Реферат: Обзор методов передачи на ВОС - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Обзор методов передачи на ВОС

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 39 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Обзор существующих методов передачи на волоконно-оптических система х передачи горо дских телефонных сетей. Принципы построения и основные особенност и ВОСП на ГТС Особенностью соединительных линий (С.Л ) явл яется относительно небольшая их длина за счет глубокого районирования сетей . Статистика распределения протяженности С .Л городской телефонной сети в крупнейших городах Рос сии свидетельствует , что С.Л протяженностью до 6 км составляют 65 % от всего числа СЛ . Значитель ные расстояния между регенерационными пунктами ВОСП дают возможность отказаться от оборуд ования регенераторо в в колодцах телефонно й канализации , а также от организации дист анционного питания. На передающей стороне на излучатель с вета , в качестве которого в ВОСП используе тся светодиод или полупроводниковый лазер , по ступает электрический сигнал , предназначенный дл я передачи по линии связи . Этот си гнал модулирует оптическое излучение источника света , в результате чего электрический сигн ал преобразуется в оптический . На приемной стороне оптический сигнал из О.В . вводится в фотодетектор (Ф.Д ). В современных ВОСП в ка ч естве Ф.Д . используют p - i - n или лавинный фото диод (ЛФД ). Фотодетектор преобразует падающее на него оптическое излучение в исходный электрически й сигнал . Затем электрический сигнал поступае т на усилитель (регенератор ) и отправляется получателю сообщения. В недрение ВОСП на местных сетях началось в 1986 г . вводом в эксплуатацию на ГТС вторичной цифровой волоконно-оптической системы передачи на базе аппаратуры “Соната -2” . С её использованием во многих горо дах сооружены линии связи . Аппаратура “Соната -2” сопря г ается со стандартным канало - и группо-образующим оборудованием типов ИКМ -30 и ИКМ -120. В 1990 г . начат промышленный выпуск оборудования вторичной цифровой систе мы передачи (ЦСП ) для городских сетей ИКМ -120-5, предназначенной для передачи по градиентно му о п тическому кабелю (О.К .) линейно го тракта , работающего на длинах волн 0,85 ил и 1,3 мкм . Разработана ВОСП “Сопка-Г” , предназ наченная для организации оптического линейного тракта со скоростью передачи 34,368 Мбит /с п о одномодовому и градиентному оптическому кабелю , с рабочей длиной волны 1,3 мкм . Аппаратура “Сопка-Г” выполнена в конструкции ИКМ -30-4, ИКМ -120-5 и аналогична им по системе технического обслуживания , то есть является продолжением единого семейства ЦСП для г ородской сети . Выбор элементной базы пр и реализа ции ВОСП и параметры её линейного тракта зависят от скорости передачи символов ци фрового сигнала . МККТТ установлены правила объединения цифр овых сигналов и определена иерархия аппаратур ы временного объединения цифровых сигналов эл ектросвязи . Сущно сть иерархии состоит в ступенчатом расположении указанной аппаратуры , при котором на каждой ступени объединяется определённое число цифровых сигналов , имеющих одинаковую скорость передачи символов , соотв етствующую предыдущей ступени . Цифровые сигналы во в т оричной , третичной , и т.д . системах получаются объединением сигналов пред ыдущих иерархических систем . Для европейских стран установлены следующие стандартные скорости передачи для различных ступеней иерархии (соответственно ёмкости в телефонных каналах ) : п ерв ая ступень -2.048 Мбит /с (30 каналов ), вторая -8.448 Мби т /с (120 каналов ), третья -34.368 Мбит /с (480 каналов ), четвертая -139.264 М бит /с (1920 каналов ). В соответствии с приведен ными скоростями можно говорить о первичной , вторичной , третичной и четвертично й гру ппах цифровых сигналов электрической связи (в этом же порядке присвоены названия систе мам ИКМ ). Аппаратура , в которой выполняется объедин ение этих сигналов , называется аппаратурой вр еменного объединения цифровых сигналов . На вы ходе этой аппаратуры ци фровой сигнал скремблируется скремблером , то есть преобразуется по структуре без изменения скорости пере дачи символов для того , чтобы приблизить е го свойства к свойствам случайного сигнала (рис .1.3). Это позволяет достигнуть устойчивой работы линии связи в не зависимости от статистических свойств источника информац ии . Скремблированный сигнал может подаваться на вход любой цифровой системы передачи , ч то осуществляется при помощи аппаратуры элект рического стыка. Для каждой иерархической скорости МККТТ рекоменд ует свои коды стыка , например для вторичной – код HDB-3, для четверичной – код CMI и т.