L'optique ouvre de grandes opportunités là où les communications à haut débit avec des débit. Il s'agit d'une technologie éprouvée, compréhensible et pratique. Dans le domaine de l'Audiovisuel, elle ouvre de nouvelles perspectives et apporte des solutions introuvables avec d'autres méthodes. L'optique a pénétré tous les domaines clés - systèmes de surveillance, centres de répartition et de situation, installations militaires et médicales et zones présentant des conditions de fonctionnement extrêmes. Les FOCL offrent un haut degré de protection information confidentielle, vous permettent de transférer des données non compressées telles que des graphiques haute résolution et des vidéos au pixel près. Nouvelles normes et technologies pour FOCL. Fibre - l'avenir du SCS (câblage structuré) ? Nous construisons un réseau d'entreprise.

Câble à fibre optique (alias fibre optique)- il s'agit d'un type de câble fondamentalement différent des deux types de câble électrique ou cuivre considérés. L'information y est transmise non par un signal électrique, mais par la lumière. Son élément principal est la fibre de verre transparente, à travers laquelle la lumière se propage sur de longues distances (jusqu'à des dizaines de kilomètres) avec peu d'atténuation.

La structure du câble à fibre optique est très simple et est similaire à la structure d'un câble électrique coaxial (Fig. 1.). Seulement au lieu d'un fil de cuivre central, une fibre de verre fine (environ 1 à 10 microns de diamètre) est utilisée ici, et au lieu d'une isolation interne, une gaine en verre ou en plastique est utilisée qui ne permet pas à la lumière de dépasser la fibre de verre. Dans ce cas nous parlons sur le régime de la soi-disant réflexion interne totale de la lumière à partir de la frontière de deux substances avec des indices de réfraction différents (l'indice de réfraction d'une coque en verre est bien inférieur à celui de la fibre centrale). La gaine métallique du câble est généralement absente, car le blindage contre les interférences électromagnétiques externes n'est pas nécessaire ici. Cependant, il est parfois encore utilisé pour la protection mécanique de l'environnement (un tel câble est parfois appelé armé, il peut regrouper plusieurs câbles à fibres optiques sous une même gaine).

Le câble à fibre optique a des performances exceptionnelles sur l'immunité au bruit et le secret des informations transmises. Aucune interférence électromagnétique externe n'est en principe susceptible de déformer le signal lumineux, et le signal lui-même ne génère pas de rayonnement électromagnétique externe. La connexion à ce type de câble pour une écoute non autorisée du réseau est presque impossible, car cela viole l'intégrité du câble. La bande passante théoriquement possible d'un tel câble atteint 1012 Hz, soit 1000 GHz, ce qui est incomparablement plus élevé que celui des câbles électriques. Le coût du câble à fibre optique est en constante diminution et est maintenant à peu près égal au coût d'un câble coaxial fin.

Atténuation typique du signal dans les câbles à fibres optiques aux fréquences utilisées dans réseaux locaux, varie de 5 à 20 dB/km, ce qui correspond approximativement aux performances des câbles électriques aux basses fréquences. Mais dans le cas d'un câble à fibre optique, avec une augmentation de la fréquence du signal transmis, l'atténuation augmente très légèrement, et aux hautes fréquences (surtout supérieures à 200 MHz), ses avantages par rapport à un câble électrique sont indéniables, il a simplement pas de concurrents.

Les lignes de communication à fibre optique (FOCL) permettent de transmettre des signaux analogiques et numériques sur de longues distances, dans certains cas sur des dizaines de kilomètres. Ils sont également utilisés à des distances plus courtes et plus gérables, comme à l'intérieur des bâtiments. Voici des exemples de solutions pour la construction de SCS (systèmes de câblage structuré) pour la construction d'un réseau d'entreprise : Construction d'un réseau d'entreprise : Schéma de construction de SCS - Optique horizontale. , Nous construisons un réseau d'entreprise: Schéma de construction SCS - Système de câble optique centralisé. , Nous construisons un réseau d'entreprise: schéma de construction SCS - Système de câble optique zonal.

Les avantages de l'optique sont bien connus : immunité au bruit et aux interférences, petit diamètre de câble avec une bande passante énorme, résistance au piratage et à l'interception d'informations, pas besoin de répéteurs et d'amplificateurs, etc.
Il y avait autrefois des problèmes avec la terminaison des lignes optiques, mais aujourd'hui, ils sont pour la plupart résolus, donc travailler avec cette technologie est devenu beaucoup plus facile. Il y a cependant un certain nombre de questions qui doivent être considérées uniquement dans le contexte des domaines d'application. Comme pour le cuivre ou la transmission radio, la qualité d'une liaison par fibre optique dépend de la correspondance entre le signal de sortie de l'émetteur et le récepteur. Une spécification incorrecte de l'intensité du signal entraîne une augmentation du taux d'erreur sur les bits pendant la transmission ; la puissance est trop élevée et l'amplificateur du récepteur "sature", trop faible et il y a un problème de bruit car il interfère avec le signal désiré. Voici les deux paramètres les plus critiques du FOCL : la puissance de sortie de l'émetteur et les pertes de transmission - l'atténuation dans le câble optique qui relie l'émetteur et le récepteur.

Il existe deux types différents de câble à fibre optique :

* câble multimode ou multimode, moins cher, mais de moins bonne qualité ;
* câble monomode, plus cher, mais doté Meilleure performance par rapport au premier.

Le type de câble déterminera le nombre de modes de propagation ou "chemins" parcourus par la lumière dans le câble.

Câble multimode, le plus couramment utilisé dans les petits projets industriels, domestiques et commerciaux, a le facteur d'atténuation le plus élevé et ne fonctionne que sur de courtes distances. Un type de câble plus ancien, 62,5/125 (ces chiffres représentent les diamètres intérieur/extérieur de la fibre en microns), souvent appelé "OM1", a une bande passante limitée et est utilisé pour la transmission de données à des vitesses allant jusqu'à 200 Mbps.
Récemment, des câbles 50/125 "OM2" et "OM3" ont été introduits, offrant des vitesses de 1 Gbps à des distances allant jusqu'à 500 m et 10 Gbps à des distances allant jusqu'à 300 m.

Câble monomode utilisé dans les connexions à haut débit (au-dessus de 10 Gbps) ou sur de longues distances (jusqu'à 30 km). Pour la transmission audio et vidéo, le plus approprié est l'utilisation de câbles OM2.
Reiner Steil, vice-président du marketing pour Extron Europe, note que la fibre est devenue plus abordable et plus largement utilisée pour la mise en réseau à l'intérieur des bâtiments, entraînant une augmentation de l'utilisation des systèmes audiovisuels optiques. Steil déclare : « En termes d'intégration, les FOCL présentent déjà plusieurs avantages clés aujourd'hui.
Par rapport à une infrastructure de câble en cuivre similaire, l'optique permet d'utiliser simultanément les signaux vidéo analogiques et numériques, offrant une solution système unique pour les formats vidéo existants et futurs.
De plus, parce que l'optique offre une bande passante très élevée, le même câble fonctionnera avec des résolutions plus élevées à l'avenir. FOCL s'adapte facilement aux nouvelles normes et formats émergeant dans le développement des technologies audiovisuelles. »

Un autre expert reconnu dans ce domaine est Jim Hayes, président de l'American Fiber Optic Association, créée en 1995, qui a favorisé la croissance du professionnalisme dans le domaine de la fibre optique et, soit dit en passant, compte plus de 27 000 installateurs et implémenteurs optiques qualifiés. dans ses rangs. Il dit ce qui suit à propos de la popularité croissante du FOCL : « L'avantage réside dans la rapidité d'installation et le faible coût des composants. L'utilisation de l'optique dans les télécommunications se développe, en particulier dans les systèmes Fiber-To-The-Home* (FTTH) avec accès sans fil, et dans le domaine de la sécurité (caméras de surveillance).
Il semble que le segment FTTH se développe plus rapidement que les autres marchés dans tous les pays développés. Ici aux États-Unis, les réseaux de contrôle sont construits sur l'optique trafic routier, services municipaux (administration, pompiers, police), établissements d'enseignement (écoles, bibliothèques).
Le nombre d'utilisateurs d'Internet augmente - et nous construisons rapidement de nouveaux centres de traitement de données (DPC) qui utilisent la fibre pour s'interconnecter. Après tout, lors de la transmission de signaux à une vitesse de 10 Gbit / s, les coûts sont similaires aux lignes "cuivre", mais l'optique consomme beaucoup moins d'énergie. Pendant des années, les défenseurs de la fibre et du cuivre se sont battus pour la priorité dans les réseaux d'entreprise. Temps perdu!
Aujourd'hui, la connectivité WiFi est devenue si bonne que les utilisateurs de netbooks, d'ordinateurs portables et d'iPhones ont donné la priorité à la mobilité. Et maintenant, dans les réseaux locaux d'entreprise, l'optique est utilisée pour commuter avec des points d'accès sans fil.
En effet, la portée de l'optique devient de plus en plus grande, principalement en raison des avantages ci-dessus par rapport au cuivre.
L'optique a pénétré tous les domaines clés - systèmes de surveillance, centres de répartition et de situation, installations militaires et médicales et zones présentant des conditions de fonctionnement extrêmes. La réduction du coût des équipements a permis l'utilisation des technologies optiques dans les zones traditionnellement "cuivrées" - dans les salles de conférence et les stades, dans le commerce de détail et dans les centres de transport.
Rainer Steil d'Extron commente : « Les équipements à fibre optique sont largement utilisés dans les établissements de santé, par exemple pour commuter les signaux vidéo locaux dans les salles d'opération. Les signaux optiques n'ont rien à voir avec l'électricité, ce qui est idéal pour la sécurité des patients. Les FOCL sont également parfaits pour les écoles de médecine qui ont besoin de distribuer des signaux vidéo de plusieurs blocs opératoires à plusieurs salles afin que les étudiants puissent regarder l'opération "en direct".
Les technologies de la fibre optique sont également privilégiées par les militaires, car les données transmises sont difficiles voire impossibles à "lire" de l'extérieur.
La fibre optique offre un degré élevé de protection des informations confidentielles, permet la transmission de données non compressées telles que des graphiques haute résolution et des vidéos au pixel près.
La capacité de transmission sur de longues distances rend l'optique idéale pour les systèmes d'affichage numérique dans les grands centres commerciaux, où les lignes de câble peuvent atteindre plusieurs kilomètres de long. Si pour une paire torsadée la distance est limitée à 450 mètres, alors pour l'optique même 30 km n'est pas la limite.
En ce qui concerne l'utilisation de la fibre dans l'industrie audiovisuelle, il existe deux principaux facteurs de progrès. Premièrement, il s'agit du développement intensif de systèmes de transmission audio et vidéo basés sur IP, qui s'appuient sur des réseaux à haute capacité - les FOCL sont parfaitement adaptés pour eux.
Deuxièmement, l'exigence généralisée de transmettre des vidéos HD et des images informatiques HR à des distances supérieures à 15 mètres - et c'est la limite de la transmission HDMI sur cuivre.
Il y a des cas où le signal vidéo ne peut tout simplement pas être "distribué" sur un câble en cuivre et où la fibre optique doit être utilisée - de telles situations stimulent le développement de nouveaux produits. Byung Ho Park, vice-président du marketing chez Opticis, explique : « Pour une bande passante de données UXGA 60 Hz et une couleur 24 bits, une vitesse totale de 5 Gbps, soit 1,65 Gbps par canal de couleur, est requise. La TVHD a une bande passante légèrement inférieure. Les fabricants poussent le marché, mais le marché pousse également les joueurs à utiliser des images de meilleure qualité. Certaines applications spécifiques nécessitent des écrans capables d'afficher 3 à 5 millions de pixels ou une profondeur de couleur de 30 à 36 bits. À son tour, cela nécessitera un taux de transfert d'environ 10 Gb / s.
Aujourd'hui, de nombreux fabricants d'équipements de commutation proposent des versions d'extensions vidéo (extensions) pour travailler avec des lignes optiques. ATEN France, TRENDnet, Rextron, Géfen et d'autres produisent divers modèles pour une gamme de formats vidéo et informatiques.
Dans le même temps, les données de service - HDCP ** et EDID *** - peuvent être transmises à l'aide d'une ligne optique supplémentaire et, dans certains cas, via un câble en cuivre séparé reliant l'émetteur et le récepteur.
La HD étant devenue la norme sur le marché de la diffusion, d'autres marchés, l'installation par exemple, adoptent également la protection contre la copie pour le contenu DVI et HDMI », déclare Jim Giacetta, vice-président directeur de l'ingénierie chez Multidyne. « Grâce à l'appareil HDMI-ONE de notre société, les utilisateurs peuvent envoyer le signal vidéo d'un lecteur DVD ou Blu-ray vers un moniteur ou un écran situé jusqu'à 1 000 mètres. Auparavant, aucun appareil multimode ne prenait en charge la protection contre la copie HDCP.

Ceux qui travaillent avec FOCL ne doivent pas oublier les problèmes d'installation spécifiques - la terminaison de câble. À cet égard, de nombreux fabricants produisent à la fois les connecteurs réels et les kits de montage, qui comprennent des outils spécialisés, ainsi que des produits chimiques.
Pendant ce temps, tout élément FOCL, qu'il s'agisse d'un câble d'extension, d'un connecteur ou d'une jonction de câble, doit être vérifié avec un compteur optique pour l'atténuation du signal - cela est nécessaire pour évaluer le budget de puissance total (budget de puissance, le principal indicateur calculé de FOCL ). Naturellement, il est possible d'assembler manuellement des connecteurs de câbles à fibres optiques, "sur le genou", mais une qualité et une fiabilité vraiment élevées ne sont garanties qu'en utilisant des câbles "coupés" prêts à l'emploi, fabriqués en usine, soumis à des tests rigoureux en plusieurs étapes.
Malgré l'énorme bande passante de FOCL, beaucoup ont encore le désir de "pousser" dans un seul câble Plus d'information.
Ici, le développement va dans deux directions - le multiplexage spectral (WDM optique), lorsque plusieurs faisceaux lumineux de longueurs d'onde différentes sont envoyés à une fibre, et l'autre est la sérialisation / désérialisation des données (SerDes), lorsque le code parallèle est converti en série et vice versa.
Dans le même temps, l'équipement WDM est coûteux en raison de la conception complexe et de l'utilisation de composants optiques miniatures, mais n'augmente pas le débit de transmission. Les dispositifs logiques à grande vitesse utilisés dans les équipements SerDes augmentent également le coût du projet.
De plus, des équipements sont produits aujourd'hui qui permettent de multiplexer et de démultiplexer les données de contrôle à partir d'un flux lumineux commun - USB ou RS232 / 485. Dans ce cas, les flux lumineux peuvent être envoyés le long d'un câble dans des directions opposées, bien que le coût des appareils réalisant ces "astuces" dépasse généralement le coût d'une fibre supplémentaire pour renvoyer les données.

L'optique ouvre une large gamme d'applications où des communications à haut débit et à large bande passante sont requises. Il s'agit d'une technologie éprouvée, compréhensible et pratique. Dans le domaine de l'Audiovisuel, elle ouvre de nouvelles perspectives et apporte des solutions introuvables avec d'autres méthodes. Du moins pas sans coûts salariaux et monétaires importants.

