Оптоволоконный кабель в АСУТП
В разработке программного обеспечения встречается необходимость передачи больших пакетов данных за короткий промежуток и на большие расстояния. Например, когда АРМ расположено в одном корпусе, а непосредственно нижний уровень в другом.
Оптоволоконные кабели используются для передачи цифровых сигналов на высоких скоростях, речь идет о гбит/с.
«Оптика» сама по себе не дороже коаксиального кабеля, но проблема в стоимости оконечных устройств, что суммарно делает оптоволоконную технологию передачи данных самой дорогостоящей.
Преимущества «оптики»:
- Полоса пропускания – огромна.
- Ослабление сигнала – минимально.
- Безопасность – высокая
- Появление ошибок – минимально.
- Помехоустойчивать – невосприимчивость.
- Удобство прокладки
- Гальваническая развязка между концами
- Допустимо использовать в опасных местах
Коротко принцип действия.
Кратко опишем принцип действия передачи данных по оптоволоконной сети.
Внутри волокна распространяется свет с разной скоростью, подобно радиоволнам. Здесь используется физическое явление – рефракция – это явление при котором волна света меняет свое направление при пересечении зон с разной плотностью.
Сердцевина волокна изготовлена из чистого оптического стекла, окруженная стеклянной оболочкой. Причем в сердцевину и оболочку добавляется примеси, чтобы коэффициенты преломления отличались. Таким образом, конструкция позволяет передавать световые импульсы, т.к. волны дойдут до приемника не одновременно.
Поскольку коэффициенты преломления сердцевины и оболочки разные, то входящий свет будет отражаться без потерь.
Волокно действует как импульсный передатчик света, используется лазерный диод.
Режимы распространения света.
Оптоволоконная сеть различается по количеству путей передачи света, они же моды.
Бывают одномодовые и многомодовые кабели.
Многомодовые волокна имеют ограниченную скорость передачи, до 300 мбит/с, потому что на более высоких скоростях возникает эффект «дисперсии мод», что приводит к межсимвольным помехам. Скорость можно увеличить, используя градиентный профиль коэффициента преломления, достигается путем добавок в сердцевину, но и увеличивая стоимость.
Одномодовые волокна дешевле, чем многомодовые, но и труднее в сопряжении. Обеспечивают более высокие скорости передачи, по отношению к многомоду.
Соединение кабелей.
Соединение волокон, на наш взгляд, до сих пор является главной проблемой, требуеющей внимательности и аккуратности.
Способов соединения три:
- Механический: инженерное соединение.
- Химический: соединение с помощью эпоксидного клея, с дальнейшей полимеризацией в печи
- Сплавление: плавление двух проводников при помощи нагрева.
Кабели поставляются отрезками стандартной длины: 10 , 100 и 1000 метров. При этом концы уже обработаны для простоты подключения. Считается, что механическое соединение является менее точным и ведет к потерям, но при таких высоких скоростях, мы, в своих проектах, потери не замечали. Наши инженеры рекомендуют прокладывать линии связи с запасом, не редки случаи прокладки в труднодоступных местах, где реален обрыв кабеля.