д . Операцию преобразования б инарного сигнала , поступающего от аппаратуры временного объединения в код стыка , выполняет преобразователь кода стыка . Код стыка мож ет отлич а ться от кода принятого в оптическом линейном тракте . Операцию прео бразования кода стыка в код цифровой ВОСП выполняет преобразователь кода линейного тра кта , на выходе которого получается цифровой электрический сигнал , модулирующий ток излучате ля передающе г о оптического модуля. Таким образом , волоконно-оптические системы передачи строятся на базе стандартных систем ИКМ заменой аппаратуры электрического линейного тракта на аппаратуру оптического линейного тракта. Линейные коды ВОСП на ГТС Оптическое волокно , как среда переда чи , а также оптоэлектронные компоненты фотопр иёмника и оптического передатчика накладывают ограничивающие требования на свойства цифровог о сигнала , поступающего в линейный тракт . По этому между оборудованием стыка и лине йным трактом ВОСП п о мещают преобр азователь кода . Выбор кода оптической системы передачи сложная и важная задача . На выбор кода влияет , во первых , нелинейность модуляционной характеристики и температурная зав исимость излучаемой оптической мощности лазера , которые приводят к н е обходимости использования двухуровневых кодов . Во вторых , вид энергетического спектра , который должен иметь минимальное содержание низкочастотных (НЧ ) и высокочастотных (ВЧ ) ко мпонент . Энергетический спектр содержит непрерывн ую и дискретную части . Непреры вная час ть энергетического спектра цифрового сигнала зависит от информационного сигнала и типа кода . Для того , чтобы цифровой сигнал не искажался в усилителе переменного тока ф отоприёмника желательно иметь низкочастотную сос тавляющую непрерывной части эне р гетич еского спектра подавленной , в противном случа е для реализации оптимального приёма перед решающим устройством регенератора требуется вв едение дополнительного устройства , предназначенного для восстановления НЧ составляющей , что усл ожняет оборудование л и нейного тракта . Существует ещё одна причина для уменьшен ия низкочастотной составляющей сигнала . Дело в том , что оптическая мощность , излучаемая полупроводниковым лазером , зависит от окружающей температуры и может быть легко стабилизи рована посредством отр и цательной обра тной связи (ООС ) по среднему значению излу чаемой мощности только в том случае , когда отсутствует НЧ часть спектра , изменяющаяся во времени . Иначе в цепь ООС придется вводить специальные устройства , компенсирующие эти изменения . В третьих , дл я выбора кода сущ ественно высокое содержание информации о такт овом синхросигнале в линейном сигнале . В п риёмнике эта информация используется для восс тановления фазы и частоты хронирующего колеба ния , необходимого для управления принятием ре шения в порогово м устройстве . Осущес твить синхронизацию тем проще , чем больше число переходов уровня в цифровом сигнале , то есть чем больше переходов вида 0-1 или 1-0. Лучшим с точки зрения восстановления та ктовой частоты и простоты реализации схемы выделения хронирующей и нформации , явл яется сигнал , имеющий в энергетическом спектр е дискретную составляющую на тактовой частоте . В четвертых , код не должен каких-либо ограничений на передаваемое сообщение и обеспечивать однозначную передачу любой последов ательности нулей и едини ц. В пятых , код должен обеспечивать возмо жность обнаружения и исправления ошибок . Осно вной величиной , характеризующей качество связи , является частость появления ошибок или коэ ффициент ошибок , определяемый отношением среднего количества неправильно приняты х посылок