Как выглядит оптоволокно: Оптоволоконные кабели, виды и характеристики — Эксперт — интернет-магазин электроники и бытовой техники

Содержание

Оптоволоконные кабели, виды и характеристики

Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический) — это принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент — это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции — стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае мы имеем дело с режимом так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна).

Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как это требует нарушения целостности кабеля. Теоретически воз¬можная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, что несравнимо выше, чем у любых электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Однако в данном случае необходимо применение специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, он просто не имеет конкурентов.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Самый главный из них — высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно.

В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа.

Хотя оптоволоконные кабели и допускают разветвление сигналов (для этого выпускаются специальные разветвители на 2-8 каналов), как правило, их используют для передачи. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети.

Оптоволоконный кабель менее прочен, чем электрический, и менее гибкий (типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10-20 см). Чувствителен он и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Чувствителен он также к резким перепадам температуры, в результате которых стекловолокно может треснуть. В настоящее времы выпускаются оптические кабели из радиационно стойкого стекла (стоят они, естественно, дороже).

Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим воздействиям (удары, ультразвук) — так называемый микрофонный эффект. Для его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.

Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией «звезда» и «кольцо». Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели всех типов или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Существуют два различных типа оптоволоконных кабелей:

Многомодовый, или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее качественный;
Одномодовый кабель, более дорогой, но имеющий лучшие ха¬рактеристики.

Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего все они достигают приемника одновременно, и форма сигнала практически не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень не¬значительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще сравнительно дороги и не слишком долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным благодаря своим прекрасным характеристикам.

В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки — 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм. Допустимая длина кабеля достигает 2-5 км. В настоящее время многомодовый кабель — основной тип оптоволоконного кабеля, так как он дешевле и доступнее. Задержка распространения сигнала в оптоволоконном кабеле не сильно отличается от задержки в электрических кабелях. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4-5 нс/м.

Что такое оптоволокно? — Bezlimit v dom на vc.ru

Информационная статья подготовлена экспертами компании bezlimitdom.ru

851 просмотров

Технология использования оптоволоконных проводов пришла на смену классическому кабелю из меди, и быстро завоевала популярность, которой не теряет до сих пор. Несмотря на стремительное развитие беспроводных технологий, именно оптоволокно все же очень часто выбирают для офисов с большим количеством сотрудников, для дач или частных домов.

Давайте разберемся в основных принципах работы оптоволоконных кабелей, а также в их преимуществах, которые даже в беспроводную эпоху дают им множество сторонников. Не обойдем стороной и недостатки, которые для многих пользователей склоняют чашу весов в пользу беспроводных технологий.

Что такое оптоволоконный кабель

Первым «соперником», которого обошло оптоволокно на своем пути к званию самого быстрого способа подключения интернета был классический медный кабель, который использовался и для телевидения, и для соединения со Всемирной сетью. Медный кабель имел перед оптоволокном всего одно преимущество – если он рвался, его (конечно, при наличии определенных навыков) можно было спаять обратно. Оптоволокно, хотя не обладало этим (при аккуратном пользовании – весьма сомнительным) преимуществом, все же гораздо быстрее передавало данные. Так в чем принципиальная разница?

В основе медного кабеля, как нетрудно догадаться, лежали физические свойства меди (Cu) как проводника электричества.

В сердцевине таких проводов находилась чистейшая медь, по которой и двигался поток электронов, передающих информацию. Такое соединение гораздо чаще прерывалось, имело несравнимо меньшую скорость, слабо подходило для скачивания сериалов, онлайн-игр, и всего того, за что мы сегодня так любим интернет.

В оптическом волокне использовался принципиально другой метод передачи данных. В его основе прозрачный материал – как правило, стекло, сквозь которое передаются пучки света. Стекло нагревается, благодаря чему принимает гибкую форму, и его уже можно покрывать изоляционным материалом, не боясь, что при малейшей нагрузке оно сломается. Кроме того, внутренняя полость оптоволоконного провода устроена таким образом, что пучки света отражаются внутри него, благодаря использованию двух разных типов стекла с различными коэффициентами светопроводимости. Поэтому информация не искажается, даже преодолевая большие расстояния.