Selon le domaine d'application principal, les câbles à fibres optiques sont divisés en deux types principaux :

Câble intérieur :
Lors de l'installation de FOCL dans des espaces clos, un câble à fibre optique avec un tampon dense (pour la protection contre les rongeurs) est généralement utilisé. Utilisé pour construire le SCS en tant que dorsale ou câble horizontal. Prend en charge la transmission de données sur de courtes et moyennes distances. Idéal pour le câblage horizontal.

Câble de pose externe :
Câble à fibre optique à structure serrée, blindé avec du ruban d'acier, résistant à l'humidité. Il est utilisé pour la pose externe lors de la création d'un sous-système d'autoroutes externes et de l'interconnexion de bâtiments individuels. Peut être posé dans des canaux câblés. Convient pour une pose directe dans le sol.

Câble fibre optique autoportant externe :
Le câble à fibre optique est autoportant, avec un câble en acier. Il est utilisé pour la pose extérieure sur de longues distances dans les réseaux téléphoniques. Prend en charge la transmission du signal de télévision par câble ainsi que la transmission de données. Convient pour l'installation dans des conduits de câbles et l'installation d'air.

Avantages OFCL :

• La transmission d'informations sur FOCL présente un certain nombre d'avantages par rapport à la transmission sur un câble en cuivre. L'introduction rapide de la fibre dans les réseaux d'information est une conséquence des avantages découlant des caractéristiques de propagation du signal dans la fibre optique.
• Large bande passante - en raison de la fréquence porteuse extrêmement élevée de 1014Hz. Cela permet de transmettre un flux de données de plusieurs térabits par seconde sur une seule fibre optique. La bande passante élevée est l'un des avantages les plus importants de la fibre optique par rapport au cuivre ou à tout autre support de transmission.
• Faible atténuation du signal lumineux dans la fibre. La fibre optique industrielle actuellement produite par des fabricants nationaux et étrangers a une atténuation de 0,2 à 0,3 dB à une longueur d'onde de 1,55 microns par kilomètre. Une faible atténuation et une faible dispersion permettent de construire des tronçons de lignes sans retransmission jusqu'à 100 km ou plus de longueur.
• Le faible niveau de bruit dans le câble à fibre optique vous permet d'augmenter la bande passante en transmettant diverses modulations de signal avec une faible redondance de code.
• Haute immunité au bruit. La fibre étant constituée d'un matériau diélectrique, elle est insensible aux interférences électromagnétiques des systèmes de câblage en cuivre environnants et des équipements électriques susceptibles d'induire des rayonnements électromagnétiques (lignes électriques, moteurs électriques, etc.). Les câbles multifibres évitent également le problème de diaphonie électromagnétique des câbles en cuivre multipaires.
• Petit poids et volume. Les câbles à fibre optique (FOC) sont de plus en plus légers que les câbles en cuivre pour la même bande passante. Par exemple, un câble téléphonique de 900 paires d'un diamètre de 7,5 cm peut être remplacé par une seule fibre d'un diamètre de 0,1 cm. Si la fibre est "habillée" de plusieurs gaines de protection et recouverte d'une armure en ruban d'acier, le diamètre de une telle fibre sera de 1,5 cm, ce qui est plusieurs fois plus petit que le câble téléphonique considéré.
• Haute sécurité contre les accès non autorisés. Comme le FOC ne rayonne pratiquement pas dans la portée radio, il est difficile d'écouter les informations qui y sont transmises sans perturber la réception et la transmission. Les systèmes de surveillance (contrôle continu) de l'intégrité de la ligne de communication optique, utilisant les propriétés de haute sensibilité de la fibre, peuvent instantanément désactiver le canal de communication « piraté » et déclencher une alarme. Les systèmes de capteurs qui utilisent les effets d'interférence des signaux lumineux propagés (à la fois le long de différentes fibres et de différentes polarisations) ont une sensibilité très élevée aux fluctuations, aux petites chutes de pression. De tels systèmes sont particulièrement nécessaires lors de la création de lignes de communication au sein du gouvernement, des banques et de certains autres services spéciaux qui imposent des exigences élevées en matière de protection des données.
• Isolation galvanique des éléments du réseau. Cet avantage la fibre optique réside dans sa propriété isolante. La fibre permet d'éviter les boucles de masse électriques qui peuvent se produire lorsque deux périphériques de réseau informatique non isolés connectés par un câble en cuivre ont des masses à différents points d'un bâtiment, par exemple à des étages différents. Dans ce cas, une grande différence de potentiel peut se produire, ce qui peut endommager l'équipement du réseau. Pour la fibre, ce problème n'existe tout simplement pas.
• Sécurité contre les explosions et les incendies. En raison de l'absence d'étincelles, la fibre optique améliore la sécurité des réseaux dans les raffineries chimiques, pétrolières, de maintenance procédés technologiques risque accru.
• FOCL économique. La fibre est en silice, qui est à base de dioxyde de silicium, un matériau répandu et donc peu coûteux, contrairement au cuivre. Actuellement, le coût de la fibre par rapport à une paire de cuivre est corrélé à 2:5. Dans le même temps, le FOC permet de transmettre des signaux sur des distances beaucoup plus longues sans retransmission. Le nombre de répéteurs sur les lignes étendues est réduit lors de l'utilisation du FOC. Lors de l'utilisation de systèmes de transmission à solitons, des distances de 4000 km sans régénération (c'est-à-dire en utilisant uniquement des amplificateurs optiques aux nœuds intermédiaires) ont été atteintes à un débit de transmission supérieur à 10 Gbps.
• Longue durée de vie. Au fil du temps, la fibre se dégradera. Cela signifie que l'atténuation dans le câble installé augmente progressivement. Cependant, en raison de l'amélioration des technologies modernes de production de fibres optiques, ce processus est considérablement ralenti et la durée de vie du FOC est d'environ 25 ans. Pendant ce temps, plusieurs générations / normes de systèmes d'émetteurs-récepteurs peuvent changer.
• Alimentation à distance. Dans certains cas, l'alimentation du nœud distant est requise réseau d'information. La fibre optique n'est pas capable de remplir les fonctions d'un câble d'alimentation. Cependant, dans ces cas, un câble mixte peut être utilisé, lorsque, avec des fibres optiques, le câble est équipé d'un élément conducteur en cuivre. Un tel câble est largement utilisé en Russie et à l'étranger.

Cependant, le câble à fibre optique présente également certains inconvénients :

• Le plus important d'entre eux est la grande complexité de l'installation (une précision au micron est requise lors de l'installation des connecteurs ; l'atténuation dans le connecteur dépend fortement de la précision du clivage de la fibre de verre et du degré de son polissage). Pour installer les connecteurs, le soudage ou le collage est utilisé à l'aide d'un gel spécial qui a le même indice de réfraction de la lumière que la fibre de verre. Dans tous les cas, cela nécessite un personnel hautement qualifié et des outils spéciaux. Par conséquent, le plus souvent, le câble à fibre optique est vendu sous la forme de morceaux prédécoupés de différentes longueurs, aux deux extrémités desquels des connecteurs sont déjà installés. type souhaité. Il convient de rappeler qu'une installation de connecteur de mauvaise qualité réduit considérablement la longueur de câble autorisée, déterminée par l'atténuation.
• Il convient également de rappeler que l'utilisation de câbles à fibres optiques nécessite des récepteurs et des émetteurs optiques spéciaux qui convertissent les signaux lumineux en signaux électriques et vice versa, ce qui augmente parfois considérablement le coût du réseau dans son ensemble.
• Les câbles à fibres optiques permettent la dérivation des signaux (des séparateurs passifs spéciaux (coupleurs) pour 2 à 8 canaux sont produits à cet effet), mais, en règle générale, ils sont utilisés pour transmettre des données dans une seule direction entre un émetteur et un récepteur. Après tout, toute ramification affaiblit inévitablement considérablement le signal lumineux, et s'il y a de nombreuses branches, la lumière peut tout simplement ne pas atteindre la fin du réseau. De plus, il y a des pertes internes dans le séparateur, de sorte que la puissance totale du signal à la sortie est inférieure à la puissance d'entrée.
• Le câble à fibre optique est moins durable et moins flexible que le câble électrique. Un rayon de courbure admissible typique est d'environ 10 à 20 cm, avec des rayons de courbure plus petits, la fibre centrale peut casser. Tolère mal les étirements de câbles et mécaniques, ainsi que les effets d'écrasement.
• Le câble à fibre optique est également sensible aux rayonnements ionisants, à cause desquels la transparence de la fibre de verre diminue, c'est-à-dire que l'atténuation du signal augmente. Les changements brusques de température l'affectent également négativement, la fibre de verre peut se fissurer.
• Utilisez un câble à fibre optique uniquement dans les réseaux avec une topologie en étoile et en anneau. Il n'y a pas de problèmes d'adaptation et de mise à la terre dans ce cas. Le câble assure une isolation galvanique idéale des ordinateurs du réseau. A l'avenir, ce type de câble est susceptible de supplanter les câbles électriques, ou en tout cas de les déplacer fortement.

Perspectives de développement du FOCL :

• Avec les exigences croissantes des nouvelles applications de réseau, l'utilisation de la technologie de la fibre optique dans le câblage structuré devient de plus en plus importante. Quels sont les avantages et les caractéristiques de l'utilisation des technologies optiques dans un sous-système de câbles horizontaux, ainsi que sur les postes de travail des utilisateurs ?
• Après avoir analysé les changements technologies de réseau Au cours des 5 dernières années, il est facile de voir que les normes de cuivre SCS ont pris du retard par rapport à la course aux « armements de réseau ». N'ayant pas le temps d'installer des SCS de troisième catégorie, les entreprises ont dû passer à la cinquième, désormais déjà à la sixième, et l'utilisation de la septième catégorie n'est pas loin.
• Évidemment, le développement des technologies de réseau ne s'arrêtera pas là : gigabit par lieu de travail deviendra bientôt la norme de facto, puis de jure, et pour les LAN (réseaux locaux) d'une grande ou même moyenne entreprise, 10 Gb/s Etnernet ne sera pas rare.
• Par conséquent, il est très important d'utiliser un système de câble qui supporterait facilement les vitesses croissantes des applications réseau pendant au moins 10 ans - c'est la durée de vie minimale du SCS définie par les normes internationales.
• De plus, lors de la modification des normes des protocoles LAN, il est nécessaire d'éviter la pose de nouveaux câbles, qui entraînait auparavant des coûts importants pour le fonctionnement du SCS et n'est tout simplement pas acceptable à l'avenir.
• Un seul support de transmission dans SCS satisfait à ces exigences : l'optique. Les câbles optiques sont utilisés dans les réseaux de télécommunications depuis plus de 25 ans et, plus récemment, ils sont également largement utilisés dans la télévision par câble et le LAN.
• Dans les réseaux locaux, ils sont principalement utilisés pour construire des canaux câblés de base entre les bâtiments et à l'intérieur des bâtiments eux-mêmes. , fournissant en même temps une vitesse élevée de transmission de données entre les segments de ces réseaux. Cependant, le développement des technologies de réseau modernes actualise l'utilisation de la fibre optique comme principal moyen de connexion des utilisateurs directs.

Nouvelles normes et technologies FOCL :

Ces dernières années, plusieurs technologies et produits sont apparus sur le marché qui rendent beaucoup plus facile et moins cher l'utilisation de la fibre dans un système de câblage horizontal et sa connexion aux postes de travail des utilisateurs.

Parmi ces nouvelles solutions, je voudrais tout d'abord souligner les connecteurs optiques à petit facteur de forme - SFFC (connecteurs à petit facteur de forme), les diodes laser planaires à cavité verticale - VCSEL (lasers à émission de surface à cavité verticale) et fibres optiques multimodes de nouvelle génération.

Il convient de noter que le type récemment approuvé de fibre optique multimode OM-3 a une bande passante de plus de 2000 MHz/km à une longueur de rayonnement laser de 850 nm. Ce type de fibre permet la transmission en série de flux de données de protocole Ethernet 10 Gigabit sur une distance de 300 m. L'utilisation de nouveaux types de fibre multimode et de lasers VCSEL 850 nm offre le coût le plus bas de mise en œuvre de solutions Ethernet 10 Gigabit.

Le développement de nouvelles normes pour les connecteurs à fibre optique a fait des systèmes à fibre optique un concurrent sérieux des solutions en cuivre. Traditionnellement, les systèmes à fibre optique nécessitaient deux fois plus connecteurs et cordons de brassage que le cuivre - dans les points de télécommunications, une surface beaucoup plus grande était nécessaire pour accueillir les équipements optiques, passifs et actifs.

Les connecteurs optiques à petit facteur de forme, récemment introduits par un certain nombre de fournisseurs, offrent deux fois la densité de ports des solutions précédentes car chaque connecteur contient deux fibres optiques au lieu d'une.

Dans le même temps, la taille des éléments passifs optiques - interconnexions, etc., et des équipements de réseau actifs est réduite, ce qui permet de réduire de quatre fois les coûts d'installation (par rapport aux solutions optiques traditionnelles).

Il est à noter que les organismes de normalisation américains EIA et TIA ont décidé en 1998 de ne réglementer l'utilisation d'aucun type particulier de connecteurs optiques à petit facteur de forme, ce qui a conduit à l'apparition sur le marché de six types de solutions concurrentes dans ce domaine à la fois : MT-RJ, LC, VF-45, Opti-Jack, LX.5 et SCDC. Aujourd'hui aussi, il y a de nouveaux développements.

Le connecteur miniature le plus populaire est le connecteur MT-RJ, qui possède une virole en polymère unique avec deux fibres optiques à l'intérieur. Sa conception a été développée par un consortium d'entreprises dirigé par AMP Netconnect sur la base du connecteur MT multifibre développé au Japon. AMP Netconnect a désormais délivré plus de 30 licences pour la production de ce type de connecteur MT-RJ.

Le connecteur MT-RJ doit une grande partie de son succès à sa conception externe, similaire à celle du connecteur modulaire cuivre RJ-45 à 8 broches. Les performances du connecteur MT-RJ se sont nettement améliorées ces dernières années - AMP Netconnect propose des connecteurs MT-RJ à clé pour éviter les erreurs ou connexion non autorisée au système de câble. De plus, un certain nombre d'entreprises développent des variantes monomodes du connecteur MT-RJ.

Une demande suffisamment élevée sur le marché des solutions de câbles optiques est utilisée par les connecteurs LC Avaya(http://www.avaya.com). La conception de ce connecteur repose sur l'utilisation d'un embout en céramique de diamètre réduit à 1,25 mm et d'un boîtier en plastique avec un loquet externe de type levier pour la fixation dans l'embase du connecteur.

Le connecteur est disponible en version simplex et duplex. Le principal avantage du connecteur LC est la faible perte moyenne et son écart type, qui n'est que de 0,1 dB. Cette valeur fournit travail stable le système de câble dans son ensemble. La procédure standard de collage et de polissage époxy est utilisée pour installer le bouchon LC. Aujourd'hui, les connecteurs ont trouvé leur place dans les fabricants d'émetteurs-récepteurs 10 Gbps.