к их общему числу . Контроль качества связи необходимо производить , не прерывая раб оту линии . Это требование предполагает исполь зование кода , обладающего избыточностью , тогда достаточно фиксировать нарушение правил формир ования кода , чтобы контро л ировать качество связи. Кроме вышеперечисленных требований на выб ор кода оказывает влияние простота реализации , низкое потребление энергии и малая стоим ость оборудования линейного тракта. В современных оптоволоконных системах свя зи для городской телефонной сети ИКМ -120-4/5 и ИКМ -480-5 для передачи в качестве линей ного кода используется код CMI, отвечающий больш инству вышеперечисленных требований . Особенностью данного кода является сочетание простоты к одирования и возможности выделения тактовой ч астоты зада н ной фазы с помощью узкополосного фильтра . Код строится на осно ве кода HDB-3 (принцип построения представлен на рис .1.4). Здесь символ +1 преобразуется в кодовое слово 11, символ – 1 – в кодовое слово 00, символ 0 -в 01. Из рисунка 4 видно , что для CMI харак т ерно значительное число переход ов , что свидетельствует о возможности выделен ия последовательности тактовых импульсов . Текущие цифровые суммы кодов имеют ограниченное значение . Это позволяет контролировать величину ошибки достаточно простыми средствами . Чи с ло одноименных следующих друг за другом символов не превышает двух – трех . Избыточность кода CMI можно использовать для передачи служебных сигналов . Применяя д ля этой цели запрещенный в обычном режиме блок 10, а также нарушение чередований 11 и 00. Источни ки света ВОСП Источники света волоконно-оптических систем передачи должны обладать большой выходной мощностью , допускать возможность разнообразных ти пов модуляции света , иметь малые габариты и стоимость , большой срок службы , КПД и обеспечить возможность в вода излучения в оптическое волокно с максимальной эффект ивностью . Для ВОСП потенциально пригодны твер дотельные лазеры , в которых активным материал ом служит иттрий-алюминиевый гранат , активированны й ионами ниодима с оптической накачкой (на пример СИД ), у к о торого основной лазерный переход сопровождается излучением с длиной волны 1,064 мкм . Узкая диаграмма направл енности и способность работать в одномодовом режиме с низким уровнем шума являются плюсами данного типа источников . Однако бол ьшие габариты , малый К ПД , потребность во внешнем устройстве накачки являются о сновными причинами , по которым этот источник не используется в современных ВОСП . Практ ически во всех волоконно-оптических системах передачи , рассчитанных на широкое применение , в качестве источников и злучения сей час используются полупроводниковые светоизлучающие диоды и лазеры . Для них характерны в первую очередь малые габариты , что позволяе т выполнять передающие оптические модули в интегральном исполнении . Кроме того , для пол упроводниковых источников света характерн ы невысокая стоимость и простота обеспечения модуляции. Первое поколение передатчиков сигналов по оптическому волокну было внедрено в 1975 год у . Основу передатчика составлял светоизлучающий диод , работающий на длине волны 0.85 мкм в многомод овом режиме . В течение послед ующих трех лет появилось второе поколение - одномодовые передатчики , работающие на длине волны 1.3 мкм . В 1982 году родилось третье пок оление передатчиков - диодные лазеры , работающие на длине волны 1.55 мкм . Исследования прод о лжались , и вот появилось четверто е поколение оптических передатчиков , давшее н ачало когерентным системам связи - то есть системам , в которых информация передается мод уляцией частоты или фазы излучения . Такие системы связи обеспечивают гораздо большую да ль н ость распространения сигналов по оптическому волокну . Специалисты фирмы NTT пост роили безрегенераторную когерентную ВОЛС STM-16 на скорость передачи 2.48832 Гбит /с протяженностью в 300 км , а в лабораториях NTT в начале 1990 год а ученые впервые создали сис т ему связи с применением оптических усилителей на скорость 2.5 Гбит /с на расстояние 2223 км. Детекторы ВОСП Функция детектора волоконно-оптических систем передачи сводится к