Високотехнологічне інформаційне право України
2.2. Оптоволоконна система передавання інформації: історія і сучасність
Ретроспектива проблеми
Явище розповсюдження промінів світла по прозорих циліндрах шляхом повного внутрішнього відбиття відомо здавна. Історію систем передавання даних на значні відстані слід розпочинати з давнини, коли для передавання інформації люди використовували димові сигнали. Відтоді ці системи кардинально змінилися, з’явилися спочатку телеграф, потім — коаксиальний кабель. У своєму розвитку ці системи рано чи пізно досягли фундаментальних обмежень: для електричних систем це явище послаблення сигналу на певній відстані, для НВЧ — носійна частота. Тому тривали пошуки принципово нових систем, і у другій половині XX ст. рішення було знайдено — виявилося, що передавання сигналу за допомогою світла набагато ефективніше.
Уперше проходження світла шляхом повних внутрішніх відбиттів було продемонстровано Джоном Тіндалем у Королівському товаристві в Англії в 1870 р., де він використав освітлювану світлом посудину з водою і показав, що коли струмінь води проходив через отвір у стінці посудини, світло розповсюджувалось за шляхом струменя.
Можливість практичного передавання світла по прозорих трубах була доведена В. М. Чиколевим у 1888 р., однак штучно-елементне передавання зображень завдяки світоводам в оптичних та електроннооптичних приладах була реалізована лише через 70 років.
Явище, описане Тіндалем, було забуто до 1927 р., коли Байрд в Англії і Ханзел у США розглянули можливість використання скляних волокон без оболонки в телебаченні для передавання і відтворення зображення. Однак їх ідея залишилася нездійсненою. У 1930 р. Ламм у Німеччині на системі із кварцових волокон продемонстрував можливість передавати світло і зображення. Результати його експерименту також не знайшли практичного застосування.
Новий імпульс розвитку волоконна оптика одержала у другій половині ХХ ст., коли з 1956 р. було впроваджено термін «волоконна оптика».
Лазер (англ. laser від Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — підсилення світла за допомогою змушеного випромінювання) — устрій, що використовує квантовомеханічний ефект змушеного випромінювання когерентного променя світла. Винахід лазера Мейменом у 1960 р. суттєво вплинув на розвиток сучасної науки і техніки. Лазери здійснили мрію людей і спонукали до інтенсивних досліджень оптичного зв’язку, який на сьогодні став реальністю. Лазери широко поширено в системах оптичного зв’язку та оброблення інформації, в яких сполучаються принципи волоконної та інтегральної оптики [2]. Це ілюструє й той факт, що вже протягом декількох років інтенсивно розроблюються квантові генератори коливань носійної частоти для передавання інформації — найважливіші елементи систем зв’язку.
Бурхливому розвитку наукових досліджень і розробок у галузі оптичного зв’язку сприяли: поява напівпровідникових лазерів, що нині досягли стадії практичного застосування; можливість виробництва волоконних світловодів з наднизькими загасаннями у найбільш оптимальному діапазоні довжин хвиль. У 1966 р. Као і Хокман із STC Laboratory (STL) продемонстрували оптичне волокно зі скла, яке мало загасання в 1000 Дб/км (у той час як загасання в коаксіальному кабелі становило всього 5-10 Дб/км) завдяки домішкам, які в ньому утримувалися.
Існували дві глобальних проблеми при розробленні оптичних систем передавання даних: джерело світла і носій сигналу. Перша розв’язалася з винаходом лазерів у 1960 р., друга — з появою високоякісних ВОЛЗ у 1970 р. Це була розробка Corning Glass Works. Загасання в таких кабелях становило близько 20 Дб/км, що було цілком прийнятним для передавання сигналу в телекомунікаційних системах. У той же час було розроблено досить компактні напівпровідникові GaAs-лазери.
Після інтенсивних досліджень у період з 1975 по 1980 р. з’явилася перша комерційна оптоволоконна система, що оперувала світлом з довжиною хвилі 0,8 мкм і використовувала напівпровідниковий лазер на основі арсеніду галію (GaAs). Продуктивність систем першого покоління складала 45 Мбіт/с, відстань між повторювачами — 10 км.
