Реферат оптоволоконні лінії зв’язку - банк рефератів, творів, доповідей, курсових і дипломних робіт
Електронні компоненти систем оптичного зв'язку
Лазерні модулі для ВОЛЗ
Фотоприймальні модулі для ВОЛЗ
Застосування ВОЛЗ в обчислювальних мережах
Будівництво і налагодження ВОЛЗ
1.Особенності оптичних систем зв'язку
Волоконно-оптичні лінії зв'язку - це вид зв'язку, при якому інформація передається по оптичних діелектричних хвилеводах, відомим під назвою "оптичне волокно".
1.1 Фізичні особливості
Дуже мала (у порівнянні з іншими середовищами) згасання світлового сигналу в волокні.
1.2 Технічні особливості
Волокно виготовлено з кварцу.
Оптичні волокна дуже компактні і легкі.
Скляні волокна - не метал.
Системи зв'язку на основі оптичних волокон стійкі до електромагнітних перешкод, а передана по световодам інформація захищена від несанкціонованого доступу.
Важлива властивість оптичного волокна - довговічність.
Є в волоконної технології і свої недоліки
потрібні активні високонадійні
потрібно дороге технологічне
витрати на відновлення вище, ніж при роботі з мідними кабелями
2. оптичне волокно
Найважливіший з компонентів ВОЛЗ - оптичне волокно. Для передачі сигналів застосовуються два види волокна: одномодове і багатомодове. Свою назву волокна отримали від способу поширення випромінювання в них. Волокно складається з серцевини і оболонки з різними показниками заломлення.
У одномодовом волокні діаметр световодной жили порядку 8-10 мкм, тобто, порівняємо з довжиною світлової хвилі. При такій геометрії у волокні може поширюватися тільки один промінь (одна мода).
У багатомодового волокна розмір световодной жили близько 50-60 мкм, що робить можливим поширення великої кількості променів (багато мод).
Дисперсія - це розсіювання в часі спектральних і модових складових оптичного сигналу. Існують три типи дисперсії: модів, матеріальна і хвильове. Модовая дисперсія. Матеріальна дисперсія. Волноводная дисперсія.
3. Волоконно-оптичний кабель
На сьогодні в світі кілька десятків фірм, які виробляють оптичні кабелі різного призначення
За умовами експлуатації кабелі підрозділяють на:
При виготовленні ВОК в основному використовуються два підходи:
конструкції з вільним переміщенням елементів
конструкції з жорсткою зв'язком між елементами
способи зрощування будівельних довжин кабелів
4. Оптичні з'єднувачі
Після того, як оптичний кабель прокладений, необхідно з'єднати його з приймально-передавальної апаратурою. Зробити це можна за допомогою оптичних конекторів (з'єднувачів)
5. Електронні компоненти систем оптичного зв'язку
проблеми передачі і прийому оптичних сигналів
6. Лазерні модулі для ВОЛЗ
Лазерні модулі виготовляються на основі високоефективних лазерних діодів.
7. фотоприймальні модулі для ВОЛЗ
Фотоприймальні модулі виготовляються на основі фотодіодів.
8. Застосування ВОЛЗ в обчислювальних мережах
Фірма "Вимк ОПТИК", займаючись автоматизацією та електронними технологіями, розробляє і встановлює локальні і магістральні мережі із застосуванням оптичних ліній зв'язку. Фірма "Вимк ОПТИК" робить це з трьох причин. По-перше, це вигідно. При установці протяжних сегментів мережі не потрібніповторювачі. По-друге, це надійно. В оптичних лініях зв'язку дуже низький рівень шумів. По-третє, це перспективно. Волоконно-оптичні лінії зв'язку дозволяють нарощувати обчислювальні можливості мережі без заміни кабельних комунікацій.
9. Будівництво і налагодження ВОЛЗ
ВОЛЗ всередині однієї будівлі
ВОЛЗ між будівлями
Зрощування волокон шляхом зварювання на спеціальному апараті "Sumitomo" type 35 SE
Багаторазовий механічний з'єднувач оптичних волокон КОРЛІНК
1.Особенності оптичних систем зв'язку.
1.1 Фізичні особливості.
