направляючої системи ПЕРЕДАЧІ ВОЛЗ
1. ПЕРЕВАГИ ВОЛЗ ПЕРЕД ІНШИМИ направляючої системи ПЕРЕДАЧІ
Оптичне волокно в Нині вважається найдосконалішою фізичним середовищем для передачі інформації, а також самої перспективним середовищем для передачі великих потоків інформації на значні відстані. Підставою для такого висновку є ряд особливостей, властивих оптичним волокнам.
Фізичні особливості:
1. Скловолокно володіє значною широкосмугового, яка обумовлена ​​надзвичайно високою частотою несучої 10 14 Гц. Це означає, що по оптичних лініях зв'язку можна передавати інформацію зі швидкістю близько 10 12 біт/с. Іншими словами по одному скловолокну можна передати одночасно 10 мілііонов телефонних розмов і мільйон відеосигналів. В оптичному волокні можуть поширюватися світлові сигнали двох різних ортогональних поляризацій, що дозволяє подвоїти пропускну здатність оптичного каналу зв'язку. На сьогоднішній день межа за щільністю переданої інформації з оптичного волокна не досягнуть.
2. Скловолокно володіє дуже малим загасанням (в порівнянні з іншими середовищами). Кращі зразки російського 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 фторцірконатние 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 регераціоннимі ділянками через 4600 км при швидкості передачі 1 Гбіт/с.
Технічні особливості:
1. Волокно виготовляється з кварцу, основу якого складає двоокис кремнію, широко поширеного, а тому недорого матеріалу, на відміну від міді.
2. Оптичні волокна мають діаметр близько 100 мкм, тобто дуже компактні і легкі, що робить їх перспективними для використання в кабельній техніці.
3. Секловолокна НЕ є металом, тому при будівництві систем зв'язку автоматично досягається гальванічна розв'язка сегментів. Застосовуючи особливо міцний пластик, на кабельних заводах виготовляють самонесучі підвісні кабелі, що не містять металу і тим самим безпечні в електричному відношенні. Такі кабелі можна монтувати, наприклад, на опорах контактної мережі, заощаджуючи значні кошти на прокладку кабелю і організацію переходів через річки та інші перешкоди.
4. Системи зв'язку на основі оптичних волокон стійкі до електромагнітних полів, а передана по світловода інформація захищена від несанкціонованого доступу.
5. Важливою властивістю оптичного волокна є довговічність. Час життя волокна перевищує 25 років, що дозволяє прокласти оптико-волоконний кабель один раз і, в міру необхідності, нарощувати пропускну здатність каналу шляхом заміни передавачів і приймачів на більш швидкодіючі.
Ефективність застосування тих чи інших ліній зв'язку багато в чому залежить від потрібної кількості каналів. Відомо, що із збільшенням кількості каналів вартість 1 кан.-км лінії зв'язку знижується. Доцільність застосування різних направляючих систем передачі в Залежно від потрібного числа каналів наведена на рис. 1.
Як видно з малюнка, найдешевшої є зв'язок по світловод і волноводу, потім йде коаксіальний кабель, і нарешті, найдорожчою є зв'язок по повітряних лініях. Оптичні кабелі доцільно застосовувати при потребі в 1000 і більше каналів. Розглянемо порівняльну вартість 1 кан.-км для цифрових систем передачі
З малюнка видно, що по порівнянні з електричним кабелем вартість зв'язку з оптичним кабелям падає із зростанням числа каналів в більш різкій залежності. Оптичні системи по порівнянні з електричними дорожче при невеликому числі каналів і дешевше при великому числі каналів. В даний час економічно доцільними є ВОЛЗ зі швидкістю 34 Мбіт/с і вище.
Однак, в волоконної технології є і свої недоліки:
1. При створенні лінії зв'язку потрібні високонадійні активні елементи, які перетворюють електричні сигнали в оптичні і навпаки, виробництво яких коштує дуже дорого.
2. Інший недолік полягає в тому, що для монтажу оптичних волокон потрібно прецизійне, про тому дороге технологічне обладнання.
3. Як наслідок, при аварії (обриві) оптичного кабелю витрати на відновлення вище, ніж при роботі з традиційними кабелями з мідними жилами.
Проте переваги від застосування волоконно-оптичних ліній зв'язку настільки значні, що незважаючи на перераховані недоліки оптичного волокна, дані лінії зв'язку все ширше використовуються для передачі інформації.
2. Структурна схема Волоконно-оптичного зв'язку
Структурна схема передачі інформації по оптичним кабелям наведена на рис. 3.
Інформація, передана абонентами через передавач, надходить на електрооптичний перетворювач (ЕОП), роль якого виконує лазер (Л) або світлодіод (СД). Тут електричний сигнал перетвориться в оптичний і направляється в ОК. На прийомі оптичний сигнал надходить в оптико-електричний перетворювач (ОЕП), в якості якого використовується фотодіод (ФД), перетворюючий оптичний сигнал в електричний. Таким чином, на передавальній стороні від передавача до ЕОП, а також на приймальній стороні від ЕОП до приймача діє електричний сигнал, а від ЕОП до ОЕП по оптичному кабелю проходить оптичний сигнал.
Електричний сигнал, створюваний частотним або тимчасовим методом, модулює оптичну несучу, і в модульованому вигляді світловий сигнал передається по оптичному кабелю. В основному використовується спосіб модуляції інтенсивності оптичної несучої, при якому від апмлітуди електричного сигналу залежить потужність випромінювання, передана в ОК.
Оптичні системи передачі, як правило є цифровими (імпульсними). Це пояснюється тим, що передача аналогових сигналів вимагає високого ступеня лінійності проміжних підсилювачів, яку важко забезпечити в оптичних системах.
Через певні відстані (5, ...., 100 км), обумовлені енергетичним потенціалом апаратури та величиною втрат в ОК, вздовж оптичної лінії розташовуються лінійні регенератори (ЛР), в яких сигнал відновлюється і посилюється до необхідного значення. Крім того, для перетворення коду і узгодження елементів схеми є кодують пристрої - перетворювачі коду (ПК) та согласующие пристрої (СУ). Перетворювач коду формує трубуемую послідовність імпульсів і здійснює узгодження рівнів по потужності між електричними і оптичними елементами схеми (від апаратури ІКМ надходить високий рівень, а для електропреобразователей необхідний досить малий рівень). Передавальні і приймальні согласующие пристрої формують і погоджують діаграми спрямованості (діаграма спрямованості - це тілесний кут, в якому діє максимальна інтенсивність випромінювання) і апертурний кут між приемопередающее пристрій і кабелем. Застосовуються також пристрої введення і виведення випромінювання, зростки, для зрощування оптичних волокон і кабелів, спрямовані відгалужувачі, фільтри та інші елементи оптичного тракту.
3. ПРИНЦИП ДІЇ Світловода. ТИПИ світловодів
волоконних світловодів являє собою тонку двошарову скляну нитку (сердечника і оболонки), кожен елемент якої володіє різним показником заломлення. Показник заломлення (n) прозорої речовини являє собою відношення швидкості світла у вакуумі (с) до швидкості світла в даному речовині (v), тобто n = c/v. Крім того, показник заломлення залежить від параметрів середовища і розраховується за формулою:
,
де і - відносні відповідно діелектрична і магнітна проникності.
Враховуючи, що відносна магнітна проникність прозорої речовини звичайна постійна і дорівнює одиниці, показник заломлення визначиться: для сердечника, для оболонки. Показник заломлення оболонки постійний, а сердечника в заг...