22 квітня 1977 р. в Лонг-Біч, штат Каліфорнія, компанія General Telephone and Electronics уперше використала оптичний канал для передавання телефонного трафіку на швидкості 6 Мбіт/с.
Друге покоління оптоволоконних систем було розроблено для комерційного використання на початку 80-х років ХХ ст. Вони оперували світлом з довжиною хвилі 1,3 мкм від InGaAsP-лазерів. Однак обмеженням таких систем були втрати, що виникають в каналі. Але вже у 1987 р. ці системи працювали на швидкості до 1,7 Гбіт/с при відстані між повторювачами 50 км.
На початку 80-х років ХХ ст. основними сферами застосування ВОЛЗ стали телефонна мережа, кабельне телебачення, внутрішньо-об’єктовий зв’язок, обчислювальна техніка, система контролю та управління технологічними процесами та ін. [142].
Перший трансатлантичний телефонний оптоволоконний кабель — ТАТ-8 було уведено в експлуатацію в 1988 р. У його основі лежала оптимізована технологія Desurvire посилення проміння. ТАТ-8 розроблявся як перший підводний оптоволоконний кабель між Сполученими Штатами Америки і Європою [62].
Основним матеріалом волоконно-оптичної лінії зв’язку є оптоволокно. Сьогодні воно використовується як середовище передавання на телекомунікаційних мережах різних рівнів: від міжконтинентальних магістралей до домашніх комп’ютерних мереж.
При оптоволоконній технології передавання даних як середовище використовується кварцовий скляний або пластиковий кабель (fibre cable). Кабелі на базі оптичних волокон, які використовуються у волоконно-оптичному зв’язку, дозволяють передавати інформацію на значні відстані з більш високою швидкістю передавання даних, ніж електронними засобами зв’язку.
Таким чином, оптоволоконний зв’язок — це вид зв’язку, що використовує як носій інформаційного сигналу електромагнітне випромінювання оптичного діапазону з використанням волоконно-оптичних кабелів. Завдяки високій носійній частоті і широким можливостям мультиплексування пропускна здатність волоконно-оптичних мереж багаторазово перевищує пропускну здатність усіх інших систем зв’язку і може вимірюватися терабітами в секунду. Мале загасання світла в оптичному волокні сприяє можливості застосування волоконно-оптического зв’язку на значних відстанях без використання підсилювачів.
Оптичне волокно
Таким чином, у волоконно-оптичних мережах зв’язку інформація передається за оптичними діелектричними хвилеводами відомим під назвою «оптичне волокно».
Оптичне волокно вважається оптимальним фізичним середовищем для передавання інформації, а також найбільш перспективним середовищем для передавання значних потоків інформації на значні відстані. Підстави для цього випливають з особливостей, притаманних оптичним хвилеводам.
Фактично оптичне волокно є ниткою з оптично прозорого матеріалу (скло, пластик) використовується для перенесення світла усередині себе за допомогою повного внутрішнього відбиття.
Оптичне волокно має круглий перетин і складається із двох частин — серцевини і оболонки. Для забезпечення повного внутрішнього відбиття абсолютний показник переломлення серцевини трохи вище показника переломлення оболонки. Наприклад, якщо показник переломлення оболонки дорівнює 1,474, то показник переломлення серцевини — 1,479.
Промінь світла, спрямований у серцевину, поширюватиметься по ній, випробовуючи багаторазові відбиття від межі серцевина-оболонка. Оптичні волокна, які використуються в телекомунікаційній сфері, мають діаметр 125±1 мікронів. Діаметр серцевини може відрізнятися залежно від типу волокна і національних стандартів.
Основним елементом таких кабелів є оптичне волокно, що буває декількох видів: 1) полімерне оптичне волокно; 2) скловолокно із високоякісного кварцового скла з захисним полімерним покриттям;
2) скловолокно із чистого високоякісного кварцового скла.
Для використання в промислових умовах ринок пропонує волоконно-оптичні кабелі, виконані з полімерного оптичного волокна і скловолокна, а також комбіновані кабелі з мідними жилами.
Оптоволоконний (волоконно-оптичний) кабель — це принципово інший тип кабелю порівняно з електричним або мідним кабелем. Носієм інформації в ньому є світло.