Так выглядит оголенное оптоволокно

История такой передачи данных берет свое начало еще с 1934 года, когда посредством световых сигналов в телефоне кодировалась устная речь. Многочисленные доработки, совершенствование технологий производства, и ученым удалось получить метод, при котором информация передается, буквально, со скоростью света.

Метод кодирования данных как в медном, так и в оптоволоконном кабеле, одинаков. Это знаменитый двоичный код, состоящий из нулей и единиц. Только оптический кабель дает возможность передать эти сигналы в миллион (!) раз быстрее.

Как работает интернет-соединение по оптоволоконному кабелю

Мы разобрались, что из себя представляет провод изнутри. Но, понятное дело, невозможно протянуть его прямо от вашего ноутбука к станции связи. Оптоволоконный кабель проводится в квартиру и подсоединяется к так называемому оптическому терминалу. В свою очередь, оптический терминал с помощью классического медного провода подсоединяется к роутеру, который может быть подсоединен уже к любому устройству.

Терминал нужен для того, чтобы переводить световые сигналы в электрические, которые может воспринимать роутер и другие устройства. Возможно и прямое подключение устройства, минуя терминал и витую пару: так скорость соединения увеличивается, но появляется дополнительный риск повредить провода.

У каждого любопытного абонента возникает логичный вопрос: а что же с другой стороны провода? Ответ: коммутатор, или распределительная муфта, расположенная в техническом помещении вашего дома. Именно от нее оптоволокно подходит к квартирам, расположенным в данном доме. В свою очередь, коммутационная станция соединяется с другими точками обмена трафиком с помощью магистральных линий.

Преимущества оптоволоконного интернета

Перейдем, наконец, к тем причинам, по которым можно предпочесть оптоволокно мобильному интернету, спутниковой тарелке, WiMAX, и другим способам. Это:

· Максимально возможная скорость подключения интернета среди всех существующих способов. Рекордная цифра принадлежит австралийским исследователям, которым удалось передать объем данных, равный 5,525 тб. За одну секунду. В среднем же скорость соединения составляет около 200-300 мбит/сек. при условии использования «витой пары» — медного провода, и около 1 гбит/сек. при прямом оптоволоконном подключении.

· Независимость от электромагнитных полей. В отличие от обычных роутеров, при использовании которых качество соединения напрямую зависит от наличия электроприборов рядом, оптическое волокно совершенно независимо от условий использования.

· Практически полное отсутствие задержки сигнала. Оптоволокно допускает задержку буквально в несколько миллисекунд, в то время как спутниковый интернет – примерно до 1000, и даже 4G в этом смысле отстает: у него задержка может достигать сотни миллисекунд.

· Защищенность от любых помех и сбоев сигнала.

· Долговечность. При правильном использовании оптокабели могут использоваться по 40-50 лет и больше.

· Пожаростойкость кабеля, не зависит от электромагнитного воздействия, достаточно трудно взломать, подвергнуть другому несанкционированному воздействию.

· Полная универсальность: возможность подключить не только интернет, но и IP-телефонию, камеры видеонаблюдения, Smart-TV и т. д.

Оптоволоконный кабель в разрезе

Недостатки оптоволокна

Конечно же, главный, и, пожалуй, единственный недостаток оптоволоконных кабелей – это необходимость их проводить и прятать. Проведение всех этих работ можно значительно упростить, если предусмотреть расположение оптоволоконных кабелей еще на этапе проектирования. Обычно для маскировки проводов используют следующие методы:

· Использование кабель-канала. Это декоративные конструкции, полые внутри, а снаружи неотличимые от обычного плинтуса. Бывают деревянными, пластиковыми, либо металлическими.

