Использование оптоволоконных технологий в видеонаблюдении

В то время как миллиарды людей во всем мире все еще пытаются получить доступ к основному Интернету, многим из нас повезло жить в районах, где относительно дешевый и сверхбыстрый интернет легко доступен, с кабельными компаниями, поставщиками телекоммуникационных услуг и автономными интернет-провайдерами. Зуб и гвоздь для доли разума и доли рынка. Однако из-за того, что за наше внимание борется так много разных технологий, рядовым потребителям становится все труднее выбирать одну из них. Так что, если вы когда-нибудь задумывались, какая технология широкополосного интернета вам подходит, вам следует продолжить, потому что в ходе этой статьи мы углубимся в дискуссию о кабеле и оптоволокне и расскажем вам обо всех различиях и Сходство между двумя конкурирующими технологиями в попытке сделать работу по выбору провайдера просто для вас.

Что такое широкополосный кабель?

Сети кабельного телевидения являются одними из крупнейших поставщиков интернет-услуг для потребителей во всем мире. В кабельном доступе в Интернет обычно используется кабельный модем в помещении клиента для перекодировки цифровых сигналов в электронные и наоборот. Несмотря на то, что существует множество конкурирующих технологий, которые позволяют кабельным компаниям предоставлять своим пользователям возможность подключения к Интернету, DOCSIS, или Спецификация интерфейса передачи данных по кабелю, является одной из наиболее популярных технологий, поскольку стандарт DOCSIS 3.x более широко применяется кабельной службой. провайдеры с каждым годом. Хотя теоретически кабельные компании могут выбирать оптоволоконные кабели для обеспечения доступа своих интернет-абонентов, большинство предпочитают придерживаться коаксиальных кабелей, которые десятилетиями использовались для передачи телевизионных сигналов. Так что же такое коаксиальные кабели и как они помогают в передаче сигналов?

Коаксиальные кабели обычно состоят из медного сердечника, обернутого диэлектрическим изолятором, и тканого медного экрана, обернутого снаружи пластиковой оболочкой. Эта технология восходит к концу девятнадцатого века, когда базовый, базовый дизайн был запатентован английским инженером и математиком Оливером Хивисайдом в 1880 году. За прошедшее столетие коаксиальные кабели широко использовались для передачи радиочастотных сигналов, действуя как линии электропередач, соединяющие радиопередатчики и приемники с их антеннами, цифровым аудио (S / PDIF), а также для сигналов кабельного телевидения и подключения к Интернету.

Что такое Fibre Broadband?

Оптоволоконная широкополосная связь — это общий термин для любой широкополосной сети, которая использует оптоволоконные кабели для связи последней мили . Преимущества использования оптического волокна для передачи сигналов много. Во-первых, из-за чрезвычайно низкого затухания сигналы, проходящие через эти кабели, практически без потерь, что не только повышает качество сигнала для конечных пользователей, но и экономит деньги для операторов, позволяя значительно увеличить расстояние между усилителями или повторителями. Во-вторых, оптоволоконные кабели также гораздо менее подвержены помехам от токов заземления или других паразитных сигналов, которые являются общими для медных кабелей, что делает сигналы намного более чистыми и чистыми для конечных пользователей, в отличие от сигналов, поступающих через медные кабели. Так что же такое оптическое волокно и чем оно отличается от традиционных медных кабелей?

Волоконно-оптический кабель состоит из стеклянной или пластиковой жилы, окруженной прозрачным материалом оболочки с более низким показателем преломления. В отличие от коаксиальных кабелей, которые передают электрические сигналы, связь по оптоволоконным кабелям осуществляется путем посылки световых импульсов, которые модулируются для передачи информации. Световые сигналы формируют электромагнитную несущую волну и передаются на другой конец посредством явления полного внутреннего отражения, которое возможно из-за оболочки с низким показателем преломления, поскольку оболочка с более высоким показателем преломления позволила бы свет, чтобы избежать кабеля.

Кабель против волокна: скорость и надежность

Что касается потребителя, одной из ключевых областей различий между кабельной и оптоволоконной широкополосной связью являются скорости. Хотя медные кабели, такие как Cat5e и Cat 6, могут обеспечивать гигабитные скорости (1 Гбит / с), качество сигнала и скорости становятся равными примерно через 100 мс (около 325 футов) . Типичные оптоволоконные кабели, с другой стороны, способны выдерживать такие скорости на протяжении десятков километров по причинам, изложенным выше. Вот почему интернет-провайдеры, предлагающие самые высокие скорости, обычно имеют тенденцию предлагать соединения FTTH (Fibre to the Home).

