Деятельность Предприятия связи (стр. 3 из 18)
• защита от механических и химических воздействий;
• предохранение, волокон в защитной оболочке, от изгибов, способных вызвать ухудшение оптических свойств;
• возможность достаточно простого соединения отдельных отрезков кабеля между собой и заделка их в оптические разъемы.
Поэтому, в оптические кабели, кроме волокон, закладываются:
• упрочняющие элементы, ограничивающие продольную нагрузку на разрыв в волокне;
• заполнители (например, в виде сплошных пластмассовых стержней);
• армирующие элементы для повышения стойкости кабеля против внешних механических нагрузок;
• наружные демпфирующие и защитные оболочки для предохранения от проникновения влаги, паров агрессивных веществ и внешних механических воздействий.
Из всего разнообразия конструкций кабелей, разрабатываемых и используемых в мире, можно выделить три группы:
1 группа - кабели концентрической повивной скрутки,
2 группа - кабели с фигурным сердечником,
3 группа - плоские кабели ленточного типа.
В кабелях первой группы каждый последующий повив, по сравнению с предыдущим, имеет на шесть волокон больше, например 7, 13, 19 волокон. В кабелях повивной скрутки волокна свободно располагаются внутри трубки из полиэтилена. В центре имеется армирующий элемент.
В кабелях с фигурным сердечником в центре располагается фигурный пластмассовый сердечник, в пазах которого укладываются оптические волокна. Такая структура кабеля позволяет размещать 4, 6, 8, 10 OB. BOK ленточного типа состоит из стопки плоских пластмассовых лент с вмонтированными в них оптическими волокнами. Чаще всего в ленте размещают 12 волокон, а число лент составляет 6, 8, 12.
1.3.1.2 Преимущества ВОЛС по отношению к медным КЛС
Различают два основных типа связи: линии в атмосфере (радиолинии) и направляющие линии передачи (линии связи, кабели). Линией связи называется совокупность устройств, служащих для передачи электрических сигналов от источника к потребителю.
Линейный тракт состоит из оконечной и промежуточной аппаратуры линейного тракта и оптического кабеля. Оконечная аппаратура линейного тракта (ОАЛТ) содержит: квантово-электронные модули передачи и приема (ПОМ и ПрОМ), предназначенные для преобразования электрических сигналов в оптические и обратно: преобразователи кода (ПК) для формирования помехоустойчивого линейного сигнала применительно к оптическому тракту; устройства питания, служебной связи (СС); телемеханики и телесигнализации (ТМ), (ТС) и другие вспомогательные узлы, необходимые для технической эксплуатации световодного линейного тракта.
Промежуточная аппаратура линейного тракта (ПАЛТ) содержит линейные регенераторы (ЛР), состоящие из ПрОМ, электронного регенератора (Р) и ПОМ, а также устройства питания, ТМ и ТС, СС и другие, обеспечивающие техническую эксплуатацию и контроль качественных показателей промежуточной аппаратуры.
К настоящему времени создано три типа световодов: со ступенчатым изменением профиля показателя преломления (ППП), имеющие полосу пропускания 50...60 МГц·км, с градиентным ППП, полоса пропускания которых 500...1000 МГц·км, и одномодовые с полосой пропускания несколько десятков Ггц·км . Для систем передачи общегосударственной сети наибольший интерес представляют последние два типа световодов, позволяющие использовать системы передачи большой емкости (третичную и более высокие ступени систем передач).
Важнейшим показателем, характеризующим технико-экономическую эффективность систем передачи, является длина участка регенерации. Таким образом, основными параметрами, определяющими длину участка регенерации, являются: энергетический потенциал Рп-Рпр, который зависит от степени совершенства элементов линейного тракта (излучателей и фотодетекторов), и затухание в кабеле к.
Мощность на выходе передатчика зависит от типа применяемого излучателя. В качестве излучателя используют полупроводниковые лазеры или светодиоды. Лазеры по сравнению со светодиодами имеют более узкие спектры излучения и диаграмму направленности и применяются, как правило, в линиях связи большой протяженности. Типичное значение мощности, вводимой в волокно лазеров составляет 1...5 мВт, а для светодиодов - около 0.1 мВт .
Минимальный уровень мощности на входе фотоприемника зависит от скорости передачи, типа применяемого фотодетектора и заданной помехоустойчивости (вероятность ошибки). В настоящее время в качестве фотодетекторов применяют p-i-n фотодиоды и лавинопролетные фотодиоды (ЛФД). В линиях связи большой протяженности используют ЛФД, чувствительность которых на 8...10 дБ выше за счет эффекта внутреннего умножения. Для вторичных (120 каналов) и третичных (480 каналов) систем передачи на рабочей длине волны 0.85 мкм при вероятности ошибки 10-9 допустимая минимальная мощность на входе фотоприемника составляет примерно (2...5)·10-9 Вт. Следовательно, энергетический потенциал для рассматриваемого случая составляет 50...55 дБ На длине волны 1.3 мкм чувствительность фотодетекторов ниже и энергетический потенциал равен 45...50 дБ.
