Помехоустойчивость оптического волокна какая

Помехоустойчивость и достоверность

Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде, на внутренних проводниках. Помехоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические линии, малочувствительные ко внешнему электромагнитному излучению. Обычно для уменьшения помех, появляющихся из-за внешних электромагнитных полей, проводники экранируют и/или скручивают.

Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk — NEXT) определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводников, наводит на другую пару проводников сигнал помехи. Если ко второй паре будет подключен приемник, то он может принять наведенную внутреннюю помеху за полезный сигнал. Показатель NEXT, выраженный в децибелах, равен 10 log Р_вых/Р_нав, где Р_вых — мощность выходного сигнала, Р_нав — мощность наведенного сигнала.

Чем меньше значение NEXT, тем лучше кабель. Так, для витой пары категории 5 показатель NEXT должен быть меньше -27 дБ на частоте 100 МГц.

Показатель NEXT обычно используется применительно к кабелю, состоящему из нескольких витых пар, так как в этом случае взаимные наводки одной пары на другую могут достигать значительных величин. Для одинарного коаксиального кабеля (то есть состоящего из одной экранированной жилы) этот показатель не имеет смысла, а для двойного коаксиального кабеля он также не применяется вследствие высокой степени защищенности каждой жилы. Оптические волокна также не создают сколь-нибудь заметных помех друг для друга.

В связи с тем, что в некоторых новых технологиях используется передача данных одновременно по нескольким витым парам, в последнее время стал применяться показатель PowerSUM, являющийся модификацией показателя NEXT. Этот показатель отражает суммарную мощность перекрестных наводок от всех передающих пар в кабеле.

Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называют интенсивностью битовых ошибок (Bit Error Rate, BER). Величина BER для каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искаженных кадров) составляет, как правило,10 -4 — 10 -6 , в оптоволоконных линиях связи — 10 -9 . Значение достоверности передачи данных, например, в 10 -4 говорит о том, что в среднем из 10000 бит искажается значение одного бита.

Искажения бит происходят как из-за наличия помех на линии, так и по причине искажений формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повышать степень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наводок в кабеле, а также использовать более широкополосные линии связи.

Стандарты кабелей

Кабель — это достаточно сложное изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию. Кроме этого, для обеспечения быстрой перекоммутации кабелей и оборудования используются различные электромеханические устройства, называемые кроссовыми секциями, кроссовыми коробками или шкафами.

В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить кабельную систему сети из кабелей и соединительных устройств разных производителей. Сегодня наиболее употребительными стандартами в мировой практике являются следующие.

• Американский стандарт EIA/TIA-568A, который был разработан совместными усилиями нескольких организаций: ANSI, EIA/TIA и лабораторией Underwriters Labs (UL). Стандарт EIA/TIA-568 разработан на основе предыдущей версии стандарта EIA/TIA-568 и дополнений к этому стандарту TSB-36 и TSB-40A).
• Международный стандарт ISO/IEC 11801.
• Европейский стандарт EN50173.

• Затухание (Attenuation). Затухание измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала.
• Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT). Измеряются в децибелах для определенной частоты сигнала.
• Импеданс (волновое сопротивление) — это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Импеданс измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (например, для коаксиальных кабелей, используемых в стандартах Ethernet, импеданс кабеля должен составлять 50 Ом). Для неэкранированной витой пары наиболее часто используемые значения импеданса — 100 и 120 Ом. В области высоких частот (100-200 МГц) импеданс зависит от частоты.
• Активное сопротивление — это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.
• Емкость — это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше (иногда применяют термин «паразитная емкость»). Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии.
• Уровень внешнего электромагнитного излучения или электрический шум. Электрический шум — это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает двух типов: фоновый и импульсный. Электрический шум можно также разделить на низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума в диапазоне до 150 кГц являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света; в диапазоне от 150 кГц до 20 МГц — компьютеры, принтеры, ксероксы; в диапазоне от 20 МГц до 1 ГГц — телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импуль-сного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.
• Диаметр или площадь сечения проводника. Для медных проводников достаточно употребительной является американская система AWG (American Wire Gauge), которая вводит некоторые условные типы проводников, например 22 AWG, 24 AWG, 26 AWG. Чем больше номер типа проводника, тем меньше его диаметр. В вычислительных сетях наиболее употребительными являются типы проводников, приведенные выше в качестве примеров. В европейских и международных стандартах диаметр проводника указывается в миллиметрах. Естественно, приведенный перечень характеристик далеко не полон, причем в нем представлены только электромагнитные характеристики и его нужно дополнить механическими и конструктивными характеристиками, определяющими тип изоляции, конструкцию разъема и т. п. Помимо универсальных характеристик, таких, например, как затухание, которые применимы для всех типов кабелей, существуют характеристики, которые применимы только к определенному типу кабеля. Например, параметр шаг скрутки проводов используется только для характеристики витой пары, а параметр NEXT применим только к многопарным кабелям на основе витой пары.

• полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (стандарт ISO 11801 допускает также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);
• величина перекрестных наводок NEXT в зависимости от частоты сигнала должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;
• затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ (на частоте 64 кГц) до 22 дБ (на частоте 100 МГц);
• активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м;
• емкость кабеля не должна превышать 5,6 нф на 100 м.

Помехоустойчивость и достоверность

Помехоустойчивость линииопределяет ее способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде, на внутренних проводниках. Помехоустойчивость линии зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей устойчивостью обладают кабельные линии и отличной — волоконно-оптические линии, малочувствительные ко внешнему электромагнитному излучению. Обычно для уменьшения помех, появляющихся из-за внешних электромагнитных полей, проводники экранируют и/или скручивают.

Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk — NEXT)определяют помехоустойчивость кабеля к внутренним источникам помех, когда электромагнитное поле сигнала, передаваемого выходом передатчика по одной паре проводников, наводит на другую пару проводников сигнал помехи. Если ко второй паре будет подключен приемник, то он может принять наведенную внутреннюю помеху за полезный сигнал. Показатель NEXT, выраженный в децибелах, равен 10 log Р_вых/Р_нав, где Р_вых— мощность выходного сигнала, Р_нав— мощность наведенного сигнала.