Дуже мала (у порівнянні з іншими середовищами) згасання світлового сигналу в волокні. Кращі зразки українського волокна мають згасання 0.22 дБ / км на довжині хвилі 1.55 мкм, що дозволяє будувати лінії зв'язку довжиною до 100 км без регенерації сигналів. Для порівняння, краще волокно Sumitomo на довжині хвилі 1.55 мкм має згасання 0.154 дБ / км. В оптичних лабораторіях США розробляються ще більш "прозорі", так звані фтороцірконатние волокна з теоретичним межею порядку 0,02 дБ / км на довжині хвилі 2.5 мкм. Лабораторні дослідження показали, що на основі таких волокон можуть бути створені лінії зв'язку з регенераційних ділянками через 4600 км при швидкості передачі порядку 1 Гбіт / с.
1.2 Технічні особливості.
Волокно виготовлено з кварцу, основу якого складає двоокис кремнію, широко розповсюдженого, а тому недорогого матеріалу, на відміну від міді.
Оптичні волокна мають діаметр близько 1 - 0,2 мм, тобто дуже компактні і легкі, що робить їх перспективними для використання в авіації, приладобудуванні, в кабельній техніці.
Скляні волокна - не метал, при будівництві систем зв'язку автоматично досягається гальванічна розв'язка сегментів. Застосовуючи особливо міцний пластик, на кабельних заводах виготовляють самонесучі підвісні кабелі, які містять металу і тим самим безпечні в електричному відношенні. Такі кабелі можна монтувати на щоглах існуючих ліній електропередач, як окремо, так і вбудовані в фазовий провід, економлячи значні кошти на прокладку кабелю через річки та інші перешкоди.
Системи зв'язку на основі оптичних волокон стійкі до електромагнітних перешкод, а передана по световодам інформація захищена від несанкціонованого доступу. Волоконно-оптичні лінії зв'язку не можна підслухати неруйнуючим способом. Будь-які дії на волокно можуть бути зареєстровані методом моніторингу (безперервного контролю) цілісності лінії. Теоретично існують способи обійти захист шляхом моніторингу, але витрати на реалізацію цих способів будуть настільки великі, що перевершать вартість перехопленої інформації.
Важлива властивість оптичного волокна - довговічність. Час життя волокна, тобто збереження своїх властивостей в певних межах, перевищує 25 років, що дозволяє прокласти оптико-волоконний кабель один раз і, в міру необхідності, нарощувати пропускну здатність каналу шляхом заміни приймачів і передавачів на більш швидкодіючі.
Є в волоконної технології і свої недоліки:
Як наслідок, при аварії (обриві) оптичного кабелю витрати на відновлення вище, ніж при роботі з мідними кабелями.
2. оптичне волокно
Промисловість багатьох країн освоїла випуск широкої номенклатури виробів і компонентів ВОЛЗ. Слід зауважити, що виробництво компонентів ВОЛЗ, в першу чергу оптичного волокна, відрізняє високий ступінь концентрації. Більшість підприємств зосереджено в США. Володіючи головними патентами, американські фірми (в першу чергу це відноситься до фірми "CORNING GLASS") впливають на виробництво і ринок компонентів ВОЛЗ у всьому світі, завдяки укладанню ліцензійних угод з іншими фірмами і створенню спільних підприємств.
Найважливіший з компонентів ВОЛЗ - оптичне волокно. Для передачі сигналів застосовуються два види волокна: одномодове і багатомодове. Свою назву волокна отримали від способу поширення випромінювання в них. Волокно складається з серцевини і оболонки з різними показниками заломлення.
У одномодовом волокні діаметр световодной жили порядку 8-10 мкм, тобто порівняємо з довжиною світлової хвилі. При такій геометрії у волокні може поширюватися тільки один промінь (одна мода).
У багатомодового волокна розмір световодной жили близько 50-60 мкм, що робить можливим поширення великої кількості променів (багато мод).
Обидва типи волокна характеризуються двома найважливішими параметрами: загасанням і дисперсією.
Загасання зазвичай вимірюється в дБ / км і визначається втратами на поглинання і розсіювання випромінювання в оптичному волокні.
