Mokslo ir technologijų pasaulis

Kuo skiriasi šviesolaidis ir paprastas laidas? Kodėl šviesolaidinis internetas geresnis už kitus? Kokia yra didžiausia šviesolaidžio sparta? Atsakymus į šiuos ir daugelį kitų klausimų apie šviesolaidį žino KTU Elektros ir elektronikos fakulteto docentas dr. Paulius Tervydis.

Šiuolaikinis šviesolaidis yra plauko storumo stiklo skaidula, kuri naudojama kaip terpė interneto, kompiuterių ar telefono tinklo duomenims perduoti. Šviesolaidžiai patalpinami į optinius kabelius, kuriais apjungiama telekomunikacijų, interneto paslaugų teikėjų ir vartotojų tinklų įranga. Net ir kalbant mobiliuoju telefonu naudojami šviesolaidžiai, kuriais yra sujungiamos judriojo ryšio bazinės ar komutacinės stotys. Todėl šviesolaidinio ryšio technologijos šiuo metu yra ne tik interneto, bet ir kitų telekomunikacinių tinklų pagrindas.

Jei paprastais variniais laidais duomenys yra perduodami elektriniais signalais, šviesolaidžiais yra perduodami optiniai signalai. Optinio signalo slopinimas optinėse skaidulose žymiai mažesnis ir perduodamų dažnių juosta platesnė nei elektrinio signalo variniuose laiduose. Šios savybės leidžia šviesolaidžiu perduoti signalus didesniais atstumais ir didesne sparta.

Optinio signalo perdavimui per šviesolaidį reikalingas optinis siųstuvas ir optinis imtuvas. Optinis siųstuvas yra prijungimas viename šviesolaidžio gale, o optinis imtuvas – kitame. Optiniame siųstuve yra lazerinis diodas, kurio šviesos spindulio intensyvumas yra moduliuojamas siunčiamų duomenų elektriniu signalu. Taip gaunamas optinis signalas patenka į šviesolaidį, kuriuo sklinda iki optinio imtuvo. Optiniame imtuve yra fotodiodas, kuris pakeičia priimtą optinį signalą į elektrinį.

Optinėse skaidulose signalo slopinimui sumažinti išnaudojamas visiško šviesos atspindžio efektas. Optinis signalas sklinda optinės skaidulos šerdimi, atsispindėdamas nuo ją gaubiančio stiklo apvalkalo. Skaidulos apvalkalo skersmuo 125 µm, o šerdies skersmuo priklauso nuo skaidulos tipo: vienmodėse skaidulose 10µm, o daugiamodėse – 50 arba 62,5µm. Tam, kad pasireikštų visiško šviesos atspindžio efektas, šerdies lūžio rodiklis yra didesnis už apvalkalo.

Slopinimas ir dispersija (sklidimo greičių išsibarstymas) optinėse skaidulose priklauso nuo optinio signalo šviesos bangos ilgio. Mažiausias slopinimas apie 0,17 dB/km yra ties 1550 nm, o mažiausia dispersija ties 1310 nm. Palyginimui, elektrinio 200MHz signalo slopinimas variniame „UTP Cat6“ kabelyje yra 29dB/100 m.

Todėl kompiuterių tinklams, kuriuose naudojami variniai kabeliai, kas 100 m turi būti statomi signalą regeneruojantys prietaisai, o naudojant optinius kabelius tarp signalą atstatančių arba galinių įrenginių gali būti keliasdešimt kilometrų, priklausomai nuo duomenų perdavimo spartos, optinio siųstuvo galingumo ir optinio imtuvo jautrumo.

Naudojant bangų ilgių sutankinimo technologiją, per optinę skaidulą tuo pačiu metu galima perduoti iki 160 signalų, kuriuos siunčia optiniai siųstuvai su skirtingo bangos ilgio lazeriniais diodais. Jei vieno tokio signalo duomenų sparta 10 Gbit/s, tai sumoje gautųsi 1,6 Tbit/s.

Tokios duomenų perdavimo spartos dideliais atstumais ir per tą pačią perdavimo terpę negalima pasiekti nei per varinius kabelius, nei radijo bangomis. Taip pat ir ryšio patikimumas naudojant šviesolaidžius yra žymiai didesnis, nes ryšiui sudaryti reikia mažiau tarpinių įrenginių, o perduodamo signalo neįtakoja elektromagnetinė interferencija.

Šiuo metu Lietuva „FTTH Council Europe“ duomenimis užima pirmą vietą Europoje pagal šviesolaidinio interneto prieigos FTTB („Fiber To The Building“) naudojimą. Todėl interneto sparta Lietuvoje yra viena didžiausių Europoje ir pasaulyje. Lietuvoje vykdomi ir RAIN projekto darbai, kurie padidins šviesolaidinio interneto pasiekiamumą ir kaimiškų vietovių gyventojams.

Mokslo festivalio „Erdvėlaivis Žemė“ dalyviams P. Tervydis paaiškins skirtumus ir parodys kaip atrodo šviesolaidžiai, optiniai siųstuvai ir imtuvai. Šviesolaidžių suvirinimo metu bus matoma ir šviesolaidžio struktūra: šerdis ir ją gaubiantis stiklo apvalkalas. Taip pat bus parodyti optinio signalo perdavimo charakteristikų matavimai optiniu reflektometru bei galios matuokliu.

Į doc. dr. Pauliaus Tervydžio paskaitą „Plaukas, ant kurio kabo Internetas“ festivalyje „Erdvėlaivis Žemė“ kviečiame rugsėjo 11 d. 12 val. KTU Elektros ir elektronikos fakulteto 442 aud. (Studentų g. 50, Kaunas).