Чем меньше значение NEXT, тем лучше кабель. Так, для витой пары категории 5 показатель NEXT должен быть меньше -27 дБ на частоте 100 МГц.

Показатель NEXT обычно используется применительно к кабелю, состоящему из нескольких витых пар, так как в этом случае взаимные наводки одной пары на другую могут достигать значительных величин. Для одинарного коаксиального кабеля (то есть состоящего из одной экранированной жилы) этот показатель не имеет смысла, а для двойного коаксиального кабеля он также не применяется вследствие высокой степени защищенности каждой жилы. Оптические волокна также не создают сколь-нибудь заметных помех друг для друга.

В связи с тем, что в некоторых новых технологиях используется передача данных одновременно по нескольким витым парам, в последнее время стал применяться показатель PowerSUM, являющийся модификацией показателя NEXT. Этот показатель отражает суммарную мощность перекрестных наводок от всех передающих пар в кабеле.

Достоверность передачи данныххарактеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Иногда этот же показатель называютинтенсивностью битовых ошибок (Bit Error Rate, BER). Величина BER для каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с повторной передачей искаженных кадров) составляет, как правило,10 -4 — 10 -6 , в оптоволоконных линиях связи — 10 -9 . Значение достоверности передачи данных, например, в 10 -4 говорит о том, что в среднем из 10000 бит искажается значение одного бита.

Искажения бит происходят как из-за наличия помех на линии, так и по причине искажений формы сигнала ограниченной полосой пропускания линии. Поэтому для повышения достоверности передаваемых данных нужно повышать степень помехозащищенности линии, снижать уровень перекрестных наводок в кабеле, а также использовать более широкополосные линии связи.

2.1.4. Стандарты кабелей

Кабель — это достаточно сложное изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию. Кроме этого, для обеспечения быстрой перекоммутации кабелей и оборудования используются различные электромеханические устройства, называемые кроссовыми секциями, кроссовыми коробками или шкафами.

В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить кабельную систему сети из кабелей и соединительных устройств разных производителей. Сегодня наиболее употребительными стандартами в мировой практике являются следующие.

• Американский стандарт EIA/TIA-568A, который был разработан совместными усилиями нескольких организаций: ANSI, EIA/TIA и лабораторией Underwriters Labs (UL). Стандарт EIA/TIA-568 разработан на основе предыдущей версии стандарта EIA/TIA-568 и дополнений к этому стандарту TSB-36 и TSB-40A).
• Международный стандарт ISO/IEC 11801.
• Европейский стандарт EN50173.

• Затухание (Attenuation). Затухание измеряется в децибелах на метр для определенной частоты или диапазона частот сигнала.
• Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT). Измеряются в децибелах для определенной частоты сигнала.
• Импеданс (волновое сопротивление)— это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи. Импеданс измеряется в Омах и является относительно постоянной величиной для кабельных систем (например, для коаксиальных кабелей, используемых в стандартах Ethernet, импеданс кабеля должен составлять 50 Ом). Для неэкранированной витой пары наиболее часто используемые значения импеданса — 100 и 120 Ом. В области высоких частот (100-200 МГц) импеданс зависит от частоты.
• Активное сопротивление— это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.
• Емкость— это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше (иногда применяют термин «паразитная емкость»). Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии.
• Уровень внешнего электромагнитного излучения или электрический шум. Электрический шум — это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает двух типов: фоновый и импульсный. Электрический шум можно также разделить на низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума в диапазоне до 150 кГц являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света; в диапазоне от 150 кГц до 20 МГц — компьютеры, принтеры, ксероксы; в диапазоне от 20 МГц до 1 ГГц — телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импуль-сного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.
• Диаметр или площадь сечения проводника. Для медных проводников достаточно употребительной является американская система AWG (American Wire Gauge), которая вводит некоторые условные типы проводников, например 22 AWG, 24 AWG, 26 AWG. Чем больше номер типа проводника, тем меньше его диаметр. В вычислительных сетях наиболее употребительными являются типы проводников, приведенные выше в качестве примеров. В европейских и международных стандартах диаметр проводника указывается в миллиметрах. Естественно, приведенный перечень характеристик далеко не полон, причем в нем представлены только электромагнитные характеристики и его нужно дополнить механическими и конструктивными характеристиками, определяющими тип изоляции, конструкцию разъема и т. п. Помимо универсальных характеристик, таких, например, как затухание, которые применимы для всех типов кабелей, существуют характеристики, которые применимы только к определенному типу кабеля. Например, параметршаг скрутки проводовиспользуется только для характеристики витой пары, а параметрNEXTприменим только к многопарным кабелям на основе витой пары.

Оптические волокна в системах: основные принципы и преимущества

Оптические волокна – передовая технология связи, основанная на использовании светового сигнала для передачи данных, с применением высокоскоростной передачи и большой пропускной способности, что делает их идеальным выбором для современных систем связи.

Оптические волокна в системах: основные принципы и преимущества обновлено: 13 октября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Введение

В данной лекции мы рассмотрим оптические волокна – одну из ключевых технологий передачи данных в современных системах связи. Оптические волокна представляют собой тонкие стеклянные или пластиковые нити, способные передавать световые сигналы на большие расстояния с высокой скоростью и низкими потерями. В ходе лекции мы изучим принцип работы оптических волокон, их свойства, а также рассмотрим их применение в системах связи. Также мы обсудим преимущества и недостатки использования оптических волокон, технологии передачи данных по ним, различные типы оптических волокон и их особенности, а также требования к установке и обслуживанию оптических волоконных систем. Наконец, мы рассмотрим перспективы развития оптических волоконных технологий. Давайте начнем изучение этой увлекательной и важной темы!