Втрати на поглинання залежать від чистоти матеріалу, втрати на розсіювання залежать від неоднорідностей показника заломлення матеріалу.
Загасання залежить від довжини хвилі випромінювання, що вводиться в волокно. В даний час передачу сигналів по волокну здійснюють в трьох діапазонах: 0.85 мкм, 1.3 мкм, 1.55 мкм, так як саме в цих діапазонах кварц має підвищену прозорість.
Інший найважливіший параметр оптичного волокна - дисперсія. Дисперсія - це розсіювання в часі спектральних і модових складових оптичного сигналу. Існують три типи дисперсії: модів, матеріальна і хвильове.
Модів дисперсія - властива многомодовому волокну і обумовлена наявністю великої кількості мод, час поширення яких по-різному.
Матеріальна дисперсія - обумовлена залежністю показника заломлення від довжини хвилі.
Волноводная дисперсія - обумовлена процесами всередині моди і характеризується залежністю швидкості поширення моди від довжини хвилі.
Оскільки світлодіод або лазер випромінює деякий спектр довжин хвиль, дисперсія приводить до розширення імпульсів при поширенню по волокну і тим самим породжує спотворення сигналів. При оцінці користуються терміном "смуга пропускання" - це величина, зворотна до величини розширення імпульсу при проходженні їм по оптичного волокна відстані в 1 км. Вимірюється смуга пропускання в МГц * км. З визначення смуги пропускання видно, що дисперсія накладає обмеження на дальність передачі і на верхню частоту переданих сигналів.
Якщо при поширенні світла по многомодовому волокну, як правило, переважає модів дисперсія, то одномодовому волокну притаманні лише два останніх типи дисперсії.
Загасання і дисперсія в різних типів оптичних волокон різні. Одномодові волокна мають кращі характеристики по загасанню і по смузі пропускання, так як в них поширюється тільки один промінь. Однак, одномодові джерела випромінювання в кілька разів дорожче багатомодових. У одномодове волокно важче ввести випромінювання через малі розміри світловідної жили, з цієї ж причини одномодивое волокна складно зрощувати з малими втратами. Оконцевание одномодових кабелів оптичними роз'ємами також обходиться дорожче.
Багатомодового волокна більш зручні при монтажі, так як в них розмір световодной жили в кілька разів більше, ніж в одномодових волокнах. Багатомодовий кабель простіше оконцевать оптичними роз'ємами з малими втратами (до 0.3 dB) в стику. На багатомодове волокно розраховані випромінювачі на довжину хвилі 0.85 мкм - найдоступніші й дешеві випромінювачі, що випускаються в дуже широкому асортименті. Але загасання на цій довжині хвилі у багатомодових волокон знаходиться в межах 3-4 dB / км і не може бути істотно поліпшено. Смуга пропускання у багатомодових волокон досягає 800 МГц * км, що прийнятно для локальних мереж зв'язку, але не достатньо для магістральних ліній.
3. Волоконно-оптичний кабель
Другим найважливішим компонентом, що визначає надійність і довговічність ВОЛЗ, є волоконно-оптичний кабель (ВОК). На сьогодні в світі кілька десятків фірм, які виробляють оптичні кабелі різного призначення. Найбільш відомі з них: ATT. General Cable Company (США); Siecor (ФРН); BICC Cable (Великобританія); Les cables de Lion (Франція); Nokia (Фінляндія); NTT. Sumitomo (Японія), Pirelli (Італія).
Визначальними параметрами при виробництві ВОК є умови експлуатації і пропускна здатність лінії зв'язку.
За умовами експлуатації кабелі підрозділяють на:
Перші два типи кабелів призначені для прокладки всередині будівель і споруд. Вони компактні, легкі і, як правило, мають невелику будівельну довжину.
Кабелі останніх двох типів призначені для прокладки в колодязях кабельних комунікацій, в грунті, на опорах вздовж ЛЕП, під водою. Ці кабелі мають захист від зовнішніх впливів і будівельну довжину більше двох кілометрів.
Для забезпечення великої пропускної здатності лінії зв'язку виробляються ВОК, містять мало (до 8) одномодових волокон з малим загасанням, а кабелі для