Giao tiếp bằng sợi quang hoạt động như thế nào và tại sao nó được sử dụng trong truyền thông tốc độ cao

Thông tin liên lạc bằng cáp quang là phương pháp truyền thông trong đó tín hiệu được truyền dưới dạng ánh sáng và sợi quang được sử dụng như một phương tiện truyền tín hiệu ánh sáng từ nơi này đến nơi khác. Tín hiệu truyền trong sợi quang được chuyển đổi từ tín hiệu điện thành ánh sáng và ở đầu nhận, nó được chuyển ngược lại thành tín hiệu điện từ ánh sáng. Dữ liệu được gửi có thể ở dạng âm thanh, video hoặc dữ liệu đo từ xa sẽ được gửi qua khoảng cách xa hoặc qua Mạng cục bộ. Truyền thông cáp quang có kết quả tốt trong việc truyền dữ liệu đường dài với tốc độ cao, nó đã được sử dụng như một ứng dụng cho các mục đích truyền thông khác nhau.

Truyền thông cáp quang hoạt động như thế nào?

Các quá trình sợi truyền thông quang truyền tín hiệu dưới dạng ánh sáng mà là lần đầu tiên chuyển đổi thành ánh sáng từ các tín hiệu điện và truyền đi, và sau đó ngược lại sẽ xảy ra ở phía bên nhận.

Quá trình này có thể được giải thích bằng cách sử dụng sơ đồ dưới đây:

Phía máy phát:

Về phía máy phát, đầu tiên nếu dữ liệu là tương tự, nó sẽ được gửi đến một mạch mã hóa hoặc bộ chuyển đổi để chuyển đổi tín hiệu tương tự thành các xung kỹ thuật số 0,1,0,1… (tùy thuộc vào cách dữ liệu) và được chuyển qua mạch phát nguồn sáng. Và nếu đầu vào là kỹ thuật số thì nó được gửi trực tiếp qua mạch phát nguồn sáng để chuyển đổi tín hiệu dưới dạng sóng ánh sáng.

Cáp quang:

Sóng ánh sáng nhận được từ mạch phát đến cáp quang lúc này được truyền từ vị trí nguồn đến đích và nhận tại khối thu.

Bên nhận:

Bây giờ ở phía máy thu, tế bào quang, còn được gọi là máy dò ánh sáng, nhận sóng ánh sáng từ cáp quang, khuếch đại nó bằng cách sử dụng bộ khuếch đại và chuyển nó thành tín hiệu kỹ thuật số thích hợp. Bây giờ nếu nguồn đầu ra là kỹ thuật số thì tín hiệu không bị thay đổi thêm và nếu nguồn đầu ra cần tín hiệu tương tự thì các xung kỹ thuật số sau đó được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu tương tự bằng cách sử dụng mạch giải mã.

Toàn bộ quá trình truyền tín hiệu điện từ điểm này đến điểm khác bằng cách chuyển đổi nó thành ánh sáng và sử dụng cáp quang làm nguồn truyền dẫn được gọi là Truyền thông cáp quang.

Tại sao chất xơ được sử dụng?

Dây cáp quang đã thay thế dây đồng làm cáp truyền tải vì nó có nhiều ưu điểm hơn so với dây cáp điện.

Khả năng truyền lớn : Một sợi silica duy nhất có thể truyền hàng trăm nghìn kênh điện thoại, chỉ sử dụng một phần nhỏ công suất lý thuyết.
Suy hao nhỏ : Tín hiệu bị mất khoảng 0,2 dB / km đối với sợi silica đơn mode hiện đại để có thể bắc cầu nhiều chục km mà không cần khuếch đại tín hiệu.
Khuếch đại dễ dàng : Một số lượng lớn các kênh có thể được khuếch đại lại trong một bộ khuếch đại sợi quang duy nhất nếu cần cho khoảng cách truyền dẫn rất lớn.
Chi phí thấp : Do tốc độ truyền lớn có thể đạt được, chi phí cho mỗi bit được vận chuyển có thể cực kỳ thấp.
LightWeight: So với cáp điện, cáp quang rất nhẹ.
Không bị nhiễu: Cáp quang miễn nhiễm với các vấn đề phát sinh với cáp điện, chẳng hạn như vòng nối đất hoặc nhiễu điện từ (EMI).

Lý do giải thích rõ ràng rằng cáp quang tốt hơn nhiều so với cáp đồng đồng trục và đây là lý do tại sao cáp quang được ưa chuộng hơn so với các phương tiện truyền dẫn thông thường.