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Оптические волокна: определение и принцип работы

Оптическое волокно – это тонкая прозрачная нить, изготовленная из стекла или пластика, способная передавать световые сигналы на большие расстояния. Оно состоит из центрального сердцевины, окруженной оболочкой, которая имеет меньший показатель преломления. Это позволяет свету, попадающему в сердцевину, отражаться от границы сердцевины и оболочки и продолжать свое движение по волокну.

Принцип работы оптического волокна основан на явлении полного внутреннего отражения. Когда световой сигнал попадает в сердцевину волокна под определенным углом, он отражается от границы сердцевины и оболочки и продолжает движение вдоль волокна. Этот процесс повторяется множество раз, позволяя свету передаваться по волокну без значительных потерь.

Оптические волокна используются в системах связи для передачи информации в виде световых сигналов. Световой сигнал, который представляет данные, модулируется и отправляется через оптическое волокно. По пути своего движения, световой сигнал может быть усилен и перенаправлен с помощью специальных устройств, таких как оптические усилители и коммутаторы.

Оптические волокна обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными медными проводами. Они обеспечивают более высокую пропускную способность, большую дальность передачи и имеют меньшие потери сигнала. Кроме того, оптические волокна не подвержены электромагнитным помехам и имеют более низкую степень искажения сигнала.

Технологии передачи данных по оптическим волокнам постоянно развиваются, позволяя достигать все более высоких скоростей передачи и увеличивать емкость сетей связи. Современные оптические волоконные системы могут передавать данные на скоростях до нескольких терабит в секунду и обеспечивать стабильную и надежную связь на большие расстояния.

Свойства оптических волокон

Оптические волокна – это тонкие и гибкие стеклянные или пластиковые нити, способные передавать световой сигнал на большие расстояния. Они имеют ряд уникальных свойств, которые делают их особенно полезными в системах связи и других технологиях.

Прозрачность

Оптические волокна обладают высокой прозрачностью, что означает, что они позволяют свету проходить через них без значительных потерь. Это свойство позволяет передавать световой сигнал на большие расстояния без необходимости усиления.

Низкие потери сигнала

Оптические волокна имеют очень низкие потери сигнала, что означает, что световой сигнал может быть передан на значительные расстояния без существенного ослабления. Это делает оптические волокна идеальным выбором для передачи данных на большие расстояния.

Большая пропускная способность

Оптические волокна имеют большую пропускную способность, что означает, что они могут передавать большой объем данных за короткое время. Это делает их идеальным выбором для передачи высокоскоростных сигналов, таких как видео и интернет.

Иммунитет к электромагнитным помехам

Оптические волокна не подвержены электромагнитным помехам, таким как радиочастотные сигналы или электромагнитные поля. Это позволяет им обеспечивать стабильную и надежную передачу данных даже в условиях сильных электромагнитных помех.

Малый размер и гибкость

Оптические волокна имеют очень малый диаметр, что делает их компактными и удобными для использования в различных устройствах и системах. Они также очень гибкие, что позволяет легко укладывать их в сложные конфигурации и маршруты.

Долговечность

Оптические волокна обладают высокой степенью долговечности и стабильности. Они устойчивы к воздействию внешних факторов, таких как влага, температурные изменения и механические воздействия. Это делает их надежными и долговечными в использовании.

Все эти свойства делают оптические волокна идеальным выбором для передачи данных в системах связи, компьютерных сетях, медицинских устройствах и других технологиях, где требуется высокая скорость, надежность и стабильность передачи сигнала.

Применение оптических волокон в системах связи

Оптические волокна играют ключевую роль в современных системах связи, обеспечивая передачу данных на большие расстояния с высокой скоростью и надежностью. Они заменили традиционные медные провода и стали основным средством передачи информации в сетях связи.

Длинные расстояния передачи

Оптические волокна позволяют передавать данные на очень большие расстояния без потери качества сигнала. Благодаря своей структуре и принципу работы, оптические волокна могут передавать сигналы на расстояния до нескольких сотен километров без необходимости усиления сигнала.

Высокая скорость передачи данных

Оптические волокна обеспечивают очень высокую скорость передачи данных. Они способны передавать информацию со скоростью до нескольких терабит в секунду, что делает их идеальным выбором для передачи больших объемов данных, таких как видео, аудио и высокоскоростной интернет.

Большая пропускная способность

Оптические волокна имеют большую пропускную способность, что означает, что они могут передавать большое количество данных одновременно. Это позволяет обеспечить высокую пропускную способность в сетях связи, что особенно важно в условиях растущего объема передаваемой информации.

Низкая помехоустойчивость

Оптические волокна имеют низкую помехоустойчивость, что означает, что они мало подвержены внешним электромагнитным помехам и шумам. Это делает их надежными и стабильными в использовании, особенно в условиях сильных электромагнитных полей или вблизи электронного оборудования.

Безопасность и конфиденциальность

Оптические волокна обеспечивают высокий уровень безопасности и конфиденциальности передаваемой информации. Они не излучают электромагнитные сигналы, которые могут быть перехвачены или подвергнуты вмешательству. Это делает их идеальным выбором для передачи конфиденциальной информации, такой как банковские данные или медицинские записи.

В целом, оптические волокна являются основным средством передачи данных в современных системах связи. Их применение позволяет обеспечить высокую скорость, надежность и безопасность передачи информации на большие расстояния.

Преимущества использования оптических волокон:

1. Высокая пропускная способность: Оптические волокна обладают очень высокой пропускной способностью, что позволяет передавать большое количество данных на большие расстояния. Это особенно важно в современных системах связи, где требуется передача больших объемов информации.

2. Большое расстояние передачи: Оптические волокна позволяют передавать данные на очень большие расстояния без потери качества сигнала. Это делает их идеальным выбором для междугородных и международных коммуникационных сетей.

3. Низкая потеря сигнала: Оптические волокна имеют очень низкую потерю сигнала по сравнению с другими средствами передачи данных, такими как медные провода. Это позволяет передавать сигналы на большие расстояния без необходимости использования усилителей сигнала.

