Оптоволокно интернет подключение схема. Подключение оптоволоконного интернета от “Ростелекома” в частном доме
Буквально за пару последних десятилетий компьютерные устройства для связи, общения, работы или развлечений появились практически в каждой семье. Соединения абонентов осуществляются по телефонным линиям, радиоканалам, а в последнее время широко применяется оптоволокно.
Мне пришлось на собственном опыте оценить возможности этой технологии. На его основе публикую советы домашнему мастеру по подключению к интернет своего компьютера по оптоволоконному кабелю и созданию квартирной проводной и беспроводной сети с поясняющими картинками, схемами и видеороликом.
Первое знакомство с новой технологией
Полтора десятка лет назад на подстанцию 330 кВ, где я работал, пришло новое оборудование, осуществляющее регистрацию и обработку информации электрических сигналов от сети очень большего количества датчиков, расположенных в разных местах - регистратор «Парма».
Это обыкновенный компьютер со своим программным обеспечением, выполняющий чисто электротехнические задачи.
Его монтаж, подключение и наладка были поручены нам за исключением сборки и настройки оптоволоконных магистралей. Опыта работы с ними мы не имели.
До этого момента связь с этими датчиками происходила по обычным электрическим цепям, которые называют вторичными. Однако целая группа этих устройств находилась на большом удалении. Проект предусматривал обмен информацией с ними по оптоволоконному кабелю. Его внутрь кабельного канала мы укладывали сами, а подключением и проверкой занимался приехавший из Санкт Петербурга представитель производителя.
Именно тогда стало понятно, что без специализированного оборудования и должных навыков работать с оптоволокном нельзя. Своими руками с ним ничего сделать невозможно.
Конструкция оптоволоконного кабеля
Передача информации происходит по оптическим магистралям, состоящим из отдельных носителей, объединённых в общую конструкцию - кабель оптоволокна.
Принцип работы оптического носителя
Обмен информацией происходит за счет прохождения света лазера от встроенного светодиода. Его передача осуществляется импульсами двоичного кода в одном направлении. Поэтому для обмена сведениями создано сразу два индивидуальных канала.
О конструкции кабеля
Стекло относится к хрупким материалам. Его можно легко разбить, а оптоволокно работает за счет использования стеклянных волокон. Понятно, что они требуют надежной защиты как от механических повреждений, так и от потерь световой энергии.
С этой целью оптические носители разными способами объединяют в жесткие модули и создают из них оптоволоконный кабель. Он может быть разной конструкции. Одна из них показана на схеме.
У нас на подстанции были использованы два вида кабеля: один диаметром 6 мм, а второй толщиной указательного пальца руки.
Довольно подробно вопрос этой технологии изложен в видеоролике GalileoRU «Оптоволокно».
Прокладка оптоволокна на местности
Прошлой зимой около нас проводилась механизированная укладка такого кабеля непосредственно в грунт.
Работу выполняли три, а на сложном рельефе четыре трактора, сцепленные цугом. Они тащили плуг кабелеукладчика, заглубленный в землю на полтора метра. На тележке этого механизма расположена большая кабельная катушка, которая при ручном раскручивании оператором выдает кабель через каналы плуга в прорываемую траншею.
Сверху оптоволокна на слой земли автоматически укладывается хорошо видимая сигнальная лента. Сразу же происходит ее засыпка грунтом, а на поверхности почвы остается след углубления порядка двадцати сантиметров или чуть больше.
Через какое-то время все неровности сравняли ножом бульдозера легкого колесного трактора. Летом маршрут прокладки зарос травой. Но на местности его можно восстановить по бетонным столбикам.
Технология подключения
На подъездной доске объявлений увидел заинтересовавшее меня сообщение от Белтелеком.
Оно же было размещено на всех рядом расположенных зданиях. Таким оригинальным способом провайдер сообщал, что эра пользования медными телефонными кабелями в нашем районе заканчивается, а расположенные рядом АТС в скором времени прекратят свою работу.
Все пользователи стационарных телефонов должны сделать выбор:
- согласиться с переходом на новое оборудование, предлагаемое провайдером;
- или отказаться, оставшись на старом медном кабеле.
Выбор добровольный, но очень скоро АТС будет остановлена: телефонная связь по медному кабелю автоматически прекр к интерне атится. Придется заключать повторный договор и платить деньги за эту услугу. Замену же старого оборудования и монтаж нового сейчас провайдер выполняет за собственные деньги, клиентам это все предоставляется бесплатно.
Сразу замечу, что меня не удовлетворяла. Интересовал безлимитный интернет по выгодному тарифу от провайдера.
Поэтому дал согласие провайдеру чтобы интернет подключить через оптоволокно.
Проводимые работы выполнялись в три этапа:
- Монтаж сети оптоволокна;
- Получение нового модема и его установка;
- Создание и подключение оборудования домашней сети к интернет через оптоволокно.