Corning Cable Systems (http://www.corning.com/cablesystems) fabrique à la fois des connecteurs LC et MT-RJ. Selon elle, l'industrie SCS a fait son choix en faveur des connecteurs MT-RJ et LC. La société a récemment lancé le premier connecteur MT-RJ monomode et les versions UniCam des connecteurs MT-RJ et LC, qui offrent des temps d'installation rapides. Dans le même temps, il n'est pas nécessaire d'utiliser de la colle époxy et du polyuréthane pour installer les connecteurs UniCam.

Les lignes à fibres optiques sont appelées lignes destinées à transmettre des informations dans le domaine optique. Selon le Bureau d'information soviétique, à la fin des années 1980, le taux de croissance de l'utilisation des lignes à fibre optique était de 40 %. Les experts de l'Union ont supposé le rejet complet de certains pays du noyau de cuivre. Le congrès a décidé une augmentation de 25% du volume des lignes de communication pour le 12e plan quinquennal. Le treizième, également destiné à développer la fibre optique, rattrapa l'effondrement de l'URSS, les premiers opérateurs cellulaires apparurent. Soit dit en passant, les prévisions des experts concernant la croissance des besoins en personnel qualifié ont échoué ...

Principe de fonctionnement

Quelles sont les raisons de l'explosion de la popularité des signaux haute fréquence ? Les manuels modernes mentionnent la réduction du besoin de régénération du signal, le coût, l'augmentation de la capacité du canal. Les ingénieurs soviétiques l'ont découvert, en argumentant différemment: le câble en cuivre, l'armure, l'écran prennent 50% de la production mondiale de cuivre, 25% - le plomb. Pas assez fait connu est devenu la principale raison de l'abandon des sponsors de Nikola Tesla, le projet de tour Vordencliff (le nom a été donné par le nom du philanthrope qui a fait don du terrain). Un scientifique serbe bien connu voulait transmettre des informations, de l'énergie sans fil, effrayant de nombreux propriétaires locaux de fonderies de cuivre. 80 ans plus tard, le tableau a radicalement changé : les gens ont compris la nécessité d'économiser les métaux non ferreux.

La fibre est faite de... verre. Un silicate ordinaire aromatisé avec une bonne quantité de polymères modifiant les propriétés. Manuels soviétiques, en plus des raisons indiquées pour leur popularité nouvelle technologie sont appelés:

1. Faible atténuation des signaux, ce qui a entraîné une diminution du besoin de régénération.
2. Pas d'étincelle, donc sécurité incendie, zéro risque d'explosion.
3. Impossibilité de court-circuit, besoin de maintenance réduit.
4. Insensible aux interférences électromagnétiques.
5. Poids léger, dimensions relativement réduites.

Initialement, les lignes à fibre optique étaient censées relier les grandes autoroutes : entre les villes, les banlieues, les centraux téléphoniques automatiques. Les experts soviétiques ont qualifié la révolution du câble d'équivalent à l'émergence de l'électronique à semi-conducteurs. Le développement de la technologie a permis de construire des réseaux dépourvus de courants de fuite et de diaphonie. Un tronçon d'une centaine de kilomètres est dépourvu de méthodes actives de régénération du signal. La baie d'un câble monomode est généralement de 12 km, multimode - 4 km. Le dernier kilomètre est souvent recouvert de cuivre. Les fournisseurs ont l'habitude de dédier des sites finaux à des utilisateurs individuels. Il n'y a pas de vitesses élevées, d'émetteurs-récepteurs bon marché, la possibilité d'alimenter l'appareil en même temps, la facilité d'utilisation des modes linéaires.

Émetteur

Un formateur de faisceau typique est LED à semi-conducteur y compris les lasers à solide. La largeur du spectre du signal émis par une jonction pn typique est de 30 à 60 nm. L'efficacité des premiers dispositifs à semi-conducteurs atteignait à peine 1 %. La base des LED connectées est souvent la structure indium-gallium-arsenic-phosphore. En rayonnant une fréquence plus basse (1,3 µm), les appareils offrent un étalement significatif du spectre. La dispersion qui en résulte limite fortement le débit (10-100 Mbps). Par conséquent, les LED conviennent à la construction de ressources de réseau local (distance 2-3 km).

La division de fréquence avec multiplexage est réalisée par des diodes multifréquences. Aujourd'hui, les structures semi-conductrices imparfaites sont activement remplacées par des lasers à émission verticale, qui améliorent considérablement les caractéristiques spectrales. vitesse croissante. Un prix de commande. La technologie des émissions stimulées apporte bien plus haute puissance(centaines de mW). Le rayonnement cohérent permet d'obtenir un rendement des lignes monomodes de 50 %. L'effet de la dispersion chromatique est réduit, permettant des débits binaires plus élevés.

Le court temps de recombinaison des charges permet de moduler facilement le rayonnement par les hautes fréquences du courant d'alimentation. En plus des verticaux, ils utilisent:

1. Lasers à rétroaction.
2. Résonateurs Fabry-Pérot.

Les débits binaires élevés des lignes de communication longue distance sont obtenus en utilisant des modulateurs externes : électro-absorption, interféromètres Mach-Zehnder. Les systèmes externes éliminent le besoin d'alimentation chirp. Le spectre coupé du signal discret est ensuite transmis. De plus, d'autres techniques de codage de porteuse ont été développées :

• Manipulation par déplacement de phase en quadrature.
• Orthogonal Frequency Division Multiplexing.
• Modulation en quadrature d'amplitude.

La procédure est effectuée par des processeurs de signaux numériques. Les anciennes méthodes ne compensaient que la composante linéaire. Bérenger a exprimé le modulateur en termes de série Wien, le DAC et l'amplificateur modélisés en séries Volterra tronquées et indépendantes du temps. Khana suggère d'utiliser en plus un modèle d'émetteur polynomial. A chaque fois, les coefficients de la série sont trouvés à l'aide d'une architecture d'apprentissage indirect. Dutel a enregistré de nombreuses variantes courantes. Les champs de corrélation croisée et de quadrature de phase imitent l'imperfection des systèmes de synchronisation. Les effets non linéaires sont compensés de manière similaire.

Récepteurs

Le photodétecteur effectue une conversion inverse lumière-électricité. La part du lion des récepteurs à semi-conducteurs utilise la structure indium-gallium-arsenic. Parfois, il y a des photodiodes à broches, à avalanche. Les structures métal-semi-conducteur-métal sont idéales pour intégrer des régénérateurs, des multiplexeurs à ondes courtes. Les convertisseurs optoélectriques sont souvent complétés par des amplificateurs de transimpédance, des limiteurs qui produisent un signal numérique. Ensuite, la récupération des impulsions d'horloge avec boucle à verrouillage de phase est pratiquée.

Transmission de la lumière par le verre : une histoire

Le phénomène de réfraction, qui rend possible la communication troposphérique, est mal aimé des étudiants. Des formules complexes, des exemples sans intérêt tuent l'amour de l'étudiant pour la connaissance. L'idée d'un guide de lumière est née dans les lointaines années 1840 : Daniel Colladon, Jacques Babinet (Paris) tentent d'agrémenter leurs propres conférences d'expérimentations visuelles alléchantes. Les enseignants de l'Europe médiévale étaient mal payés, de sorte qu'un afflux massif d'étudiants portant de l'argent semblait être une perspective bienvenue. Les conférenciers ont attiré le public par tous les moyens. Un certain John Tyndall profita de l'idée 12 ans plus tard, publiant bien plus tard un livre (1870) traitant des lois de l'optique :

• La lumière passe l'interface air-eau, on observe la réfraction du faisceau par rapport à la perpendiculaire. Si l'angle de tangence du faisceau à la ligne orthogonale dépasse 48 degrés, les photons cessent de quitter le liquide. L'énergie est complètement renvoyée. La limite s'appelle l'angle limite du milieu. L'eau est à 48 degrés 27 minutes, le verre de silicate à 38 degrés 41 minutes, le diamant à 23 degrés 42 minutes.

La naissance du 19ème siècle a apporté à la ligne Pétersbourg-Varsovie un télégraphe léger d'une longueur de 1200 km. La régénération par les opérateurs de messages était effectuée tous les 40 km. Le message a duré plusieurs heures, le temps et la visibilité ont gêné. L'avènement de la radiocommunication a remplacé les anciennes méthodes. Les premières lignes optiques remontent à la fin du XIXe siècle. Les médecins ont aimé la nouveauté ! La fibre de verre courbée permettait d'éclairer toutes les cavités du corps humain. Les historiens proposent la chronologie suivante pour le développement des événements :

L'idée d'Henry St. René a été poursuivie par les colons du Nouveau Monde (années 1920), qui ont décidé d'améliorer la télévision. Clarence Hansell, John Logie Baird sont devenus les pionniers. Dix ans plus tard (1930), l'étudiant en médecine Heinrich Lamm a prouvé la possibilité de transmettre des images avec des guides en verre. Le chercheur de connaissances a décidé d'examiner l'intérieur du corps. La qualité de l'image était médiocre, la tentative d'obtention d'un brevet britannique a échoué.

La naissance de la fibre

Indépendamment, le scientifique néerlandais Abraham van Heel, le Britannique Harold Hopkins, Narinder Singh Kapani ont inventé (1954) la fibre. Le mérite de la première réside dans l'idée de recouvrir le noyau central d'une coque transparente à faible indice de réfraction (proche de l'air). La protection contre les rayures de surface a grandement amélioré la qualité de transmission (les contemporains des inventeurs voyaient le principal obstacle à l'utilisation de lignes à fibres à fortes pertes). Les Britanniques ont également apporté une contribution significative en collectant un faisceau de fibres de 10 000 pièces, transmettant une image à une distance de 75 cm.La note "Fibroscope flexible utilisant un balayage statique" a honoré la revue Nature (1954).

C'est intéressant! Narinder Singh Kapani a inventé le terme fibre de verre dans un article paru dans American Science (1960).

1956 a apporté au monde un nouveau gastroscope flexible, par Basil Hirshovitz, Wilbur Peters, Lawrence Curtiss (Université du Michigan). Une particularité de Noviki était la gaine de verre des fibres. Elias Snitzer (1961) a fait connaître l'idée de la fibre monomode. Si mince qu'un seul point du motif d'interférence pouvait entrer à l'intérieur. L'idée a aidé les médecins à examiner l'intérieur d'une personne (vivante). La perte était de 1 dB/m. Les besoins de communication s'étendaient beaucoup plus loin. Il fallait atteindre le seuil de 10-20 dB/km.

1964 est considérée comme un tournant : le Dr Kao publie une spécification essentielle, introduisant les fondements théoriques de la communication longue distance. Le document a activement utilisé la figure ci-dessus. Le scientifique a prouvé que le verre du plus haut degré de purification aidera à réduire les pertes. Le physicien allemand (1965) Manfred Börner (Telefunken Research Labs, Ulm) a introduit la première ligne de télécommunication fonctionnelle. La NASA a immédiatement relayé l'imagerie lunaire à l'aide de nouveautés (les développements étaient secrets). Quelques années plus tard (1970), trois salariés de Corning Glass (voir le début du sujet) déposent un brevet mettant en œuvre un cycle technologique de fusion d'oxyde de silicium. Le bureau a évalué le texte pendant trois ans. Le nouveau noyau a augmenté la capacité du canal de 65 000 fois par rapport au câble en cuivre. L'équipe du Dr Cao a immédiatement tenté de couvrir une distance considérable.

C'est intéressant! 45 ans plus tard (2009), Kao a reçu le prix Nobel de physique.

Les ordinateurs militaires (1975) de la défense aérienne américaine (section NORAD, Cheyenne Mountains) ont reçu de nouvelles communications. L'Internet optique est apparu il y a longtemps, avant les ordinateurs personnels ! Essais de test deux ans plus tard ligne téléphonique 1,5 miles de long (banlieue de Chicago) ont transmis avec succès 672 canaux vocaux. Les souffleurs de verre ont travaillé sans relâche : le début des années 80 voit l'avènement de la fibre avec une atténuation de 4 dB/km. L'oxyde de silicium a été remplacé par un autre semi-conducteur - le germanium.

La vitesse de production de câbles de haute qualité par la ligne technologique était de 2 m/s. Chemie Thomas Mensah a développé une technologie qui a augmenté la limite vingt fois. La nouveauté est finalement devenue moins chère que le câble en cuivre. Ce qui suit est décrit ci-dessus : il y a eu une montée subite dans l'introduction de nouvelles technologies. L'espacement des répéteurs était de 70 à 150 km. L'amplificateur à fibre dopée aux ions Erbium a considérablement réduit le coût de construction des lignes. L'époque du treizième plan quinquennal a apporté à la planète 25 millions de kilomètres de réseaux de fibres optiques.

Une nouvelle impulsion au développement a été donnée par l'invention des cristaux photoniques. Les premiers modèles commerciaux ont apporté 2000. La périodicité des structures a permis d'augmenter considérablement la puissance, la conception de la fibre a été ajustée de manière flexible, en fonction de la fréquence. En 2012, la Nippon Telegraph and Telephone Company a atteint des débits de 1 pétabit/s sur une distance de 50 km avec une seule fibre.

industrie militaire

L'histoire de la marche de l'industrie militaire américaine, publiée dans le Message de Monmouth, est authentiquement connue. En 1958, le responsable du câble de Fort Monmouth (Signal Corps Labs de l'armée des États-Unis) a signalé les dangers de la foudre et des précipitations. Le chercheur officiel alarmé Sam De Vita, lui demandant de trouver un remplaçant pour le cuivre vert. La réponse contenait une proposition pour essayer le verre, la fibre, les signaux lumineux. Cependant, les ingénieurs de l'Oncle Sam de l'époque étaient impuissants à résoudre le problème.

Par un chaud mois de septembre 1959, Di Vita demanda au lieutenant de rang 2 Richard Sturzebecher s'il connaissait la formule du verre capable de transmettre un signal optique. La réponse contenait des informations concernant l'oxyde de silicium - un échantillon à l'Université d'Alfred. En mesurant l'indice de réfraction des matériaux avec un microscope, Richard a eu mal à la tête. 60-70% de poudre de verre laisse passer librement la lumière rayonnante, irritant les yeux. Gardant à l'esprit la nécessité d'obtenir le verre le plus pur, Sturzebecher a étudié les méthodes de production modernes utilisant le chlorure de silicium IV. Di Vita a trouvé le matériau approprié, décidant de laisser le gouvernement négocier avec les souffleurs de verre de Corning.

Le fonctionnaire connaissait bien les travailleurs, mais a décidé de rendre l'affaire publique afin que l'usine reçoive un contrat du gouvernement. Entre 1961 et 1962 l'idée d'utiliser de l'oxyde de silicium pur est reprise par les laboratoires de recherche. Les crédits fédéraux s'élevaient à environ 1 million de dollars (la période 1963-1970). Le programme s'est terminé (1985) avec le développement d'une industrie de câbles à fibres optiques de plusieurs milliards de dollars qui a commencé à remplacer rapidement le cuivre. Di Vita est resté en tant que consultant de l'industrie, vivant jusqu'à l'âge de 97 ans (année de décès 2010).