Металева оплітка кабелю звичайно відсутня, оскільки екранування від зовнішніх електромагнітних перешкод тут не потрібно, однак іноді її все ж таки застосовують для механічного захисту від навколишнього середовища (такий кабель іноді називають броньовим, він може поєднувати під однією оболонкою декілька оптоволоконних кабелів).
Волоконно-оптичний зв’язок вільний від електромагнітних перешкод і недоступний для несанкціонованого використання — перехопити сигнал, переданий по оптичному кабелю, неможливо без його руйнування.
Оптоелектроніка і нановолокна
Оптоелектроніка являє собою розділ науки і техніки, в якому вивчаються питання генерації, розповсюдження, перетворення та зберігання інформації на основі спільного використання електричних і оптичних методів [236]. Сучасна оптоелектроніка базується на досягненнях низки галузей науки і техніки, серед яких насамперед має бути виділена напівпровідникова і квантова електроніка. У своєму розвитку оптоелектроніка, з одного боку, доповнює сучасну електроніку, а з другого — поступово здобуває все більше самостійне значення.
Елементна база сучасної оптоелектроніки досить різноманітна і містить такі основні групи приладів: 1) оптовипромінювачі: лазери і світловипромінюючі діоди; 2) фотоелектричні приймачі випромінювання (фотоприймачі): фоторезистори, фототранзистори, фототирис- тори; 3) прилади, що керують випромінюванням для відображення інформації — індикатори, індикаторні панелі; 4) прилади для електричної ізоляції — оптрони; 5) оптичні канали зв’язку та передавання інформації — волоконно-оптичні світловоди.
Основу будь-якої оптоелектронної системи становлять оптовипромінювачі, які підрозділяються на джерела когерентного і некогерентного випромінювання. Пристрої когерентної (лазерної) і некогерентної оптоелектроніки відрізняються один від одного принципом генерації, поширення та реєстрації сигналів [236, с. 3-10].
Таким чином, оптоелектроніка є якісно новим етапом у розвитку електронно-інформаційних технологій, які є розділом науки і техніки, і вивчає як оптичні, так і електронні явища в речовинах, їх взаємозв’язки і перетворення, а також прилади, схеми та системи, створені на основі цих явищ.
Забігаючи уперед, звернемо увагу на те, що нанотехнологія — це застосування нанонауки до технологічних пристроїв, про що йтиметься далі. У цій частині потрібно відзначити, що на основі останніх міждисциплінарних досягнень виникла нова галузь науки і техніки — наноелектроніка [120].
Зазначений науково-технічний напрямок пов’язаний з дослідженням структур з розмірним квантуванням, створеним штучно у твердому тілі, а також з дослідженням нового класу матеріалів, що являють собою макроскопічні ансамблі металевих наночасток, наночасток напівпровідників або діелектриків, шаруватих наносистем, молекулярних наноплівок, розміри яких коливаються від 1 до 10 нм. У цих наносистемах виявлено низку унікальних сполучень оптичних властивостей [157, с. 13]. Інтенсивні дослідження таких наносистем стимулюються як відкриттям низки принципово нових фундаментальних явищ, так і наявністю широких прикладних можливостей.
У надрах сучасної оптоелектроніки розпочався розвиток інтегральної оптики (нанооптоелектроніки) [120]. Безпосереднім поштовхом до зародження цього напрямку послужили проблеми побудови систем оптичного зв’язку. Дискретні елементи таких систем (лазер, приймач, лінзи, дзеркала тощо) з’єднуються суто зовнішнім чином, інформація оброблюється в електричних каналах. Завданням інтегральної оптики є виключення подвійного перетворення сигналу (оптичного в електричний і навпаки), тобто використання як носія інформації безпосередньо оптичного сигналу. Елементи пристроїв інтегральної оптики повинні виготовлятися на загальній підкладці в єдиному технологічному процесі подібно нано- і мікроелектронним пристроям [2].
Слід відзначити, що пропускна спроможність оптоволокон ще не наблизилася до жодної внутрішньої межі, але вона стримується пропускною спроможністю електроніки з обох кінців проводу. Для додаткового ущільнення інформаційних сигналів нанонаука та нанотехнології активно пропонують ефективні оптоволоконні структури. Так, внутрішнє волокно повинно мати мінімальні втрати щодо розсіювання та може навіть легуватися наноструктурами для відновлення сигналів, що загасають. Подібні перешкоди можуть бути усунені шляхом побудови невеликих (наноскопічних) оптичних пристроїв, що дозволяють маніпулювати світловими сигналами [176, с. 170-171].
