Характеристика волоконно-оптических систем

Содержание

1. Особенности оптических систем связи
2. Физические особенности
3. Технические особенности
4. Оптическое волокно
5. Волоконно-оптический кабель
6. Оптические соединители
7. Электронные компоненты систем оптической связи
8. Лазерные модули для ВОЛС
9. Фотоприемные модули для ВОЛС
10. Применение ВОЛС в вычислительных сетях
11. Строительство и наладка ВОЛС
12. Литература

Вступление

      Тема  об оптоволоконной линии связи, является актуальной на данный момент времени, так как число  людей на планете  растет, и потребности в улучшение  жизни то же увеличиваются. Ещё с древних времён человек совершенствуется: улучшает свои знания, стремится улучшить жизнь, создавая и моделируя предметы быта. И сейчас  многие фирмы создают телевизоры, телефоны, магнитофоны, компьютера и многое другое, то есть – бытовую технику, которая упрощают жизнь человека. Но для внедрения этих новых технологий нужно изменять или улучшать старое. В пример этому можно привести наши линии связи на коаксиальном (медном) кабеле. Их скорость мала, даже для передачи видео информации, из одного места в другое, удалённое на большое расстояния, она не годится. А волоконная оптика как раз то, что нам нужно - её скоростью передачи информации очень большая. Низкие потери при передаче сигнала позволяет прокладывать значительные по дальности участки кабеля без установки дополнительного оборудования. Имеет хорошую помехозащищенность, легкость прокладки и долгие сроки работы кабеля практически в любых условиях. И это послужило причиной тому, что я взял эту тему для более глубокого познания об этой развивающейся линии связи служащей для передачи информации на высокой скорости. И об этом, я хочу рассказать вам в моём сообщении: «об оптоволоконных линиях связи». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тезисы

1.Особенности  оптических систем связи

• Волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно".

1.1 Физические  особенности

• Оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка  1.1 Терабит/с. Говоря другими словами, по одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов.
• Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в волокне.

1.2 Технические  особенности

• Волокно изготовлено из кварца.
• Оптические волокна очень компактны и легки.
• Стеклянные волокна - не металл.
• Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа.
• Важное свойство оптического волокна – долговечность.

 Есть  в волоконной технологии и свои недостатки

• требуются активные высоконадежные
• требуется дорогостоящее технологическое
• затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями

2. Оптическое волокно

• Важнейший из компонентов ВОЛС - оптическое волокно. Для передачи сигналов применяются два вида волокна: одномодовое и многомодовое. Свое название волокна получили от способа распространения излучения в них. Волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления.
• В одномодовом волокне диаметр световодной жилы порядка 8-10 мкм, то есть, сравним с длиной световой волны. При такой геометрии в волокне может распространяться только один луч (одна мода).
• В многомодовом волокне размер световодной жилы порядка 50-60 мкм, что делает возможным распространение большого числа лучей (много мод).
• Дисперсия - это рассеяние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Существуют три типа дисперсии: модовая, материальная и волноводная. Модовая дисперсия. Материальная дисперсия. Волноводная дисперсия.

3. Волоконно-оптический  кабель 

• На сегодня в мире несколько десятков фирм, производящих оптические кабели различного назначения
• По условиям эксплуатации кабели подразделяют на:
1. монтажные
2. станционные
3. зоновые
4. магистральные
• При изготовлении ВОК в основном используются два подхода:
1. конструкции со свободным перемещением элементов
2. конструкции с жесткой связью между элементами
• способы сращивания строительных длин кабелей

4. Оптические соединители

• После того, как оптический кабель проложен, необходимо соединить его с приемо-передающей аппаратурой. Сделать это можно с помощью оптических коннекторов (соединителей)

5. Электронные  компоненты систем оптической  связи

• проблемы передачи и приема оптических сигналов

6.  Лазерные  модули для ВОЛС

• Лазерные модули изготавливаются на основе высокоэффективных лазерных диодов.

7.  Фотоприемные модули для ВОЛС

• Фотоприемные модули изготавливаются на основе фотодиодов.

8. Применение  ВОЛС в вычислительных сетях

• Фирма "ВИМКОМ ОПТИК", занимаясь автоматизацией и электронными технологиями, разрабатывает и устанавливает локальные и магистральные сети с применением оптических линий связи. Фирма "ВИМКОМ ОПТИК" делает это по трем причинам. Во-первых, это выгодно. При установке протяженных сегментов сети не требуются повторители. Во-вторых, это надежно. В оптических линиях связи очень низкий уровень шумов. В третьих, это перспективно. Волоконно-оптические линии связи позволяют наращивать вычислительные возможности сети без замены кабельных коммуникаций.