Монтажные работы
Буквально через несколько дней после расклейки объявлений в доме появились бригады монтажников с . Грохот от них не смолкал два дня. Панельная конструкция пятиэтажного здания обладает хорошей акустикой: звуки распространяются во все стороны.
Работа выполнялась одновременно в подъездах и квартирах.
Монтаж оборудования в подъезде
Внутри дома работали две отдельные бригады.
Первый день
Электромонтажники пробивали небольшие отверстия через межэтажные перекрытия, крепили пластиковые пеналы и укладывали в них оптоволоконный кабель диаметром 6 мм.
К концу дня он висел свернутыми кольцами над каждой дверью.
Окончание каждого было закрыто специальной заглушкой.
Последующие дни
Посередине лестничной площадки вдоль стены пробивали отверстия в бетонных плитах под пластиковые трубы диаметром 4 см.
Это наиболее громкий период работы. Если грохот первого дня можно удовлетворительно перетерпеть, находясь в квартире, то на этом этапе лучше удалиться подальше и до вечера провести время в другом месте.
Процесс заканчивается установкой оборудования оптических распределительных коробок и пластиковых труб для кабелей оптоволокна.
Для питания мощного перфоратора электромонтажники использовали катушку удлинитель и подключались к розетке домофона, вскрыв общеподъездную коробку.
Выдергивая шнур питания электромагнитов двери они создав несанкционированный доступ любых людей в подъезд. Свой удлинитель включали в эту розетку.
Какие стояли в воздухе и что было раскидано по всему подъезду описывать не буду. Наведение обычного порядка заняло не один день.
Монтаж оборудования в квартире
Параллельно с работами в подъезде специалист провайдера заключал договор с клиентами, разъяснял требования безопасности по обращению с хрупким оптоволокном, помогал советами по выбору места установки оптической розетки.
Ее монтаж могут выполнить в любом месте. Я выбрал угол коридора около домофона и старой . Высота модема на уровне колена вполне устраивала.
Длина оптоволоконного кабеля по квартире составила всего несколько десятков сантиметров. Отверстие пробили перфоратором на уровне плинтуса.
Через него со стороны подъезда просунули отрезок стальной проволоки.
На обратной стороне изолентой был примотан конец оптоволоконного кабеля.
От этого места закрепили пластиковые короба.
Установили корпус оптической розетки на стену.
Уложили оптоволокно, сделав небольшую бухту в специальных пазах.
Закрыли короба крышками.
Окончание этих работ было зафиксировано в документации мастера электромонтажников и заверено моей подписью.
Важным требованием по месту установки модема является наличие рядом с ним электрической розетки для подключения блока питания. Его относительно короткий шнур ограничен расстоянием до одного метра.
Мне пришлось дополнительно заняться специально для модема. : около плинтуса. Расположение в углу ограничивает случайный доступ к ней.
Получение модема и подготовка к переключениям на оптоволокно
Через несколько дней у меня в почтовом ящике появилось извещение от провайдера с предложением прибыть в сервисный центр для документального оформления нового договора.
Организационные вопросы
Когда пришел в сервисный центр, то скопления клиентов и очереди не было. Указанная дата и время прибытия оправдали мои ожидания.
Оператор провайдера быстро выполнила свою работу, а я получил на руки оформленную документацию и коробку с модемом.
Удивило то, что, получая в прошлый раз ADSL модем и соответствующие аксессуары к нему, все оборудование было уложено в фирменный полиэтиленовый пакет с рекламой компании. Сейчас же эту коробку пришлось засунуть под мышку: провайдер сэкономил на таре.
Оператор разъяснил, что устанавливать модем и прокладывать проводную сеть от него прибудет бригада электромонтажников. Работы будут выполняться по наряду. Оформленный бланк для его проведения она вложила в коробку. Момент окончания монтажа я обязан подтвердить своими подписями и должен передать оформленный документ мастеру.
Затем последует очередной этап: прибудет специалист сервисного центра для подключения к интернет моего оборудования через оптоволокно. В его же задачу входит снятие ADSL модема телефонной сети, сплиттера и лишних кабелей.
Я, как клиент провайдера, обязан вернуть в сервисный центр снятое оборудование в день перехода на оптоволокно или в крайнем случае на следующий.
Технические мероприятия
Через несколько дней после посещения сервисного центра ко мне в квартиру прибыли два электромонтажника. Я передал им модем оптоволокна для установки на стену.
Его монтаж выполнен быстро: пробили два отверстия перфоратором и через дюбеля закрепили саморезами корпус, вставили в него модем, подключили оптоволоконный кабель.
В квартире по периметру пола расположены пластиковые плинтуса. Внутрь их скрытно проложили два провода витой пары от модема к телефону и телевизору. Меня беспокоила их длина: предполагал, что она ограничена стандартными размерами.
Но вопрос решился очень просто. У монтажников большая бухта такого кабеля. Они отрезают необходимый кусок, укладывают его, а затем оконцовывают со всех сторон.