4. Безопасность и конфиденциальность: Оптические волокна обеспечивают высокий уровень безопасности и конфиденциальности передаваемой информации. Они не излучают электромагнитные сигналы, которые могут быть перехвачены или подвергнуты вмешательству. Это делает их идеальным выбором для передачи конфиденциальной информации, такой как банковские данные или медицинские записи.

Недостатки использования оптических волокон:

1. Высокая стоимость: Оптические волокна и связанное с ними оборудование обычно имеют более высокую стоимость по сравнению с традиционными средствами передачи данных, такими как медные провода. Это может быть препятствием для их широкого использования в некоторых областях.

2. Хрупкость: Оптические волокна очень хрупкие и могут быть повреждены при неправильной установке или механическом воздействии. Это требует особой осторожности при обращении с ними и может потребовать дополнительных затрат на их обслуживание и ремонт.

3. Ограниченная гибкость: Оптические волокна имеют ограниченную гибкость по сравнению с медными проводами. Это может ограничивать их применение в некоторых ситуациях, где требуется большая гибкость и маневренность.

4. Зависимость от источника питания: Оптические волокна требуют постоянного источника питания для работы. Это может быть проблемой в случае сбоев в электроснабжении или при использовании в отдаленных или труднодоступных местах.

Несмотря на некоторые недостатки, преимущества использования оптических волокон обычно перевешивают их недостатки, и они широко применяются в современных системах связи и передачи данных.

Технологии передачи данных по оптическим волокнам

Оптические волокна являются основой для передачи данных в современных системах связи. Они обеспечивают высокую скорость передачи данных, большую пропускную способность и низкую потерю сигнала. Существует несколько технологий, которые используются для передачи данных по оптическим волокнам.

Многомодовая передача данных

Многомодовая передача данных (Multimode) – это технология, при которой световой сигнал передается по оптическому волокну с помощью нескольких мод света. В этом случае, световой сигнал отражается от стенок волокна и перемещается по нему в разных направлениях. Это позволяет передавать большее количество данных, но при этом возникают искажения и потери сигнала на больших расстояниях.

Одномодовая передача данных

Одномодовая передача данных (Singlemode) – это технология, при которой световой сигнал передается по оптическому волокну только одной модой света. В этом случае, световой сигнал перемещается по волокну в прямом направлении без отражений. Это позволяет передавать данные на большие расстояния без искажений и потерь сигнала. Однако, для одномодовой передачи данных требуется более дорогостоящее оборудование.

Волоконно-оптические усилители

Волоконно-оптические усилители (Optical Fiber Amplifiers) – это устройства, которые усиливают оптический сигнал в оптическом волокне без его преобразования в электрический сигнал. Они используются для усиления сигнала на больших расстояниях и компенсации потерь сигнала. Существуют различные типы волоконно-оптических усилителей, такие как эрбиевые усилители и рамановские усилители.

Волоконно-оптические коммутаторы

Волоконно-оптические коммутаторы (Optical Fiber Switches) – это устройства, которые позволяют переключать световой сигнал между различными оптическими волокнами. Они используются для маршрутизации и переключения сигнала в оптических сетях. Волоконно-оптические коммутаторы могут быть механическими, электромеханическими или оптическими.

Технологии передачи данных по оптическим волокнам играют важную роль в современных системах связи. Они обеспечивают высокую скорость передачи данных, большую пропускную способность и низкую потерю сигнала. Выбор конкретной технологии зависит от требований системы и условий эксплуатации.

Типы оптических волокон и их особенности

Одномодовые оптические волокна

Одномодовые оптические волокна (ОМВ) предназначены для передачи светового сигнала в одном моде, то есть в одной основной моде распространения. Они имеют меньший диаметр сердцевины (обычно около 9 мкм) и меньший диаметр оболочки, что позволяет снизить дисперсию и потери сигнала.

ОМВ обладают высокой пропускной способностью и могут передавать сигналы на большие расстояния без искажений. Они широко используются в длиннодействующих системах связи, таких как междугородные и международные кабельные сети.

Многомодовые оптические волокна

Многомодовые оптические волокна (ММВ) предназначены для передачи светового сигнала в нескольких модах распространения. Они имеют больший диаметр сердцевины (обычно около 50 мкм или 62,5 мкм) и более широкий диаметр оболочки.

ММВ обладают более высокой дисперсией и потерями сигнала по сравнению с ОМВ, что ограничивает их пропускную способность и дальность передачи. Они часто используются в короткодействующих системах связи, таких как локальные сети и системы видеонаблюдения.

Поляризационно-зависимые оптические волокна

Поляризационно-зависимые оптические волокна (ПЗОВ) предназначены для передачи светового сигнала с учетом его поляризации. Они обладают специальной структурой, которая позволяет разделять свет на две поляризационные составляющие и передавать их по отдельности.

ПЗОВ используются в системах связи, где важна стабильность поляризации сигнала, например, в оптических сетях с высокой плотностью каналов или в системах связи с оптическими усилителями.

Оптические волокна с дополнительными функциями

Оптические волокна с дополнительными функциями (ОВДФ) предназначены для выполнения специальных задач, помимо передачи светового сигнала. Они могут иметь встроенные датчики для измерения температуры, давления, деформации и других параметров.

ОВДФ широко применяются в различных областях, таких как медицина, наука, промышленность и безопасность. Они позволяют осуществлять мониторинг и контроль различных процессов и условий с использованием оптического волокна.

Технические характеристики оптических волокон

Оптические волокна имеют ряд технических характеристик, которые определяют их возможности и эффективность в передаче светового сигнала. Вот некоторые из основных характеристик оптических волокон:

Диаметр волокна

Диаметр оптического волокна определяет его размер и влияет на его механическую прочность и гибкость. Обычно диаметр волокна составляет около 125 микрометров (мкм) для одномодовых волокон и около 50 мкм для многомодовых волокон.

Индекс преломления

Индекс преломления оптического волокна определяет скорость распространения светового сигнала внутри волокна. Он зависит от материала, из которого изготовлено волокно, и может быть различным для одномодовых и многомодовых волокон.

