Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи

Тема № 8. Главные узлы оптических систем передачи

Вид занятия:лекция (обычная)

Время:2 часа (90 мин)

Место проведения: учебная аудитория

Категория обучающихся: студенты 2-го курса (очная форма обучения)

Воронеж ‑ 2014

Цели занятия:

а) разглядеть варианты излучения по оптическому волокну;

б) изучить методы прохождения сигнала по оптическому кабелю;

в) достигнуть познания каждым обучаемым роли передачи инфы по оптическому Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи кабелю при выполнении служебных задач;

г) воспитать чувство значимости правильной эксплуатации и внедрения средств электросвязи.

Учебно-материальное обеспечение:

план-конспект на занятие по этой теме, методические материалы (разработанные сотрудниками кафедры), мультимедийные презентации, раздаточный материал (картинки, таблицы), технические средства обучения (мультимедийный проектор, компьютер), доска, мел.

Способ(ы) обучения:

разъяснение Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи с иллюстрацией.

Учебные вопросы:

1. Распространение излучения по оптическому волокну.

2. Методы прохождения сигнала по оптическому кабелю.

Главные понятия:

системы и сети электросвязи, оптическое волокно, сигналы электросвязи.

Межпредметные связи:системы и средства связи в УИС, системы коммутации.

Литература:

1. Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Полосы связи.- M: Радио Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи и связь, 1995

2. Брискер А.С., Руга А.Д., Шарле Д.Л. Городские телефонные кабели. Справочник.- М: Радио и связь, 1991.


Ход занятия: Время, мин
1. Вводная часть: рапорт командира, проверка наличия личного состава, проверка готовности обучающихся к занятию, актуализация темы занятия
2. Основная часть: Сообщение новых познаний педагогом и усвоение их обучаемыми Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи. Введение термина – сигнал. Разъяснение назначения цифровых систем передачи. Введение и разъяснение термина – формирование сигнала. Перечисление требований, предъявляемых к передаче сигналов в цифровых системах. Показ при помощи слайдов и раздаточного материала структуры телекоммуникационной системы.
3. Подведение итогов проведенного занятия, ответ на вопросы обучаемых. Оценка работы обучающихся.
4. Формирование домашнего задания:постановка вопросов для Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи самоподготовки.
5. Организационное окончание занятия:сбор раздаточного материала, рапорт командира группы.

Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи

В состав волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) вхо­дят последующие технические средства:

1) каналообразующее оборудование (КОО) тракта передачи, обеспечивающее формирование определенного числа типовых каналов либо типовых групповых трактов со стандартной шириной полосы Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи пропускания либо скоростью передачи;

2) оборудование сопряжения (ОС) тракта, нужное для со­пряжения характеристик многоканального сигнала на выходе КОО с параметрами оптического передатчика;

3) оптический передатчик (ОПер), обеспечивающий преобразо­вание электронного сигнала в оптический сигнал, длина волны которого совпадает с одним из окон прозрачности оптического волокна; в состав ОПер входят: источник оптического излучения Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи (ИОИ) - оптической несущей,один либо несколько характеристик которой модулируютсяэлектрическим многоканальным сигналом, поступающим с ОС, и согласующее устройство (СУ), нужное для ввода оптического излучения в волокно оптического кабеля с . мало вероятными потерями; обычно, источник оптиче­ского излучения и согласующее устройство образуют единый блок, именуемый передающим оптическим модулем(ПОМ Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи);

4) оптический кабель, волокна которого (ОВ) служат средой рас­пространения оптического излучения;

5) оптический ретранслятор (ОР), обеспечивающий компенсацию затухания сигнала при его прохождению по оптическому волокну (ОВ) и корректировку различного вида искажений; ОР могут быть обслужи­ваемыми либо необслуживаемыми и инсталлируются через опреде­ленные расстояния, именуемые ретрансляционными участками;в ОР может Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи выполняться обработка (усиление, корректировка, регенера­ция и т.д.) как электронного сигнала, который выходит методом преобразования оптического сигнала и следующего преобразования скорректированного электронного сигнала в оптический, так и опти­ческого сигнала при помощи оптических квантовых усилителей;