Variétés de câbles

Forme de câble :

1. Cœur.
2. Coquille.
3. Couvercle de protection.

La fibre met en œuvre une réflexion totale du signal. Le matériau des deux premiers composants est traditionnellement le verre. Parfois, ils trouvent un substitut bon marché - un polymère. Les câbles optiques sont combinés par fusion. L'alignement du noyau nécessitera des compétences. Un câble multimode d'une épaisseur supérieure à 50 microns est plus facile à souder. Les deux variétés globales diffèrent par le nombre de mods :

• Le multimode est équipé d'un noyau épais (plus de 50 microns).
• Le monomode est beaucoup plus fin (moins de 10 microns).

Paradoxe : câble petites tailles fournit une communication longue distance. Le coût d'un transatlantique à quatre cœurs est de 300 millions de dollars. Le noyau est recouvert d'un polymère résistant à la lumière. La revue New Scientist (2013) a publié les expériences d'un groupe scientifique de l'Université de Southampton, couvrant une portée de 310 mètres... avec un guide d'ondes ! L'élément diélectrique passif a montré une vitesse de 77,3 Tbps. Les parois du tube creux sont formées par un cristal photonique. Flux d'information se déplaçant à une vitesse de 99,7% de la lumière.

Fibre de cristal photonique

Un nouveau type de câble est formé par un ensemble de tubes, la configuration ressemble à un nid d'abeille arrondi. Les cristaux photoniques ressemblent à la nacre naturelle, formant des conformations périodiques qui diffèrent par l'indice de réfraction. Certaines longueurs d'onde sont atténuées à l'intérieur de tels tubes. Le câble montre la bande passante, le faisceau subissant la réfraction de Bragg est réfléchi. Du fait de la présence de bandes interdites, le signal cohérent se déplace le long de la fibre.

Introduction

Aujourd'hui, la communication joue un rôle important dans notre monde. Et si les anciens câbles et fils de cuivre étaient utilisés pour transmettre des informations, le temps est venu pour les technologies optiques et les câbles à fibres optiques. Maintenant, en passant un coup de fil à l'autre bout du monde (par exemple, de la Russie à l'Amérique) ou en téléchargeant notre mélodie préférée sur Internet, qui se trouve sur un site quelque part en Australie, nous ne pensons même pas à la façon dont nous gérons pour faire ça. Et cela se produit grâce à l'utilisation de câbles à fibres optiques. Pour connecter les gens, les rapprocher les uns des autres ou de la source d'information souhaitée, il faut connecter les continents. Actuellement, l'échange d'informations entre les continents s'effectue principalement par le biais de câbles sous-marins à fibre optique. À l'heure actuelle, des câbles à fibres optiques sont posés au fond des océans Pacifique et Atlantique et la quasi-totalité du monde est "enchevêtrée" dans un réseau de systèmes de communication par fibres (Laser Mag.-1993.-N° 3 ; Laser Focus World. -1992.-28, n° 12 ; Telecom mag.-1993.-n° 25 ; AEU : J. Asia Electron. Union.-1992.-n° 5). Les pays européens d'outre-Atlantique sont reliés par des lignes de fibre à l'Amérique. Les États-Unis, en passant par les îles Hawaï et l'île de Guam - avec le Japon, la Nouvelle-Zélande et l'Australie. Une ligne de communication à fibre optique relie le Japon et la Corée à l'Extrême-Orient russe. À l'ouest, la Russie est reliée aux pays européens de Saint-Pétersbourg - Kingisepp - Danemark et Saint-Pétersbourg - Vyborg - Finlande, au sud - aux pays asiatiques Novorossiysk - Turquie. Dans le même temps, le principal moteur du développement des lignes de communication à fibre optique est Internet.

Les réseaux de fibre optique sont certainement l'un des domaines les plus prometteurs dans le domaine des communications. La bande passante des canaux optiques est de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle des lignes d'information basées sur un câble en cuivre.

La fibre optique est considérée comme le moyen le plus parfait pour transmettre de grandes quantités d'informations sur de longues distances. Il est composé de quartz, qui est à base de dioxyde de silicium, un matériau largement utilisé et peu coûteux, contrairement au cuivre. La fibre optique est très compacte et légère, avec un diamètre d'environ 100 microns seulement.

De plus, la fibre optique est insensible aux champs électromagnétiques, ce qui supprime une partie problèmes typiques systèmes de communication en cuivre. Les réseaux optiques sont capables de transmettre un signal sur de longues distances avec moins de perte. Bien que cette technologie soit encore coûteuse, les prix des composants optiques ne cessent de baisser, tandis que les capacités des lignes en cuivre approchent de leurs limites et nécessitent de plus en plus de coûts pour la poursuite du développement cette orientation.

Il me semble que le sujet des lignes de communication par fibre optique est actuellement pertinent, prometteur et intéressant à considérer. C'est pourquoi je l'ai choisi pour ma dissertation et je pense que l'avenir est à l'OFCL.

1. Histoire de la création

Bien que la fibre optique soit un moyen de communication largement utilisé et populaire, la technologie elle-même est simple et développée il y a longtemps. Une expérience de changement de direction d'un faisceau lumineux par réfraction a été démontrée par Daniel Colladon et Jacques Babinet dès 1840. L'application pratique de la technologie n'a été trouvée qu'au XXe siècle.

Dans les années 1920, les expérimentateurs Clarence Hasnell et John Berd ont démontré la possibilité de transmission d'images à travers des tubes optiques.

L'invention de la fibre optique par Corning en 1970 est considérée comme un tournant dans l'histoire de la fibre optique. Les développeurs ont réussi à créer un conducteur capable de maintenir au moins un pour cent de la puissance du signal optique à une distance d'un kilomètre. Selon les normes actuelles, il s'agit d'une réalisation plutôt modeste, mais il y a près de 40 ans, c'était une condition nécessaire pour développer un nouveau type de communication filaire.

E Les premières expérimentations à grande échelle associées à l'avènement de la norme FDDI. Ces réseaux de première génération sont encore en activité aujourd'hui.

E Utilisation massive de la fibre optique associée à la production de composants moins chers. Le taux de croissance des réseaux de fibre optique est explosif.

E Croissance des débits d'information, émergence des technologies de compression d'ondes (WDM, DWDM) / Nouveaux types de fibres.

2. Lignes de communication à fibre optique en tant que concept

1 Fibre optique et ses types

Une ligne de communication à fibre optique (FOCL) est un type de système de transmission dans lequel les informations sont transmises à travers des guides d'ondes diélectriques optiques, appelés "fibre optique". Alors c'est quoi?

Une fibre optique est un cylindre de verre extrêmement fin, appelé coeur, recouvert d'une couche de verre (Fig. 1), appelée coque, d'indice de réfraction différent de celui du coeur. La fibre est caractérisée par les diamètres de ces régions - par exemple, 50/125 signifie une fibre avec un diamètre de coeur de 50 µm et un diamètre de gaine externe de 125 µm.

Fig.1 Structure des fibres

La lumière se propage le long du coeur de la fibre par réflexions internes totales successives à l'interface entre le coeur et la gaine ; son comportement est à bien des égards similaire à celui comme s'il pénétrait dans un tuyau dont les parois sont recouvertes d'une couche miroir. Cependant, contrairement à un miroir conventionnel, qui réfléchit de manière plutôt inefficace, la réflexion interne totale est essentiellement proche de l'idéal - c'est leur différence fondamentale, permettant à la lumière de se propager le long de la fibre sur de longues distances avec une perte minimale.

Une fibre fabriquée de cette manière ((Fig. 2) a)) est appelée fibre multimode à saut d'indice car il existe de nombreux chemins ou modes possibles pour que le faisceau lumineux se propage.

Cette multiplicité de modes entraîne une dispersion des impulsions (élargissement) car chaque mode parcourt un chemin différent à travers la fibre, et donc différents modes ont des retards de transmission différents lorsqu'ils se déplacent d'une extrémité de la fibre à l'autre. Le résultat de ce phénomène est une limitation de la fréquence maximale qui peut être effectivement transmise pour une longueur de fibre donnée - l'augmentation de la fréquence ou de la longueur de la fibre au-delà des limites entraîne essentiellement la fusion d'impulsions successives, les rendant impossibles à distinguer. Pour une fibre multimode typique, cette limite est d'environ 15 MHz km, ce qui signifie qu'un signal vidéo avec une bande passante de, par exemple, 5 MHz peut être transmis sur une distance maximale de 3 km (5 MHz x 3 km = 15 MHz km ). Tenter de transmettre un signal sur une plus longue distance entraînera une perte progressive des hautes fréquences.

Fig.2 Types de fibres optiques

Pour de nombreuses applications, ce chiffre est trop élevé et une conception de fibre à bande passante plus élevée a été recherchée. Une façon consiste à réduire le diamètre de la fibre à de très petites valeurs (8-9 µm), de sorte qu'un seul mode devient possible. Les fibres monomodes, comme on les appelle ((Figure 2) b)) sont très efficaces pour réduire la dispersion, et la bande passante qui en résulte - plusieurs GHz km - les rend idéales pour les réseaux publics de téléphonie et de télégraphie (PTT) et les réseaux de télévision par câble. Malheureusement, une fibre d'un si petit diamètre nécessite l'utilisation d'un émetteur à diode laser puissant, couplé avec précision, et donc relativement coûteux, ce qui réduit leur attrait pour de nombreuses applications liées à la faible longueur de la ligne conçue.

Idéalement, une fibre avec le même ordre de bande passante qu'une fibre monomode, mais avec un diamètre similaire à une fibre multimode, est nécessaire pour permettre l'utilisation d'émetteurs LED à faible coût. Dans une certaine mesure, ces exigences sont satisfaites par une fibre multimode avec un changement de gradient de l'indice de réfraction ((Fig. 2) c)). Il ressemble à la fibre multimode à saut d'indice discutée ci-dessus, mais son indice de réfraction de noyau n'est pas uniforme - il passe en douceur d'une valeur maximale au centre à des valeurs inférieures à la périphérie. Cela entraîne deux conséquences. Premièrement, la lumière se déplace le long d'un chemin légèrement incurvé, et deuxièmement, et plus important encore, les différences de délai de propagation entre les différents modes sont minimes. En effet, les modes élevés qui pénètrent dans la fibre à un angle plus élevé et parcourent un chemin plus long commencent en fait à se propager à un rythme plus rapide lorsqu'ils s'éloignent du centre dans la région où l'indice de réfraction diminue, et se déplacent généralement plus rapidement. modes d'ordre restant près de l'axe de la fibre, dans la région d'indice de réfraction élevé. L'augmentation de la vitesse compense juste la plus grande distance parcourue.

Les fibres multimodes à gradient d'indice ne sont pas idéales, mais elles présentent tout de même une très bonne bande passante. Par conséquent, dans la plupart des lignes de courte et moyenne longueur, le choix de ce type de fibre est préférable. En pratique, cela signifie que la bande passante n'est qu'occasionnellement un paramètre à prendre en compte.

Cependant, ce n'est pas le cas pour l'amortissement. Le signal optique est atténué dans toutes les fibres, à un taux dépendant de la longueur d'onde de l'émetteur de la source lumineuse (Fig. 3). Comme mentionné précédemment, il existe trois longueurs d'onde auxquelles l'atténuation d'une fibre optique est généralement minimale, 850, 1310 et 1550 nm. Celles-ci sont appelées fenêtres de transparence. Pour les systèmes multimodes, la fenêtre 850 nm est la première et la plus utilisée (coût le plus bas). A cette longueur d'onde, la fibre multimode à gradient bonne qualité montre une atténuation de l'ordre de 3 dB/km, ce qui permet de mettre en œuvre une communication dans un système TV fermé à des distances supérieures à 3 km.

Fig.3 Dépendance de l'atténuation sur la longueur d'onde

A une longueur d'onde de 1310 nm, la même fibre présente une atténuation encore plus faible de 0,7 dB/km, permettant ainsi une augmentation proportionnelle de la portée de communication à environ 12 km. 1310 nm est également la première fenêtre de fonctionnement des systèmes à fibre optique monomode, avec une atténuation d'environ 0,5 dB/km, qui, en combinaison avec des émetteurs à diode laser, permet de créer des liaisons de plus de 50 km de long. La deuxième fenêtre de transparence - 1550 nm - est utilisée pour créer des lignes de communication encore plus longues (l'atténuation de la fibre est inférieure à 0,2 dB/km).

2 Classement WOC

Le câble à fibre optique est connu depuis longtemps, même les premières normes Ethernet pour 10 Mbps le prenaient en charge. Le premier s'appelait FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), et le suivant - 10BaseF.

Aujourd'hui, il existe plusieurs dizaines d'entreprises dans le monde qui produisent des câbles optiques à des fins diverses. Les plus connus d'entre eux sont : AT&T, General Cable Company (USA) ; Siecor (Allemagne); Câble BICC (Royaume-Uni) ; Les câbles de Lion (France); Nokia (Finlande); NTT, Sumitomo (Japon), Pirelli (Italie).

Les paramètres déterminants dans la production de câbles à fibres optiques sont les conditions de fonctionnement et la bande passante de la ligne de communication. Selon les conditions de fonctionnement, les câbles sont divisés en deux groupes principaux (Fig. 4)

Les intra-objets sont destinés à être posés à l'intérieur des bâtiments et des structures. Ils sont compacts, légers et, en règle générale, ont une petite longueur de construction.

Les lignes principales sont conçues pour la pose de communications par câble dans des puits, dans le sol, sur des supports le long de lignes électriques, sous l'eau. Ces câbles sont protégés des influences extérieures et ont une longueur de construction de plus de deux kilomètres.

Pour assurer un débit élevé des lignes de communication, des FOC sont produits contenant un petit nombre (jusqu'à 8) de fibres monomodes à faible atténuation, et les câbles pour les réseaux de distribution peuvent contenir jusqu'à 144 fibres, à la fois monomodes et multimodes, selon les distances entre les segments du réseau.

Fig.4 Classement WOK

3 Avantages et inconvénients de la transmission du signal par fibre optique

3.1 Avantages du FOCL

Pour de nombreuses applications, la fibre optique est préférée en raison d'un certain nombre d'avantages.

Faible perte de transmission. Les câbles à fibres optiques à faible perte permettent aux signaux d'image d'être transmis sur de longues distances sans utiliser d'amplificateurs ou de répéteurs de route. Ceci est particulièrement utile pour les schémas de transmission longue distance, tels que les systèmes de surveillance des autoroutes ou des chemins de fer, où des sections sans répéteur de 20 km ne sont pas rares.

Transmission de signaux à large bande. La large bande passante de transmission de la fibre optique vous permet de transmettre simultanément des données vidéo, audio et numériques de haute qualité sur un seul câble à fibre optique.

Immunité aux interférences et micros. L'insensibilité totale du câble à fibre optique aux interférences électriques externes et aux interférences garantit un fonctionnement stable des systèmes même dans les cas où les installateurs n'ont pas prêté une attention suffisante à l'emplacement des alimentations électriques à proximité, etc.