Дисперсия

Дисперсия оптического волокна описывает изменение скорости распространения светового сигнала в зависимости от его длины волны. Дисперсия может быть положительной или отрицательной и влияет на качество передачи сигнала и его дальность.

Пропускная способность

Пропускная способность оптического волокна определяет его способность передавать определенное количество данных за единицу времени. Она измеряется в битах в секунду (бит/с) и зависит от различных факторов, таких как диаметр волокна, дисперсия и длина волны.

Длина волны

Длина волны оптического сигнала, передаваемого по волокну, влияет на его характеристики и возможности передачи данных. Различные типы оптических волокон могут быть оптимизированы для работы с определенными длинами волн, такими как 850 нм, 1310 нм или 1550 нм.

Механическая прочность

Механическая прочность оптического волокна определяет его способность выдерживать механическое напряжение и деформацию без повреждений. Она зависит от материала волокна и его конструкции.

Затухание

Затухание оптического волокна описывает потерю сигнала при его передаче по волокну. Оно может быть вызвано различными факторами, такими как поглощение света в материале волокна, рассеяние и дисперсия. Затухание измеряется в децибелах на километр (дБ/км).

Это лишь некоторые из основных технических характеристик оптических волокон. Понимание этих характеристик поможет вам выбрать подходящее волокно для конкретных задач и обеспечить эффективную передачу светового сигнала.

Требования к установке и обслуживанию оптических волоконных систем

Правильная установка и монтаж

Установка оптических волоконных систем требует точности и аккуратности. Волокна должны быть правильно подключены к разъемам и соединены с другими компонентами системы. Неправильная установка может привести к потере сигнала или повреждению волокна.

Защита от механических повреждений

Оптические волокна очень тонкие и хрупкие, поэтому необходимо предпринять меры для защиты их от механических повреждений. Волокна должны быть укладаны и закреплены таким образом, чтобы избежать изгибов, перегибов и натяжения. Также рекомендуется использовать защитные оболочки и кабельные каналы для предотвращения повреждений.

Правильная очистка и обслуживание

Оптические волокна могут быть чувствительными к загрязнениям, поэтому необходимо регулярно очищать их от пыли, грязи и других частиц. Для очистки волокон следует использовать специальные средства и инструменты, чтобы избежать повреждения поверхности волокна. Также важно регулярно проверять и обслуживать другие компоненты системы, такие как разъемы и световые источники.

Контроль качества и тестирование

При установке и обслуживании оптических волоконных систем необходимо проводить контроль качества и тестирование. Это включает проверку световых потерь, затухания, дисперсии и других параметров передачи сигнала. Тестирование поможет выявить возможные проблемы и улучшить производительность системы.

Обучение и квалификация персонала

Установка и обслуживание оптических волоконных систем требует определенных знаний и навыков. Персонал, работающий с волокнами, должен быть обучен и квалифицирован для выполнения этих задач. Это поможет избежать ошибок и повреждений, а также обеспечит эффективную работу системы.

Соблюдение этих требований поможет обеспечить надежную и эффективную работу оптических волоконных систем. При необходимости всегда обращайтесь к специалистам для получения дополнительной информации и консультаций.

Перспективы развития оптических волоконных технологий

Оптические волокна являются одной из ключевых технологий в области связи и передачи данных. Они обладают высокой пропускной способностью, низкими потерями сигнала и имеют большой потенциал для дальнейшего развития. Вот некоторые перспективы развития оптических волоконных технологий:

Увеличение пропускной способности

Одним из главных направлений развития оптических волокон является увеличение их пропускной способности. С постоянным ростом объема передаваемых данных требуется более высокая скорость передачи. Исследования в области новых материалов и конструкций волокон позволяют достигать все более высоких скоростей передачи данных.

Улучшение энергоэффективности

Оптические волокна имеют преимущество перед другими технологиями связи в плане энергоэффективности. Они потребляют меньше энергии для передачи данных на большие расстояния. Однако, и здесь есть место для улучшения. Исследования направлены на разработку более энергоэффективных компонентов и систем, что позволит снизить энергопотребление оптических волоконных сетей.

Развитие новых приложений

Оптические волокна находят применение не только в системах связи, но и в других областях. Например, они используются в медицине для оптической диагностики и лечения, в сенсорных системах для измерения различных параметров, в промышленности для контроля и мониторинга процессов и т.д. Развитие новых приложений оптических волоконных технологий открывает новые возможности и перспективы для их использования.

Улучшение надежности и долговечности

Одним из важных аспектов развития оптических волоконных технологий является улучшение их надежности и долговечности. Волокна должны быть устойчивыми к внешним воздействиям, таким как механические нагрузки, температурные изменения и влажность. Исследования в области новых материалов и конструкций волокон направлены на повышение их надежности и долговечности.

В целом, оптические волокна имеют большой потенциал для дальнейшего развития и применения в различных областях. Исследования и инновации в этой области продолжаются, и мы можем ожидать еще большего прогресса в будущем.

Таблица свойств оптических волокон

Свойство	Описание
Принцип работы	Оптические волокна передают информацию в виде световых сигналов, которые пропускаются через волокно и отражаются от его стенок. Сигналы передаются в виде модуляции интенсивности или частоты света.
Преимущества	– Большая пропускная способность и скорость передачи данных – Малые потери сигнала на больших расстояниях – Иммунитет к электромагнитным помехам – Безопасность передачи данных – Малый размер и вес волоконных кабелей
Недостатки	– Высокая стоимость установки и обслуживания – Сложность ремонта и замены волоконных кабелей – Чувствительность к изгибам и повреждениям – Необходимость специального оборудования для работы с оптическими волокнами
Типы оптических волокон	– Одномодовые волокна: передают только один мод света, обеспечивая высокую пропускную способность и малые потери сигнала – Многомодовые волокна: передают несколько модов света, обеспечивая более простую и дешевую установку, но с большими потерями сигнала на больших расстояниях
Технические характеристики	– Диаметр волокна – Индекс преломления – Дисперсия – Потери сигнала – Пропускная способность – Длина волны передаваемого света
Применение	– Системы связи и передачи данных – Медицинская диагностика и лечение – Измерительные приборы и сенсоры – Промышленная автоматизация и контроль

Заключение

Оптические волокна – это тонкие стеклянные или пластиковые нити, которые используются для передачи световых сигналов в системах связи. Они обладают рядом уникальных свойств, таких как высокая пропускная способность, низкая потеря сигнала и иммунитет к электромагнитным помехам. Оптические волокна широко применяются в современных телекоммуникационных системах, обеспечивая быструю и надежную передачу данных на большие расстояния. Однако, они также имеют свои недостатки, такие как высокая стоимость установки и сложность обслуживания. В будущем, оптические волокна ожидается дальнейшее развитие и улучшение технических характеристик, что позволит им стать еще более востребованными в сфере связи и передачи данных.