6) оптический приемник (ОПр), обеспечивающий прием оптиче­ского излучения и преобразования его в электронный Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи сигнала; ОПр содержит в себе согласующее устройство (СУ), нужное для вывода оптического излучения из ОВ с наименьшими потеря­ми, и приемник оптического излучения (ПОИ); совокупа согла­сующего устройства и приемника оптического излучения представляет приемный оптический модуль (ПРОМ);

7) оборудование сопряжения (ОС) тракта приема, преобразую­щее сигнал на выходе ПРОМ в многоканальный Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи сигнал соответст­вующего КОО;

8) каналообразующее оборудование (КОО) тракта приема, осу­ществляющее оборотные преобразования многоканального сигнала в сигналы отдельных типовых каналов и трактов.

Обобщенная структурная схема ВОСП приведена на рис.1.

Набросок 1 – Обобщенная структурная схема ВОСП

Для модуляции оптической несущей многоканальным электриче­ским сигналом можно использовать частотную (ЧМ), фазовую (ФМ), амплитудную (AM Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи), поляризационную (ПМ) модуляции, модуляцию по интенсивности (МИ) и др.

При фиксированных пространственных координатах мгновен­ное значение электронного поля монохроматического оптического излучения можно записать в виде:

где Ем - амплитуда поля;

ω0и φ0соответственно частота и фаза оптической несущей.

Тогда секундное значение интенсивности оптического излучения будет равно

а усредненное значение по периоду Т0=2π/ω0 равно

Величина Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи Р именуется средней интенсивностьюили мощно­стьюоптического излучения.

При модуляции интенсивности (МИ) конкретно величина Р изме­няется в согласовании с модулирующим многоканальным сигналом.

Владея волновой природой, оптическое излучение в то же время является дискретным. Оно излучается и поглощается исключительно в виде дискретных квантов - фотонов с энергией hf0,где_ h Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи- неизменная Планка. Потому мощность оптического излучения Рможно характе­ризовать интенсивностью потока фотонов (числом в единицу време­ни) J = P/hfo,которая и модулируется многоканальным сигналом. Отметим, что МИ отыскала самое обширное применение при по­строении волоконно-оптических систем передачи, потому что приводит к относительно обычным техническим решениям при Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи реализации устройств управления (модуляции) интенсивностью излучения полупроводниковых источников и оборотного преобразования опти­ческого сигнала в электронный, т.е. демодуляции.

Вопрос 2. Систематизация волоконно-оптических систем передачи. Методы организации двухсторонней связи на базе волоконно-оптических систем передачи. Методы уплотнения оптических кабелей

Существует различная систематизация ВОСП, но в главном применяется последующая.

1. ВОСП Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи зависимо от используемого каналообразующего оборудования делятся на:

- аналоговые волоконно-оптические системы передачи(АВОСП), если каналообразующее оборудование строится на базе анало­говыхметодов модуляции характеристик гармонической несущей частоты (амплитудная, частотная, фазовая модуляции и их комби­нации) либо характеристик повторяющейся последовательности им­пульсов (амплитудно-импульсная, широтно-импульсная, фазоимпульсная модуляции и их композиции Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи);

- цифровые волоконно-оптические системы передачи(ЦВОСП), если каналообразующее оборудование строится на базе импульсно-кодовой модуляции, дельта-модуляции и их разновидно­стей; самое обширное применение находят ЦВОСП.

2. ВОСП зависимо от метода модуляции оптического излу­чения разделяются на:

- волоконно-оптические системы передачи с модуляцией интен­сивностиоптического излучения и соответственной его демодуля­ции, именуемые Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи время от времени прямой модуляциейи обширно приме­няемой в большинстве ЦВОСП;

- волоконно-оптические системы передачи с аналоговыми мето­дами модуляции оптического излучения(оптической несущей): амплитудной, фазовой, частотной модуляциями и их комбинациями.