Нановолокна традиційно визначаються як циліндричні структури із зовнішнім діаметром менше 1,000 нм і аспектним відношенням (відношенням між довжиною і шириною) більше 50.
Протягом низки років було розроблено декілька типів нановолокон: полімерне, вуглеволокно, керамічне, скляне, металеве та композитне, і вони, як і раніше, залишаються об’єктом інтенсивних досліджень в усьому світі.
У нановолокон є низка діючих і потенційних застосувань для виготовлення широкого діапазону продуктів, включаючи електронні і механічні пристрої, хімічні продукти, датчики та системи керування і контролю, енергетичні пристрої, медичні продукти, продукти біо- інжинірингу, автомобільні та авіаційно-космічні компоненти, тепло- і звукоізоляцію, споживчі товари, а також оборонну продукцію і компоненти для забезпечення безпеки.
У 2007 р. нановолокна були запущені в промислове виробництво в США як волокна для створення логотипів, що забезпечують безпеку, компанією ARmark Authentication Technologies, що використала технологію Hills.
Однак виробництво повністю функціонального волокна із нановолокон, вироблених за допомогою більш дешевих технологій, є справою майбутнього. А використання нановолокон як самостійних дійсних фільтраційних матеріалів обмежено деякими чинниками, в основному відсутністю повномасштабних виробничих технологій і високими витратами.
Оптичні нановолокна, виготовлені за допомогою сучасних технологій, мають низку унікальних механічних і оптичних властивостей. Зокрема, вони характеризуються відмінною еластичністю. Такі волокна можуть бути вигнуті в кільця радіусом аж до декількох десятків мікронів (а для звичайних оптичних волокон це, як відомо, проблема). Сучасна технологія дозволяє за допомогою протяження істотно зменшити вихідний діаметр, при цьому зовнішня оболонка матиме діаметр близький до мікрона. Іншим важливим застосуванням нановолокон є їх використання в потужних волоконних лазерах.
Сучасні російські дослідники з МФТІ (ДУ) та Інституту радіотехніки і електроніки РАН В. А. Баган, Ю. К. Чаморовський, С. А. Ні- китов та О. Г. Охотніков досліджують два нові ефективні типи оптичних нановолокон, які зможуть в подальшому вдосконалити волоконні лазери: 1) структуроване конусне волокно з діаметром серцевини близько 50 нанометрів, що дозволить концентрувати потужність; 2) багатожильне конусне волокно з наноструктурою, що застосовуватиметься в потужних волоконних лазерах для підвищення їх потужності [15].
Серед безлічі проектів, які в цей час реалізуються в галузі виробництва нановолокна, є проект, що пропонує використовувати лазерне прядіння, розроблювальний дослідниками Університету Віго (Іспанія) і Університету Ратгерс із Нью-Джерсі (США). Вони одержали дуже довге аморфне нановолокно в результаті простого фізичного процесу, для якого не потрібно використання каталізатора, шаблонів або яких- небудь хімічних речовин, а необхідний усього лише матеріал- попередник реакції зі складом потрібного волокна [10]. Цей метод дає змогу не тільки одержати нанорозмірне волокно, а й робити нановолокно безпосередньо із матеріалів, які плавляться при високих температурах, а це неможливо при використанні інших аналогічних технологій, таких як електропрядіння [247].
Типи волоконно-оптичних кабелів
Оптоволоконний кабель має виняткові характеристики щодо перешкодозахищеності і таємності переданої інформації. Ніякі зовнішні електромагнітні перешкоди в принципі не здатні спотворити світловий сигнал, а сам цей сигнал принципово не породжує зовнішніх електромагнітних випромінювань. Підключитися до цього типу кабелю для несанкціонованого прослуховування мережі практично неможливо, оскільки це вимагає порушення цілісності кабелю. Вартість оптоволоконного кабелю постійно знижується і зараз приблизно дорівнює вартості тонкого коаксіального кабелю.