Затухание кабеля зависит от длины волны и ряда факторов: поглощения в материале, рассеяния, изгибов и дефектов в световоде . Дисперсионные искажения в световодах с градиентным профилем показателя преломления практически не ограничивают длину участка регенерации систем передачи со скоростями до 140 Мбит/с. В диапазоне 1.3 мкм при использовании таких световодов могут быть реализованы системы со скоростью передачи до 34 Мбит/с и длиной участка регенерации до 30 км. При увеличении скорости передачи более 34 МБит/с из-за дисперсионных искажений необходимо либо уменьшить длину участка, либо использовать более широкополосные одномодовые светодиоды.
Линейный тракт, предназначенный для передачи цифрового сигнала, снабжается на входе преобразователем двоичного сигнала в цифровой линейный сигнал, а на выходе - преобразователем линейного сигнала в двоичный.
К линейным сигналам ВОСП предъявляются следующие требования:
спектр сигнала должен быть узким и иметь ограничение как сверху, так и снизу. Чем уже спектр сигнала, тем меньше требуется полоса пропускания фотоприемника, а соответственно уменьшаются мощность шума и его влияние. Ограничение спектра сверху снижает уровень межсимвольной помехи, а ограничение снизу - флуктуации уровня принимаемого сигнала в электрической части фотоприемника, имеющего цепи развязки по постоянному току. Минимальное содержание низкочастотных составляющих позволяет также обеспечить: устойчивую работу цепи стабилизации выходной мощности оптического передатчика;
код линейного сигнала должен обеспечивать возможность выделения колебания тактовой частоты, необходимой для нормальной работы тактовой синхронизации;
код линейного сигнала должен обладать максимальной помехоустойчивостью, которая позволяет получать при прочих равных условиях максимальную длину участка регенерации;
код линейного сигнала должен обладать избыточностью, которая позволяет по нарушениям правила образования кода судить о возникновении ошибок;
код линейного сигнала должен быть простым для практической реализации преобразования кода.
Для того чтобы передавать световые сигналы по волоконному световоду, для преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот, в начале и конце световода требуется соответствующие передающие и принимающие элементы (рис. 1.1). [18] На стороне передатчика электрический сигнал осуществляет модуляцию интенсивности излучения источника света. Оптический сигнал вводится в волоконный световод и поступает на приемник. Здесь фотодетектор вновь преобразует его в электрический сигнал.
 |
1 Модулятор 3 Приемник э - электрический
2 Передатчик 4 Демодулятор 0 – оптический
Рис. 1.1 Схема волоконно-оптической системы передачи
К активным элементам ВОЛС относятся источники излучения (ИИ) и фотоприемники (ФП). В качестве ИИ для ВОСП используются светоизлучающие диоды (СИД) и полупроводниковые лазеры (ПЛ). Фотоприемники предназначены для преобразования оптического сигнала в электрический, который затем усиливается и обрабатывается в электронных устройствах. Оптический передатчик (рис. 1.2) [4] предназначен для обеспечения постоянного уровня мощности (ЛД) с учетом всех дестабилизирующих факторов.
 |
Uсо – напряжение сигнала ошибки
Uоп – напряжение опоры
Рис. 1.2 Функциональная схема оптического передатчика
Задачей оптического приемника (рис. 1.3) является обеспечение требуемого уровня электрического сигнала на входе схемы обработки СО. Излучение из волоконного световода (ВС) подается на ФП, который преобразует оптический сигнал в электрический в виде величины фототока. Далее сигнал поступает на основной усилитель ОУ, охваченный схемой АРУ для обеспечения постоянного уровня сигнала на выходе. Одним из параметров оптического приемника является отношение Рсигн/Ршума, которое выбирается исходя из обеспечения заданного уровня ошибок. При расчете коэффициента используют понятие вероятности ошибки. Для восстановления и регенерации оптического сигнала в линии используется оптический регенератор (рис. 1.4), который состоит из оптического приемника с малошумящим усилителем регенератора импульсного электрического сигнала, ИИ модулятором и схемой стабилизации. [4]
 |
Рис. 1.3 Функциональная схема оптического приемника
Современные регенераторы строятся с использованием интегральных микросхем. Регенератор Р работает аналогично с Рсигн в симметричных СП с тем отличием, что требуется регенерировать не квазитроичный код, как в электрических, а двоичный.