Обжим наконечников разъемами RJ-45 кабеля приставки интерактивного телевидения и RJ-11 для телефона выполняли клещами REXANT.
После выполнения этих операций я расписался в наряде и отдал его мастеру электромонтажников.
Создание и настройки сети интернет
Схема ввода
Фактически сеть для подключения модема оптоволокна к интернет была собрана. Осталось перекоммутировать на него управление телефоном, телевизором и компьютером, подать напряжение питания, выполнить наладку всех устройств.
Эта схема очень напоминает работу через медный телефонный кабель. Отличие в том, что здесь стационарный телефон подключен после модема и теряет свою автономность при его отключении.
Если пропадает напряжение питания бытовой сети 220 вольт, то любой модем всегда отключается. Когда он работает по технологии ADSL, то телефон с линией АТС остается соединенным через сплиттер, а связь старых аппаратов без отдельного блока питания не теряется. Абонент может позвонить куда угодно, включая экстренные службы помощи для решения своих вопросов.
В схеме подключения к сети интернет через оптоволокно этой возможности нет. Остается надежда только на мобильную связь.
Наладочные работы
После завершения всех операций электромонтажниками осталось подключить оптоволоконное оборудование, выполнить настройки компьютера, сети Wi-Fi, телефона, телевизора под его характеристики. Этими вопросами занялись специалисты провайдера, прибывшие через три дня ожидания.
Один из них подал питание на модем оптоволокна, достал ноутбук и стал выполнять его настройки.
Ввел необходимые данные для подключения телефон по новой сети.
Настройка пароля сети Wi-Fi и всего оборудования выполняется специалистом провайдера. Это отличие от подключения к интернет по кабельной телефонной линии, где обычный пользователь может входить в настройки модема через патч корд и менять пароли по своему усмотрению.
Однако продвинутый пользователь имеет возможность изменять настройки оптоволоконного модема за счет входа в роутер по адресу 192.168.100.1 через заводской логин и пароль, которые провайдер не изменяет.
Второй работник за это время разобрал схему питания ADSL-модема, переключил кабели управления телевизором и телефоном на оптоволокно. Он же собрал все старое оборудование, которое подлежит сдаче.
Проверили скорость интернета на компьютере.
Меня еще раз предупредили, что необходимо ехать в сервисный центр провайдера, сдать старое оборудование: ADSL-модем, сплиттер и кабели к ним, перевести деньги со старого счета на новый.
При переходе на оптоволокно пользователю предоставляется новый кабинет на сервисе провайдера, а старый прекращает действовать: до момента пополнения денег на нем интернет перестанет работать.
Перспектива остаться без интернета на время более суток меня не устраивала. Спросил, как можно решить этот вопрос. Мне помогли оформить обещанный платеж, который необходимо подтвердить реальной оплатой в течение трех дней.
Все эти операции заняли около 10 минут. Я поблагодарил специалистов провайдера за выполненную работу и отправился в сервисный центр, где быстро удалось решить все вопросы и сменить тарифный план на более выгодный.
Когда вечером пришел домой, то обнаружил, что стационарный телефон перестал работать. Это расстроило. Искать специалистов было поздно. Оставил это занятие на следующий день.
Утром телефон уже работал на новом номере, а скорость интернета резко увеличилась.
Таким образом произошло подключение к сети интернет через оптоволокно моего компьютера.
Владелец видеоролика Diplomatrutube подробно объясняет вопрос как «Технология PON проходит путь от телефонной станции до квартиры».
Если у вас остались вопросы по теме, то задавайте их в комментариях.
Давайте посмотрим что даёт нам оптоволоконный интернет, как его подключить и как настроить.
Как выглядит это в условиях квартиры можно увидеть на снимке ниже.
7. Локальная сеть у Ростелекома отсутствует («так как ее организация противоречит законодательству РФ.» — Ростелеком), но есть, так называемые, « » на основе торрент-клиентов. Жуть голубая, по моему мнению. Одно из приложений притащило мне браузер Амиго на 333мегабайта, Вконтакте и Одноклассников. Другое просто повисло после того, как файервол отказался дать ему полную свободу действий на моём компьютере.
8. При пропадании электричества вы не сможете вызвать электрика по телефону — телефон перестанет работать, так как тоже будет зависеть от электричества. При том, что у всех есть мобильники — не так страшно, а кое-кто ещё подключает бесперебойное питание.
9. В случае неисправности сначала проверяем питание терминала, перезагружаем оборудование, потом подключаем кабелем напрямую и, если это не помогает, набираем телефон поддержки. Не исключено, что вас попросят сообщить о состоянии индикаторов на панели терминала. Номер телефона поддержки я дал выше.
Так или примерно так и происходит подключение к сети по оптоволокну.
Процесс первоначальной основной настройки описал в посте D-Link.