Оптоволоконный интернет также, как правило, более надежен из-за низкого затухания и перекрестных помех, как упомянуто выше, но из-за того, что сращивать оптоволокно гораздо сложнее, чем из меди, ремонтные работы становятся реальной проблемой в случае повреждения оптоволоконных кабелей во время строительства дорог, обслуживания канализации, или стихийные бедствия.

Несмотря на то, что оптоволокно обычно меднее, вам следует учесть, что скорость интернет-соединения зависит от ряда факторов. Прежде всего, поскольку жилые соединения не являются «выделенными», вы получаете «общий» план, в соответствии с которым пропускная способность распределяется между несколькими пользователями в окрестности независимо от того, используете ли вы оптоволокно или медь. Хотя это позволяет интернет-провайдерам предоставлять дешевый интернет миллионам пользователей, это также влияет на общую пропускную способность, поэтому ваши скорости всегда объявляются как «до». Выделенные планы в основном используются предприятиями, и, хотя они более надежны и скорости гарантированы, они стоят на порядок больше.

Кабель против волокна: цены и доступность

В последнее время цены на оптоволоконное оборудование значительно снизились, что позволило провайдерам заменить свои устаревшие медные сети оптоволоконными кабелями вплоть до домов клиентов. В связи с тем, что крупные и влиятельные кабельные компании, такие как Comcast в США и Hathway в Индии, начинают предлагать соединения FTTH на основе DOCSIS 3.x со сверхвысокими скоростями по доступным ценам, различия в цене между кабелем и оптоволоконным кабелем почти полностью исчезли, особенно в большинство крупных мегаполисов по всему миру.

Однако картина продолжает оставаться мрачной в сельских районах и во многих небольших городах, где высокоскоростной интернет на основе оптоволокна по-прежнему остается роскошью. Обычные DSL и медные интернет-соединения все еще являются правилом, а не исключением, когда вы выезжаете из крупных городов и их пригородов, но высокие цены на сверхбыструю оптоволоконную широкополосную связь в этих регионах являются скорее фактором свободного рынка. Система, чем из-за цен на волокнистое оборудование.

Кабель против волокна: и победитель …

Очень редко мы видим явного победителя в спорах между двумя конкурирующими технологиями, но это один из таких случаев. Коаксиальные кабели хорошо служили кабельному телевидению и интернет-индустрии в течение большей части четырех десятилетий, но конец близок. Несомненно, у них все еще остается много жизни, поскольку это касается многих других приложений, но оптическое волокно просто лучше подходит для требований высокой пропускной способности интернет-приложений двадцать первого века. В связи с тем, что количество устройств IoT (Internet of Things) будет расти в течение следующего десятилетия в геометрической прогрессии, потоковая передача видео 4K становится все более распространенной для устройств обрезки шнуров на таких платформах, как Netflix и Amazon Prime, и 3D-печать, как утверждается, стала предметом широкого потребления. Требования к пропускной способности только в одном направлении. И коаксиальный кабель, несмотря на все его сильные стороны, просто не может конкурировать с волокном на этом фронте.

Волоконно-оптические кабели также менее подвержены помехам от соседних линий электропередач, электрического оборудования или даже молнии, потому что они не передают электричество и сделаны из непроводящих материалов, таких как стекло или пластик. Хотя медные провода по-прежнему стоят немного дешевле, чем оптоволокно, цена RFoG (радиочастота по сравнению со стеклом) значительно превышает их первоначальные затраты.

Кабель против оптоволокна: будущее проводного интернета

В то время как будущее проводного Интернета принадлежит оптоволокну, по мнению большинства исследователей и отраслевых специалистов, вопрос, который многие задают, заключается в том, является ли будущее за проводным Интернетом вообще. Поскольку операторы беспроводной связи в Японии, Южной Корее и США уже демонстрируют скорость Gigabit в своих экспериментальных сетях 5G, некоторые полагают, что проводной Интернет, каким мы его знаем сегодня, вполне может уйти в прошлое в ближайшие годы, хотя, было бы умозрительно сказать об этом прямо сейчас. Что касается дебатов по кабелю и оптоволоконному кабелю, теперь, когда у вас есть понимание этого вопроса, вы думаете, что оптоволокно сможет выполнить обещание сверхбыстрого и доступного интернета для всех, при условии, что проводной интернет не идет на пользу? путь Додо? Или вы думаете, что нам придется ждать чего-то вроде Google Project Project Loon, чтобы достичь этого? Оставьте свои мысли в разделе комментариев ниже, потому что мы любим услышать от вас.