· Парапетные системы. Это пластиковые накладки, которые устанавливаются на определенной высоте над полом. Они могут довольно сильно выделяться из общего дизайна, поэтому больше подходят для офисов или технических помещений.

· Напольные системы скрытого кабеля. Практически незаметны, очень хорошо подходят для подведения к приборам, расположенным далеко от стен.

Это далеко не полный перечень способов спрятать проводку, однако суть ясна: для проведения оптоволокна потребуются определенные усилия, а значит – либо денежные затраты на оплату работ, либо временные. Именно это – основные причины, по которым люди все чаще обращаются к беспроводным способам интернет-соединения.

Второй недостаток – оптическое волокно достаточно легко портится, достаточно перегнуть его под достаточным углом. Хотя это легко нивелировать за счет грамотного прокладывания и защиты проводов.

Нужно ли вам оптоволокно?

Если вы заинтересованы в том, чтобы получить в свою квартиру интернет на максимально возможной среди современных технологий скорости, и при этом готовы потратить время и силы на проведение проводов, ответ будет однозначно положительным.

Что такое волокно? | Live Science

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

(Изображение предоставлено: Getty images)

Пищевые волокна, также известные как «грубые корма» или «основные массы», представляют собой тип углеводов, которые организм не может переваривать. Таким образом, в отличие от других углеводов, которые расщепляются на легкоусвояемые молекулы сахара, клетчатка проходит через кишечный тракт относительно неповрежденной.

Жизненно важно, чтобы мы получали достаточно клетчатки из нашего рациона, потому что она помогает поддерживать здоровое пищеварение, контролировать вес, регулировать уровень сахара в крови и многое другое. Это также было связано с долголетием и снижением риска рака.

Термин «пищевые волокна» относится к неперевариваемым частям растительной пищи. Согласно Руководству по питанию для американцев (открывается в новой вкладке), мужчины в возрасте 50 лет и младше должны потреблять около 38 г клетчатки в день, а для тех, кому за 50, — 30 г. Женщины в возрасте 50 лет и младше должны потреблять около 25 г клетчатки, что снижает до 21 г для тех, кому за 50. Однако большинство американцев не потребляют достаточного количества клетчатки, при этом среднее потребление составляет всего 15 г в день.

Итак, как мы можем убедиться, что получаем достаточно клетчатки из нашего рациона, и почему именно она так важна для нашего здоровья? Читайте дальше, чтобы узнать все, что вам нужно знать о клетчатке.

Какие типы волокон существуют?

Существует два основных типа клетчатки: растворимая и нерастворимая. Растворимая клетчатка, как следует из названия, представляет собой тип клетчатки, которая растворяется в воде, превращаясь в гелеобразное вещество. С другой стороны, нерастворимая клетчатка в основном сохраняет свою форму в организме.

Как растворимые, так и нерастворимые волокна имеют важные преимущества. Известно, что растворимая клетчатка помогает снизить уровень глюкозы (сахара) в крови, поскольку она смешивается с переваренной пищей, тем самым замедляя всасывание сахара в кровь. Он также удаляет холестерин в стуле.

Нерастворимая клетчатка, с другой стороны, ускоряет прохождение пищи через пищеварительную систему. Это помогает поддерживать регулярность и предотвращать запоры. Он также притягивает воду к стулу, облегчая его прохождение.

Большинство продуктов растительного происхождения содержат как растворимую, так и нерастворимую клетчатку, но их количество различается в разных продуктах.

К хорошим источникам растворимой клетчатки относятся:

Фасоль
Чечевица
Овсянка
Горох
Цитрусовые
Черника
Яблоки
Ячмень

Продукты из цельнозерновой муки

Пшеничные отруби

( Изображение предоставлено: Тим UR | Shutterstock)

Некоторые продукты, такие как орехи и морковь, являются хорошими источниками обоих типов клетчатки.

Каковы преимущества волокна?