Скоростной интернет, цифровое телевидение, мобильная связь возможны благодаря тонким стеклянным нитям, тянущимся по морскому дну между континентами. Если бы не оптоволокно, вы бы вряд ли читали эти строки.
Принципиальные основы этой технологии описаны еще в середине XIX века. Тогда в роли проводника сигнала пытались использовать воду – безуспешно. Подходящие для реализации смелой идеи материалы были разработаны только через сто с лишним лет.
Проводник для света
В обычном проводе сигнал передается по медной жиле. Информацию переносит поток электронов – электрический ток. Данные передаются зашифрованными в двоичном коде. Если импульс проходит – это обозначает единицу, не проходит – ноль.
В оптоволоконной линии связи принцип кодировки тот же, но информацию переносят фотоны или световые волны, точнее, и то, и другое одновременно. Ученые так долго спорили о природе света, что в конце концов объединили несовместимые теории. Но не нужно понимать квантово-волновой дуализм, чтобы разобраться, как свет используют для передачи информации в телекоммуникационных сетях.
Достаточно понять, как заставить свет течь по проводам на протяжении километров.
Первое, что приходит в голову, – зеркала. Сделайте металлическую трубку и покройте изнутри гладким слоем, например, из серебра.
Свет, попав внутрь с одной стороны, будет отражаться от стенок, пока не достигнет выхода с другой стороны. Неплохая идея, но она не будет работать.
Во-первых, изготовление такой трубки нужной длины – чрезвычайно сложная, а значит и дорогая задача.
Во-вторых, коэффициент отражения серебра – 99%, то есть попавший в трубку свет будет терять энергию и уже через 100 отражений совершенно погаснет.
Гораздо лучше обойтись и без зеркал. Как это сделать, подскажут основы геометрической оптики, заложенные в XIX веке.
Основную идею легко продемонстрировать на примере аквариума. Луч света от источника под водой проходит через границу воды и воздуха – двух сред с разными оптическими свойствами – и частично меняет направление движения, а частично отражается от границы двух сред как от зеркала.
Если угол падения луча уменьшать, в определенный момент свет перестанет выходить из воды вовсе и будет отражаться полностью, на 100%. Граница двух сред работает лучше всякого зеркала.
Как выяснилось, чтобы создать такую границу, вода не нужна. Подойдут любые два материала, по-разному пропускающие свет – имеющие разные коэффициенты преломления. Даже разницы в 1% достаточно для создания световода.
Стеклянные провода
В светильниках и игрушках световоды делают из пластмасс, но, чтобы получить пригодное для связи оптоволокно, необходимы более дорогие и более прозрачные материалы.
Ученые приспособили для этой цели кварцевое стекло. Сердцевину заготовки для оптоволокна чаще всего делают из чистого диоксида кремния. Внешний слой также создают из кварца, но с примесью бора или германия для снижения коэффициента преломления.
Раньше, чтобы получить такую заготовку, просто вставляли две стеклянные трубки друг в друга, но сегодня чаще поступают иначе. Полые трубки из чистого кварца наполняют смесью газов с высоким содержанием германия и медленно нагревают до тех пор, пока германий не осядет равномерным слоем на внутреннюю поверхность.
После того как на кварцевом стекле нарастет достаточно толстый слой оксида германия, трубу нагревают до размягчения и вытягивают до тех пор, пока полость внутри не схлопывается.
Так получается стержень диаметром от 1 до 10 сантиметров и длиной приблизительно 1 метр, уже содержащий в сердцевине кварц с добавкой германия, имеющий повышенный показатель преломления и оболочку из чистого кварца вокруг.
Такую заготовку доставляют на вершину башни высотой до нескольких десятков метров. Там нижнюю часть заготовки вновь нагревают до полутора тысяч градусов — почти что до точки плавления, и вытягивают из нее тончайшую нить. По пути вниз стекло остывает и окунается в ванну с полимером, который формирует на поверхности кварца защитный слой. Таким методом из одной заготовки получается до 100 км стекловолокна. У основания башни остывшее волокно наматывается на бобину.
Да, именно наматывается: как ни странно, кварцевое волокно легко гнется.
Получившиеся волокна собираются в пучки по несколько штук и запаиваются в полиэтилен. Затем из этих пучков сплетаются кабели.
В каждом кабеле может быть от двух-трех и до нескольких сотен световодов. Снаружи они для прочности оплетаются полимерной нитью и получают еще одну защитную оболочку из полиэтилена.
Преимущества и недостатки оптоволокна
Все эти сложности оправданы потому, что свет – самое быстрое, что есть во Вселенной.
Благодаря этому свойству света оптоволокно обладает непревзойденной информационной емкостью. Витая пара, подобная телефонной линии, или коаксиальный кабель, проводник с экраном, пропускают 100 мегабит в секунду.