Оптические волокна в системах: основные принципы и преимущества обновлено: 13 октября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

2.2. Характеристики оптических волокон

Создание современных волоконно-оптических линий связи требует все более высокого ка­чества оптического волокна и жесткого контроля за его параметрами, каждый из которых обеспечивает те или иные функции системы. Так, для оптимизации бюджета потерь и длин регенерационных участков магистральных волоконно-оптических линий связи крайне важ­но четко контролировать коэффициент затухания. Коэффициент хроматической дисперсии определяет то предельное расстояние, на которое может передаваться оптический сигнал с заданными спектральными характеристиками при заданных требованиях к качеству переда­чи. В системах со спектральным уплотнением величина дисперсии влияет на степень прояв­ления нелинейных эффектов и связанные с этим перекрестные помехи.

Диаметр модового поля, его неконцентричность по отношению к оболочке волокна, диа­метр сердцевины волокна и ее некруглость, радиус собственной кривизны ОВ играют важную роль для минимизации потерь в местах сварных соединений и обеспечения их качества. Кро­ме того, асимметрия сердцевины вызывает появление поляризационной модовой дисперсии.

Стабильность затухания при макро- и микроизгибах, высокая механическая прочность ОВ и большие длины волокна (кабеля) позволяют оптимизировать процесс каблирования, прокладки и монтажа кабеля, а также техническое обслуживание линейных трактов. Меха­ническая прочность ОВ является основным фактором, определяющим надежность и долго­вечность оптического кабеля и линии связи.

2.2.1. Оптические и передаточные характеристики

Затухание и дисперсия — два основных параметра оптического волокна, стремление к оп­тимизации которых определило, в основном, ход развития волоконно-оптической техно­логии.

Затухание в оптическом волокне

Величина затухания в ОВ описывает уменьшение интенсивности излучения по мере его прохождения по волокну.

Затухание на длине волны между поперечными сечениями волокна 1 и 2, находящимися на расстоянии L км, определяется как [2.7]:

где — интенсивность импульса на входе в поперечное сечение 1, — интенсивность импульса на выходе из поперечного сечения 2.

Коэффициент затухания , или затухание на единицу длины волокна, не зависит от длины волокна и рассчитывается как:

Оптические потери в кварцевом оптическом волокне а определяются, в основном, тре­мя факторами (рис. 2.6):

• поглощением излучения материалом ;
• рэлеевским рассеянием ;

— потерями на излучение

Полные оптические потери в общем виде можно представить как:

Рис. 2.6. Спектральная зависимость оптических потерь кварцевого одномодового ОВ и составляющие ее механизмы [2.5]: 1 — спектральное поглощение кварцевого одномодового волокна с гидро­ксильными пиками на длинах волн 0,95; 1,25; 1,38 мкм; 2 — собственное по­глощение в ультрафиолетовой области спектра; 3 — собственное поглощение в инфракрасной области спектра; 4 — рэлеевское рассеяние; 5 — потери на излучение, вызванные волноводными нерегулярностями

Потери на поглощение. Состоят из собственных оптических потерь в кварцевом стекле ОВ и избыточных потерь, вызванных поглощением излучения на примесях.

Собственные оптические потери обусловлены краями основных полос фунда­ментального поглощения в ультрафиолетовой и ближней инфракрасной областях спектра. Первая полоса обусловлена природой химической связи Si-O, а длинноволновый край по­глощения — собственными колебаниями связи Si-O и ее обертонами. На рабочей длине волны 1550 нм поглощение длинноволнового края сказывается незначительно, что обеспе­чивает предельно низкие для кварцевого ОВ потери в этой области. В области длин волн, больших 1600 нм, потери на инфракрасное поглощение доминируют.

Избыточные потери поглощения вызываются наличием поглощающих примесей, среди которых наибольшее влияние оказывают ионы гидроксила . Среди ряда полос по­глощения, причиной которых является наличие ионов в кварцевом стекле, наиболее ин­тенсивной является полоса поглощения на длине волны 1383 нм, обусловленная комбина­цией обертонов основной полосы поглощения ионов (2,73 мкм) и колебаний кремне­кислородной решетки кварцевого стекла. Эта полоса поглощения в рабочей области спектра кварцевого ОВ носит название гидроксильного пика.

Рэлеевское рассеяние. Является причиной собственных оптических потерь кварцевого стекла, которые также имеют в основе фундаментальный механизм — рассеяние излучения на флуктуациях плотности или показателя преломления (размером ), замороженных в стекле в процессе его изготовления.

Оптические потери, вызванные рэлеевским рассеянием, уменьшаются с возрастанием длины волны по закону , и именно они определяют основной вклад в потери на длине волны 1550 нм, где потери для кварцевого волокна минимальны.

Потери на излучение. Вызываются волноводными нерегулярностями, которые обуслов­лены, в основном, наличием макро- и микроизгибов ОВ и нерегулярностей геометрии ОВ с периодом менее 1 мм, когда энергия направляемых мод передается в моды излучения. Поте­ри на излучение на макро- и микроизгибах ОВ возникают при любых отклонениях положе­ния отрезка ОВ от прямолинейного и вызваны выходом некоторого количества излучения в оболочку и его потерей. Потери на излучение на макроизгибах возникают, когда ради­ус изгиба ОВ во много раз превышает диаметр его оболочки (рис. 2.7, а). В этом случае угол падения луча на границе «сердцевина-оболочка» в месте изгиба становится меньше критического угла полного внутреннего отражения , и луч выходит из сердцевины, что приводит к увеличению оптических потерь.