3. ВОСП зависимо от метода приема либо демодуляции оп­тического сигнала разделяются на:

- волоконно-оптические системы передачи с прямой демодуляци Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи­ейили конкретным приемом, при котором происходит конкретное преобразование интенсивности оптического излуче­ния в электронный сигнал, напряжение либо ток которого одно­значно отражают изменение интенсивности оптического сигнала;

- когерентные волоконно-оптические системы передачи,в кото­рых применяется гетеродинноеили гомодинноепреобразование частоты независимо от вида модуляции (синхронная либо несин­хронная Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи) оптического излучения, осуществляемое на промежуточ­ной частоте. При гетеродинном приеме сразу с оптическим сигналом частоты fc на фотодетектор подается довольно массивное оптическое излучение местного гетеродина с частотой fГ, на выходе фотодетектора выделяется промежная частота fпром =fc-fГ, на которой и осуществляются последующие преобразования оптического сигнала в электронный. При гемодинном Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи способе приема частоты колебаний принимаемого оптического излучения и местного гетеро­дина должны быть схожими (fc = fГ), а фазы синхронизированы.

4. По методу организации двухсторонней связи ВОСП подразде­ляются на:

а) двухволоконную однополосную однокабельную,при которой передача и прием оптических сигналов ведутся по двум оптическим волокнам (ОВ) и осуществляются на одной длине волны Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи λ. Каждое ОВ является эквивалентом двухпроводной физической цепи и, потому что обоюдные воздействия меж оптическими волокнами кабеля отсут­ствуют, то тракты передачи и приема разных систем организу­ются по одному кабелю, т.е. такие ВОСП являются однокабельными однополосными.

Принцип построения двухволоконной однокабельной однополос­нойВОСП показан на рис.2,

Набросок Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи 2 – Принцип построения двухволоконной однокабельной однополос­нойВОСП

где приняты обозначения:

КОО - каналообразующее оборудование; ОС - оборудование сопряжения; ОПер - оптический передатчик; ОВ - оптическое во­локно; Опр - оптический приемник; достоинством таковой ВОСП является внедрение однотипного оборудования трактов пере­дачи и приема оконечных и промежных станций, а недочетом - очень маленький коэффициент использования пропускной способно­сти Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи ОВ;

б) одноволоконную однополосную однокабельную(рис.3), осо­бенностью которой является внедрение 1-го оптического волокна для передачи сигналов в 2-ух направлениях на одной и той же длине волны; на рис. 3 к ранее принятым обозначениям добави­лись последующие:

Набросок 3 – Принцип построения одноволоконной однополосной однокабельной ВОСП

ОРУ - оптическое развязывающее устройство, осуществляющее поляризацию световых Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи волн либо разделение типов направляемой волны оптического излучения;

в) одноволоконную двухполосную однокабельную,при которой передача в одном направлении ведется на длине волны оптическо­го излучения λ1, а в другом – λ2, разделение направлений передачи осуществляется при помощи направляющихоптических фильтров (ОФ), настроенных на надлежащие длины волн оптического излучения; обобщенная схема такового метода организации двусто­ронней связи Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи приведена на рис.4,

Набросок 4– Принцип построения одноволоконной двухполосной однокабельной ВОСП

тут ОФλ 1,2 - направляющие оптические фильтры, выделяющие надлежащие длины волн;

5. По предназначению и дальности передачи ВОСП разделяются на:

а) магистральныеВОСП, созданных для передачи сооб­щений на тыщи км и соединяющих меж собой центры республик, краев, областей, большие промышленные и Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи научные центры и др.;

б) зоновые ВОСП, созданные для организации связи в административных границах республик, краев, областей и протя­женностью до 600 км;

в) ВОСП для местныхсетей, созданные для организации межстанционных соединительных линий на городских и сельских телефонных сетях;

г) ВОСП для рассредотачивания инфы, обеспечивающие связь меж вычислительными машинами Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи, компанию локальных компьютерных сетей и сетей кабельного телевидения.