преобразованию входного оптического сигнала , который затем , как п равило , подверга ется усилению и обработке схемами фотоприемника . Предназначенный для э той цели фотодетектор должен воспроизводить ф орму принимаемого оптического сигнала , не вно ся дополнительного шума , то есть обладать требуемой широкополосностью , динамическим диапазоном и чувствительностью . Кроме того , Ф. Д . должен иметь малые размеры (но достаточ ные для надежного соединения с оптическим волокном ), большой срок службы и быть не чувствительным к изменениям параметров внешн ей среды . Существующие фотодетекторы далеко н е полно удовлетворяют перечисленным т ребованиям . Наиболее подходящими среди них дл я применения в волоконно-оптических системах передачи являются полупроводниковые p - i - n фотодиоды и лавинные фотодиоды (ЛФД ). Они имеют малые размеры и доста точно хорошо стыкуются с в олоконными световодами . Достоинством ЛФД является высокая чувствительность (может в 100 раз превышать чу вствительность p - i - n фотодиода ), что позволяет использовать их в детекторах слабых оптических сигналов . Однако , при и спользовании лавинных фотодиодов ну жна же сткая стабилизация напряжения источника питания и температурная стабилизация , поскольку коэф фициент лавинного умножения , а следовательно фототок и чувствительность ЛФД , сильно зависи т от напряжения и температуры . Тем не менее , лавинные фотодиоды усп е шно применяются в ряде современных ВОСП , таких как ИКМ -120/5, ИКМ -480/5, “Соната”. Оптические кабели ВОСП Оптический кабель (ОК ) предназначен для передачи информации , содержащейся в модулирован ных электромагнитных колебаниях оптического диап азона . В насто ящее время используется диапазон длин волн от 0.8 до 1.6 мкм , соответств ующий ближним инфракрасным волнам . В будущем возможно расширение рабочего диапазона в область дальних инфракрасных волн с длинам и волн от 5 до 10 мкм . Оптический кабель с одержит один и ли несколько световод ов . Световод – это направляющая система д ля электромагнитных волн оптического диапазона . Практическое значение имеют только волоконные световоды , изготовленные из высоко прозрачно го диэлектрика : стекла или полимера . Для концентрации по ля волны вблизи оси световода ис пользуется явление преломления и полного отра жения в волокне с показателем преломления , уменьшающимся от оси к периферии плавно либо скачками . Световод состоит из оптическ ого волокна и покрытия . Оптическое волокно (ОВ ) из с т екла изготавливается о бычно с внешним диаметром 100 – 150 мкм . Констр укция ОВ показана на рис .1.5. Оптическое воло кно состоит из сердечника с показателем п реломления n 1 и оболочки с показателем преломления n 2, причем n 1> n 2 . Спецификой ОВ является их высока я чувствительность к внешним механическим воздействиям . Кварцевое оптическое имеет мал ый температурный коэффициент расширения , высокий модуль упругости и низкий предел упругог о растяжения ; при относительном удлинении 0.5 – 1.5 % оно ломается . Обрыв волокна происходит в сечении , н аиболее ослабленном микротрещинами , возникающими на его поверхности . Микротрещины развиваются при попадании на поверхность влаги , поэтому прочность непокрытого волокна быстро уменьшает ся , особенно во влажной атмосфере . Механически е х арактеристики оптического волокна , поступающего на кабельное производство , столь же важны и подлежат такой же тщатель ной проверке , как и оптические его парамет ры. Передача света по любому световоду мо жет осуществляться в двух режимах : одномодовом и многомо довом . Одномодовым называется такой режим , при котором распространяется только одна основная мода Если неравенство (1.1) не удовлетв орено , то в световоде устанавливается многомо довый режим . Очевидно , что тип модового ре жима зависит от характеристик светов ода (а именно радиуса сердцевины и величины показателей преломления ) и длины волны пе редаваемого света . Оптические волокна , предназначе нные для работы в одномодовом режиме , назы вают одномодовыми оптическими волокнами . Соответс твенно ОВ для многомодового р е жим а называют многомодовыми . Различают световоды со