Isolation électrique. Le manque de conductivité électrique pour les câbles à fibres optiques signifie que les problèmes associés aux changements de potentiel de terre, qui sont courants, par exemple, dans les centrales électriques ou les chemins de fer, ont disparu. Leur même propriété élimine les risques de dommages aux équipements causés par les surintensités de foudre, etc.

Câbles légers et compacts. La taille extrêmement réduite des fibres optiques et des câbles à fibres optiques vous permet de donner une seconde vie aux canaux câblés encombrés. Par exemple, un câble coaxial prend autant de place que 24 câbles optiques, dont chacun peut supposément transporter simultanément 64 canaux vidéo et 128 signaux audio ou vidéo.

Une ligne de communication sans fin. En remplaçant simplement l'équipement terminal, plutôt que les câbles eux-mêmes, les réseaux à fibre optique peuvent être mis à niveau pour transporter plus d'informations. D'autre part, une partie ou même la totalité du réseau peut être utilisée pour une tâche complètement différente, par exemple, combiner un réseau local et un système de télévision en circuit fermé dans un seul câble.

Sécurité contre les explosions et les incendies. En raison de l'absence d'étincelles, la fibre optique augmente la sécurité du réseau dans les raffineries de produits chimiques, de pétrole et lors de la maintenance de processus technologiques à haut risque.

FOCL économique. La fibre est en silice, qui est à base de dioxyde de silicium, un matériau répandu et donc peu coûteux, contrairement au cuivre.

Longue durée de vie. Au fil du temps, la fibre se dégradera. Cela signifie que l'atténuation dans le câble installé augmente progressivement. Cependant, en raison de l'amélioration des technologies modernes de production de fibres optiques, ce processus est considérablement ralenti et la durée de vie du FOC est d'environ 25 ans. Pendant ce temps, plusieurs générations / normes de systèmes d'émetteurs-récepteurs peuvent changer.

3.2 Inconvénients du FOCL

Grande complexité d'installation. Personnel hautement qualifié et outils spéciaux. Par conséquent, le plus souvent, le câble à fibre optique est vendu sous la forme de morceaux prédécoupés de différentes longueurs, aux deux extrémités desquels des connecteurs du type souhaité sont déjà installés. L'utilisation de câbles à fibres optiques nécessite des récepteurs et des émetteurs optiques spéciaux qui convertissent les signaux lumineux en signaux électriques et vice versa.

Le câble à fibre optique est moins durable et moins flexible que le câble électrique. Un rayon de courbure admissible typique est d'environ 10 à 20 cm, avec des rayons de courbure plus petits, la fibre centrale peut casser.

Le câble à fibre optique est sensible aux rayonnements ionisants, à cause desquels la transparence de la fibre de verre diminue, c'est-à-dire que l'atténuation du signal augmente.

3. Composants électroniques de FOCL. Le principe du transfert d'informations

Dans sa forme la plus générale, le principe du transfert d'informations dans les systèmes de communication à fibre optique peut être expliqué à l'aide de (Fig. 5).

Fig.5 Le principe de transmission d'informations dans les systèmes de communication à fibre optique

1 Emetteurs pour fibre optique

Le composant le plus important d'un émetteur à fibre optique est la source de lumière (généralement un laser à semi-conducteur ou une LED (Figure 6)). Les deux servent le même objectif - générer un faisceau lumineux microscopique qui peut être injecté dans la fibre avec une grande efficacité et modulé (modifié en intensité) à haute fréquence. Les lasers fournissent une plus grande intensité de faisceau que les LED et permettent des taux de modulation plus élevés ; par conséquent, ils sont souvent utilisés pour les liaisons à large bande longue distance telles que les télécommunications ou télévision par câble. D'autre part, les LED sont des appareils moins chers et plus durables, de plus, elles conviennent tout à fait à la plupart des systèmes de petite à moyenne taille.

Fig. 6 Méthodes d'introduction de rayonnement optique dans une fibre optique

En plus de l'objectif fonctionnel (c'est-à-dire quel signal il doit transmettre), un émetteur à fibre optique est caractérisé par deux autres paramètres importants qui déterminent ses propriétés. L'un est sa puissance de sortie (intensité) de rayonnement optique. La seconde est la longueur d'onde (ou couleur) de la lumière émise. Il s'agit généralement de 850, 1310 ou 1550 nm, valeurs choisies à partir de la condition de coïncidence avec le soi-disant. "fenêtres de transparence" dans la caractéristique de transmission du matériau de fibre optique.

3.2 Récepteurs pour fibre optique

Les récepteurs à fibre optique effectuent la tâche vitale de détecter le rayonnement optique extrêmement faible émis à l'extrémité d'une fibre et d'amplifier le signal électrique reçu au niveau requis avec un minimum de distorsion et de bruit. Le niveau minimum de rayonnement requis par le récepteur pour fournir une qualité acceptable du signal de sortie est appelé sensibilité ; La différence entre la sensibilité du récepteur et la puissance de sortie de l'émetteur détermine la perte maximale autorisée du système en dB. Pour la plupart des systèmes de surveillance CCTV avec un émetteur LED, un chiffre de 10-15 dB est typique. Idéalement, le récepteur devrait bien fonctionner lorsque le signal d'entrée varie considérablement, car il n'est généralement pas possible de prédire avec précision à l'avance quel sera le degré d'atténuation de la ligne de communication (c'est-à-dire la longueur de la ligne, le nombre d'épissures, etc.). De nombreuses conceptions de récepteurs simples utilisent un contrôle manuel du gain lors de l'installation du système pour obtenir le niveau de sortie souhaité. Ceci n'est pas souhaitable car des changements d'atténuation de ligne dus au vieillissement ou à des changements de température, etc. sont inévitables, nécessitant des ajustements de gain périodiques. Tous les récepteurs à fibre optique utilisent un contrôle de gain automatique, qui suit niveau moyen signal optique d'entrée modifie en conséquence le gain du récepteur. Aucun réglage manuel n'est requis lors de l'installation ou pendant le fonctionnement.

câble de communication à fibre optique

4. Champs d'application de la FOCL

Les lignes de communication à fibre optique (FOCL) permettent de transmettre des signaux analogiques et numériques sur de longues distances. Ils sont également utilisés à des distances plus courtes et plus gérables, comme à l'intérieur des bâtiments. Le nombre d'utilisateurs d'Internet augmente - et nous construisons rapidement de nouveaux centres de traitement de données (DPC) qui utilisent la fibre optique pour s'interconnecter. Après tout, lors de la transmission de signaux à une vitesse de 10 Gbit / s, les coûts sont similaires aux lignes "cuivre", mais l'optique consomme beaucoup moins d'énergie. Pendant des années, les défenseurs de la fibre et du cuivre se sont battus pour la priorité dans les réseaux d'entreprise. Temps perdu!

En effet, la portée de l'optique devient de plus en plus grande, principalement en raison des avantages ci-dessus par rapport au cuivre. Les équipements à fibre optique sont largement utilisés dans les établissements médicaux, par exemple pour commuter les signaux vidéo locaux dans les salles d'opération. Les signaux optiques n'ont rien à voir avec l'électricité, ce qui est idéal pour la sécurité des patients.

Les technologies de la fibre optique sont également privilégiées par les militaires, car les données transmises sont difficiles voire impossibles à lire de l'extérieur. La fibre optique offre un degré élevé de protection des informations confidentielles, permet la transmission de données non compressées telles que des graphiques haute résolution et des vidéos au pixel près. L'optique a pénétré tous les domaines clés - les systèmes de surveillance, les centres de répartition et de situation dans les zones où les conditions de fonctionnement sont extrêmes.

La réduction du coût des équipements a permis l'utilisation des technologies optiques dans les domaines traditionnels du cuivre - dans les grandes entreprises industrielles pour organiser systèmes automatisés systèmes de contrôle de processus (APCS), d'énergie, de sécurité et de vidéosurveillance. La capacité de transmettre un grand flux d'informations sur de longues distances rend l'optique idéale et demandée dans presque tous les domaines de l'industrie où la longueur des lignes de câbles peut atteindre plusieurs kilomètres. Si pour une paire torsadée la distance est limitée à 450 mètres, alors pour l'optique et 30 km n'est pas la limite.

Comme exemple d'utilisation de FOCL, je voudrais donner une description d'un système de sécurité de vidéosurveillance en circuit fermé dans une centrale électrique typique. Ce sujet est devenu particulièrement pertinent et demandé récemment, après l'adoption par le gouvernement de la Fédération de Russie d'une résolution sur la lutte contre le terrorisme et d'une liste d'objets vitaux à protéger.

5. Systèmes de surveillance TV à fibre optique

Le processus de développement du système comprend généralement deux composants :

Sélection de composants de chemin de transmission actifs appropriés en fonction de la ou des fonctions requises, du type et du nombre de fibres disponibles ou proposées et de la portée de transmission maximale.

Conceptions d'infrastructure de fibre passive, y compris les types et les spécifications des câbles de dorsale, les boîtes de jonction, les panneaux de brassage de fibre.

1 Composants du chemin de transmission vidéo

Tout d'abord - quels composants sont réellement nécessaires pour satisfaire spécifications techniques systèmes ?

Systèmes de caméras fixes - Ces systèmes sont extrêmement simples et se composent généralement d'un émetteur à fibre optique miniaturisé et d'un récepteur modulaire ou monté en rack. L'émetteur est souvent suffisamment petit pour être monté directement dans le boîtier de la caméra et est fourni avec un connecteur coaxial à baïonnette, un connecteur optique «ST» et des bornes pour connecter une alimentation basse tension (généralement 12 V CC ou CA). Le système de surveillance d'une centrale électrique typique se compose de plusieurs dizaines de ces caméras, dont les signaux sont transmis à la salle de contrôle centrale, auquel cas les récepteurs sont montés dans un rack sur une carte standard au format 3U de 19 pouces avec un commun source de courant.

Systèmes sur des caméras contrôlées avec des dispositifs PTZ - ces systèmes sont plus complexes, car un canal supplémentaire est nécessaire pour transmettre les signaux de contrôle de la caméra. D'une manière générale, il existe deux types de système de télécommande pour de telles caméras - ceux nécessitant une transmission unidirectionnelle des signaux de télécommande (de la station centrale aux caméras) et nécessitant une transmission bidirectionnelle. Les systèmes de transmission bidirectionnelle deviennent de plus en plus populaires car ils permettent à chaque caméra d'accuser réception de chaque signal de contrôle, et offrent donc une plus grande précision et fiabilité de contrôle. Dans chacun de ces groupes, il existe un large éventail d'exigences d'interface, notamment RS232, RS422 et RS485. D'autres systèmes n'utilisent pas d'interface numérique mais transmettent les données sous forme de séquence signaux sonores sur un canal analogique, similaire aux signaux de numérotation par tonalité à deux fréquences en téléphonie.

Fig.6 Transmission des signaux de télécommande pour un dispositif PTZ sur une seule fibre

Tous ces systèmes peuvent également être exploités avec des câbles à fibres optiques en utilisant l'équipement approprié. Dans des circonstances normales, la transmission simultanée de signaux optiques sur la même fibre dans des directions opposées n'est pas souhaitable, car des interférences mutuelles se produisent en raison de réflexions parasites dans la fibre. Dans les systèmes de télévision en circuit fermé, cet effet crée du bruit dans l'image chaque fois que la commande de la caméra est activée.

Pour obtenir une transmission bidirectionnelle sur une seule fibre qui ne crée pas d'interférences mutuelles, il est nécessaire que les émetteurs à différentes extrémités de la fibre fonctionnent à des longueurs d'onde différentes, par exemple, à 850 nm et à 1300 nm, respectivement (Fig. 6 ). Attaché à chaque extrémité de la fibre se trouve un coupleur sur un multiplexeur en longueur d'onde (WDM), qui garantit que chaque récepteur ne reçoit que la longueur d'onde correcte de la lumière (par exemple 850 nm) de l'émetteur à l'extrémité opposée de la fibre. Les réflexions indésirables de l'émetteur à l'extrémité proche se situent dans la "mauvaise" plage (c'est-à-dire 1300 nm) et sont coupées en conséquence.

Facultatif - Bien que le choix d'une caméra fixe ou d'une caméra sur un appareil PTZ réponde aux exigences de la plupart des systèmes de surveillance TV en circuit fermé, il existe un certain nombre de systèmes qui nécessitent caractéristiques supplémentaires, par exemple, la transmission d'informations audio - pour la notification générale, les messages auxiliaires au consommateur ou la communication via interphone avec un poste distant. D'autre part, les contacts des capteurs qui se déclenchent en cas d'incendie ou d'apparition d'inconnus peuvent faire partie d'un système de sécurité intégré. Tous ces signaux peuvent être transmis sur fibre - soit la même que celle utilisée par le réseau, soit une autre.

2 Multiplexage vidéo

Jusqu'à 64 signaux vidéo et jusqu'à 128 signaux audio ou de données numériques peuvent être multiplexés sur une seule fibre monomode, ou un peu moins sur une fibre multimode. Dans ce contexte, le multiplexage fait référence à la transmission simultanée de signaux vidéo plein écran en temps réel, et non à l'affichage à petite image ou à écran partagé auquel le terme fait plus communément référence.

La capacité de transmettre de nombreux signaux et des informations supplémentaires sur plusieurs fibres optiques est précieuse, en particulier pour les systèmes de surveillance CCTV longue distance tels que les autoroutes ou les voies ferrées, où la réduction du nombre de fibres optiques est souvent vitale. Pour d'autres applications, avec des distances plus courtes et des caméras largement dispersées, les avantages ne sont pas si évidents, et ici la première considération devrait être d'utiliser une ligne de fibre séparée pour chaque signal vidéo. Le choix de multiplexer ou non est assez complexe et ne doit être fait qu'après avoir examiné tous les aspects, y compris la topologie du système, les coûts globaux et, enfin et surtout, la tolérance aux pannes du réseau.

3 Infrastructure de réseau câblé

Une fois les exigences relatives au chemin de transmission déterminées, le développement de l'infrastructure du réseau de fibres optiques câblées est effectué, qui comprend non seulement les câbles eux-mêmes, mais également tous les composants auxiliaires - boîtes de jonction, panneaux d'extension de câbles, câbles de dérivation.

La première tâche consiste à confirmer l'exactitude du choix du nombre et du type de fibres optiques, déterminé au stade du choix des composants du chemin. Si le système n'est pas très long (c'est-à-dire pas plus d'environ 10 km) et n'implique pas de multiplexage des signaux vidéo, alors la fibre multimode 50/125 µm ou 62,5/125 µm avec un indice de réfraction à gradient est probablement le meilleur choix. Traditionnellement, la fibre 50/125 µm est sélectionnée pour les systèmes TV fermés, et 62,5/125 µm pour les réseaux locaux. Dans tous les cas, chacun d'eux est adapté à chacune de ces tâches, et en général, dans la plupart des pays, la fibre 62,5/125 microns est utilisée pour les deux usages.

