Реализация современных компьютерных технологии и развертыванеи широкополосных сетей передачи цифровых данных обеспечивают оптимальные условия для ускоренного внедрения IP-коммуникаций
Евгений Рудометов
Объединение индивидуальных компьютеров в компьютерные сети способствовало не только оптимизации работы оборудования и снижению совокупной стоимости владения (за счет коммунального использования оборудования), но и значительному ускорению обработки информации и передачи программ и данных.
При этом скорость передачи информации существенно увеличивается при использовании линий с высокими скоростными параметрами, основным параметром которых является высокая полоса пропускания. Этот параметр характеризует способность передачи больших объемов информации за единицу времени: чем выше значение полосы пропускания, тем выше темп (скорость) передачи данных.
Остается добавить, что необходимость постоянного увеличения скоростных параметров систем передачи цифровых данных диктуется стремительным ростом производительности компьютеров, обрабатывающих все большие объемы разнообразной информации за меньшее время, что осуществляется благодаря совершенствованию архитектуры и выпуска новых, более производительных элементов.
Кварц вместо меди
Скоростные возможности существующих проводных (кабельных) линий передачи цифровых данных, построенных на основе традиционных металлических, обычно медных, проводников, сильно ограничиваются неизбежными потерями. Эти потери увеличиваются вместе с ростом частоты передачи данных. В дополнение к этому в последние десятилетия постоянно растут и цены на используемые в кабелях передачи цифровой информации цветные металлы.
Многих недостатков проводных линий передачи цифровых данных лишены волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). ВОЛС являются, по сути, диэлектрическими волноводами, созданными на основе тонких (примерно 120 мкм) нитей кварцевого стекла — аморфной модификация оксида кремния — SiO2. Получается плавлением природных разновидностей кремнезема — кварцевого песка, жильного кварца, натурального, горного, хрусталя, а также синтетической двуокиси кремния.
Принцип передачи информации по световоду основан на физическом законе полного внутреннего отражения. Согласно этому закону пучок света, проходящий по сердцевине волоконного оптического световода, полностью отражается от его оболочки, имеющей несколько меньший показатель преломления (Рис.1)
Рис. 1. Распространение света в волоконном световоде
Первые стеклянные световоды, обладающие низкими потерями и способные передавать информацию, были созданы в 1970 г. Варианты, пригодные для массового, промышленного производства, были предложены несколько познее.
В стеклянных световодах передача цифровой информации осуществляется с помощью световых сигналов микроволнового диапазона волн. Для этой цели обычно используется инфракрасный диапазон с длиной волн от 0,8 до 1,6 мкм. В данном диапазоне прозрачность кварцевого стекла максимальна, а потери минимальны. Это обеспечивает максимальную дальность передачи информации без использования дополнительного усиления на линии, обеспечиваемого специальными устройствами.
Здесь неообходимо отметить, что указанный диапазон соответствует частотам более 100 триллионов герц. А как известно, высокая частота обеспечивает большую информационную емкость канала передачи данных.
Таким образом, оптический способ передачи данных, реализованный в ВОЛС, предоставляет информационную емкость, недоступную другим используемым в настоящее время способам. Это касается и радио, и традиционных проводных линий, включая самые лучшие, самые совершенные типы «витых пар», даже тех, которые обеспечивают скорости в десятки гигабит в секунду.
Действительно, 100 триллионов герц приведенного выше оптического диапазона способны передавать данные с частотой в десятки терабит в секунду (теоретически), то есть способны передать за секунду содержимое нескольких, полностью заполненных, топовых 3-дюймовых моделей накопителей на жестких магнитных дисках (HDD). Остается добавить, что данная оценка касается всего одной стомикронной оптической нити, число которых в кабеле может исчисляться десятками.
В следующей части данной статьи приведены некоторые уникальные свойства волоконно-оптических линий.
>> Часть 2