Давным-давно, в прошлом веке, чтобы подключиться к интернету, нужен был модем — по нему дозванивались до провайдера по проводной телефонной линии. Потом появились локальные сети, и сейчас быстрый интернет по выделенной линии — стандарт для подключения квартир и домов со скоростью до одного гигабита в секунду.
Но есть ещё более скоростной способ передачи данных и подключения к сети — оптоволокно. Про него многие говорят, но не многие знают, как это работает и в чём там сложность. Давайте разбираться.
Что такое оптоволокно
Оптоволокно — вид кабеля для передачи данных, внутри которого находится материал, похожий на стекло.
Чаще всего для подключения к сети используют медные сетевые кабели: коаксиальный и витую пару. Медный сердечник кабеля служит проводником, а сигнал передаётся с помощью электрических импульсов. Оптоволокно отличается тем, что его сердечник кварцевый или полимерный, а сигнал передаётся по нему при помощи света.
Самый простой оптоволоконный кабель устроен так:
- В самом центре находится сердечник из непрерывной тонкой нити из кварца или полимера. Именно она передаёт сигнал.
- Тонкий слой стекла или геля, который покрывает сердечник и образует с ним единую твёрдую нить-световод, в котором запирается световая волна.
- Укрепляющие волокна из кевлара, или арамидная пряжа, которая защищает нить-светодиод от чрезмерного натяжения и сжатия.
- Пластиковая внешняя оболочка, которая защищает внутренности кабеля от истирания, порезов и незначительного количества влаги.
Нить-световод, или волокно, имеет толщину примерно с человеческий волос. Наружный слой стекла отражает свет внутрь, чтобы он проходил через изгибы кабеля и сигнал не терялся. В оптоволоконном кабеле может быть от одного до 288 волокон — каждое со своей защитой. Чем больше волокон, тем сложнее конструкция кабеля, но тем большую скорость он даёт.
Оптоволоконный кабель чуть сложнее самого простого содержит несколько нитей-светодиодов в разноцветных пластиковых оболочках. Их окружают укрепляющие волокна, и всё это заключено во внешнюю пластиковую оболочку:
В оптоволоконных кабелях ещё более сложной конструкции добавляются такие составляющие, как трос, силовые элементы и бронепокров. Нити-светодиоды в разноцветных пластиковых оболочках размещаются в оптических модулях — тоже в разноцветных оболочках, чтобы модули было легче различать:
Самые толстые оптоволоконные кабели имеют многослойную конструкцию с упрочняющими и дополнительными защитными элементами. Такие кабели используют, например для подводных коммуникаций. На дне морей и океанов нашей планеты лежит 529 толстых магистральных оптоволоконных кабелей. По ним проходит 95% международного интернет-трафика. Если интересно, интерактивную карту расположения кабелей можно посмотреть по адресу submarine-cable-map-2023.telegeography.com:
Откуда берётся такая скорость передачи данных
Оптоволоконный интернет быстрее традиционного кабельного, потому что данные передаются с помощью лазера. Это позволяет в одном световом пучке сконцентрировать большую плотность данных и получить скорость до 40 Гбит/с.
Если направить лазер на один конец волокна, луч света пройдёт по нему и появится на другом конце в виде маленького огонька. По этому же принципу работает весь декор и украшения для дома с тонкими белыми трубками:
Плюсы оптоволоконного интернета
Пропускная способность оптоволокна выше и при этом потерь сигнала у него меньше, чем у медных сетевых кабелей. А так как свет распространяется на большие расстояния, оптоволокну практически не нужны усилители сигнала.
Кроме того, оптоволокно менее восприимчиво к помехам. Медному сетевому кабелю нужно экранирование от электромагнитных помех. Но когда друг с другом соединено множество медных кабелей, их экранирования становится недостаточно. У оптоволокна нет подобных проблем за счёт его физических свойств.
В отличие от медных сетевых кабелей, оптоволоконные невосприимчивы также к перепадам температур и сырости. Если обычный медный кабель может давать сбой при смене погоды, то с оптоволокном такого не происходит.
Как подключается оптоволоконный интернет к компьютеру или обычной сети
Данные передаются по оптоволокну в виде светового потока, а стандартный разъём на компьютере или роутере рассчитан на электрические, а не на оптические сигналы. Это значит, что для подключения компьютера нам понадобится конвертер или специальный модем.
Обычно оптоволокно прокладывают до специального оптоволоконного шкафа на улице. От него интернет передаётся дальше двумя способами:
- FTTC (fiber to the cabinet), когда от шкафа до дома или квартиры идёт обычный медный провод, а конвертер стоит в шкафу;
- FTTP (fiber to the premises) или FTTB (fiber to the building) или FTTH (fiber to the house), когда от шкафа до дома идёт более тонкое оптоволокно. Тут уже конвертер стоит внутри дома или квартиры.
Почему оптоволокно в квартире — это редкость
Хотя 95% интернет-трафика проходит по оптоволоконным кабелям, оптоволокно редко прокладывают прямо до квартир или домов пользователей. Это связано с тем, что такой способ прокладки стоит дороже, чем подключиться по медному проводу.
Основные причины такие:
- оптоволоконные кабели дороже медных;
- конвертер для оптоволокна тоже стоит дорого;
- подключать, настраивать и поддерживать работу в сети такого оборудования для провайдера сложнее, чем подключение по обычному кабелю.
Ещё есть «тёмное волокно» — это когда оптоволоконный кабель установлен, но в настоящее время не используется. Большинство сетей содержат от трети до половины тёмного волокна. Так происходит, потому что операторы намеренно прокладывают намного больше кабеля, чем требуется, ведь строительство и рабочая сила стоят ещё больше, чем сам кабель, и проще проложить несколько свободных линий про запас, чем тянуть там второй такой же кабель. А ещё тёмное волокно помогает при обрыве соединения — в этом случае монтажники берут свободную линию из тёмного волокна и подключают её как рабочую.
А есть ли что-то быстрее оптоволокна?
Сказать по правде, мы не знаем. Последний мировой рекорд зафиксировал передачу данных на 51,7 км со скоростью 1,02 Пбит/с. Чтобы получить такой результат, разработали специальный оптоволоконный кабель. Навряд ли такие кабели появятся в наших домах и офисах в ближайшие годы — слишком дорого.
А вообще, если загрузить самолёт жёсткими дисками по несколько терабайт каждый, на них что-то записать и полететь в другой город, то в теории мы получим ещё большую скорость передачи данных. Но это уже совсем дичь, конечно.