ступенчатым профил ем , у которых показатель преломления сердцеви ны n 1 оди наков по всему поперечному сечению , и град иентные - с плавным профилем , у которых n 1 уменьшается от центра к периферии (рис .1.6). Фазовая и групповая скорости каждой моды в световоде зависят от ч астоты , то есть световод является дисперсной системой . Вызванная этим волноводная дисперс ия является одной из причин искажения пер едаваемого сигнала . Различие групповых скоростей различных м о д в многомодовом режиме называется модвой дисперсией . Она яв ляется весьма существенной причиной искажения сигнала , поскольку он переносится по частям многими модами . В одномодовом режиме отсу тствует модовая дисперсия , и сигнал искажаетс я значительно меньш е , чем в мног омодовом , однако в многомодовый световод можн о ввести большую мощность. Оптические волокна имеют очень малое ( по сравнению с другими средами ) затухание светового сигнала в волокне . Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0.22 дБ /км н а длине волны 1.55 мкм , что позволяе т строить линии связи длиной до 100 км б ез 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 "прозр а чные ", так называемые фтороцирконатные вол окна с теоретическим пределом порядка 0,02 дБ /км на длине волны 2.5 мкм . Лабораторные ис следования показали , что на основе таких в олокон могут быть созданы линии связи с регенерационными участками через 4600 км пр и скорости передачи порядка 1 Гбит /с. На сегодняшний день для городской тел ефонной сети отечественной промышленностью выпус каются кабели марки ОК имеющие четыре и восемь волокон . Конструкция ОК -8 приведена н а рис .1. 7. Оптические волокна 1 (многомодовые , ст упенчатые ) свободно располагаются в полим ерных трубках 2. Скрутка оптических волокон – повивная , концентрическая . В центре – си ловой элемент 3 из высокопрочных полимерных ни тей в пластмассовой трубке 4. Снаружи – по лиэтиленовая лента 5 и оболочка 6. Кабел ь ОК -4 имеет принципиально те же конст рукцию и размеры , но четыре ОВ в нем заменены пластмассовыми стержнями. Недостатки волоконно-оптической технологии : А.Необходимы также оптические коннекторы ( соединители ) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение-отключение . Точность изготовления таких элементов линии связи должна соответствовать длине волны излучения , то есть погрешности должны быть порядка доли микрона . Поэтому производство таких компонентов оптических линий связи о чень дорогосто я щее. Б.Другой недостаток заключается в том , что для монтажа оптических волокон требуется прецизионное , а потому дорогое , технологическ ое оборудование. В.Как следствие , при аварии (обрыве ) опт ического кабеля затраты на восстановление выш е , чем при работе с медными кабелями Тем не менее , преимущества от применен ия волоконно-оптических линий связи (ВОЛС ) наст олько значительны , что , несмотря на перечислен ные недостатки оптического волокна , эти линии связи все шире используются для передачи информации. Одноволо конные оптические системы пер едачи. Широкое применение на городской телефонно й сети волоконно-оптических систем передачи д ля организации межузловых соединительных линий позволяет в принципе решить проблему увели чения пропускной способности сетей . В ближайш ие годы потребность в увеличении числ а каналов будет продолжать быстро расти . Н аиболее доступным способом увеличения пропускной способности ВОСП в два раза является передача по одному оптическому волокну дву х сигналов в противоположных направлениях . Ан али з опубликованных материалов и за вершенных исследований и разработок одноволоконн ых оптических (ОВОСП ) систем передачи позволяе т определить принципы построения таких систем . Наиболее распространенные и хорошо изучен ные ОВОСП , работающие на одной оптической н есущей , кроме оптического передатчика и приемника содержат пассивные оптические разв етвители . Замена оптических разветвителей н о птические циркуляторы позволяет уменьшить потери в линии 6 дБ , а длину линии – соот ветственно увеличить . При использовании раз н ых оптических несущих и устройст в спектрального уплотнения каналов можно в несколько