Поряд із цим оптоволоконний кабель має й деякі недоліки. Головний з них — висока складність монтажу (при установці рознімань необхідна мікронна точність, від точності відколу скловолокна і ступеня його полірування суттєво залежить загасання сигналу). Для установки рознімань застосовують зварювання або склеювання за допомогою спеціального гелю, що має такий самий коефіцієнт переломлення світла, що й скловолокно. У кожному разі для цього потрібні висока кваліфікація персоналу і спеціальні інструменти. Тому найчастіше оптоволоконний кабель продається у вигляді заздалегідь нарізаних шматків різної довжини, на обох кінцях яких уже встановлено рознімання потрібного типу.
Хоча оптоволоконні кабелі й допускають розгалуження сигналів (для цього випускаються спеціальні розгалуджувачі на 2-8 каналів), як правило, їх використовують для передавання даних тільки в одному напрямку, між одним передавачем і одним приймачем. Адже будь-яке розгалуження неминуче послабляє світловий сигнал, і якщо розгалужень буде багато, то світло може просто не досягти кінця мережі.
Оптоволоконний кабель менш міцний, ніж електричний, і менш гнучкий. Чутливий він і до іонізуючих випромінювань, через які знижується прозорість скловолокна, тобто збільшується загасання сигналу. Чутливий він також до різких перепадів температури, у результаті яких скловолокно може тріснути. Нині випускаються оптичні кабелі з радіаційностійкого скла (коштують вони, природно, дорожче).
Оптоволоконні кабелі чутливі також до механічних впливів (удари, ультразвук) — так званий мікрофонний ефект. Для його зменшення використовують м’які звукопоглинаючі оболонки.
Оптоволоконний кабель застосовують тільки в мережах з топологією «зірка» і «кільце». Ніяких проблем узгодження і заземлення в цьому випадку не існує. Кабель забезпечує ідеальну гальванічну розв’язку комп’ютерів мережі. У майбутньому цей тип кабелю, імовірно, витисне електричні кабелі всіх типів або, у будь-якому разі, сильно потіснить їх. Запаси міді на планеті виснажуються, а сировини для виробництва скла цілком достатньо.
Існують два типи оптоволоконних кабелів: 1) багатомодовий кабель, діаметр серцевини якого на порядок більше довжини різних типів світлових хвиль; 2) одномодовий кабель, діаметр серцевини якого 1-10 мкм для розповсюдження одного проміня.
Основні розходження між цими типами пов’язані з різним режимом проходження світлових променів у кабелі.
В одномодовому кабелі практично всі промені проходять той самий шлях, у результаті чого вони досягають приймача одночасно, і форма сигналу практично не спотворюється. Одномодовий кабель передає світло тільки з довжиною хвилі 1,3 мкм. Дисперсія і втрати сигналу при цьому дуже незначні, що дозволяє передавати сигнали на більшу відстань, ніж у разі застосування багатомодового кабелю.
Для одномодового кабелю застосовуються лазерні прийомо-передавачі, що використовують світло винятково з необхідною довжиною хвилі. Такі прийомопередавачі поки ще порівняно коштовні і незанадто довговічні. Одномодовий кабель має переваги завдяки своїм прекрасним характеристикам.
У багатомодовому кабелі траєкторії світлових променів мають помітний розкид, унаслідок чого форма сигналу на прийомному кінці кабелю спотворюється. Центральне волокно має діаметр 62,5 мкм, а діаметр зовнішньої оболонки — 125 мкм (це іноді позначається як 62,5/125). Для передавання може використовуватися звичайний светодіод, що знижує вартість і збільшує строк служби прийомопередавачів порівняно з одномодовим кабелем. Довжина хвилі світла в багатомодовому кабелі дорівнює 0,85 мкм. Припустима довжина кабелю сягає 2-5 км. Нині багатомодовий кабель — основний тип оптоволоконного кабелю, бо він дешевше і доступніше.
Затримка поширення сигналу в оптоволоконному кабелі не сильно відрізняється від затримки в електричних кабелях. Типова величина затримки для найпоширеніших кабелів становить близько 4-5 нс/м.
Існують декілька конструкцій волоконно-оптичного кабелю, які дозволяють застосовувати різні умови прокладки — усередині будинків, у телефонній каналізації, ґрунті. Він також може бути прокладений на опорах залізниць, лініях електропередач, у каналізаційних і водопровідних трубах та іншими способами.