6. По способам уплотнения оптического волокна, в базе кото­рых лежит процесс мультиплексирования,т.е. одноврменной пере­дачи нескольких потоков светового излучения по одному волокну, ВОСП разделяются на:

а) ВОСП со спектральным уплотнениемили мультиплексиро­ванием с разделением длин волн,при котором по Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи одному ОВ сразу передается не­сколько спектрально разнесенныхоптических несущих, любая из которых модулируется многоканальный сигналом, сформированным подходящим каналообразующим оборудованием. Возмож­ность построения таких систем основывается на сравнимо слабенькой зависимости коэффициента затухания ОВ в границах соот­ветствующего окна прозрачности от частоты (либо длины волны) оптической несущей. Потому, применяя способ частотного разде Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи­ления, по одному ОВ можно организовать несколько широкополос­ных оптических каналов, увеличив тем результирующую скорость передачи инфы. Структурная схема ВОСП со спек­тральным разделением оптических каналов показана на рис.5,

Набросок 5– Структурная схема ВОСП со спектральным разделением

где ОФМС - оборудование формирования многоканального сигнала, представляющего совокупа каналообразующего оборудования (КОО) и оборудования сопряжения Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи (ОС), созданного для формирования электронного сигнала, характеристики которого согла­сованы с оптическим передатчиком (ОПер) и оптическим приемни­ком (ОПр); УСО (либо MUX - мультиплексор WDM) - устройство спектрального объединения, осуществляющее ввод разных оптических несущих в одно оптическое волокно (ОВ); УСР (либо DMUX - демультиплексор WDM) - устройство спектрального разде­ления, где оптические несущие делятся в Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи пространстве и поступают на оптические приемники.

На передающей станции имеется л систем передачи (однотип­ных либо разнотипных), сигналы которых подаются на л оптических передатчиков, излучающих разные оптические несущие λ1, λ2,…. λn-1, λn.При помощи УСО осуществляется ввод разных несу­щих в ОВ. На приемной стороне в УРС оптические несущие разде­ляются Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи и подаются на оптические приемники и дальше на ОФМС. Таким макаром, по одному ОВ организуется л спектрально разде­ленных оптических каналов,т.е. пропускная способность ОВ уве­личивается в л раз по сопоставлению с обычным построением оптических систем передачи. Не считая того, этот способ позволяет обеспечить развитие Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи сетей связи без проведения дополнительных строй работ, также создавать разветвленные сети хоть какой структуры с пассивными элементами спектрального уплотнения в местах разделения либо выделения световых потоков. При всем этом расширяются способности передачи разных сигналов (телефо­нии, телевидения, телеметрии, передачи данных и др.) с различны­ми скоростями либо шириной полосы Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи частот и типами модуляции - цифровой и аналоговой. Все это обеспечивает создание экономич­ных функциональных телекоммуникационных систем и сетей.

Для объединения и разделения оптических несущих могут ис­пользоваться разные оптические спектральные устройства: мультиплексоры, демультиплексоры,работа которых базирована на явлениях физической оптики: дисперсия, дифракция и интерфе­ренция.В базе структуры Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи мультиплексоров и демультиплексоров может быть оптическая призма, мультислойный диэлектрик, дифрак­ционная решетка и др.

б) ВОПС с частотнымили гетеродинным уплотнением. В сис­темах передачи с частотным мультиплексированием начальным многоканальным сигналам разных источников в линейных трак­тах отводятся определенные полосы частот. В данном случае для получения группового линейного оптического сигнала Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи требуются близко расположенные постоянные оптические несущие.Но непостоянность частоты оптического излучения, в особенности при скоростной модуляции, приводит к тому, что расстояние по диапазону меж рабочими длинами волн примыкающих каналов во много раз превосходит полосу информационного сигнала. Потому для получения близко расположенных спектральных каналов в ВОСП употребляются разные несущие не от различных Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи источников, а от 1-го, но довольно размеренного, при помощи соответственного сдвига оптической несущей. Уплотнение, использующее таковой принцип формирования оптических несущих, именуется частотным либо гетеродинным уплотнением. Структурная схема, поясняющая принцип формирования группового оптического сигнала, приведена на рис. 6. Оптическое излучение с выхода источника оптического излучения (ИИ), содержащего ряд несущих fh Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи f2, ..., fN, поступает на анализатор A1, представляющий из себя спектральную призму Глана-Тейлора, а потом, пройдя четвертьволновую призму λ/4 -на фильтр первого канала Ф1. Это фильтр пропускает оптическую несущую первого канала f1к оптическому модулятору ОМ1где она и моду­лируется информационным оптическим сигналом. Оптическое излучение с частотами f2, ..., fn(т Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи.е., не считая f1) отражается фильтром и ворачивается к анализатору А1 По пути оно вторично проходит через четвертьволновую призму и попадает на анализатор А2.Оптическая несущая первого канала, промодулированная в ОМ1, информационным сигналом, отражаясь от зеркала также возвраща­ется к анализатору А1.

