tel_esperino


Go to content

ΨΗΦΙΑΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Ψηφιακή τεχνολογία

Επικοινωνία μέσω φωτεινών σημάτων

Η ιδέα της χρήσης του φωτός για την επικοινωνία σε μεγάλες αποστάσεις δεν είναι κάτι νέο, αλλά όπως προαναφέρθηκε, έχει τις ρίζες της στην αρχαιότητα. Ήταν το ταχύτερο μέσο απομακρυσμένης επικοινωνίας και τελικά φαίνεται ότι ακόμη και σήμερα ισχύει το ίδιο, καθώς δεν υπάρχει τίποτα μέχρι στιγμής που να μπορεί να ξεπεράσει την ταχύτητα του φωτός.

Σε όλες τις οπτικές επικοινωνίες είχαμε τρία κοινά στοιχεία. Το πρώτο ήταν ο αποστολέας του φωτεινού σήματος, το δεύτερο ήταν το μέσο μετάδοσης, δηλαδή ο αέρας και το τρίτο ήταν ο παραλήπτης που το αποκωδικοποιούσε και το μετέτρεπε σε κατανοητή μορφή. Είχαν όμως ένα σημαντικό μειονέκτημα το πρόβλημα της ορατότητας. Το φως μιας φωτιάς ή ενός τεχνητού μέσου δεν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την επικοινωνία κατά τη διάρκεια της ημέρας, καθώς δεν μπορούσε κανείς να το ξεχωρίσει από το πολύ ισχυρότερο ηλιακό φως. Ακόμη και τη νύχτα όμως, διάφορες συνθήκες όπως η αυξημένη υγρασία ή η ομίχλη, μπορούσαν να καταστήσουν ανέφικτη την παρατήρηση του φωτεινού σήματος σε μεγάλη απόσταση.

Σήμερα η φωτεινή ενέργεια εξακολουθεί να διαδραματίζει κυρίαρχο ρόλο στις τηλεπικοινωνίες και κατ επέκταση στην καθημερινή μας ζωή. Αν στα προηγούμενα χρόνια το φως μεταδιδόταν μέσω της ατμόσφαιρας, σήμερα αυτό έδωσε τη θέση του στο γυαλί και σε ειδικό ανακλαστικό υλικό που το περιβάλλει. Κάπως έτσι έχουν σχηματιστεί οι οπτικές ίνες, οι οποίες είναι σε θέση να μεταφέρουν πληροφορίες σε αποστάσεις πολλών χιλιομέτρων, αποτελώντας έτσι αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι των σύγχρονων τηλεπικοινωνιών.



Το παρόν και το μέλλον - Οπτικές ίνες

Οπτικές ίνες

Οι οπτικές ίνες επέτρεψαν τη μεταφορά του φωτός λέιζερ που είναι ικανό να μεταδώσει μεγάλο όγκο πληροφοριών. Το 1966 διαπιστώθηκε ότι οπτικές ίνες από γυαλί ήταν κατάλληλοι κυματοδηγοί φωτεινής ακτινοβολίας, ενώ το 1970 παρήχθη οπτική ίνα για πρακτικές εφαρμογές. Η εξέλιξη των οπτικών ινών ακολουθεί την εξέλιξη των υλικών με στόχο την ελαχιστοποίηση της εξασθένησης που προκαλείται στο φως που τις διαρρέει.

Οι οπτικές ίνες, είναι ειδικά νήματα διαφανή και εύκαμπτα, με διάμετρο περίπου όσο μια ανθρώπινη τρίχα. Κατασκευάζονται από εξαιρετικά καθαρό γυαλί, με τρόπο ώστε να αντανακλούν το φως προς τον άξονά τους
και να το κρατούν στο εσωτερικό τους. Έτσι οι δέσμες φωτός μεταδίδονται εύκολα και γρήγορα. Με τις ακτίνες λέιζερ, ένα σήμα μπορεί να μεταδοθεί δια μέσου οπτικών ινών σε απόσταση μεγαλύτερη από 50 χλμ., χωρίς ενδιάμεση ενίσχυση.