Tại sao lại là ánh sáng chứ không phải điện?

Ánh sáng hoặc ánh sáng Laser (chính xác là) được sử dụng cho liên lạc sợi quang vì lý do ánh sáng laser là nguồn ánh sáng bước sóng đơn. Trong khi các tín hiệu ánh sáng khác như ánh sáng mặt trời hoặc bóng đèn có nhiều bước sóng ánh sáng và do đó, nếu được sử dụng để liên lạc, chúng sẽ tạo ra một chùm tia rất kém mạnh mẽ và mặt khác, tia laser có một chùm tia đơn lẻ sẽ dẫn đến chùm tia mạnh hơn như đầu ra.

Vì vậy, Ít phân tán hơn, truyền số lượng tín hiệu nhiều hơn và tiêu tốn ít thời gian hơn khiến ánh sáng trở thành một nguồn tốt để liên lạc.

Đặc điểm của truyền thông cáp quang

Trong truyền thông cáp quang, ánh sáng được sử dụng như một tín hiệu được truyền bên trong cáp quang. Phương thức giao tiếp này có những đặc điểm quan trọng cần được thảo luận và làm cho nó trở thành một phương thức giao tiếp tốt.

Băng thông - Sự phân tán ánh sáng laser đơn có nghĩa là một lượng tín hiệu tốt có thể được truyền đi (Thông tin được truyền theo bit) mỗi giây, dẫn đến băng thông cao cho khoảng cách xa.
Đường kính nhỏ hơn - Đường kính của cáp quang có đường kính khoảng 300 micromet.
Trọng lượng nhẹ - Cáp quang có trọng lượng nhẹ so với cáp đồng.
Truyền tín hiệu khoảng cách xa - Vì ánh sáng laser không bị phân tán nên nó có thể dễ dàng truyền qua một khoảng cách xa.
Suy hao thấp - Sợi quang được làm bằng thủy tinh và tia laser truyền qua nó, tín hiệu truyền đi chỉ bị suy hao 0,2 dB / km.
Bảo mật đường truyền - Mã hóa quang học và không có sự hiện diện của tín hiệu điện từ giúp dữ liệu được bảo mật qua cáp quang.

Các ứng dụng của sợi quang

Truyền thông cáp quang chủ yếu được sử dụng trong ngành viễn thông sử dụng sợi quang để:

Truyền tín hiệu điện thoại.
Truyền thông Internet.
Truyền hình cáp Truyền tín hiệu.

Ngoài ra, cáp quang ngày nay còn được sử dụng ở khắp mọi nơi trong gia đình, công nghiệp, văn phòng với khoảng cách xa cũng như liên lạc khoảng cách nhỏ.

Tác động của sợi quang lên IoT (Internet of Things)

Giao tiếp Cáp quang sẽ có tác động lớn đến IOT và những điều này được liệt kê sẽ giải thích cho bạn cách IOT yêu cầu Cáp quang.

Phương tiện truyền dẫn nhanh - Tương lai sẽ là IOT và tất cả các thiết bị và mọi thứ của chúng ta sẽ được kết nối với internet, nơi cần giao tiếp tốt và tốc độ cao. Phương tiện truyền dẫn duy nhất hỗ trợ yêu cầu này là Cáp quang. Tương lai cần IOT và IOT cần Cáp quang để liên lạc tốt nhất có thể giúp đạt tốc độ dữ liệu Không dây lên đến tốc độ 100 Gbps, giúp cho việc liên lạc và truyền dữ liệu kích thước lớn chỉ trong vài giây.
Bảo mật dữ liệu - Bảo mật trong IoT là mối quan tâm chính khi chúng ta nghĩ đến lượng lớn dữ liệu được truyền giữa hàng tỷ thiết bị được kết nối với nhau. Có thể lấy cắp dữ liệu từ phương tiện truyền thông trừ khi đó là cáp quang. Các sợi quang học rất khó bị hack và việc hack chúng mà không bị phát hiện là điều không thể. Vì vậy, một lần nữa, một sợi quang học có thể giúp bảo mật dữ liệu và truyền dữ liệu với tốc độ rất cao.
Không bị mất dữ liệu do nhiễu - Cáp quang có thể được lắp đặt ở bất kỳ đâu (ngay cả dưới nước hoặc ở các khu vực nhiệt độ cao) và không bị nhiễu điện từ, dẫn đến không bị mất dữ liệu do nhiễu.