Набросок 6 – Схема формирования оптического группового сигнала Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи при частотном (гетеродинном) уплотнении

Плоскость поляризации оптического сигнала, два раза прошедше­го четвертьволновую призму, поворачивается на π/2по отношению к плоскости поляризации начального колебания, в связи с чем свето­вой пучок отклоняется в призме и выходит из нее. Дальше общий сигнала поступает на анализатор А2 и процесс повторяется, с той только различием, что Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи модулируется оптическое излучение с частотой f2.Таким макаром, формируется оптический групповой сигнал, поступающий в оптическое волокно кабеля.

Принимаемый групповой оптический сигнал, содержащий ряд промодулированных оптических несущих, поступает на анализатор А1 (рис.7), а потом после прохождения через четвертьволновую призму и фильтр первого канала - на оптический смеситель (ОСМ).

Набросок 7– Схема Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи приема группового оптического сигнала при частотном (гетеродинном) уплотнении

Фильтр Ф1пропускает только оптический сигнал с несущей час­тотой f1 сигнал с другими частотами отражается и поступает на А2.Оптическая промодулированная несущая частота f1 перемножается в ОМСс частотой местного гетеродина (Гет), потом промежная частота fпромвыделяется полосовым фильтром (ПФ)и поступает на Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи фотодетектор (ФД), на выходе которого формируется электронный информационный сигнал. Таким макаром, прием осуществля­ется гетеродинным методом. Аналогично происходит детекти­рование сигнала во всех других каналах.

Достоинство способа частотного (гетеродинного) уплотнения за­ключаются в том, что длина регенерационного участка регенерации за счет гетеродинного приема растет до 200 км и существенно Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи увеличивается коэффициент использования пропускной возможности ОВ. Недочетами данного способа будет то, что требуется опти­ческий тракт приема и передачи с сохранением поляризации, также ряд дополнительных устройств: сдвигателей частоты, опти­ческих вентилей, контроллеров поляризации, оптических усилите­лей, систем автоподстройки частоты и т.п., что существенно усложняет и наращивает цена ВОСП.

в Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи) ЦВОСП с временным уплотнением (с временным мультип­лексированием),при котором несколько информационных либо компонентныхпотоков соединяются воединыжды в один, и для передачи каждого компонентного потока по одному ОВ отводится собственный вре­менной интервал.Объединение может быть осуществлено на уровне электронных сигналови на уровне оптических сигналов.Временное мультиплексирование на уровне Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи электронных сигналов приведено на рис.8, где приняты последующие обозначения:

Набросок 8 – Временное мультиплексирование на уровне электронных сигналов

1...N - источники компонентных информационных потоков, пред­ставляющих многоканальные электронные сигналы; MUX - времен­ной мультиплексор, который, создавая групповой электронный сигнал, поочередно подключает компонентные многоканальные электронные сигналы к общему оптическому передатчику (ОПер) на определенный временной Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи интервал;ОВ - оптическое волокно; ОПр - оптический приемник, модифицирующий оптический сигнал в группо­вой электронный, содержащий N компонентных многоканальных электронных сигналов; DMUX - временной демультиплексор, рас­пределяет принятые компонентные многоканальные электронные сигналы по подходящим приемникам 1...N. Мультиплексор и демультиплексор должны работать синхронно.Отметим, что компонентные информационные потоки могут быть сформированы как на базе Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи систем передачи с частотным разделением каналов, так и на базе систем передачи на базе импульсных и цифровых способов модуляции.