Αν κόψουμε μια οπτική ίνα θα παρατηρήσουμε

1. Την κεντρική γυάλινη κυλινδρική ίνα (πυρήνας) και είναι το τμήμα στο οποίο διαδίδεται το φως.
2. Την επικάλυψη (μανδύας), που είναι ένας ομόκεντρος με τον πυρήνα κύλινδρος. Έχει μικρότερο δείκτη διάθλασης από τον πυρήνα, για να παθαίνει το φως συνεχείς ολικές ανακλάσεις.
3. Το περίβλημα, που είναι ένα αδιαφανές πλαστικό

Μια οπτική ίνα μπορεί να εξυπηρετήσει χιλιάδες τηλεφωνικά κυκλώματα και έτσι ισοδυναμεί με εκατοντάδες χάλκινους αγωγούς, ενώ ταυτόχρονα υπερτερεί και στην ποιότητα. Επίσης τα οπτικά καλώδια έχουν πολύ μικρότερη διάμετρο και μικρότερο βάρος, ενώ είναι ανθεκτικότερα του χαλκού και ανεπηρέαστα από φαινόμενα διάβρωσης και οξείδωσης.


Πώς λειτουργούν;

Κατά την επινόηση των καλωδίων οπτικών ινών, οι κατασκευαστές τους είχαν έναν σημαντικό στόχο: να μην υπάρχει διαρροή φωτός στο εξωτερικό ενός καλωδίου, κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα την απώλεια δεδομένων και πολλά ακόμη προβλήματα.

Για το λόγο αυτό έπρεπε να βρεθεί ένας τρόπος ώστε όλη η φωτεινή ενέργεια να παραμένει στο εσωτερικό του καλωδίου και να φτάνει δίχως εξασθένιση στον προορισμό της. Η αρχή λειτουργίας ενός οπτικού καλωδίου είναι η ολική εσωτερική αντανάκλαση και βασίζεται στο γεγονός ότι όταν το φως αντανακλάται εξολοκλήρου σε έναν κλειστό εσωτερικό χώρο, μπορεί να ταξιδεύσει σε μεγάλες αποστάσεις, χωρίς να μειωθεί η έντασή του. Για τον λόγο αυτό, το φως διοχετεύεται στο εσωτερικό της οπτικής ίνας υπό συγκεκριμένη γωνία, ώστε να επιτευχθεί η κατάλληλη αντανάκλαση που θα αποτρέψει την διαρροή φωτεινής ενέργειας. Μέχρι να φθάσει στον προορισμό της, η φωτεινή δέσμη συνήθως πραγματοποιεί χιλιάδες ή και εκατομμύρια αντανακλάσεις στο εσωτερικό της οπτικής ίνας.

Πάντως οι απώλειες ισχύος της φωτεινής ενέργειας είναι σε κάθε περίπτωση αναπόφευκτες, ακόμη και κατά την ολική εσωτερική αντανάκλαση του φωτός και παρατηρούνται κυρίως κατά τη μετάδοση των δεδομένων σε αποστάσεις πολλών χιλιομέτρων. Αυτό οφείλεται σε μικρές ατέλειες του μέσου μεταφοράς, που δεν είναι άλλο από το γυαλί. Η καθαρότητα του τελευταίου δεν φθάνει ποτέ το 100%, με αποτέλεσμα η ισχύς του φωτός να εξασθενεί έως και 5% ανά χιλιόμετρο.

Οπτικό καλώδιο, συνήθως
περιλαμβάνει εκατοντάδες ή χιλιάδες οπτικές ίνες, ενωμένες μεταξύ τους σε μορφή δέσμης.