Самый распространенный для компьютерных сетей восьмижильный кабель из 4 скрученных пар пропускает до 1000 мегабит в секунду. Оптоволокно по одной жиле — в три раза больше, до 3000 мегабит в секунду, а при помощи различных экспериментальных ухищрений можно преодолеть и этот порог.
К тому же оптоволокно значительно легче меди. При толщине 9 микрон – тоньше человеческого волоса – нить из кварца длиной 100 км весит около 15 г.
Практически все современные магистральные линии передачи данных проложены из оптоволоконных кабелей. Они связывают континенты, страны и дата-центры.
В крупных городах «оптика» используется и при подключении многоквартирных домов к мировой сети, но волокно прокладывается между провайдером и домом, а по квартирам разводится обычная витая пара.
При такой схеме подключения максимальная скорость доступа к сети для абонента по-прежнему не превышает 100 Мбит/с. Для сравнения, проведя оптический кабель прямо в квартиру, можно получить канал в 1 Гбит/с, и все же потребитель редко сталкивается с оптоволоконным Интернетом.
Дело не только в том, что оптоволокно дорого в производстве. Проложить кабель – это лишь начало. Сигналы, идущие по линии связи, с расстоянием накапливают ошибки и в конце концов вовсе затухают. У витой пары это происходит через 1 км, у коаксиального кабеля примерно через 5 км. После сигнал приходится восстанавливать и усиливать – регенерировать.
У оптоволокна дистанция регенерации в разы больше, но, каким бы чистым ни было кварцевое стекло, в нем остаются примеси, например, миллионные доли процентов воды.
Длина волокна может составлять сотни тысяч километров, но через 100–200 км затухание оптического сигнала все же себя проявляет.
Поэтому на линиях оптоволоконной связи устанавливаются промежуточные усилители, которые восстанавливают амплитуду оптического сигнала, и регенераторы, удаляющие помехи. Такое оборудование значительно более дорогое, чем усилители на традиционных линиях связи, и требует квалифицированного обслуживания.
Но главное, на данный момент гигабитные каналы связи мало востребованы обычными людьми. Возможно, с появлением умных домов, носимых компьютеров, распространением стриминга видео в сверхвысоком разрешении потребность в них возрастет, но пока скорости, предоставляемой витой парой, среднему потребителю вполне достаточно.
Даже не соприкасаясь с этой технологией напрямую, каждый из нас пользуется ее преимуществами. Стабильность подключения, малая задержка прохождения сигнала до самых удаленных серверов и высокая скорость получения ответа от них, возможность снять деньги в любом банкомате и совершить звонок в любую страну мира – все это заслуга оптоволокна, и конкурентов у него нет и в проекте.
Пока вы читаете эти строки, терабайты данных курсируют по всему миру, запертые в стеклянных нитях, протянутых по дну океана. Напоминает магию, но это всего лишь продвинутая технология. Оптическое волокно - технология, которой, человечество обязано естествоиспытателям XIX века. Наблюдая за лучами света на поверхности пруда, они предположили, что светом можно управлять, но претворить в жизнь ту гениальную идею удалось только совсем недавно с появлением сложнейших заводов и тщательным изучением оптических свойств материалов.
Запертый свет
По медной витой паре (как в вашем интернет-кабеле) во множестве движутся электроны. Ток предается по проводнику и несет с собой закодированную в последовательности импульсов - информацию. Нули и единицы - двоичный код, о котором слышали, пожалуй, все. Оптический проводник сигнала работает по тому же принципу, но с точки зрения физики, с ним все гораздо сложнее. Тут могла бы быть получасовая лекция о квантовой механике, и о том, как множество именитых физиков пришли в тупик, пытаясь понять природу света, но постараемся обойтись без пространных рассуждений.
Достаточно держать в уме то, что подобно электронам, фотоны или световые волны (на самом деле в нашем контексте это одно и то же), могут переносить закодированную информацию. Так, например, на аэродромах, в случаях отказа радиосвязи, передают сигналы самолетам при помощи направленных прожекторов. Но то примитивный метод, да и работает он лишь на расстоянии прямой видимости. В то же время, по оптоволокну свет передается на километры и далеко не по прямой траектории.
Чтобы добиться такого эффекта, можно было бы использовать зеркала. Собственно, с этого инженеры-испытатели и начали свои эксперименты. Они покрывали металлические трубы изнутри зеркальным слоем и направляли внутрь луч света. Но мало того, что подобные световоды стоили непомерно дорого. Свет многократно отражался от их стенок и постепенно затухал, терял силу и совершенно сходил на нет.
Зеркала не годились. Иначе и быть не могло. Даже самое дорогое зеркало не идеально. Его коэффициент отражения меньше 100% и после каждого падения на зеркальную поверхность световой луч теряет часть энергии, а в замкнутом объеме световода таких преломлений происходит неисчислимое множество.
Тут-то и пришло время вспомнить о пруде и тех давних исследованиях, что основывались на наблюдении за поведением света в воде. Представьте, как луч закатного солнца падает на поверхность воды, преодолевает границу и направляется вниз, к дну пруда.