Схема с временным мультиплексированием (уплотнением) на уровне оптических сигналов приведена на рис.9,

Набросок 9 – Временное мультиплексирование на уровне оптических сигналов

где приняты сле­дующие обозначения: Опер1…N - оптические передатчики, 1...N компонентных Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи информационных потоков (многоканальных электри­ческих сигналов аналоговых либо цифровых, перевоплощенных в оптические сигналы); OMUX - оптический мультиплесор, осущест­вляющий задержку оптического сигнала от каждого ОПер на вели­чину Δτ, 2Δτ..... NΔτ (тут N - число компонентных информа­ционных потоков либо многоканальных оптическихсигналов), объединяющий N многоканальных оптических сигналов в групповой оптический поток и направляющий его в Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи оптическое волокно (ОВ); ODMUX - оптический демультиплексор, осуществляющий на прие­ме оборотные преобразования.

При временном мультиплексировании как на уровне электриче­ских сигналов, так и на уровне оптических, требуется передача маленьких (наносекундных) световых импульсов. Но передача субнаносекундных импульсов предъявляет очень высочайшие, близкие к предельным, требования к быстродействию оптоэлектронных Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи компонент оптических передатчиков и приемников ВОСП. Не считая того, скорость передачи либо широкополосность опти­ческих трактов ограничивается дисперсионными качествами ОВ.

Основными плюсами временного мультиплексирования являются повышение коэффициента использования пропускной возможности ОВ (уже достигнуты скорости передачи до 16 и выше Гбит/с) и возможность сотворения стопроцентно оптической сети связи.

Способы уплотнения ВОСП

Временное Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи уплотнение. Данный способ подразумевает объединение нескольких информационных потоков в один. Объединение может быть осуществлено на уровне электрической аппаратуры (электронных сигналов) и на уровне оптических сигналов. При объединении электронных сигналов (рис.11) две серии импульсов (может быть N источников), поступающие с входов А и В, при помощи устройства объединения (УО Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи) суммируются в определенной последовательности чередования в групповой сигнал. По­следний в оптическом передатчике модулирует оптическую несущую.

Оптическое излучение распространяется по ОВ и в оптическом приемнике вновь преобразуется в электронный сигнал. Потом этот сигнал делится устройством разделения (УР) на две серии импульсов, схожих входным, которые поступают на выходы А' и В'.

Набросок 11 – Принцип Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи временного уплотнения на уровне объединения

электронных сигналов

Схема объединения оптических цифровых потоков показана на рис.12. Электронные цифровые потоки от N источников поступают на N оптических передатчиков, в каких осуществля­ется преобразование электронных сигналов в оптические. Перед объединением оптических сигналов происходит их задержка на ∆t; 2∆t; 3∆t; ...; (N-1)∆t. После таковой задержки Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи на выходе оп­тического смесителя (ОС) имеем последовательность оптических импульсов. При приеме осуществляется оборотное преобразование.

Набросок 12 – Принцип временного уплотнения на уровне объ­единения

оптических сигналов

При временном уплотнении требуется передача маленьких (10-9 cи наименее) световых импульсов. Но передача субнаносекундных импульсов предъявляет очень высочайшие требования к быстродействию оптоэлектронных компонент приемопередающей аппаратуры Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи ВОСП, близкие к их предельным способностям. Не считая того, скорость передачи (широкополосность) ограничена дисперсионными качествами оптического волокна.

К главным плюсам временного уплотнения относятся: повышение коэффициента использования пропускной возможности оптического волокна (уже экспериментально достигнуты скорости передачи 8...16 Гбит/с); возможность сотворения на сто процентов оптической сети связи.

Пространственное уплотнение. Этот способ Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи употребляет достоинства оптических волокон: упругость и малые размеры Это позволяет создавать оптический кабель, содержащий несколько 10-ов ОВ. При таком способе (рис. 13) число ВОСП равно числу ОВ в оптическом кабеле, а как следует, пропускная способность определяется числом ОВ в кабеле. Недочетом пространственного уплотнения являются большой расход оптического во­локна, значимые Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи издержки на каблирование, а как следует, и высочайшая цена линейного тракта. Для магистральных ВОСП, где цена 1 канало-километра определяется в главном ценой кабеля, способ пространственного уплотнения не обеспечивает улучшения технико-экономической эффективности.