Оптичний комутатор (ОК) — один з найважливіших елементів волоконно-оптичної мережі, без якого неможливо будувати масштабовані архітектури. Як оптичні пристрої, працюючі за принципом додавання каналів, вони дають змогу комутувати окремі хвильові канали. У центральній частині загальноміських мереж вони виконують роль оптичних крос-з’єднувачів, які під’єднують множину вхідних ліній [10]. Динаміка зростання сучасного світового ринку оптичних комутаційних технологій за останнє десятиріччя збільшилася в 10 разів.
Комутатори для крос-з’єднань у волоконно-оптичних мережах поділяють на прозорі та непрозорі. У прозорих комутаторах перетворення оптичного сигналу в електричну форму не відбувається, максимальна кількість портів приблизно 4000. Однак перетворення оптичного сигналу в електричну форму в непрозорих комутаторах, щільність портів у яких сьогодні до 1024, дозволяє поліпшити керування мережею і забезпечує можливість регенерації сигналів.
Наявні сучасні технології оптичної комутації сигналів, зокрема крос-з’єднувачів, не дозволяють одержувати високі швидкості комутації під час перемикання. До кінця не розв’язані також проблеми структурованості, масштабованості, підвищення продуктивності і надійності таких мереж, що істотно обмежує швидкодію та пропускну здатність оптичного комутатора. Відповідні максимальні розміри операційного поля для паралельного передавання повинні бути узгоджені із комбінаторною складністю операцій оброблення, їх максимальною кількістю, впливом буферизації.
Таким чином, оптичні приймачі виявляють сигнали, передані по волоконно-оптичному кабелю, разом із синхросигналами перетворюють його в електричні сигнали, які потім підсилюють і далі відновлюють їх форму. Оптичний передавач у волоконно-оптичній системі перетворює електричну послідовність інформації на оптичний потік.
Уже існують розробки та дослідні впровадження інформаційних оптоволоконних мереж зв’язку в електронні банківські системи [133]. Згідно з останніми дослідженнями для систем управління вже розроблено спеціальні типи оптичних волокон нового покоління [230].
Уже розроблена та використовується у волоконно-оптичному трансформаторі струму технологія виготовлення оптичних наноструктурних волокон [5, с. 102]. Оптичне нановолокно виготовляється витяжкою з високоякісних кварцових заготівок зі спеціально виготовленими паралельними циліндричними повітряними каналами.
Види волоконно-оптичних комунікацій
Магістральна мережа зв’язку — це транспортна телекомунікаційна інфраструктура для надання послуг зв’язку, що, як правило, вибудовується на ВОЛЗ із використанням високошвидкісного канального обладнання зв’язку.
Оптоволоконні мережі безумовно є одними із найбільш перспективних напрямків у сфері передавання інформації — кабель волоконно-оптичної комунікації є кращим рішенням для надання суб’єктам телекомунікаційних послуг доступу в Інтернет.
Вартість використання оптоволоконної технології зменшується, що робить цю послугу конкурентоспроможною порівняно із традиційними послугами. Розроблення систем волнового мультиплексировання дозволило в кілька разів збільшити щільність передавання даних по одному волокну й до 2003 р. при застосуванні технології спектрального щільнення було досягнуто швидкість передавання 10,92 Тбіт/с (273 оптичних каналу по 40 Гбіт/с). У 2009 р. лабораторії Белла за допомогою мультиплексування 155 каналів по 100 Гбіт/с вдалося передати сигнал зі швидкістю 15,5 Тбіт/с на відстань 7000 км. Це дало поштовх до появи ВОЛЗ типу «Fiber To The Premises» (FTTP). У зв’язку із цим останнім часом проектувальники і конструктори мереж зайнялися пошуками найбільш ефективного способу створення таких мереж і розвитку підтримуючих інфраструктур.
Волокно в кожний будинок (англ. Fiber to the Premises, FTTP, або Fiber to the Home, FTTH) — термін, використовуваний телекомунікаційними провайдерами для позначення широкополосних телекомунікаційних систем, що базуються на проведенні оптоволоконного каналу на територію кінцевого користувача для надання комплексу телекомунікаційних послуг, що включає: 1) високошвидкісний доступ в Інтернет; 2) послуги телефонного зв’язку; 3) послуги телевізійного прийому.