Оптоволокно — наиболее быстрая на сегодняшний день технология передачи информации в сети интернет. Структура оптического кабеля отличается определёнными особенностями: такой провод состоит из маленьких очень тонких проводков, ограждённых специальным покрытием, которое отделяет один проводок от другого.

По каждому проводку передаётся свет, который передаёт данные. Оптический кабель способен передавать одновременно данные, кроме интернет-соединения, также телевидения и стационарного телефона.

Потому оптоволоконная сеть позволяет пользователю совмещать все 3 услуги одного провайдера, подключая роутер, ПК, телевизор и телефон к единому кабелю.

Другое название оптоволоконного подключения — фиброоптическая связь. Такая связь даёт возможность передавать данные при помощи лазерных лучей на расстояния, измеряемые сотнями километров.

Оптический кабель состоит из мельчайших волокон, диаметр которых составляет тысячные доли сантиметра. Эти волокна передают оптические лучи, которые переносят данные, проходя через сердечник каждого волокна, состоящий из кремния.

Оптические волокна дают возможность установить соединение не только между городами, но и между странами и континентами. Связь по интернету между разными материками поддерживается через оптоволоконные кабели, проложенные по океанскому дну.

Оптоволоконный интернет

Благодаря оптическому кабелю можно настраивать высокоскоростное интернет-соединение, которое играет огромную роль в сегодняшнем мире. Оптоволоконный провод является самой прогрессивной технологией передачи данных по сети.

Плюсы оптического кабеля:

• Долговечность, высокая пропускная способность, способствующая быстрой передаче данных.
• Безопасность передачи данных — оптоволокно даёт возможность программам моментально обнаруживать несанкционированный доступ к данным, поэтому доступ к ним для злоумышленников почти исключён.
• Высокая защищённость от помех, хорошее подавление шума.
• Особенности строения оптического кабеля делают скорость передачи данных через него в несколько раз выше, чем скорость передачи данных через коаксиальный кабель. Прежде всего это относится к видеофайлам и аудиофайлам.
• При подключении оптоволокна можно организовать систему, реализующую некоторые дополнительные опции, например, видеонаблюдение.

Однако самым главным достоинством оптоволоконного кабеля является его способность установить соединение объектов, удалённых друг от друга на огромное расстояние. Это возможно благодаря тому, что у оптического кабеля отсутствуют ограничения по длине каналов.

Подключение интернета с помощью оптоволокна

Самый распространённый в РФ интернет, сеть которого функционирует на основе оптоволокна, предоставляется провайдером Ростелеком. Как подключить оптоволоконный интернет?

Сначала следует просто убедиться в том, что оптический кабель подведён к дому. Затем нужно заказать подключение к интернету у провайдера. Последний должен сообщить данные, обеспечивающие подключение. Потом нужно выполнить настройку оборудования.

Она осуществляется так:

• После проведения оптоволокна и подключения оборудования, обеспечивающего работу в оптических пассивных сетях, сотрудниками фирмы-провайдера, вся последующая настройка выполняется самостоятельно.
• Прежде всего устанавливаются жёлтый кабель и розетка так, как изображено на рисунке ниже.
• Можно иметь собственный Wi-Fi роутер, не обязательно приобретать маршрутизатор от Ростелекома. К Wi-Fi подключают оптоволоконный кабель, оптический терминал и основной шнур, посредством которого происходит подключение роутера к оптической розетке.
• Нужно выбрать для установки всего оборудования как можно более вентилируемое место. Монтажнику из компании-провайдера следует указать, где именно нужно установить элементы сети.

Терминал оборудован специальным гнездом, позволяющим соединяться с компьютером и соединять роутер с интернетом.

Кроме того, терминал имеет 2 дополнительных гнезда, позволяющих подключить к оптоволоконному соединению аналоговый домашний телефон, а также ещё несколько гнёзд предусмотрены для подключения телевидения.

14

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:

1. Многомодовый, или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее качественный;
2. 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.

Используемые источники:

• https://ru.gadget-info.com/90095-cable-vs-fiber-broadband-which-is-better
• https://help-wifi.com/poleznoe-i-interesnoe/opticheskoe-volokno-i-optovolokonnyj-internet-chto-eto-i-kak-podklyuchit/
• https://rostech.info/optovolokonnye-kabeli-vidy-i-harakteristiki