- Jak działa komunikacja światłowodowa?
- Dlaczego używa się włókna?
- Dlaczego światło, a nie prąd?
- Charakterystyka komunikacji światłowodowej
- Zastosowania światłowodu
- Wpływ światłowodów optycznych na IoT (Internet rzeczy)
Komunikacja światłowodowa to metoda komunikacji, w której sygnał jest przesyłany w postaci światła, a światłowód służy jako medium do przesyłania tego sygnału świetlnego z jednego miejsca do drugiego. Sygnał przesyłany światłowodem jest przetwarzany z sygnału elektrycznego na światło, a na końcu odbiorczym jest z powrotem przetwarzany na sygnał elektryczny ze światła. Przesyłane dane mogą mieć postać danych audio, wideo lub danych telemetrycznych, które mają być przesyłane na duże odległości lub przez sieci lokalne. Komunikacja światłowodowa, która ma dobre wyniki w przesyłaniu danych na duże odległości z dużą prędkością, jest wykorzystywana jako aplikacja do różnych celów komunikacyjnych.
Jak działa komunikacja światłowodowa?
Proces komunikacji światłowodowej przesyła sygnał w postaci światła, które jest najpierw przekształcane na światło z sygnałów elektrycznych i przesyłane, a następnie odwrotnie następuje po stronie odbiorczej.
Proces ten można wyjaśnić za pomocą poniższego diagramu:
Strona nadajnika:
Po stronie nadajnika najpierw, jeśli dane są analogowe, są one wysyłane do układu kodera lub przetwornika, który przekształca sygnał analogowy na impulsy cyfrowe o wartości 0,1,0,1… (w zależności od tego, jak są dane) i przepuszczany przez obwód nadajnika źródła światła. A jeśli wejście jest cyfrowe, to jest bezpośrednio przesyłane przez obwód nadajnika źródła światła, który przetwarza sygnał w postaci fal świetlnych.
Światłowód:
Fale świetlne odbierane z obwodu nadajnika do kabla światłowodowego są teraz przesyłane ze źródła do miejsca docelowego i odbierane w bloku odbiornika.
Strona odbiornika:
Teraz po stronie odbiornika fotokomórka, zwana także detektorem światła, odbiera fale świetlne z kabla światłowodowego, wzmacnia je za pomocą wzmacniacza i przetwarza na odpowiedni sygnał cyfrowy. Teraz, jeśli źródło wyjściowe jest cyfrowe, sygnał nie jest dalej zmieniany, a jeśli źródło wyjściowe wymaga sygnału analogowego, wówczas impulsy cyfrowe są następnie przekształcane z powrotem na sygnał analogowy za pomocą obwodu dekodera.
Cały proces przesyłania sygnału elektrycznego z jednego punktu do drugiego poprzez przekształcenie go w światło i użycie kabla światłowodowego jako źródła transmisji jest znany jako komunikacja światłowodowa.
Dlaczego używa się włókna?
Światłowody zastąpiły drut miedziany jako kabel transmisyjny, ponieważ ma więcej zalet niż kable elektryczne.
- Duża przepustowość : pojedyncze włókno krzemionkowe może przenosić setki tysięcy kanałów telefonicznych, wykorzystując tylko niewielką część teoretycznej pojemności.
- Małe straty : około 0,2 dB / km sygnał jest tracony w przypadku nowoczesnych jednomodowych włókien krzemionkowych, dzięki czemu można mostkować dziesiątki kilometrów bez wzmacniania sygnałów.
- Łatwe wzmocnienie : duża liczba kanałów może zostać wzmocniona w pojedynczym wzmacniaczu światłowodowym, jeśli jest to wymagane przy bardzo dużych odległościach transmisji.
- Niski koszt : Ze względu na ogromną osiągalną szybkość transmisji, koszt na transportowany bit może być bardzo niski.
- Lekka waga : W porównaniu z kablami elektrycznymi, kable światłowodowe są bardzo lekkie.
- Brak zakłóceń: kable światłowodowe są odporne na problemy związane z kablami elektrycznymi, takie jak pętle uziemienia lub zakłócenia elektromagnetyczne (EMI).