Здоровое пищеварение

«Пищевая клетчатка способствует улучшению пищеварения за счет увеличения объема и регулярности стула», — говорит Пейдж Сматерс , диетолог из Юты. Это, вероятно, самое известное преимущество клетчатки. Более объемный и мягкий стул легче выходит, чем твердый или водянистый, что не только делает жизнь более комфортной, но и помогает поддерживать здоровье колоректального тракта.

Увеличение потребления клетчатки также может положительно повлиять на здоровье кишечника . Исследование, опубликованное в журнале mSystems , показало, что двухнедельное увеличение потребления клетчатки может значительно изменить микробиом кишечника человека, в том числе увеличить количество видов, которые помогают расщеплять клетчатку.

Здоровье сердца

Клетчатка также помогает снизить уровень холестерина, говорит Келли Тупс, диетолог, зарегистрированный в Совете по цельным зернам . Процесс пищеварения требует желчных кислот, которые частично образуются из холестерина. По мере улучшения пищеварения печень вытягивает холестерин из крови, чтобы создать больше желчных кислот, тем самым уменьшая количество холестерина ЛПНП (плохого). Обзор, опубликованный в Journal of Chiropractic Medicine также обнаружил, что люди, которые потребляют больше пищевых волокон, значительно снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Регулирование уровня сахара в крови

Метаанализ исследований взаимосвязи между клетчаткой и уровнями глюкозы в крови (сахара в крови), опубликованный в Журнале Американского совета семейной медицины , показал, что увеличение потребления клетчатки может снизить уровень глюкозы в крови во время стандартного теста на глюкозу в крови натощак (проверка уровня сахара в крови после ночного голодания).

В статье показано, что уровень HbA1c также снижается при увеличении количества клетчатки. HbA1c относится к гликированному гемоглобину, который возникает, когда белки в крови смешиваются с сахаром в крови.

Возможная профилактика рака

Исследования относительно связи между клетчаткой и профилактикой колоректального рака неоднозначны. В то время как Национальный институт рака утверждает, что диета с высоким содержанием клетчатки не снижает риск до клинически значимой степени, метаанализ 2011 года, проведенный в Британском медицинском журнале, обнаружил связь между зерновой клетчаткой и потреблением цельного зерна. и снижение риска колоректального рака.

Недавнее исследование на животных показало, что клетчатка может оказывать такое благотворное влияние только в том случае, если у человека есть кишечные бактерии нужного вида и количества. Клетчатка естественным образом реагирует с бактериями в нижней части толстой кишки и иногда может ферментироваться в химическое вещество, называемое бутиратом, которое может вызвать самоуничтожение раковых клеток. У некоторых людей, естественно, больше бактерий, производящих бутират, чем у других, и диета с высоким содержанием клетчатки может способствовать росту бактерий.

Долговечность

По мнению некоторых ученых, клетчатка действительно может помочь людям жить дольше. Метаанализ соответствующих исследований, опубликованный в Американском журнале эпидемиологии , пришел к выводу, что «высокое потребление пищевых волокон может снизить риск общей смертности».

Пищевая аллергия и астма

Исследования Университета Монаша показывают, что клетчатка может играть роль в предотвращении пищевой аллергии, существование которой долгое время озадачивало ученых. Опять же, эта теория сводится к взаимодействию между клетчаткой и бактериями в кишечнике.

Ученые предполагают, что люди не производят правильных кишечных бактерий для борьбы с продуктами, обычно вызывающими аллергию, такими как арахис и моллюски. Без правильных бактерий частицы этих продуктов могут попасть в кровоток через кишечник. Клетчатка помогает производить бактерию под названием Clostridia , которая обеспечивает безопасность кишечника.

Эти же рассуждения объясняют, почему клетчатка может помочь людям, страдающим астмой. Нежелательные частицы, покидающие кишечник и попадающие в кровоток, могут вызвать аутоиммунную реакцию, например, астматическое воспаление. Исследование на животных, опубликованное в Nature Medicine обнаружил, что у мышей, получавших пищу с высоким содержанием клетчатки, вероятность развития астматического воспаления была ниже, чем у мышей, получавших диету с низким или средним содержанием клетчатки.