Le nombre de fibres nécessaires peut être déterminé à partir du nombre et de la position relative des chambres et si unidirectionnel ou bidirectionnel est utilisé. télécommande ou multiplexage. Parce que les tuyaux. Les câbles destinés à être posés dans des conduits extérieurs sont généralement imperméabilisés soit avec du ruban aluminium (tuyaux creux secs) soit avec un enduit hydrofuge (câbles remplis de gel). Câble pour la sécurité incendie.

De nombreux systèmes de télévision en circuit fermé de faible étendue ont une configuration en étoile, où un seul câble est posé de chaque caméra à la station de contrôle. Pour de tels systèmes, la conception optimale du câble contiendra deux fibres - respectivement pour la transmission du signal vidéo et la télécommande. Cette configuration offre une marge de capacité de câble de 100 %, car les signaux vidéo et de télécommande peuvent être transmis sur la même fibre si nécessaire. Des réseaux plus ramifiés peuvent bénéficier de l'utilisation de la «topologie arborescente inversée» (branche inversée et topologie arborescente) (Fig. 7). Dans de tels réseaux, un câble à fibre optique à deux cœurs relie chaque caméra à un « concentrateur » local, où ils sont connectés en un seul câble multicœur. Le hub lui-même n'est pas beaucoup plus compliqué qu'une boîte de jonction tous temps conventionnelle et peut souvent être combiné avec le boîtier d'équipement de l'une des caméras.

Le coût supplémentaire de l'ajout de la fibre optique à un câble existant est négligeable, surtout par rapport aux coûts de travaux publics associés, et la possibilité d'installer des câbles de surcapacité doit être sérieusement envisagée.

Les câbles à fibres optiques en tranchée peuvent contenir des renforts en fil d'acier. Idéalement, tous les câbles doivent être construits à partir de matériaux ignifuges à faible dégagement de fumée pour se conformer aux réglementations locales, destinés à être installés dans des conduits externes ou directement dans des tranchées, généralement une construction en tube creux contenant 2 à 24 fibres dans une ou plusieurs

Fig.7 Topologie arborescente d'un réseau fibre optique

Au poste de contrôle, le câble à fibre optique d'entrée entre généralement dans un coupleur monté en rack de 19 ", chaque fibre ayant son propre connecteur "ST" individuel. connecteurs à chaque extrémité. Aucune compétence particulière n'est requise pour tous les travaux d'installation, autres que une compréhension raisonnable de la nécessité d'une manipulation soigneuse de la fibre optique (par exemple, ne pas plier la fibre avec un rayon inférieur à 10 diamètres de fibre) et des exigences d'hygiène générale (c'est-à-dire la propreté).

4
Budget des pertes

Il peut sembler étrange que le calcul du budget de perte optique intervienne à un stade aussi avancé du processus de développement, mais en fait, il n'est possible de le calculer avec une quelconque précision qu'une fois l'infrastructure de câblage entièrement définie. Le but du calcul est de déterminer la perte pour le pire chemin de signal (généralement le plus long) et de s'assurer que l'équipement choisi pour le chemin de transmission avec une marge raisonnable s'inscrit dans les limites obtenues.

Le calcul est assez simple et consiste en la somme habituelle des pertes en décibels de tous les composants du chemin, y compris l'atténuation dans le câble (dB / km x longueur en km) plus les connecteurs et les pertes aux jonctions. La plus grande difficulté consiste simplement à extraire les chiffres de perte nécessaires de la documentation du fabricant.

En fonction du résultat obtenu, il peut être nécessaire de réévaluer l'équipement sélectionné pour la voie de transmission afin de garantir des pertes acceptables. Par exemple, il peut être nécessaire de commander du matériel avec des paramètres optiques, et si l'on n'en trouve pas, il faut envisager de passer à une fenêtre de transparence avec une longueur d'onde plus longue, où les pertes sont moindres.

5 Test et mise en service du système

La plupart des installateurs de réseaux de fibre optique fournissent des résultats de test optique pour un réseau de fibre optique mis en service. Au minimum, ils doivent inclure des mesures de transmission de puissance optique de bout en bout pour chaque liaison à fibre optique - cela équivaut à un test de continuité pour un réseau en cuivre conventionnel avec des multiplexeurs de signaux électriques. Ces résultats sont rapportés sous forme de perte de ligne en dB et peuvent être directement comparés aux données techniques de l'équipement sélectionné pour le chemin de transmission. Il est généralement considéré comme normal d'avoir une marge de perte minimale (équipement promis moins valeur mesurée) de 3 dB pour les processus de vieillissement inévitables qui se produisent dans les liaisons à fibre optique, en particulier dans les émetteurs.

Conclusion

Souvent, les experts sont d'avis que les solutions en fibre optique sont beaucoup plus chères que celles en cuivre. Dans la dernière partie de mon travail, je voudrais résumer ce qui a été dit précédemment et essayer de savoir si cela est vrai ou non en comparant les solutions optiques de 3M Volution avec un système blindé typique de la 6ème catégorie, qui a le optique multimode la plus proche

Le coût estimé d'un système typique comprenait le prix d'un port de panneau de brassage à 24 ports (par abonné), des cordons d'abonné et de brassage, un module d'abonné et le coût d'un câble horizontal par 100 mètres (voir le tableau 1).

Tableau 1 Calcul du coût du port abonné SCS pour le "cuivre" de la 6ème catégorie et l'optique

Ce calcul simple a montré que le coût d'une solution à fibre optique n'est que de 35 % supérieur à celui d'une solution à paire torsadée de catégorie 6, de sorte que les rumeurs sur le coût énorme de l'optique sont quelque peu exagérées. De plus, le coût des principaux composants optiques est aujourd'hui comparable, voire inférieur, à celui des systèmes blindés de la 6e catégorie, mais malheureusement, les câbles de commutation et d'abonné optiques prêts à l'emploi sont encore plusieurs fois plus chers que les analogues en cuivre. Cependant, si pour une raison quelconque la longueur des canaux d'abonnés dans le sous-système horizontal dépasse 100 m, il n'y a tout simplement pas d'alternative à l'optique.

Dans le même temps, la faible atténuation de la fibre optique et son « immunité » aux divers capteurs électromagnétiques en font une solution idéale pour les systèmes de câbles actuels et futurs.

Les systèmes de câblage structuré qui utilisent la fibre optique pour les conduites de câbles principales et horizontales offrent aux clients un certain nombre d'avantages significatifs : structure plus flexible, encombrement réduit du bâtiment, sécurité accrue et meilleure gérabilité.

L'utilisation de la fibre optique sur le lieu de travail permettra à l'avenir de passer à de nouveaux protocoles réseau, tels que Gigabit et 10 Gigabit Ethernet, à moindre coût. Ceci est possible grâce à un certain nombre d'avancées récentes dans la technologie de la fibre optique : fibre multimode avec des performances optiques et une bande passante améliorées ; connecteurs optiques avec un petit facteur de forme, qui nécessitent moins d'espace et moins de coûts d'installation ; Les diodes laser planaires à cavité verticale permettent une transmission de données sur de longues distances à faible coût.

Un large portefeuille de solutions de câblage optique assure une transition fluide et économique du cuivre au câblage structuré tout optique.

Liste de la littérature utilisée

1. Guk M. Matériel des réseaux locaux / M. Guk - Saint-Pétersbourg: Maison d'édition "Piter", 2000.-572p.

Solutions pour opérateurs télécoms et télécommunications

Énergie. Ingénierie électrique. Connexion.

Câbles optiques

Rodina O.V. Lignes de communication à fibre optique / O.V. Patrie - M.: Hotline, 2009.-400c.

Est-ce que la fibre optique lignes de communication (FOCL) - un système basé sur un câble à fibre optique, conçu pour transmettre des informations dans la gamme optique (lumière). Conformément à GOST 26599-85, le terme FOCL a été remplacé par FOCL (ligne de transmission à fibre optique), mais dans la pratique quotidienne, le terme FOCL est toujours utilisé, nous nous y tiendrons donc dans cet article.

lignes de communication FOCL (si elles sont correctement installées) par rapport à toutes systèmes de câbles Ils se caractérisent par une très grande fiabilité, une excellente qualité de communication, une large bande passante, une portée non amplifiée nettement plus longue et une immunité de presque 100 % aux interférences électromagnétiques. Le système est basé sur technologie fibre optique– la lumière est utilisée comme support d'information, le type d'information transmise (analogique ou numérique) n'a pas d'importance. Le travail utilise principalement la lumière infrarouge, le support de transmission est la fibre de verre.

Champ d'application du FOCL

Le câble à fibre optique est utilisé pour assurer la communication et la transmission d'informations depuis plus de 40 ans, mais en raison de son coût élevé, il est devenu largement utilisé relativement récemment. Le développement des technologies a permis de rendre la production plus économique et le coût du câble plus abordable, et ses caractéristiques techniques et ses avantages par rapport aux autres matériaux remboursent rapidement tous les coûts engagés.

À l'heure actuelle, lorsqu'un complexe de systèmes basse tension (réseau informatique, système de contrôle d'accès, vidéosurveillance, alarmes de sécurité et d'incendie, sécurité périmétrique, télévision, etc.) est utilisé simultanément dans une installation, il n'est pas possible de se passer l'utilisation de lignes de communication à fibre optique. Seule l'utilisation d'un câble à fibre optique permet d'utiliser tous ces systèmes simultanément, garantissant un fonctionnement stable et correct et la performance de leurs fonctions.

FOCL est de plus en plus utilisé comme système fondamental dans le développement et l'installation, en particulier pour les bâtiments à plusieurs étages, les bâtiments longs et lors de la combinaison d'un groupe d'objets. Seuls les câbles à fibres optiques peuvent fournir la quantité et la vitesse appropriées de transfert d'informations. Les trois sous-systèmes peuvent être mis en œuvre sur la base de la fibre optique ; dans le sous-système des autoroutes internes, les câbles optiques sont utilisés aussi souvent que les câbles de paire torsadée, et dans le sous-système des autoroutes externes, ils jouent un rôle prédominant. Une distinction est faite entre les câbles à fibres optiques pour la pose externe (câbles extérieurs) et interne (câbles intérieurs), ainsi que les cordons de raccordement pour les communications par câblage horizontal, équipant les postes de travail individuels et combinant des bâtiments.

Malgré son coût relativement élevé, l'utilisation de la fibre optique se justifie de plus en plus et est de plus en plus répandue.

Avantages lignes de communication à fibre optique (FOCL) avant les supports de transmission "métallique" traditionnels :

• Large bande passante ;
• Une légère atténuation du signal, par exemple pour un signal de 10 MHz, elle sera de 1,5 dB/km contre 30 dB/km pour le câble coaxial RG6 ;
• La possibilité de "boucles de masse" est exclue, car la fibre optique est un diélectrique et crée une isolation électrique (galvanique) entre les extrémités de transmission et de réception de la ligne ;
• Haute fiabilité de l'environnement optique : les fibres optiques ne s'oxydent pas, ne se mouillent pas, ne sont pas soumises aux influences électromagnétiques
• Ne provoque pas d'interférences dans les câbles adjacents ou d'autres câbles à fibres optiques, car la porteuse du signal est légère et reste complètement à l'intérieur du câble à fibres optiques ;
• La fibre de verre est absolument insensible aux signaux externes et aux interférences électromagnétiques (EMI), peu importe à côté de quelle alimentation passe le câble (110 V, 240 V, 10 000 V courant alternatif) ou très proche de l'émetteur du mégawatt. Un coup de foudre à une distance de 1 cm du câble ne causera aucune interférence et n'affectera pas le fonctionnement du système;
• Sécurité de l'information - les informations sont transmises via la fibre optique "de point à point" et elles ne peuvent être écoutées ou modifiées que par des interférences physiques dans la ligne de transmission
• Le câble à fibre optique est plus léger et plus petit - il est plus pratique et plus facile à poser qu'un câble électrique de même diamètre ;
• Il n'est pas possible de dériver le câble sans nuire à la qualité du signal. Toute interférence dans le système est immédiatement détectée à l'extrémité réceptrice de la ligne, ceci est particulièrement important pour les systèmes de sécurité et de vidéosurveillance ;
• Sécurité incendie et explosion lors de la modification des paramètres physiques et chimiques

• Le coût du câble diminue chaque jour, sa qualité et ses capacités commencent à prévaloir sur le coût de construction à courant faible basé sur FOCL

Il n'y a pas de solutions idéales et parfaites, comme tout système, FOCL a ses inconvénients :

• La fragilité de la fibre de verre - avec une forte flexion du câble, les fibres peuvent se casser ou devenir troubles en raison de l'apparition de microfissures. Pour éliminer et minimiser ces risques, des structures de renforcement de câbles et des tresses sont utilisées. Lors de l'installation du câble, il est nécessaire de suivre les recommandations du fabricant (où, en particulier, le rayon de courbure minimum autorisé est normalisé);
• La complexité de la connexion en cas de rupture - un outil spécial et la qualification de l'interprète sont nécessaires;
• Technologie de fabrication sophistiquée, à la fois la fibre elle-même et les composants FOCL ;
• Complexité de la conversion du signal (dans l'équipement d'interface) ;
• Coût relativement élevé des équipements terminaux optiques. Cependant, l'équipement est cher dans l'absolu. Le rapport coût/capacité pour FOCL est meilleur que pour d'autres systèmes ;
• Opacification de la fibre due à l'exposition aux rayonnements (cependant, il existe des fibres dopées à haute résistance aux rayonnements).

L'installation de systèmes FOCL nécessite que l'entrepreneur ait un niveau de qualification approprié, car la terminaison du câble est effectuée avec des outils spéciaux, avec une précision et une compétence particulières, contrairement aux autres supports de transmission. Les paramètres de routage et de commutation de signal nécessitent des qualifications et des compétences particulières. Dans ce domaine, vous ne devez donc pas économiser et avoir peur de surpayer les professionnels. L'élimination des dysfonctionnements du système et les conséquences d'une mauvaise installation des câbles coûteront plus cher.

Le principe de fonctionnement d'un câble à fibre optique.

L'idée même de transmettre des informations à l'aide de la lumière, sans parler du principe physique de fonctionnement, n'est pas tout à fait claire pour la plupart des gens ordinaires. Nous n'approfondirons pas ce sujet, mais nous tenterons d'expliquer le mécanisme principal de la fibre optique et de justifier de telles performances.

Le concept de la fibre optique repose sur les lois fondamentales de la réflexion et de la réfraction de la lumière. De par sa conception, la fibre de verre peut retenir les rayons lumineux à l'intérieur de la fibre et les empêcher de "traverser les murs" lors de la transmission d'un signal sur plusieurs kilomètres. De plus, ce n'est un secret pour personne que la vitesse de la lumière est plus élevée.

La fibre optique est basée sur l'effet de réfraction à l'angle d'incidence maximal lorsque la réflexion totale a lieu. Ce phénomène se produit lorsqu'un faisceau de lumière quitte un milieu dense et pénètre dans un milieu moins dense sous un certain angle. Par exemple, imaginez une étendue d'eau absolument immobile. L'observateur regarde sous l'eau et change l'angle de vue. A un certain moment, l'angle de vue devient tel que l'observateur ne pourra pas voir les objets qui se trouvent au-dessus de la surface de l'eau. Cet angle est appelé angle de réflexion totale. Sous cet angle, l'observateur ne verra que les objets qui sont sous l'eau, il semblera que vous regardez dans un miroir.

