een elektrisch signaal, zodat het kan worden verwerkt en de gegevens die worden overgedragen, kunnen worden geëxtraheerd. Het onderdeel dat het hart van de ontvanger vormt, is een fotodetector. Dit is normaal gesproken een halfgeleiderinrichting en kan een p-n-overgang, een p-i-n-fotodiode of een lawine-fotodiode zijn. Foto-transistors worden niet gebruikt omdat ze niet voldoende snelheid hebben.

Zodra het optische signaal van de glasvezelkabel is toegepast op de fotodetector en omgezet in een elektrisch formaat, kan het worden verwerkt om de gegevens te herstellen die vervolgens kunnen worden doorgegeven aan de eindbestemming.

Glasvezeltransmissie van gegevens wordt over het algemeen gebruikt voor telecommunicatienetwerkverbindingen over lange afstanden en voor snelle lokale netwerken. Momenteel wordt glasvezel niet gebruikt voor de levering van diensten aan woningen, hoewel dit voor veel telco's een langetermijndoel is. Door hier gebruik te maken van glasvezelbekabeling zou de beschikbare bandbreedte voor nieuwe diensten aanzienlijk hoger zijn en zou de kans op meer inkomsten toenemen. Momenteel zijn de kosten daarvan niet haalbaar, hoewel dit op middellange termijn waarschijnlijk zal gebeuren.

Onderwerpen over draadloze en bekabelde verbindingen:
Basisprincipes van mobiele communicatie2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT draadloze telefoons NFC- Near Field Communication Basisprincipes van netwerkenWat is de cloudEthernetSeriële gegevensUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Ga terug naar Draadloze en bekabelde connectiviteit


Bekijk de video: Glasvezel in het Vechtdal (Juli- 2022).


Opmerkingen:

  1. Zionah

    It is remarkable, this very valuable message

  2. Shakajas

    Het spijt me, maar er mag niets niet worden gedaan.

  3. Yozshular

    Ik feliciteer het uitstekende antwoord.

  4. Marsilius

    Nuttig stuk

  5. Hananel

    This has stumbled upon it! This has come to you!

  6. Volkree

    Het autoritaire antwoord, verleidelijk ...

  7. Larnell

    Mijn excuses voor het storen ... Ik ben bekend met deze situatie. Ik nodig je uit voor een discussie.

  8. Gukazahn

    Mijn excuses, maar dit past niet bij mij. Zijn er andere variaties?



Schrijf een bericht