Рис. 2.7. Потери на излучение в оптических волокнах: а) на макроизгибах (многомодовое ОВ), б) на микроизгибах: 1 — сердцевина ОВ; 2 — оболочка ОВ; 3 — оптическое волокно; 4 — защитное полимерное покрытие, где а — диаметр сердцевины; b — диаметр оболочки; R — радиус изгиба; — критический угол

Микроизгибы вызываются случайными отклонениями ОВ от его номинального осе­вого положения, амплитуда отклонений составляет менее 3 мкм, а период — менее 1 мм. (рис. 2.7, б). Причинами микроизгибов являются деформации растяжения и сжатия ОВ при изменениях температуры, наложении оболочек, скрутке при изготовлении кабеля.

Рабочие диапазоны длин волн. В современных линиях связи, где материалом среды пе­редачи является кварцевое оптическое волокно, используются несколько рабочих диапазо­нов длин волн излучения (окон прозрачности), которые обозначены на кривой спектрально­го затухания кварцевого ОВ (рис. 2.8).

Первые линии связи на многомодовых волокнах работали в первом окне прозрачности вблизи 850 нм, поскольку для работы в этом диапазоне были доступны лазерные источники и приемники. Применение линий, использующих первое окно прозрачности (~850 нм), ог­раничивается локальными и внутриобъектовыми сетями.

Линии магистральной и внутризоновой связи, имеющие длину регенерационного участ­ка 30. 70 км, работают во втором окне прозрачности (1285. 1330 нм), в котором величина хроматической дисперсии минимальна.

Наиболее перспективным для высокоемких сетей связи оказалось освоение диапазо­нов пропускания в длинноволновой области: третьего (1530. 1565 нм) и четвертого (1565. 1625 нм) окон прозрачности, в которых все современные типы кварцевых оптиче­ских волокон имеют наименьшее затухание (0,18. 0,20 дБ/км), и для которых разработа­ны оптические усилители на основе легированного эрбием оптического волокна.

Рис. 2.8. Спектральное затухание и окна прозрачности кварцевого оптического волокна: 1 — первое окно; 2 — второе окно; 3 — третье окно; 4 — четвертое окно; 5 — пятое окно

И, наконец, в последние годы разработана принципиально новая технология изготовле­ния оптических волокон, исключающая наличие ионов ОН» в стекле сердцевины волокна. Таким образом, было открыто для передачи пятое окно прозрачности (1350. 1530 нм), что увеличило рабочий диапазон длин волн почти на 100 нм по сравнению со стандартным во­локном. При этом коэффициент затухания ОВ в пятом окне прозрачности оказывается даже меньшим, чем во втором окне.

Оценка качества ОВ по затуханию проводится с учетом комплекса характеристик, кото­рые обычно представлены в спецификациях на оптические волокна:

• коэффициент затухания на опорных длинах волн 850, 1310 и 1550 нм;

• прирост коэффициента затухания в интервале рабочих длин волн относительно коэф­фициента затухания на опорной длине волны:

1285. 1330 нм (1310 нм); 1530. 1565 нм (1550 нм); 1530. 1625 нм (1550 нм);

• коэффициент затухания на длине волны гидроксильного пика 1383 ± 3 нм;
• однородность (непрерывность) затухания по длине волокна;

• макроизгибные потери (изменения затухания волокна, намотанного на оправку диа­метром 32 мм, один виток, и на оправку диаметром 75 мм, 100 витков).

Длина волны отсечки. Определяется как наименьшая длина волны, при которой в во­локне реализуется одномодовый режим распространения излучения. Длина волны отсеч­ки зависит от натяжения волокна, радиуса изгиба волокна, сжатия и т.д., поэтому длина волны отсечки «свободного волокна» меньше, чем длина волны отсечки оптического кабеля . Важность этого параметра обусловлена тем, что при превышении значения длины волны отсечки оптического кабеля над длиной волны используемого в линии связи оптического источника излучения передача сигнала по ОК в одномодовом режиме стано­вится невозможной. В спецификациях на ОВ обычно приводится значение этого парамет­ра для волокна в кабеле .

Диаметр модового поля (ДМП). Этот параметр относится также к важнейшим характе­ристикам одномодового волокна и характеризуется диаметром сечения ОВ, в котором со­средоточена основная часть мощности распространяющегося излучения 1 ) . Диаметр модово­го поля по величине численно близок, но не равен диаметру сердцевины ОВ. В специфика­ции на ОВ обычно приводится также погрешность концентричности ДМП волокна, некруг­лость ДМП обычно не измеряется.

Дисперсия оптического волокна

Второй важнейшей характеристикой оптического волокна с точки зрения применения его в линиях связи является дисперсия — рассеяние во времени и в пространстве спектральных или модовых составляющих оптического импульса, что ведет к увеличению его длительно­сти при распространении по длине ОВ. Явление дисперсии приводит к тому, что при прохо­ждении последовательности прямоугольных импульсов (цифрового сигнала) через опреде­ленную длину ОВ импульсы будут уширяться и, в итоге, станет невозможным разделение двух соседних импульсов, т.е. возникнут ошибки передачи. Таким образом, дисперсия явля­ется основным фактором, ограничивающим пропускную способность, или ширину полосы пропускания ОВ.

Три механизма дисперсии являются причинами, уменьшающими ширину полосы про­пускания ОВ:

• межмодовая дисперсия;
• хроматическая дисперсия;
• поляризационно-модовая дисперсия.

Относительное влияние каждого из этих механизмов зависит от типа ОВ (многомодовое или одномодовое) и типа источника излучения (лазерный или светоизлучающий диод).