Le noyau interne du câble FOCL a un indice de réfraction plus élevé que la gaine et l'effet de réflexion totale se produit. Pour cette raison, un faisceau de lumière, traversant le noyau interne, ne peut pas dépasser ses limites.

Il existe plusieurs types de câbles à fibre optique :

• Avec un profil étagé - une option typique et la moins chère, la distribution de la lumière se fait par "étapes" tandis que l'impulsion d'entrée est déformée en raison des différentes longueurs des trajectoires des rayons lumineux
• Avec un profil lisse "multimode" - les rayons lumineux se propagent à peu près à la même vitesse en "ondes", la longueur de leurs trajets est équilibrée, cela améliore les caractéristiques de l'impulsion ;
• La fibre de verre monomode est l'option la plus chère, elle vous permet d'étirer les rayons en ligne droite, les caractéristiques de transmission de l'impulsion deviennent presque parfaites.

Le câble à fibre optique est encore plus cher que d'autres matériaux, son installation et sa terminaison sont plus difficiles, il nécessite des exécutants qualifiés, mais l'avenir de la transmission de l'information est sans aucun doute dans le développement de ces technologies et ce processus est irréversible.

FOCL se compose de composants actifs et passifs. A l'extrémité émettrice du câble à fibre optique se trouve une LED ou une diode laser, leur rayonnement est modulé par le signal d'émission. En ce qui concerne la vidéosurveillance, il s'agira d'un signal vidéo à transmettre signaux numériques la logique est préservée. Lors de l'émission, la diode infrarouge est modulée en luminosité et en impulsions en fonction des variations du signal. Pour recevoir et convertir un signal optique en un signal électrique, un photodétecteur est généralement situé à l'extrémité de réception.

Les composants actifs comprennent les multiplexeurs, les régénérateurs, les amplificateurs, les lasers, les photodiodes et les modulateurs.

Multiplexeur– combine plusieurs signaux en un seul, de sorte qu'un seul câble à fibre optique peut être utilisé pour transmettre simultanément plusieurs signaux en temps réel. Ces dispositifs sont indispensables dans les systèmes avec un nombre de câbles insuffisant ou limité.

Il existe plusieurs types de multiplexeurs, ils diffèrent par leurs caractéristiques techniques, leurs fonctions et leur portée :

• séparation spectrale (WDM) - l'appareil le plus simple et le moins cher, transmet des signaux optiques sur un câble à partir d'une ou plusieurs sources fonctionnant à différentes longueurs d'onde;
• modulation de fréquence et multiplexage de fréquence (FM-FDM) - appareils tout à fait insensibles au bruit et à la distorsion, avec bonne performance et les circuits de complexité moyenne, à 4,8 et 16 canaux, sont optimaux pour la vidéosurveillance.
• Modulation d'amplitude avec bande latérale partiellement supprimée (AVSB-FDM) - avec une optoélectronique de haute qualité, ils peuvent transmettre jusqu'à 80 canaux, ils sont optimaux pour la télévision par abonnement, mais coûteux pour la vidéosurveillance;
• Modulation par impulsions codées (PCM - FDM) - un appareil coûteux, entièrement numérique, utilisé pour la distribution de vidéo numérique et de vidéosurveillance;

En pratique, des combinaisons de ces méthodes sont souvent utilisées. Régénérateur - un dispositif qui restaure la forme d'une impulsion optique qui, se propageant à travers la fibre, subit une distorsion. Les régénérateurs peuvent être à la fois purement optiques et électriques, qui convertissent le signal optique en électrique, le restaurent, puis le reconvertissent en optique.

Amplificateur- amplifie la puissance du signal au niveau de tension requis, peut être optique et électrique, effectue une conversion de signal opto-électronique et électro-optique.

LED et lasers- source de rayonnement optique cohérent monochrome (lumière pour câble). Pour les systèmes à modulation directe, il remplit simultanément les fonctions d'un modulateur qui convertit un signal électrique en un signal optique.

Photodétecteur(Photodiode) - un appareil qui reçoit un signal à l'autre extrémité d'un câble à fibre optique et effectue une conversion de signal optoélectronique.

Modulateur- un dispositif qui module une onde optique porteuse d'informations selon la loi d'un signal électrique. Dans la plupart des systèmes, cette fonction est réalisée par un laser, mais dans les systèmes à modulation indirecte, des dispositifs séparés sont utilisés à cet effet.

Les composants FOCL passifs comprennent :

Câble de fibre optique – sert de support pour la transmission du signal. La gaine extérieure du câble peut être réalisée en divers matériaux : PVC, polyéthylène, polypropylène, Téflon et autres matériaux. Un câble optique peut avoir différents types d'armures et des couches de protection spécifiques (par exemple, de petites aiguilles de verre pour se protéger des rongeurs). La conception peut être :

Coupleur optique- un appareil utilisé pour connecter deux ou plusieurs câbles optiques.

Croix optique- un dispositif destiné à terminer un câble optique et à y connecter un équipement actif.

pointes– conçu pour l'épissure permanente ou semi-permanente de fibres;

Connecteurs– pour la reconnexion ou la déconnexion du câble ;

Robinets- des dispositifs qui répartissent la puissance optique de plusieurs fibres en une seule ;

Commutateurs– dispositifs qui redistribuent les signaux optiques sous contrôle manuel ou électronique

Installation de lignes de communication à fibre optique, ses caractéristiques et sa procédure.

La fibre de verre est un matériau très solide mais cassant, bien que grâce à sa gaine de protection, elle puisse être manipulée presque comme de l'électricité. Cependant, lors de l'installation du câble, les exigences du fabricant concernant :

• « Tension maximale » et « Force de rupture maximale », exprimées en Newtons (environ 1 000 N ou 1 kN). Dans un câble optique, la contrainte principale s'exerce sur la structure porteuse (plastique renforcé, acier, Kevlar ou une combinaison des deux). Chaque type de construction a ses propres performances et son degré de protection. Si la tension dépasse le niveau prescrit, la fibre peut être endommagée.
• "Rayon de courbure minimum" - rend les virages plus lisses, évite les virages serrés.
• "Résistance mécanique", elle s'exprime en N/m (newtons/mètres) - protection du câble contre les contraintes physiques (il peut être piétiné voire écrasé par des véhicules. Il faut être extrêmement prudent et surtout sécuriser les intersections et connexions , la charge augmente considérablement en raison de la petite surface de contact.

Le câble optique est généralement fourni enroulé sur des tambours en bois avec une couche protectrice en plastique solide ou des planches en bois autour de la circonférence. Les couches externes du câble sont les plus vulnérables, par conséquent, lors de l'installation, il est nécessaire de se souvenir du poids du tambour, de le protéger des chocs, des chutes et de prendre des mesures de sécurité lors du stockage. Il est préférable de stocker les fûts horizontalement, mais s'ils reposent verticalement, leurs bords (jantes) doivent être en contact.

La procédure et les caractéristiques d'installation d'un câble à fibre optique :

1. Avant l'installation, il est nécessaire d'inspecter les tambours de câble pour les dommages, les bosses, les rayures. En cas de suspicion, il est préférable de mettre immédiatement le câble de côté pour une étude plus approfondie ou un rejet. Les pièces courtes (moins de 2 km) peuvent être vérifiées pour la continuité de la fibre avec n'importe quelle lampe de poche. Le câble à fibre optique pour la transmission infrarouge transmet tout aussi bien la lumière ordinaire.
2. Ensuite, étudiez l'itinéraire pour les problèmes potentiels (angles vifs, canaux de câbles obstrués, etc.), le cas échéant, modifiez l'itinéraire pour minimiser les risques.
3. Distribuez le câble le long du parcours de manière à ce que les points de connexion et la connexion des amplificateurs se trouvent dans des endroits accessibles, mais protégés des facteurs défavorables. Il est important qu'une quantité suffisante de câble soit laissée aux points de connexions futures. Les extrémités exposées du câble doivent être protégées par des capuchons étanches. Les tuyaux sont utilisés pour minimiser les contraintes de flexion et les dommages causés par la circulation. Aux deux extrémités ligne de câble laisser une partie du câble, sa longueur dépend de la configuration prévue).
4. Lors de la pose du câble sous terre, il est en outre protégé contre les dommages aux points de charge locaux, tels que le contact avec des matériaux de remblai hétérogènes, les irrégularités des tranchées. Pour ce faire, le câble dans la tranchée est posé sur une couche de sable de 50 à 150 cm et recouvert de la même couche de sable à 50-150 cm d'en haut. Il convient de noter que des dommages au câble peuvent survenir à la fois immédiatement et pendant le fonctionnement (déjà après le remblayage du câble), par exemple, à cause d'une pression constante, une pierre non retirée peut progressivement pousser à travers le câble. Les travaux de diagnostic, de recherche et d'élimination des violations d'un câble déjà enterré coûteront bien plus que la précision et le respect des précautions d'installation. La profondeur de la tranchée dépend du type de sol et de la charge prévue sur la surface. En roche dure, la profondeur sera de 30 cm, en roche tendre ou sous la route de 1 m. La profondeur recommandée est de 40 à 60 cm, avec une épaisseur de lit de sable de 10 à 30 cm.
5. Le plus souvent, on utilise la pose de câbles dans une tranchée ou dans un bac directement à partir du tambour. Lors de l'installation de très longues lignes, le tambour est placé sur le véhicule, au fur et à mesure que la machine avance, le câble est posé à sa place, alors qu'il ne faut pas se précipiter, le rythme et l'ordre de déroulement du tambour sont réglés manuellement.
6. Lors de la pose du câble dans le chemin de câbles, le plus important est de ne pas dépasser le rayon de courbure critique et la charge mécanique. Le câble doit être posé dans un plan, ne créez pas de points de charges concentrées, évitez les angles vifs sur le parcours, la pression et l'intersection avec d'autres câbles et parcours, ne pliez pas le câble.
7. Tirer un câble à fibre optique à travers des conduits de câbles est similaire au tirage d'un câble ordinaire, mais vous ne devez pas faire d'effort physique excessif et ne pas respecter les spécifications du fabricant. Lors de l'utilisation de pinces de serrage, rappelez-vous que la charge ne doit pas tomber sur la gaine extérieure du câble, mais sur la structure porteuse. Des granulés de talc ou de polystyrène peuvent être utilisés pour réduire la friction, d'autres lubrifiants doivent être consultés avec le fabricant.
8. Dans les cas où le câble est déjà terminé, une attention particulière doit être portée lors de l'installation du câble afin de ne pas endommager les connecteurs, de ne pas les salir et de ne pas les soumettre à des contraintes excessives dans la zone de connexion.
9. Après avoir posé le câble dans le chemin de câbles, il est fixé avec des attaches en nylon ; il ne doit pas glisser ni s'affaisser. Si les conditions de surface ne permettent pas l'utilisation de serre-câbles spéciaux, l'utilisation de pinces est acceptable, mais avec une extrême prudence afin de ne pas endommager le câble. L'utilisation de pinces avec une couche de protection en plastique est recommandée, une pince séparée doit être utilisée pour chaque câble et en aucun cas plusieurs câbles ne doivent être tirés ensemble. Il est préférable de laisser un peu de mou entre les extrémités de la fixation du câble et de ne pas mettre le câble sous tension, sinon il ne réagira pas bien aux fluctuations de température et aux vibrations.
10. Si la fibre est encore endommagée lors de l'installation, marquez la zone et laissez suffisamment de câble pour une épissure ultérieure.

En principe, la pose d'un câble à fibre optique n'est pas très différente de l'installation d'un câble conventionnel. Si vous suivez toutes les recommandations que nous avons indiquées, il n'y aura aucun problème lors de l'installation et du fonctionnement, et votre système fonctionnera longtemps, efficacement et de manière fiable.

Un exemple de solution typique pour la pose d'une ligne FOCL

La tâche est d'organiser un système FOCL entre deux bâtiments distincts du bâtiment de production et du bâtiment administratif. La distance entre les bâtiments est de 500 m.

Devis pour l'installation du système FOCL

Nbre p/p	Nom des équipements, matériaux, travaux	Unité de moi	Qté	Prix ​​à l'unité.	Montant, en roubles
JE.	Équipement du système FOCL, y compris :				25 783
1.1.	Mur optique croisé (SHKON) 8 ports	PC.	2	2600	5200
1.2.	Convertisseur média 10/100-Base-T / 100Base-FX, Tx/Rx : 1310/1550nm	PC.	2	2655	5310
1.3.	Couplage optique	PC.	3	3420	10260
1.4.	Coffret interrupteur 600x400	PC.	2	2507	5013
II.	Chemins de câbles et matériaux du système FOCL, y compris :				25 000
2.1.	Câble optique avec câble externe 6kN, unité centrale, 4 fibres, monomode G.652.	M.	200	41	8200
2.2.	Câble optique avec câble porteur interne, unité centrale, 4 fibres, monomode G.652.	M.	300	36	10800
2.3.	Autres consommables (connecteurs, vis autotaraudeuses, chevilles, ruban isolant, attaches, etc.)	ensemble	1	6000	6000
III.	COUT TOTAL DES EQUIPEMENTS ET MATERIELS (poste I+poste II)				50 783
IV.	Frais de transport et d'approvisionnement, 10% *p.III				5078
v.	Travaux d'installation et de commutation d'équipements, y compris :				111 160
5.1.	Pose de bannière	unités	4	8000	32000
5.2.	Câblage	M.	500	75	37500
5.3.	Assemblage et soudage de connecteurs	unités	32	880	28160
5.4.	Installation d'équipements de commutation	unités	9	1500	13500
VI.	TOTAL SELON DEVIS (poste III + poste IV + poste V)				167 021

Explications et commentaires :

1. La longueur totale du parcours est de 500 m, comprenant :
   • de la clôture au bâtiment de production et au bâtiment administratif est de 100 m chacun (200 m au total) ;
   • le long de la clôture entre les bâtiments 300 m.
2. L'installation du câble est effectuée voie ouverte, y compris:
   • des bâtiments à la clôture (200 m) par voie aérienne (étranglement) en utilisant des matériaux spécialisés pour la pose de lignes à fibres optiques ;
   • entre les bâtiments (300 m) le long d'une clôture en dalles de béton armé, le câble est fixé au milieu de la toile de clôture avec des clips métalliques.
3. Pour l'organisation du FOCL, un câble blindé spécialisé autoportant (câble intégré) est utilisé.

Actuellement, comme les lignes de communication optiques utilisent :

• a) lignes optiques utilisant un câble à fibre optique - lignes de communication à fibre optique (FOCL);
• b) les lignes de communication optique sans l'utilisation d'un câble à fibre optique.

Les lignes de communication à fibre optique présentent les meilleurs indicateurs en termes de vitesse de transfert de données, d'immunité au bruit et de protection contre les accès non autorisés.

Lignes de communication à fibre optique (FOCL)

Le schéma fonctionnel d'une ligne de communication à fibre optique est illustré à la fig. 7.11.