Те из читателей, кто помнит школьный курс физики, наверняка уже догадываются, что свет изменит направление своего движения. Часть света пройдет под воду, чуть изменив угол своего движения, а другая незначительная часть света отразится обратно в небо, потому, как «угол падения равен углу отражения». Если долгое время наблюдать за этим явлением, однажды, можно заметить, что свет, отраженный от зеркала под водой, под определенным углом так и не сумеет вырваться наружу - отразится от границы воды и воздуха полностью, лучше, чем от всякого зеркала. Дело не в воде как таковой, а в сочетании двух сред с различными оптическими свойствами - неодинаковыми коэффициентами преломления. Для создания световой ловушки достаточно минимального их различия.
Гибкие световоды
Материалы не столь уж важны. В физических опытах для детей, демонстрирующих этот эффект, часто используют воду и прозрачную пластмассовую трубку. Больше чем на пару метров в таком световоде световой луч не передать, но смотрится это красиво. По той же причине светильники и прочие декоративные изделия часто имеют в своей конструкции световоды из пластмасс. Но когда речь заходит о передаче информации на многие километры, требуются особые, сверхчистые материалы, с минимумом примесей и оптическими свойствами, близкими к идеальным.
В 1934 году американец Норман Р. Френч запатентовал стеклянный световод, который должен был обеспечить телефонную связь, но он толком не работал. Потребовалась масса времени, чтобы найти материал, который бы отвечал высочайшим требованиям к чистоте и прозрачности, изобрести оптическое волокно из диоксида кремния - чистейшего кварцевого стекла. Чтобы создать в прозрачном кремнии разность коэффициентов преломления, прибегают к хитрости. Центр прозрачной болванки, которая превратится в провод, оставляют чистым, в то время, как внешние слои насыщают германием - он изменяет оптические характеристики стекла.
В таком случае, болванку обычно спекают из двух заранее приготовленных стеклянных трубок, вставленных одна в другую. Но можно поступить и наоборот, насытив сердцевину стекловолокна германием. Более технологичным и высококачественным стекловолокно получается, когда стеклянные трубки наполняют изнутри газом и ждут, пока германий сам осядет на стекло тончайшим слоем. Затем трубку разогревают и растягивают до метровой длины. При этом полость внутри закрывается сама.
Получившийся стержень имеет сердцевину с одним коэффициентом преломления и оболочку с другими оптическими параметрами. Он то и послужит для изготовления оптического волокна. Пока тяжелая заготовка толщиной в руку ничем не напоминает провод, но кварцевое стекло хорошо растягивается.
Подготовленную болванку поднимают на высоту десятиметровой башни, закрепляют на вершине и равномерно нагревают до пор, пока по консистенции она не будет напоминать нугу. Тогда из стеклянной болванки под собственным весом начинает тянуться тончайшая нить. По пути вниз она остывает и приобретает гибкость. Это может показаться странным, но сверхтонкое стекло прекрасно гнется.
Готовое оптическое волокно, непрерывно поступающее вниз, окунают в ванну с жидким пластиком, образующим защитный слой на поверхности кварца, а затем сматывают. Так продолжается до тех пор, пока заготовка на вершине башни не будет полностью переработана в единую нить из сотни-другой километров оптического волокна.
Из него, в свою очередь, будут сплетены кабели, содержащие от пары, до пары сотен отдельных стеклянных волокон, упрочняющие вставки, экранирующие слои и защитные оболочки.
- Осевой стержень.
- Оптическое волокно.
- Пластиковая защита оптических волокон.
- Пленка с гидрофобным гелем.
- Полиэтиленовая оболочка.
- Армирование.
- Внешняя полиэтиленовая оболочка.
Связь со скоростью света
Описанный процесс сложен, трудозатратен, требует постройки заводов и специального обучения от их персонала, и, тем не менее, игра стоит свеч. Ведь скорость света - это непреодолимый предел, максимальная скорость, с которой информация может распространяться в принципе. Соперничать с оптическим волокном в скорости передачи информации могут, разве что, линии прямой оптической связи, но никак не медные проводники, на какие бы ухищрения не шли их создатели. Сравнения демонстрируют превосходство оптического волокна над остальными средствами передачи информации лучше всего.
Домашний интернет на постсоветском пространстве, зачастую, проводят по двужильной витой паре с проводниками толщиной в один - два миллиметра. Максимумом для нее, оказывается показатель в 100 мегабит в секунду. Этого достаточно для пары компьютеров, но, когда в квартире оказываются умный телевизор, NAS, раздающий торренты, домашний сервер, несколько смартфонов и умных девайсов из мира интернета вещей, не хватит и восьмижильного провода. Ограничения канала связи становятся очевидны. Как правило, в виде артефактов и заикающихся киногероев на экране телевизора, или лагов в онлайн-играх. Оптоволокно толщиной 9 микрон обладает в 30 раз большей пропускной способностью, не говоря уже о том, что таких жил в проводе может быть несколько.