Межмодовая дисперсия. Обусловлена различной скоростью распространения мод в волокне и возникает в многомодовых ОВ, в том числе при использовании лазерных ис­точников. Величина межмодовой дисперсии определяется, в основном, профилем показа­теля преломления ОВ. В одномодовых ОВ межмодовая дисперсия возникает, если рабо­чая длина волны меньше длины волны отсечки волокна, т.е. когда режим работы ОВ пере­стает быть одномодовым.

Хроматическая дисперсия. Возникает из-за различия скоростей распространения длин волн, составляющих спектр источника излучения, что приводит к уширению импульса. В величину хроматической дисперсии. основной вклад вносят две составляющие:

где — материальная дисперсия, — волноводная дисперсия.

Материальная дисперсия может рассматриваться как уширение импульса при его распространении через массив стекла, что обусловлено зависимостью показателя пре­ломления стекла сердцевины ОВ от длины волны.

Волноводная дисперсия связана с направляющими свойствами волокна и оп­ределяется зависимостью групповой скорости мод от длины волны излучения. Степень этой зависимости определяется волноводной структурой волокна: геометрическими размерами сердцевины и формой профиля показателя преломления, а также шириной спектра излучения источника.

Для расчета хроматической дисперсии волокон с несмещенной дисперсией. на длине волны пользуются уравнением Селмейера:

где — длина волны нулевой дисперсии, нм; — наклон дисперсионной кривой, пс/нм 2 ·км.

Типичные кривые материальной и волноводной дисперсии для разных типов одномо­довых волокон — стандартного с несмещенной дисперсией (Рек. МСЭ-Т G.652), ОВ со вмещенной дисперсией (Рек. МСЭ-Т G.653) и ОВ с ненулевой смещенной дисперсией (Рек. МСЭ-Т G.655) приведены на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Типичные кривые материальной и волноводной дисперсии одномодовых волокон [2.8]: 1 — материальная дисперсия; 2 — волноводная дисперсия стандартного ОВ с несмещен­ной дисперсией (Рек. МСЭ-Т G.652); 3 — волноводная дисперсия ОВ со смещенной и не­нулевой смещенной дисперсией (Рек. МСЭ-Т G.653 и G.655, соответственно)

Материальная дисперсия практически одинакова для всех типов ОВ и на длинах волн больше 1290 нм имеет положительный знак. Волноводная дисперсия имеет отрицательный знак, ее величина для стандартного ОВ незначительна, что в сочетании с вкладом матери­альной дисперсии дает нулевое значение хроматической дисперсии для стандартного волок­на на длине волны 1310 нм.

Изменяя структуру профиля показателя преломления ОВ, т.е. меняя величину волно­водной дисперсии, можно изменять соотношение между материальной и волноводной дисперсиями и, таким образом, величину суммарной хроматической дисперсии. Этот принцип лежит в основе технологии получения ОВ со смещенной (Рек. МСЭ-Т G.653) и ненулевой смещенной (Рек. МСЭ-Т G.655) дисперсиями. Волокна этих типов оптимизиро­ваны для работы в третьем и четвертом окнах прозрачности (1530. 1625 нм), где сочетаются минимальное затухание на длине волны 1550 нм и низкое значение хроматической дисперсии в этом диапазоне.

В спецификациях хроматическую дисперсию ОВ обычно характеризуют следующие параметры:

— длина волны нулевой дисперсии , нм;

-максимальная дисперсия в рабочих интервалах длин волн 1285. 1330 нм и 1530. 1565 нм, пс/нм·км;

— максимальный наклон дисперсионной кривой при ,пс/нм 2 ·км.

Поляризационная модовая дисперсия (ПМД). Характеризуется временем дифференци­альной групповой задержки между двумя ортогонально поляризованными модами, что при­водит к уширению импульса [2.7]. Причиной возникновения ПМД является небольшая асимметрия поперечного сечения, всегда имеющая место в реальных ОВ, и напряжения, ко­торым эти ОВ подвергаются. Величина ПМД определяется комбинацией двух факторов: ли­нейного двулучепреломления и взаимодействия мод.

Появление ПМД в ОВ определяют два вида механизмов: внутренние и внешние.

Внутренние механизмы — это некруглость сердцевины и оболочки ОВ, неконцентрич­ность покрытия, неконцентричность сердцевины по отношению к оболочке, эллиптичность покрытия, неконцентричность покрытия по отношению к волокну, внутренние напряжения в стекле ОВ.

Внешние механизмы ПМД связаны с усилиями, действующими на ОВ. Это радиальные напряжения сжатия, напряжения сжатия и растяжения при изгибе ОВ и напряжения сдвига при кручении ОВ.

Характеристики асимметрии ОВ имеют случайное распределение по длине волокна и во времени, что свидетельствует о статистической природе явления ПМД. Величина ПМД од­ного участка линии может добавляться и вычитаться из величины другого случайным обра­зом, отсюда имеет место квадратичная зависимость величины ПМД от длины ОВ. Важной особенностью ПМД является то, что ее величина не является постоянной, а зависит от тех­нологии каблирования и воздействий на кабель, таких как сжатие, скручивание, изгиб, мон­таж и прокладка кабеля и т.д.

В спецификациях обычно приводятся два параметра, характеризующих величину ПМД — значение коэффициента ПМД индивидуального волокна и величина коэффициен­та ПМД протяженной линии, размерность ПМД — . В пределах ошибки измере­ния величина коэффициента ПМД одна и та же для длин волн 1310 и 1550 нм.

Коэффициент ПМД протяженной линии, состоящей из соединенных волокон, определя­ется как квадратный корень из математического ожидания квадрата (среднеквадратичная величина) коэффициентов ПМД отдельных волокон.

Эффект ПМД в линиях связи первого поколения не принимался во внимание, однако по мере увеличения протяженности линий и внедрения оптических усилителей стала прояв­ляться роль ПМД как фактора, ограничивающего дальность и скорость передачи. При этом требования к ширине полосы пропускания растут на всех уровнях, начиная от магистраль­ных сетей и кончая сетями доступа, и это обстоятельство вызывает необходимость ужесто­чения требований к ПМД и ее контроля при строительстве и эксплуатации линий связи.