CC BY
8
Использованные источники:
1. Кокорин А.О. Меры по снижению в России выбросов парниковых газов и приоритеты работы российских неправительственных организаций. -2012, Москва, WWF России.
2. Экологическая эффективность технологии газификации угля на примере Красноярской агломерации. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://modernproblems.org.ru/ecology/24-hlebopros8.html.
3. Энергия океана: волновая электростанция Oceanlinx. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://aenergy.ru/1981.
4. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества.
[Электронный ресурс] / Режим доступа:
http ://nuclphys. sinp.msu.ru/ecology/ecol/ ecol05.htm.
5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности использования углекислого газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 19-21.
6. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Использование сжиженного углекислого газа в качестве рабочего тела в тепловом двигателе для утилизации тепловых отходов промышленности. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 91-94.
7. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Температурный диапазон использования сжиженного газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 8891.
УДК 004.7
Хакимуллин Б.Р. студент кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
СОВРЕМЕННЫЕ ОПТОВОЛОКОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ НА БОЛЬШИЕ РАССТОЯНИЯ
В статье рассматриваются современные методы передачи данных на
основе оптоволоконных систем. Анализируется зарубежный опыт
внедрения и эксплуатации современных оптоволоконных систем.
Ключевые слова: оптоволоконные сети, передача данных, световые
волны.
Hakimullin B.R.
Gumerov I.R.
Gafurov A.M.
MODERN FIBER OPTIC SYSTEMS FOR DATA TRANSMISSION
ON LONG DISTANCES
In work modern methods of data transmission on the basis of fiber-optical systems are considered. Foreign experience of introduction and operation of modern fiber-optical systems is analyzed.
Keywords: fiber optic network, data transmission, light waves.
В настоящее время во всем мире средства телекоммуникации переживают период широчайшего внедрения волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) в практику. Стремительный процесс информатизации общества явился главной причиной широкого использования ВОСП на информационных сетях различного назначения. Жизнь современного человека невозможно представить без использования интернета, кабельного телевидения, средств телефонии и прочих благ.
Особая актуальность развития волоконно-оптических линий связи обусловлена тем, что ресурсы меди и свинца ограничены, а кабельная промышленность потребляет из общих ресурсов до 50% меди и 25% свинца. Оптические кабели не требуют дефицитных металлов и изготовляются, как правило, из стекла и полимеров.
Оптоволоконные сети обеспечивают наибольшее на сегодняшний день скорости, что дает хороший повод к развитию технологий передачи данных по оптоволокну. Пропускная способность может достигать порядка Терабит (1000 гигабит) в секунду. Если сравнивать с другими способами передачи информации, то порядок величин Тбит/с просто недостижим. Еще один плюс таких технологий - это надежность передачи. Передача по оптоволокну не имеет недостатков электрической или радиопередачи сигнала. Волоконно-оптические кабели полностью не зависят от электромагнитных помех, радио помех, молний и высоких скачков напряжения. Они не страдают от емкостных или индуктивных проблем связи. Отсутствуют помехи, которые могут повредить сигнал, и нет необходимости лицензировать использование радиочастоты.
Для передачи информации по оптическому кабелю используется эффект отражения луча, падающего на границу двух сред с различными показателями преломления.
Оптоволокно - это волновод, по которому распространяются электромагнитные волны с длиной волны порядка тысячи нанометров. Это область инфракрасного излучения, невидимого человеческим глазом. За счет эффекта полного отражения света, можно заставить луч распространяться внутри ограниченной замкнутой среды, проделывая путь от источника
сигнала до его приемника. Однако для этого необходимо две среды с разной плотностью. Чаще всего в их качестве применяются кварцевые стекла различной плотности. Волну впускают в более плотную среду, ограниченную менее плотной. Среды вытягивают в так называемое оптическое волокно (1), сердцевину которого составляет более плотное стекло, в разрезе представляющее окружность и часто называемого световодом (рис. 1). Данный сердечник покрывают оболочкой (2) из менее плотного стекла, при достижении которого транспортируемый сигнал будет полностью отражаться. Для предотвращения механических повреждений конструкция также снабжается защитной оболочкой (3), именуемой первичным покрытием [1].