При этом оно компактнее и весит значительно меньше обычных проводов, что оказывается решающим преимуществом, при прокладке магистральных линий связи и планировании городских коммуникаций.
Оптические кабели соединяют континенты, города и датацентры. В России первая такая линия, появилась в Москве. Первый подводный оптический кабель пролег между Санкт-Петербургом и датским Аберслундом. Затем оптоволокно протянулось между предприятиями, государственными учреждениями и банками. В крупных городах получила распространение схема, при которой оптические линии связи доводят до отдельных многоквартирных домов, и, тем не менее, для рядового потребителя оптическое волокно все еще остается экзотикой. Нам бы было интересно узнать, как много наших читателей использует его дома, потому что, по большинству квартир по-прежнему тянется старая-добрая витая пара.
Оптическое волокно не только дорогое и сложное в производстве. Еще дороже оказывается его квалифицированное обслуживание. Тут не обойтись без синей изоленты. При монтаже волокна кварца необходимо специальным образом сращивать, а линии оптоволоконной связи комплектовать дополнительным оборудованием.
Несмотря на то, что разность коэффициентов преломления в сердцевине и оболочке волокна в теории создает идеальный световод, запущенный по кварцевому проводу свет все равно затухает из-за примесей, содержащихся в стекле. Увы, избавиться от них полностью практически невозможно. Десятка молекул воды на километр оптического волокна уже достаточно, чтобы внести в сигнал ошибки и снизить расстояние, на которое его можно передать.
С подобной проблемой сталкиваются инженеры-электрики и в случае с обычными проводами. Расстояние, на которое можно без проблем отправить сигнал по проводу они называют дистанцией регенерации.
Для стандартного телефонного кабеля она равняется километру, у экранированного кабеля - пяти. Оптоволоконная жила удерживает свет на расстоянии до нескольких сотен километров, но, в конце концов, сигнал все равно приходится усиливать, регенерировать. На классических линиях связи устанавливаются сравнительно дешевые и простые усилители. Для оптоволоконных – требуются сложные и высокотехничные агрегаты в которых используются редкоземельные металлы и инфракрасные лазеры.
В линию связи врезают небольшой участок специально подготовленного стекловолокна. Оно дополнительно насыщенно атомами эрбия, редкоземельного элемента используемого, помимо прочего, в атомной промышленности. Атомы эрбия в этом участке волокна находятся в возбужденном состоянии из-за дополнительной накачки светом. Проще говоря, их подсвечивают специально настроенным лазером. Сигнал, проходящий такую область кабеля, усиливается примерно в два раза, поскольку атомы эрбия в ответ на воздействие излучают свет той же волны, что и входящий сигнал, а значит, сохраняют закодированную в нем информацию. После усилителя оптический сигнал может пройти еще около ста километров, прежде чем процедуру потребуется повторить.
Такие системы требуют обученных специалистов для обслуживания и постоянного присмотра, так что экономическая выгода от прокладки индивидуальных оптических линий для конкретных абонентов остается сомнительной в большинстве стран мира. И все же, все мы используем стекловолокно для передачи сообщений. Весь современный интернет базируется на этой технологии и именно благодаря ей стали возможны интернет трансляции в сверхвысоком разрешении, видеостриминг, онлайн игры с минимальной задержкой, мгновенная связь с практически любой точкой планеты и даже мобильный интернет. Да, базовые станции сотовой связи также связывает стекловолокно.
Несмотря на то, что ученые ищут новые пути построения коммуникационных сетей, мы не получим ничего более практичного еще очень долго. Экспериментальные технологии позволяют поднять информационную емкость стекловолокна в два-три раза, все более толстые многожильные стеклянные кабели ложатся на морское дно между континентами, однако принципиальные ограничения, накладываемые скоростью света, запертого в кварцевой жиле, преодолеть вряд ли удастся. Выходом видится отказ от кварца и связанных с ним ограничений, передача информации с помощью лазеров, но она возможна только по прямой. Следовательно, передатчики придется разместить в космосе или хотя бы в верхних слоях атмосферы. Подобные эксперименты в последние годы привлекли внимание крупнейших корпораций, но это уже совсем другая история.
В последнее время очень многих стал интересовать оптоволоконный интернет. Большинству известно, что подобная технология предполагает на довольно большой скорости. Не так давно подобные скорости многим казались фантастикой, хотя технология начала развиваться почти век назад - еще в тридцатых годах прошлого столетия. Именно поэтому стоит рассмотреть, что такое оптоволоконный интернет и почему подобная технология находится вне конкуренции.