9. Строительство  и наладка ВОЛС

• ВОЛС внутри одного здания
• ВОЛС между зданиями
• Кросс-коннектора
• Сращивание волокон путем сварки на специальном аппарате "Sumitomo" type 35 SE
• Многоразовый механический соединитель оптических волокон КОРЛИНК
• Механические "сплайсы"
• Рефлектометры
1. 7920 Helios
2. MTS 5000
3. MTS 5200

• Переговорный комплект

10. Литература 
 
 
 
 
 

1.Особенности  оптических систем  связи.

   Волоконно-оптические  линии связи - это вид связи,  при      котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Основания так считать вытекают из ряда особенностей, присущих оптическим волноводам.

1.1 Физические особенности.

1. Широкополосность  оптических сигналов, обусловленная  чрезвычайно высокой несущей  частотой. Это означает, что по оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка  1.1 Терабит/с. Говоря другими словами, по одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов. Скорость передачи данных может быть увеличена за счет передачи информации сразу в двух направлениях, так как световые волны могут распространяться в одном волокне независимо друг от друга. Кроме того, в оптическом волокне могут распространяться световые сигналы двух разных поляризаций, что позволяет удвоить пропускную способность оптического канала связи. На сегодняшний день предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну не достигнут.
2. Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0.22 дБ/км на длине волны 1.55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов. Для сравнения, лучшее волокно Sumitomo на длине волны 1.55 мкм имеет затухание 0.154 дБ/км. В оптических лабораториях США разрабатываются еще более "прозрачные", так называемые фтороцирконатные волокна с теоретическим пределом порядка 0,02 дБ/км на длине волны 2.5 мкм. Лабораторные исследования показали, что на основе таких волокон могут быть созданы линии связи с регенерационными участками через 4600 км при скорости передачи порядка 1 Гбит/с.

1.2 Технические особенности.

1. Волокно изготовлено  из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди.
2. Оптические волокна имеют диаметр около 1 – 0,2 мм, то есть очень компактны и легки, что делает их перспективными для использования в авиации, приборостроении, в кабельной технике.
3. Стеклянные волокна - не металл, при строительстве систем связи автоматически достигается гальваническая развязка сегментов. Применяя особо прочный пластик, на кабельных заводах изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении. Такие кабели можно монтировать на мачтах существующих линий электропередач, как отдельно, так и встроенные в фазовый провод, экономя значительные средства на прокладку кабеля через реки и другие преграды.
4. Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа. Волоконно-оптические линии связи нельзя подслушать неразрушающим способом. Всякие воздействия на волокно могут быть зарегистрированы методом мониторинга (непрерывного контроля) целостности линии. Теоретически существуют способы обойти защиту путем мониторинга, но затраты на реализацию этих способов будут столь велики, что превзойдут стоимость перехваченной информации.

Для обнаружения  перехватываемого сигнала понадобится перестраиваемый интерферометр Майкельсона специальной конструкции. Причем, видность интерференционной картины может быть ослаблена большим количеством сигналов, одновременно передаваемых по оптической системе связи. Можно распределить передаваемую информацию по множеству сигналов или передавать несколько шумовых сигналов, ухудшая этим условия перехвата информации. Потребуется значительный отбор мощности из волокна, чтобы несанкционированно принять оптический сигнал, а это вмешательство легко зарегистрировать системами мониторинга.

5. Важное свойство оптического волокна - долговечность. Время жизни волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет, что позволяет проложить оптико-волоконный кабель один раз и, по мере необходимости, наращивать пропускную способность канала путем замены приемников и передатчиков на более быстродействующие.

Есть в волоконной технологии и свои недостатки:

• При создании линии связи требуются активные высоконадежные элементы, преобразующие электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы. Необходимы также оптические коннекторы (соединители) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение-отключение. Точность изготовления таких элементов линии должна соответствовать длине волны излучения, то есть погрешности должны быть порядка доли микрона. Поэтому производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее.
• Другой недостаток заключается в том, что для монтажа оптических волокон требуется дорогостоящее технологическое оборудование. а) инструменты для оконцовки. б) коннекторы. в) тестеры. г) муфты и спайс-касеты

                  Тестеры для ВОЛС                                               Набор муфт для сплайс-касеты                                     Сплайс-касета 

• Как следствие, при аварии (обрыве) оптического  кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями.

   2. Оптическое волокно