Будь-які впливи на волокно можуть бути зареєстровані методом моніторингу (безперервного контролю) цілісності лінії. Теоретично існують способи обійти захист шляхом моніторингу, але витрати на реалізацію цих способів настільки великі, що перевершують вартість перехопленої інформації.
NIS-система — Network Information System (Мережна інформаційна система). Термін NIS означає, що інформаційну систему призначено для роботи з електричними, тепловими, газовими, оптоволоконними мережами. NIS, як правило, крім зберігання об’єктів мережі та їх характеристик у базі даних, містить додатки, спрямовані на здійснення бізнес-функцій мережевих підприємств: планування, розрахунки, обслуговування, аналіз і под.
За останні 20 років розроблено п’ять поколінь волоконно-оптичних систем зв’язку, що відрізняються зростаючою швидкістю передавання інформації і більш досконалою елементною базою. Адже системи першого покоління використовували багатомодові волоконні світло-води, при цьому швидкість передавання інформації становила 45 Мбіт/с, що лише на порядок вище, ніж у системах радіозв’язку. Завдяки розвитку інноваційних технологій сьогодні створено системи зв’язку з більш високими швидкостями передавання інформації [50, с. 483-486].
Таким чином, оптичні комунікації зв’язку, що використовують світло як засіб передавання різної інформації, мають низку відмінних рис, не властивих традиційним засобам зв’язку. Оскільки оптичний зв’язок використовує як носій інформації світло, що являє собою електромагнітні коливання, то за аналогією з електрозв’язком його поділяють на два види: провідний і бездротовий оптичні зв’язки. Роль оптичного зв’язку не обмежується простою заміною діючих інформаційних мереж — він відкриває зовсім нові функціональні можливості телекомунікації.
Організаційний механізм функціонування оптоволоконних комунікацій показано на схемі 2.4.
Отже, оптоволоконна система за функціональним призначенням є телекомунікаційною системою, за організаційно-правовими властивостями — інформаційною системою, де в обох випадках основним технологічним компонентом виступає волоконно-оптична мережа. Оптоволокно постає незмінним базовим елементом волоконно-оптичної мережі, а звідси — організаційною домінантою волоконно-оптичної системи.
Основним напрямом оптичного зв’язку залишається волоконно-оптичний, оскільки вже впроваджені в практичну діяльність волоконні світловоди мають чудові характеристики передавання інформації. Поряд із цим волоконно-оптичні деталі застосовують в електронно-оптичних, вимірювальних приладах, телевізійних і акустичних пристроях, фототелеграфних, телеметричних, голографічних та оптико-механічних, кібернетичних, лазерних системах і при ядерних дослідженнях. Однак волоконно-оптичний зв’язок, побудований за принципом передавання інформації у вільному просторі, також становить значний інтерес як засіб, здатний усунути недолік вільних частот, виділених для радіозв’язку, потреба в якому надалі неухильно збільшуватиметься. Сьогодні це вже не вимагає яких-небудь спеціальних підтверджень [142, с. 8].
Розроблення та застосування нової оптоволоконної технології FTPO (Fiber To The Procurator’s Office — волокно в прокуратуру) припускає використання одного оптичного вузла, а одночасне використання як аналогових, так і цифрових систем передавання даних дозволяє у максимально використовувати існуючі інформаційно-телекомунікаційні мережі та скоротити витрати на впровадження інноваційних проектів.
Як бачимо, оптоволоконний зв’язок усе більш широко застосовується у всіх галузях — від комп’ютерів і бортових авіакосмічних та корабельних систем до систем передавання інформації на значні відстані, в тому числі в правоохоронній діяльності. Одним з прикладів цього може бути успішне використання магістральної волоконно-оптичної мережі зв’язку Західна Європа — Японія, більша частина якої проходить територією Росії. Крім того, збільшується сумарна довжина підводних волоконно-оптичних мереж зв’язку між континентами.
Таким чином, обґрунтовано основну тезу, згідно з якою оптичне волокно є основним матеріалом волоконно-оптичної мережі, що визначає особливості оптоволоконної системи передавання інформації.