Οπτικά Δίκτυα

Τα δίκτυα τηλεπικοινωνιών, έχουν εξελιχθεί πάρα πολύ στον σχεδόν ένα αιώνα που υπάρχουν. Τα δίκτυα που κάποτε προσέφεραν βασικές τηλεφωνικές υπηρεσίες, τώρα είναι σε θέση να μεταδίδουν το ισοδύναμο μερικών χιλιάδων εγκυκλοπαιδειών ανά δευτερόλεπτο. Σ'αυτή την πρόοδο τους, τα ψηφιακά δίκτυα αν θελήσουμε να τα ταξινομήσουμε θα μπορούσαμε να πούμε ότι τα δίκτυα N-ISDN ανήκουν στην πρώτη γενιά , τα B-ISDN ανήκουν στη δεύτερη ενώ το οπτικό δίκτυο ανήκει στην τρίτη γενιά


Δομή οπτικών δικτύων

Η δομή ενός δικτύου οπτικών ινών είναι αρκετά απλή. Συγκεκριμένα αποτελείται από τα εξής μέρη:
- Πομπός, ο οποίος πραγματοποιεί την μετατρέπει το ψηφιακό σήμα σε φωτεινή πληροφορία και πραγματοποιεί την εκπομπή της. Βρίσκεται σε επαφή με το οπτικό καλώδιο και διαθέτει κατάλληλο φακό, ώστε να διοχετεύει το φως στο εσωτερικό του.
- Μέσο μεταφοράς, που δεν είναι άλλο από το καλώδιο οπτικών ινών
- Ενισχυτής σήματος, ο οποίος για είναι απαραίτητος μόνο σε συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων και αναλαμβάνει την ενίσχυση του σήματος σε τακτικά διαστήματα. Επειδή, όπως ήδη αναφέρθηκε προηγουμένως, σε μεγάλες αποστάσεις παρατηρείται εξασθένιση του σήματος, η παρουσία ενός ενισχυτή. Διαθέτει ειδικά κυκλώματα, τα οποία όταν λάβουν την εξασθενημένη φωτεινή πληροφορία, εκπέμπουν το σήμα εκ νέου, με πλήρη ισχύ.
- Δέκτης, ο οποίος λαμβάνει το φωτεινό σήμα και το μετατρέπει ξανά στην αρχική του μορφή, δηλαδή σε ψηφιακά δεδομένα. Όπως και ο πομπός, βρίσκεται σε άμεση επαφή με το καλώδιο οπτικών ινών και χρησιμοποιεί φωτοδιόδους για ανιχνεύσει το λαμβανόμενο σήμα.

Πλεονεκτήματα οπτικών δικτύων

Η κατασκευή ενός οπτικού δικτύου και μετά την εγκατάσταση παρουσιάζει σταθερότητα απόδοσης και πολλή καλή ποιότητα σήματος. Με τις οπτικές ίνες μπορούμε να καλύψουμε μεγάλες αποστάσεις και το παρεχόμενο εύρος ζώνης είναι τόσο μεγάλο ώστε να υποστηρίζει ταυτόχρονες εφαρμογές φωνής, πληροφοριών, βίντεο, καλωδιακής τηλεόρασης, τηλε-εργασίας και διαδραστικών παιχνιδιών.

Σημαντικό μέγεθος σε κάθε δίκτυο είναι το κόστος λειτουργίας και συντήρησής του, το οποίο είναι πολύ μικρότερο για την οπτική ίνα από το κόστος ενός δικτύου χαλκού ή ενός ασύρματου δικτύου.
Καθώς θα εξελίσσεται η τεχνολογία και θα αυξάνει και το εύρος ζώνης, δεν θα χρειάζεται να μεταβάλλουμε το δίκτυό μας μιας και σήμερα δεν αξιοποιείται όλο το παρεχόμενο εύρος ζώνης των οπτικών ινών. Με αυτόν τον τρόπο η αναβάθμιση των οπτικών δικτύων είναι απλή.
Τα δίκτυα οπτικών ινών δεν χρησιμοποιούν κεραίες και δεν επιβαρύνουν με ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο το περιβάλλον. Τα οπτικά δίκτυα δεν επηρεάζονται από την ηλεκτρομαγνητική παρενόχληση και τα ακραία καιρικά φαινόμενα. Το σημαντικότερο κατά πολλούς πλεονέκτημα των οπτικών ινών έναντι των υπόλοιπων ενσύρματων και ασύρματων δικτύων είναι η ασφάλεια της επικοινωνίας που εξασφαλίζουν. Στην εποχή μας είναι εύκολο κάποιος να υποκλέψει ηλεκτρομαγνητικά σήματα ή να παρεμβάλει ένα ξένο σύστημα σε χάλκινο αγωγό. Αντίστοιχη δυνατότητα δεν υπάρχει στις οπτικές ίνες, χωρίς να γίνει αμέσως αντιληπτό.