Европейская комиссия планирует к 2020 году достичь скорости передачи данных в 1000 Тбит/с, чтобы суметь покрыть потребности широкополосного доступа. Это является сложной задачей, которая существенно превосходит возможности современных сетевых технологий, особенно когда речь заходит о передаче данных на десятки километров.
На таких расстояниях передавать сигнал без искажений может только одномодовый (одножильный) оптоволоконный кабель (Single-core fiber), причем он обеспечивает передачу только одного светового сигнала, примерно 9,6 Тбит/с. Хотя уже используются многомодовые и многожильные волокна, в которых несколько световых сигналов проходят параллельно, их можно использовать только на расстояниях в несколько километров. Чем больше расстояние, тем сильнее ослабление сигнала [2].
Ученые и инженеры предпринимают попытки оптимизировать многожильные и многомодовые волокна для использования на больших расстояниях, что сразу увеличило бы пропускную способность в разы.
В 2014 году международная рабочая группа High-Speed Optical Communications Group на типе кабеля, предложенной японской компанией Telekom NTT, установила новый рекорд скорости в 43 Тбит/с. Сигнал в многожильном кабеле с семью волокнами создавал единственный лазер. Несколько месяцев спустя международная исследовательская команда из
2. Стеклянная
^ оболочка
Нидерландов и США объявила о новом достижении в 255 Тбит/с. Такой скачок стал возможным благодаря тому, что каждое из семи волокон передавало одновременно по три моды. Небольшие отверстия, проделанные вокруг этих маломодовых волокон, эффективно экранировали световые волны друг от друга. Подобный кабель способен передавать 21 сигнал на расстоянии до 1 км без искажений [3].
В 2016 году успешно заработал подводный интернет-кабель под названием «Faster» («Быстрее»), проложенный по дну Тихого океана. Транстихоокеанский подводный кабель длиной 9000 километров связывает Японию и западное побережье США. Его пропускная способность составляет 60 Тбит/с, что приблизительно в 10 миллионов раз быстрее, чем у среднестатистического проводного модема. «Faster» - первый подводный кабель, который позволяет использовать многоцветный свет для передачи данных по оптоволокну. Он оснащен репитерами через каждые 60 км для обеспечения сверхвысокой пропускной способности на расстояния до 9000 км по дну океана [4].
Известны также успешно завершившиеся тестовые испытания отправки данных по оптоволокну на несколько сотен километров, которые доказали, что даже для передачи на большие расстояния можно располагать несколько WDM-каналов на одних и тех же частотах. Поставщику оборудования для сетей связи Alcatel-Lucent совместно с British Telecom удалось при проведении полевых испытаниях уменьшить интервал между пиками с 50 до 35 ГГц. Таким образом, рекордная скорость передачи данных уже в ближайшее время может увеличиться с 255 Тбит/с до 365 Тбит/с [5].
Использованные источники:
1. Оптоволоконные сети. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.ispreview.ru/article31.html.
2. Преимущества и недостатки волоконно-оптических линий связи и перспективы их развития в информационных сетях. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.stroi-tk.ru/info/expert/vols/.
3. Высокоскоростное оптическое волокно будущего. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://ichip.ru/vysokoskorostnoe-opticheskoe-volokno-budushhego.html.
4. Пропускная способность нового кабеля. [Электронный ресурс] / Режим доступа:http://www.nix.ru/computer_hardware_news/hardware_news_viewer. html?id=192706.
5. 5G: скоростные сети будущего. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http ://htech-world.ru/elektronika/besprovodnye-texnologii/5 g-skorostnye-seti-budushhego.html.