Немного истории
Первые попытки передачи данных на расстоянии посредством света и прозрачных материалов производились еще в 1934 году. Норманном Френчем было предложено преобразовывать голос в световые сигналы, которые потом будут передаваться по стержням из стекла. Спустя несколько лет физиком из Швейцарии Жаном Даниэлем Колладоном был проведен эксперимент с трансляцией света посредством «параболического жидкого потока», то есть воды. Оптоволокно в современном виде появилось в 1954 году. Авторство принадлежит двум физикам из Англии - Гарольду Хопкинсу и Нариндеру Сингх Капани, а также исследователю из Голландии - Абрахому Ван Хилу. Так как они одновременно объявили о своем изобретении, их всех троих стали считать основателями данной технологии. А уже спустя два года было придумано название - оптоволокно.
Потери света у первых были очень большими. В конце пятидесятых годов Лоуренс Кертинс смог их уменьшить. А когда в 1962 году открыли лазерную технологию, у оптоволокна появился еще один шанс на существование.
Особенности
Теперь можно вернуться к современности. На данный момент оптоволоконный интернет характеризуется невероятно большой скоростью передачи данных. Это совершенно не удивительно. Переносчиком информации в данном случае является свет, а его скорость перемещения самая высокая во Вселенной. Такое свойство обязательно должно было найти применение, и оно есть. В упрощенном смысле передается так: если свет горит, то это 1, а нет - тогда 0. Оптоволоконный интернет-кабель передает чередование нулей и единиц с такой скоростью, что невооруженным глазом это просто невозможно увидеть. За смену импульсов отвечает передатчик, преобразующий электрические сигналы в световые. А на втором конце кабеля обычно размещается приемник, осуществляющий обратное преобразование.
Оптоволоконный интернет характеризуется огромными скоростями, в чем и заключается основное его преимущество. Еще одним плюсом можно назвать способность работы на больших расстояниях. для интернета прокладывается по дну океана, он может тянуться через весь материк. Естественно, монтерам, которые его прокладывают, приходится очень сложно: они устанавливают усилители сигналов в местах стыка, которые стоят в несколько сотен раз дороже самого провода, однако для технологии в целом такие вложения нельзя назвать чрезмерно большими.
Дополнительные свойства
Таким способом используется и в иных сферах. Посредством тончайшего проводка можно обеспечить подсветку во время сложных операций на сердце или мозге человека. Набирают популярность и лайт-системы, в основе которых - все то же оптическое волокно, только вместо информации они приносят в дом солнечный свет, который улавливают с улицы.
Помимо скорости и большой дальности передачи информации, имеется у подобной технологии и еще один плюс - информацию при ее использовании перехватить практически невозможно.
Оптоволоконный интернет: недостатки
Минус тут всего один - слишком дорогое оборудование и инструменты для монтажа. Сам кабель обходится не так уж дорого в сравнении с передатчиками, приемниками и усилителями сигнала. Спайка проводов осуществляется посредством специальных инверторов, которые могут стоить как очень дорогие автомобили.
Характеристики
Оптоволоконный интернет характеризуется высокой скоростью, как это уже было описано ранее. Для домашнего пользования ее минимальный показатель составляет 10 Мб/с. Физически никакой домашний кабель не способен поддерживать подобную скорость. Правильнее всего использовать такое подключение в случае наличия домашнего сервера, либо если у вас не один, а несколько компьютеров, которые постоянно нуждаются в доступе к интернету. Для разделения оптоволоконного кабеля требуется установка специального маршрутизатора. Он может предназначаться для домашнего пользования или для магистральных каналов. Оптоволоконный интернет будет работать со специальными маршрутизаторами, которые выпускались не ранее 2010 года. Их модельный ряд довольно обширен, поэтому для каждого пользователя можно выбрать оптимальный вариант.
Оптоволоконный интернет (Ростелеком)
Компания Ростелеком уже не первый год предоставляет гражданам доступ к всемирной паутине по технологии ADSL, которая предполагает передачу сигнала по обычной телефонной линии. Теперь оператор приступил к активному внедрению совершенно новых методов. Сейчас активно внедряется оптоволоконный интернет по технологии FTTB (оптика до здания). С ее помощью можно существенно повысить качество услуг, предоставляемых населению, надежность соединения и его максимальную скорость, которая может достигать 100 мегабит в секунду. Когда сеть пройдет полную модернизацию, каждый житель выбранного населенного пункта сможет воспользоваться полным спектром услуг. К примеру, появится возможность для просмотра цифрового телевидения, которое в разы превосходит кабельное и спутниковое по качеству и возможностям. Подобное решение - это высокое качество видеоматериалов, изображения и звука, а также удобное интерактивное меню, простота использования и прочие преимущества.
Выводы
На данный момент оптоволоконный интернет представляет собой передовое решение проблемы передачи данных. Превосходить его по скорости способны только криптосети, которые пока находятся на стадии проектирования, и еще не особо ясно, когда начнется их разработка. Именно поэтому стоит задуматься над тем, как подключить оптоволоконный интернет.