Riz. 7.11.

Le signal électrique est envoyé à un émetteur - un émetteur-récepteur, qui convertit le signal électrique en une impulsion lumineuse. Ce dernier est introduit dans le câble optique par l'intermédiaire d'un connecteur optique. Au point de réception, le câble optique est connecté à un récepteur-émetteur-récepteur, qui convertit le faisceau lumineux en un signal électrique, à l'aide d'un connecteur optique.

En fonction de la destination du FOCL, de sa longueur, de la qualité des composants utilisés schéma structurel peut changer. Avec des distances importantes entre les points de transmission et de réception, un répéteur est introduit - un amplificateur de signal. Avec une courte longueur de câble optique (si la longueur de construction du câble optique est suffisante), la soudure du câble n'est pas nécessaire. La longueur de construction s'entend comme la longueur d'un seul morceau de câble fourni par le fabricant.

Les lignes de communication à fibre optique présentent les avantages suivants :

• 1. Haute immunité au bruit des interférences électromagnétiques externes et des interférences mutuelles entre canaux.
• 2. Une large gamme de fréquences de fonctionnement permet de transmettre des informations sur une telle ligne de communication à un débit de 10|2 bit/s = Tbit/s.
• 3. Protection contre l'accès non autorisé : FOCL n'émet presque pas de rayonnement dans l'espace environnant et il est presque impossible de fabriquer des prises d'énergie optique sans détruire le câble. Et tout impact sur la fibre peut être enregistré par la surveillance (contrôle continu) de l'intégrité de la ligne.
• 4. La possibilité de transmission secrète d'informations.
• 5. Coût potentiellement faible en raison du remplacement des métaux non ferreux coûteux (cuivre) par des matériaux aux matières premières illimitées (dioxyde de silicium).
• 6. L'isolation galvanique des segments de ligne est automatiquement assurée.

Cependant, la technologie fibre optique a aussi ses inconvénients :

• 1. Coût élevé de l'équipement.
• 2. Un équipement technologique coûteux est nécessaire, à la fois lors de l'installation et pendant le fonctionnement. Lorsqu'un câble optique casse, le coût de sa restauration est beaucoup plus élevé que pour la restauration d'un câble en cuivre.
• 3. Les câbles optiques ne résistent pas aux radiations.

FOCL est basé sur des câbles optiques en

guides de lumière individuels - fibres optiques.

fibre optique est un fil fin à deux couches composé d'une âme et d'une gaine d'indices de réfraction différents. Pour protéger la fibre des influences atmosphériques et mécaniques, un revêtement protecteur est appliqué sur la gaine réfléchissante. La conception d'une fibre optique avec un revêtement protecteur est illustrée à la Fig. 7.12.

Riz. 7.12.

3 types de fibres optiques sont utilisées : les fibres optiques polymères (POF = Plastic Optical Fiber), les fibres optiques quartz-polymère (PCF = Polymer Claded Fiber), les fibres optiques quartz (GOF = Glass Optical Fiber).

Les fibres optiques polymères sont fabriquées à partir de matériaux polymères à hautes propriétés optiques. Les câbles à fibres optiques en fibres optiques polymères se caractérisent par une bonne flexibilité (avec un diamètre de fibre de 1,5 mm, le rayon de courbure admissible de la fibre est de 8 mm) et offrent un débit allant jusqu'à 2,5 Gbps, ce qui est nettement supérieur à celui de la paire torsadée (max 1 Gbit/s). Portée de transmission de données - jusqu'à 80 m.

POF est actuellement largement utilisé. Il est utilisé pour les systèmes d'éclairage décoratifs, architecturaux et paysagers, pour l'éclairage des piscines, pour l'éclairage sûr des zones dangereuses. Un autre domaine d'application peut être considéré comme l'utilisation de POF pour la fabrication de systèmes d'indication visuelle pour panneaux d'information dans l'électronique grand public, automobile, industrielle et médicale. SOV est utilisé pour créer des lignes de transmission de données à grande vitesse, peu coûteuses et sans interférence électromagnétique sur courtes distances(systèmes d'automatisation de processus technologiques, transmission de signaux de caméras vidéo, capteurs optiques ; réseaux locaux). Par exemple, les câbles POV sont utilisés dans le standard industriel PROFIBUS. La figure 7.13 montre l'apparence d'un tel câble avec un connecteur installé.

Les fibres optiques quartz-polymère sont constituées d'une âme en quartz et d'une gaine réfléchissante en polymère et sont conçues pour les systèmes de communication intra- et inter-objets. Portée de transmission de données jusqu'à 400 m, rayon de plusieurs coudes de câble - pas moins de

75 millimètres. Les câbles PCF sont livrés pré-coupés avec les connecteurs installés. Apparence l'un de ces câbles est illustré à la fig. 7.13.

Riz. 7.13.

Les fibres optiques à quartz sont constituées de verre de quartz de haute pureté (âme et gaine réfléchissante) et sont utilisées là où de grandes quantités de données doivent être transmises à des vitesses élevées et sur de longues distances - jusqu'à plusieurs kilomètres (longue distance, intra- et inter- systèmes de communication objet : réseaux informatiques locaux LAN (Local Area Networks), réseaux MAN (Metropolitan Area Networks), WAN(Réseaux étendus)).

La transmission de l'énergie optique à travers une fibre optique est assurée par l'effet de réflexion interne totale. La fibre optique en quartz est un guide de lumière cylindrique à deux couches (Fig. 7.14).

Riz. 7.

en fibre

Le matériau du noyau interne a un indice de réfraction n et et le matériau de la couche externe est n 2, où n > n 2, c'est-à-dire que le matériau du noyau interne est optiquement plus dense que le matériau de la gaine. Pour un rayonnement entrant dans le cylindre sous de petits angles par rapport à l'axe du cylindre, la condition de réflexion interne totale est satisfaite : lorsque le rayonnement est incident à la frontière avec la gaine, toute l'énergie du rayonnement est réfléchie dans le cœur de la fibre. La même chose se produit avec toutes les réflexions ultérieures ; de ce fait, le rayonnement se propage le long de l'axe de la fibre sans sortir par la gaine. L'angle maximal hors axe auquel il y a encore une réflexion interne totale est donné par

Valeur Un 0 est appelée l'ouverture numérique de la fibre optique et est prise en compte lors de l'adaptation de la fibre optique à l'émetteur. Incident de rayonnement sur la face d'extrémité aux angles y>yo(rayons hors ouverture), lors de l'interaction avec la coque, il est non seulement réfléchi, mais également réfracté; une partie de l'énergie optique quitte la fibre. En fin de compte, après de multiples rencontres avec la frontière âme-gaine, un tel rayonnement est complètement diffusé à partir de la fibre.

La fibre optique est caractérisée par deux paramètres importants : la dispersion et l'atténuation.

La dispersion, c'est-à-dire la dépendance de la vitesse de propagation du signal à la longueur d'onde du rayonnement, est le paramètre le plus important d'une fibre optique. Comme une LED ou un laser émet un certain spectre de longueurs d'onde lors de la transmission d'informations, la dispersion conduit à un élargissement des impulsions lors de leur propagation le long de la fibre et génère ainsi une distorsion du signal. Lors de l'évaluation de la dispersion, le terme "bande passante" est utilisé - l'inverse de l'élargissement de l'impulsion lorsqu'elle passe sur une distance de 1 km le long de la fibre optique. La bande passante est mesurée en mégahertz par kilomètre (MHz km). La dispersion impose des restrictions sur la plage de transmission et la valeur supérieure de la fréquence des signaux transmis.

atténuation est déterminé par les pertes dues à l'absorption et à la diffusion du rayonnement dans la fibre optique. La perte d'absorption dépend de la pureté du matériau et la perte de diffusion dépend de l'inhomogénéité de ses indices de réfraction. L'atténuation dépend également de la longueur d'onde du rayonnement introduit dans la fibre optique.

L'atténuation est quantifiée par la formule

où P in est la puissance du signal optique d'entrée; R ex- puissance du signal optique de sortie ; / - la longueur de la fibre.

L'unité d'atténuation est le décibel par kilomètre (dB/km).

Les valeurs d'atténuation et de dispersion diffèrent pour différents types fibres optiques de quartz.

En fonction du diamètre et du profil de l'indice de réfraction dans la direction du centre vers la périphérie dans la section transversale du guide de lumière, ils sont divisés en fibres multimodes avec un profil d'indice de réfraction étagé, fibres monomodes, fibres multimodes avec un changement de gradient de l'indice de réfraction. Sur la fig. 7.15 montre les chemins de propagation de la lumière dans différents types de fibre optique.

Riz. 7.15.

La fibre de (Fig. 7.15, a) est appelée fibre à saut d'indice et multimode, car il existe de nombreux chemins ou modes possibles pour la propagation d'un faisceau de lumière. Cette multiplicité de modes entraîne une dispersion des impulsions (élargissement) car chaque mode parcourt un chemin différent à travers la fibre, et donc différents modes ont des retards de transmission différents lorsqu'ils se déplacent d'une extrémité de la fibre à l'autre. Le résultat de ce phénomène est une limitation de la fréquence maximale qui peut être efficacement transmise pour une longueur de fibre donnée. L'augmentation soit de la fréquence, soit de la longueur de la fibre au-delà des valeurs limites conduit essentiellement à la fusion d'impulsions successives, les rendant impossibles à distinguer. Pour une fibre multimode typique, cette limite est d'environ 15 MHz km. Cela signifie qu'un signal vidéo avec une bande passante de, par exemple, 5 MHz peut être transmis sur une distance maximale de 3 km (5 MHz ? 3 km = 15 MHz km). Tenter de transmettre un signal sur une plus grande distance entraînera une perte progressive des hautes fréquences. Dans la fibre multimode, le diamètre du brin léger est de 50 ; 62,5 ; 85 ; 140 µm.

Fibres monomodes (Fig. 7.15, b) réduisent très efficacement la dispersion, et la bande passante qui en résulte - de nombreux km GHz - les rend idéales pour les liaisons longues. Idéalement, une seule onde se propage à travers les fibres monomodes. Ils ont un coefficient d'atténuation beaucoup plus faible (selon la longueur d'onde de 2 ... 4 et même 7 ... 10 fois) par rapport aux multimodes et la bande passante la plus élevée, car le signal n'y est presque pas déformé. Mais pour cela, le diamètre du coeur de la fibre doit être proportionnel à la longueur d'onde. Pratiquement, le diamètre est de 8 ... 10 microns. Malheureusement, une fibre d'un si petit diamètre nécessite l'utilisation d'un émetteur à diode laser puissant, précisément aligné, et donc relativement coûteux, ce qui réduit leur attrait pour de nombreuses applications.

Idéalement, une fibre du même ordre de bande passante qu'une fibre monomode, mais avec le même diamètre qu'une fibre multimode, est nécessaire pour permettre l'utilisation d'émetteurs LED peu coûteux. Dans une certaine mesure, ces exigences sont satisfaites par une fibre multimode avec un changement de gradient de l'indice de réfraction (Fig. 7.15, c). Il ressemble à la fibre multimode à saut d'indice discutée ci-dessus, mais son indice de réfraction de noyau n'est pas uniforme - il passe en douceur d'une valeur maximale au centre à des valeurs inférieures à la périphérie. Cela entraîne deux conséquences. Premièrement, la lumière se déplace le long d'un chemin légèrement incurvé, et deuxièmement, et plus important encore, les différences de délai de propagation entre les différents modes sont minimes. C'est parce que les modes élevés entrant dans la fibre à un angle élevé et parcourant un chemin plus long commencent en fait à se propager à une vitesse plus rapide lorsqu'ils s'éloignent du centre dans la région où l'indice de réfraction diminue, et se déplacent généralement plus rapidement. modes d'ordre restant proches de l'axe de la fibre, dans la région de haut indice de réfraction. L'augmentation de la vitesse compense juste la plus grande distance parcourue.

Les fibres optiques multimodes à gradient sont préférables car, d'une part, moins de modes s'y propagent et, d'autre part, leurs angles d'incidence et de réflexion diffèrent moins et, par conséquent, les conditions de transmission sont plus favorables.

Bien que les fibres multimodes à gradient d'indice ne soient pas idéales, elles présentent tout de même une très bonne bande passante. Par conséquent, dans la plupart des systèmes de courte et moyenne longueur, le choix de ce type de fibres est préférable.

Le signal optique s'atténue dans toutes les fibres à une vitesse qui dépend de la longueur d'onde de l'émetteur de la source lumineuse. Il existe trois longueurs d'onde auxquelles l'atténuation d'une fibre optique est généralement minimale - 850, 1310 et 1550 nm. Celles-ci sont appelées fenêtres de transparence. Pour les systèmes multimodes, la fenêtre 850 nm est la première et la plus couramment utilisée (liaison fibre la moins chère). A cette longueur d'onde, une fibre multimode graduée de bonne qualité présente une atténuation de l'ordre de 3 dB/km, ce qui permet de communiquer sur des distances supérieures à 3 km.

A une longueur d'onde de 1310 nm, la même fibre présente une atténuation encore plus faible - 0,7 dB/km, permettant ainsi une augmentation proportionnelle de la portée de communication à environ 12 km ; 1310 nm est également la première fenêtre de fonctionnement des systèmes à fibre optique monomode, avec une atténuation d'environ 0,4 dB/km, qui, en combinaison avec des émetteurs à diode laser, permet de créer des liaisons de plus de 50 km de long. La deuxième fenêtre de transparence - 1550 nm - est utilisée pour créer des lignes de communication encore plus longues (atténuation de la fibre - moins de 0,24 dB/km).

Les valeurs d'atténuation dans différentes fenêtres de transparence dans les fibres multimodes et monomodes sont données dans le tableau 1. 7.3.

Tableau 7.3

Valeurs d'atténuation dans les fibres multimodes et monomodes

Pour connecter le récepteur et l'émetteur, un câble à fibre optique (FOC) est utilisé, dans lequel les fibres optiques sont complétées par des éléments qui augmentent l'élasticité et la résistance du câble et protègent le câble des facteurs externes. Il existe des câbles pour la pose à l'intérieur, des câbles pour l'extérieur (câbles qui peuvent être enterrés dans le sol, des câbles qui sont posés dans des égouts spéciaux, des câbles qui sont suspendus à l'air libre), des câbles pour de longues lignes de communication sous-marines.

Presque tous les fabricants européens appliquent des marquages ​​sur les câbles à fibres optiques conformes au système DIN VDE 0888. Selon cette norme, chaque type de câble se voit attribuer une séquence de lettres et de chiffres contenant toutes les caractéristiques des câbles à fibres optiques. producteurs nationaux utiliser leur propre classification et notation.

La défaillance temporaire d'un câble optique ou l'impossibilité de poser un câble, le besoin d'une protection élevée contre les interférences électromagnétiques et l'interception ont conduit à la création de lignes de communication optique sans câble avec différentes portées de communication.

Les lignes de communication optique sans câble à fibre optique sont divisées en lignes optiques longue portée et en lignes optiques sans fil locales.

L'idéologie de l'optique sans câble repose sur le fait que le canal optique remplace le câble.