Набросок 13 – Принцип пространственного уплотнения

Частотное уплотнение (гетеродинное).В системах передачи с частотным уплотнением начальным сигналам разных источни Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи­ков инфы в линейных трактах отводятся определенные по­лосы частот. В данном случае для получения группового линейного сигнала требуются близко расположенные постоянные оптические несущие. Но непостоянность полосы излучения полупроводни­ковых лазеров, в особенности при скоростной модуляции, при­водит к тому, что расстояние по диапазону меж рабочими длина­ми волн Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи примыкающих каналов во много раз превосходит полосу ин­формационного сигнала. Потому для получения близко располо­женных спектральных, каналов в ВОСП употребляются разные несущие не от различных источников, а от 1-го при помощи сдвига оптической несущей.

Набросок 14 – Принцип формирования группового оптиче­ского сигнала при частотном (гетеродинном) уплотне­нии

Оптическое излучение с выхода лазерного источника Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи излуче­ния (ИИ) (рис. 14), содержащего ряд несущих f1, f2, f3,..., fN поступает на поляризатор A1, представляющий из себя призму Глана-Тейлора, а потом, пройдя четвертьволновую призму, – на фильтр первого канала Ф1. Этот фильтр пропускает оптическую несущую первого канала f1 к оптическому модулятору ОМ, где она и Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи модулируется. Оптическое излучение с частотами f2, f3,..., fN (т. е. не считая f1) отражается фильтром и ворачивается к анализа­тору A1, по пути к которому вторично проходит через четверть­волновую призму и попадает на поляриизатор А2. Оптическая не­сущая первого канала, промодулированная в оптическом модуля­торе OM1 информационным сигналом, отражаясь от зеркала Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи, так­же ворачивается к анализатору A1.

Плоскость поляризации оптического сигнала, два раза прошед­шего четвертьволновую призму, поворачивается на π/2 по отно­шению к плоскости поляризации начального колебания, в связи с чем световой пучок отклоняется в призме и выходит из нее. Да­лее общий сигнал поступает на анализатор А2 и процесс Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи повто­ряется, с той только различием, что модулируется оптическое излу­чение с частотой f2. Таким макаром формируется оптический груп­повой сигнал, поступающий в оптическую линию связи.

На приеме оптический групповой сигнал, содержащий ряд промодулированных оптических несущих, поступает на поляриза­тор A1 (рис. 15), а потом после прохождения через Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи четвертьвол­новую призму и фильтр первого канала — на оптический смеси­тель (ОС). Фильтр Ф1 пропускает только оптический сигнал с частотой f1, другие сигналы отражаются и поступают на А2.

Набросок 15 – Принцип приема группового оптического сигнала при частотном (гетеродинном) уплотнении

Оптическая промодулированная несущая с частотой f1 перемно­жается в ОС с Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи частотой местного гетеродина, потом промежуточ­ная частота fпр выделяется полосовым фильтром (ПФ) и посту­пает на фотодетектор, на выходе которого формируется электронный сигнал. Таким макаром, прием осуществляется ге­теродинным методом. Аналогично происходит детектирование сигнала во всех других каналах.

Плюсы способа частотного (гетеродинного) уплотнения состоят в том, что длина участка регенерации за счет Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи гете­родинного приема растет до 100...200 км; существенно повы­шается эффективность использования пропускной возможности опти­ческого волокна. К недочетам относится то, что при данном ме­тоде требуется оптический тракт приема и передачи с сохранени­ем поляризации, также целый ряд дополнительных устройств: сдвигателей частоты, оптических вентилей, контроллеров поляри­зации, оптических усилителей Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи, системы автоподстройки частоты и т. п., что существенно усложняет систему и наращивает ее стои­мость.

Заключительная часть. Педагог отвечает на вопросы курсантов, отмечает работу курсантов на лекции и дает задание на самостоятельную подготовку – изучить и законспектировать типовые структурные схемы аналоговых и цифровых ВОСП.

Подготовил:

доцент кафедры ТКОС, к Вопрос 1. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи.ф.-м. н. В.А. Мельник


vopros-11-obshestvo-kak-socialno-ekonomicheskaya-sistema-i-sociokulturnaya-sistema.html
vopros-11-propagandistskij-analiz-model-iskrivlennogo-istochnika-v-massovih-kommunikaciyah.html
vopros-11-vidi-nalogovih-narushenij-i-otvetstvennost-za-ih-sovershenie.html