Powody jasno wyjaśniają, że kable światłowodowe są znacznie lepsze niż współosiowe kable miedziane i dlatego kable światłowodowe są preferowane w stosunku do konwencjonalnych mediów transmisyjnych.
Dlaczego światło, a nie prąd?
Światło lub światło laserowe (dokładniej mówiąc) jest używane do komunikacji światłowodowej z powodu tego, że światło laserowe jest źródłem światła o pojedynczej długości fali. Podczas gdy inne sygnały świetlne, takie jak światło słoneczne lub żarówka, mają wiele długości fal światła, w wyniku czego, gdyby były używane do komunikacji, wytwarzałyby wiązkę, która jest bardzo słabsza, az drugiej strony laser mający pojedynczą wiązkę dałby mocniejsza wiązka jako wyjście.
Zatem mniejsza dyspersja, przesyłanie większej liczby sygnałów i mniejsze zużycie czasu sprawia, że światło jest dobrym źródłem komunikacji.
Charakterystyka komunikacji światłowodowej
W komunikacji światłowodowej światło jest wykorzystywane jako sygnał przesyłany wewnątrz kabla światłowodowego. Ten sposób komunikacji ma cechy, które są ważne do omówienia i sprawia, że jest to dobry sposób komunikacji.
- Szerokość pasma - rozproszenie światła pojedynczego lasera oznacza, że można przesłać dużą ilość sygnału (informacje są przesyłane w bitach) na sekundę, co skutkuje dużą szerokością pasma na duże odległości.
- Mniejsza średnica - Średnica kabla światłowodowego wynosi około 300 mikrometrów.
- Lekki - kabel światłowodowy jest lekki w porównaniu z kablem miedzianym.
- Transmisja sygnału na duże odległości - ponieważ światło lasera nie rozprasza się, można je łatwo przesyłać na duże odległości.
- Niskie tłumienie - Światłowód jest wykonany ze szkła, przez które przechodzi laser, przesyłany sygnał ma tylko 0,2 dB / km straty.
- Bezpieczeństwo transmisji - szyfrowanie optyczne i brak sygnału elektromagnetycznego sprawiają, że dane są bezpieczne na światłowodzie.
Zastosowania światłowodu
Komunikacja światłowodowa jest wykorzystywana głównie w przemyśle telekomunikacyjnym, który wykorzystuje światłowód do:
- Transmisja sygnałów telefonicznych.
- Komunikacja internetowa.
- Transmisja sygnału telewizji kablowej.
Poza tym światłowód jest obecnie używany wszędzie w domach, przemyśle, biurach na duże odległości, a także do komunikacji na małe odległości.
Wpływ światłowodów optycznych na IoT (Internet rzeczy)
Komunikacja światłowodowa będzie miała ogromny wpływ na IOT, a te wymienione rzeczy wyjaśnią, w jaki sposób IOT wymagałby światłowodów.
- Media szybkiej transmisji - przyszłość będzie IOT, a wszystkie nasze urządzenia i rzeczy będą podłączone do Internetu, który wymaga dobrej komunikacji i dużej szybkości. Jedynym medium transmisyjnym spełniającym takie wymaganie jest światłowód. Przyszłość potrzebuje IOT, a IOT potrzebuje światłowodu do najlepszej komunikacji, która może pomóc osiągnąć bezprzewodową prędkość danych do 100 Gb / s, zapewniając komunikację i duży transfer danych w kilka sekund.
- Bezpieczeństwo danych - bezpieczeństwo w IoT jest głównym problemem, gdy myślimy o przesyłaniu dużej ilości danych między miliardami połączonych ze sobą urządzeń. Hackowanie danych z mediów komunikacyjnych jest możliwe, chyba że jest to światłowód. Włókna światłowodowe są bardzo trudne do zhakowania, a hakowanie ich bez wykrycia jest prawie niemożliwe. Zatem znowu światłowód może pomóc zabezpieczyć dane i przesyłać je z bardzo dużą prędkością.
- Brak utraty danych z powodu zakłóceń - Kable światłowodowe można zainstalować w dowolnym miejscu (nawet pod wodą lub w obszarach o wysokiej temperaturze) i nie mają żadnych zakłóceń elektromagnetycznych, co nie powoduje utraty danych z powodu zakłóceń.