Следует ли вам принимать добавки с клетчаткой?

Люди, стремящиеся получить достаточное количество клетчатки в своем рационе, часто обращаются к добавкам. В то время как Сматерс сообщил, что добавки не так хороши, как клетчатка из цельных продуктов, добавки с клетчаткой могут быть полезны для людей, которые хотят регулировать перистальтику кишечника или страдают от запоров. Они также имеют такие же эффекты снижения уровня холестерина и стабилизации уровня сахара в крови — если вы можете получить их в достаточном количестве.

Однако добавки не содержат столько клетчатки, сколько богатые клетчаткой продукты, такие как чечевица или горох, поэтому простое добавление порошка в йогурт не даст такого же эффекта.

Кроме того, продукты, богатые клетчаткой, чрезвычайно богаты другими жизненно важными питательными веществами, которых вы не получите, если будете добавлять добавки к продуктам, лишенным питательных веществ.

Добавки с клетчаткой могут взаимодействовать с некоторыми лекарствами, такими как аспирин, карбамазепин и варфарин. Они также могут вызывать вздутие живота и газы — как и настоящие.

Связанный: Должны ли веганы принимать добавки?
Связанный: Полезна ли клетчатка для похудения?

Как соблюдать диету с высоким содержанием клетчатки

Чтобы получить все преимущества клетчатки, многие люди придерживаются диеты с высоким содержанием клетчатки. Включая больше клетчатки в свой рацион, начинайте медленно, добавляя по 5 г в день в течение двух недель, рекомендует Мичиганский университет . Если потреблять слишком быстро или в избытке, клетчатка может вызвать вздутие живота, судороги и даже диарею. Пусть ваше тело привыкнет к большему количеству клетчатки.

Мичиганский университет также советует сочетать напитки без кофеина с напитками с кофеином. Поскольку кофеин является мочегонным средством, вызывающим потерю жидкости, добавление избытка кофеина к диете с высоким содержанием клетчатки может вызвать запор. Старайтесь выпивать две чашки жидкости без кофеина на каждую чашку жидкости с кофеином.

Сматерс рекомендовал следующие советы для успешной диеты с высоким содержанием клетчатки:

Добавляйте фрукты (особенно ягоды) в каждый прием пищи.
Начните день с каши с отрубями или овсянки и ягод.
Добавляйте фасоль или бобовые в обеденный салат или суп или ешьте бургер из фасоли или чечевицы вместо мясного.
На ужин добавляйте к мясным соусам овощи с высоким содержанием клетчатки, такие как брокколи, кукуруза и зелень репы. Смешайте с макаронами из цельнозерновой муки или коричневым рисом.

(Изображение предоставлено: фото здорового завтрака (открывается в новой вкладке) через Shutterstock)

Должны ли вы когда-либо соблюдать диету с низким содержанием клетчатки?

Иногда медицинские ситуации требуют, чтобы люди придерживались диеты с низким содержанием клетчатки, по крайней мере, какое-то время. По данным Медицинского центра Университета Питтсбурга, тем, кто проходит химиотерапию, лучевую терапию или операцию, часто нужно давать отдых своему кишечному тракту. Люди, страдающие болезнью Крона, дивертикулитом, воспалительным заболеванием кишечника и язвенным колитом, часто придерживаются диеты с низким содержанием клетчатки в течение более длительного времени. 9По данным Национального института здоровья (открывается в новом вкладка) (NIH). Очищенные зерна, много приготовленных овощей и спелых дынь, персиков, слив, бананов и абрикосов по-прежнему допустимы. Но также избегайте острой пищи, жареной пищи, жесткого или обработанного мяса, кофеина, какао из какао-порошка и орехов.

Дополнительные ресурсы

Университет штата Колорадо: Пищевые волокна
Клиника Мэйо: Пищевые волокна – необходимы для здорового питания
NIH: Диета с низким содержанием клетчатки

Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.