Εφαρμογές - Σύχρονα δίκτυα επικοινωνιών

Μητροπολιτικό Δίκτυο

Το Μητροπολιτικό Δίκτυο συνδέει εκατοντάδες σημεία της πόλης, με τα περισσότερα από αυτά να ανήκουν σε δημόσιες ή δημοτικές υπηρεσίες, νοσοκομεία, πανεπιστημιακά ιδρύματα, στρατιωτικές εγκαταστάσεις, βιομηχανίες, μεγάλες εταιρείες κ.λπ. Με αυτή την τοπολογία η κάθε πόλη και οι πολίτες της αποκτούν πρόσβαση στην ευρυζωνικότητα.
Το πρώτο ορατό πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα γρήγορων συνδέσεων στο Διαδίκτυο σε ανταγωνιστικές τιμές και με αισθητή μείωση του κόστους των ήδη υπαρχουσών συνδέσεων (PSTN, ISDN, ADSL). Με τα Μητροπολιτικά Δίκτυα θα προκύψουν νέες πολυάριθμες εφαρμογές, ικανές να αλλάξουν την ποιότητα υπηρεσιών, τον χρόνο εξυπηρέτησης και την απόδοση των επιχειρήσεων.
Χαρακτηριστικά, μπορούμε να αναφέρουμε μερικές από τις εφαρμογές και τα οφέλη τους. Στον τομέα της εκπαίδευσης με εφαρμογές e-learning θα μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε online βιβλιοθήκες, online μαθήματα με χαμηλό κόστος. Oι εφαρμογές e-government θα εξαφανίσουν φαινόμενα μεγάλων αναμονών, άσκοπων μετακινήσεων από τη μία υπηρεσία στην άλλη και θα περιορίσουν φαινόμενα διαφθοράς εξασφαλίζοντας, έτσι, άμεση εξυπηρέτηση των πολιτών και των επιχειρήσεων.
Σημαντικά οφέλη θα υπάρξουν και στον τομέα της υγείας έχοντας τη δυνατότητα εξέτασης ασθενών από απόσταση, άμεση μεταφορά ιατρικών δεδομένων και καθοδήγηση του προσωπικού άμεσης βοήθειας κατά τη μεταφορά του ασθενή.
Θα αλλάξουν τα δεδομένα στις επικοινωνίες με τα τηλεφωνικά κανάλια σε πολύ χαμηλότερο κόστος, τη δυνατότητα μετάδοσης φωνής μέσω Διαδικτύου (Voice over IP) και τηλεδιασκέψεων (videoconference). Θα βοηθήσει στην ανάπτυξη των τοπικών επιχειρήσεων παρέχοντας τη δυνατότητα για γρήγορη αναζήτηση προϊόντων, ανταλλαγή πληροφοριών και πρόσβαση σε εξειδικευμένες βάσεις δεδομένων για αναζήτηση νόμων, δικαστικών αποφάσεων και στατιστικών στοιχείων.
Θα είναι πλέον εφικτή η τηλε-εργασία δίνοντας τη δυνατότητα να εργάζεσαι από το σπίτι σου και να παρέχεις τις υπηρεσίες σου σε εταιρείες που βρίσκονται σε άλλη πόλη. Σημαντικές αλλαγές θα επέλθουν και στη βιομηχανία ψυχαγωγίας έχοντας τη δυνατότητα πλέον για online παιχνίδια, αμφίδρομη διαδραστική τηλεόραση και μεταφορά ή πώληση αρχείων μουσικής και βίντεο. Αυτές είναι μερικές από τις εφαρμογές που μπορούν να υλοποιηθούν γύρω από τα Μητροπολιτικά Δίκτυα.




Back to content | Back to main menu