раз повысить пропускную способность и соответственно снизить стоимость в рас чете на один канало - километр. Увеличить развязку между противонаправленным и оптическими сигна лами , снизить требован ия к оптическим разветвителям , а следовательн о , уровень помех и увеличить длину линии можно путем специального кодирования , при котором передача сигналов одного направления осуществляется в паузах передачи другого н аправления . Кодиро в ание сводится к уменьшению длительности оптических импульсов и образованию длительных пауз , необходимых для развязки сигналов различных направлений . В ВОСП , построенных подобным образом , могут бы ть использованы эрбиевые волоконно-оптические уси лители . Дуп л ексная связь организуется по принципу разделения по времени , которо е изменяется с помощью изменения направления накачки. Развязку между оптическими сигналами можн о увеличить , не прибегая к обужению импуль сов , если доя передачи в одном направлении когерентн ое оптическое излучение и с оответствующие методы модуляции , а в другом – модуляцию сигнала по интенсивности . При этом существенно уменьшается влияние как оптических разветвителей , так и обратного р ассеяния оптического волокна. Если позволяет энергетический потенциал аппаратуры , на относительно коротких линиях может быть использован только один оптич еский источник излучения на одном конце л инии . На другом конце вместо модулируемого оптического источника применяется модулятор от раженного излучения . Такой мет о д д уплексной связи по одному ОВ обеспечивает высокую надежность оборудования и применение волоконно-оптических систем передачи в экстрема льных условиях эксплуатации. По достижении высокого уровня развития волоконно-оптической техники , когда станет прак тиче ски возможным передавать оптически си гналы на различных модах ОВ с достаточной для ВОСП развязкой , дуплексная связь по одному ОВ может быть организована на двух разных модах , распространяющихся в раз ных направлениях , с использованием модовых фи льтров и фо р мирователей мод излуч ения. Каждая одноволоконная ВОСП рассмотренных типов имеет достоинства и недостатки . В та блице 1 показаны достоинства (знаком “ +” ) си стем , их возможности в отношении достижения наилучших параметров. На сетях связи находят применение од новолконные ВОСП с оптическими разветвите лями и со спектральным уплотнением . Впервые практически спектральное уплотнение реализовано на одной из волоконно-оптических систем пер едачи ГТС в Петербурге . Здесь примененено отечественное оборудование – четырехв о локонный оптический кабель , аппаратура “С оната -2” (длина волны 0.85 мкм ) и ИКМ -120-4/5 (дли на волны 1.3 мкм ). В качестве устройств спект рального уплотнения использовались устройства сп ектрального объединения и деления УСОД -0.85/1.3. Они представляют собой пассивные оптичес кие устройства , обеспечивающие с помощью инте рференционного светофильтра объединение в одном ОВ и разделение сигналов с несущими на волнах 0.85 и 1.3 мкм . Схема организации свет оводного тракта со спектральным уплотнением п оказана на рис .1. 8. Построение передающих и приемных устройст в ВОСП ГТС. Виды модуляции оптических колебаний. Для передачи информации по оптическому волокну необходимо изменение параметров оптиче ской несущей в зависимости от изменений и сходного сигнала . Этот процесс назыв ается модуляцией. Существует три вида оптической модуляции : Прямая модуляция . При этом модулирующий сигнал управляет интенсивностью (мощностью ) опт ической несущей . В результате мощность излуче ния изменяется по закону изменения модулирующ его сигнала. Внешня я модуляция . В этом случае для изменения параметров несущей используют модуляторы , выполненные из материалов , показа тель преломления которых зависит от воздейств ия либо электрического , либо магнитного , либо акустического полей . Изменяя исходными сигна лами параметры этих полей , можно м одулировать параметры оптической несущей. Внутренняя модуляция . В этом случае ис ходный сигнал управляет параметрами модулятора , введённого в резонатор лазера. Для внешней модуляции электрооптические ( ЭОМ ) и акустооптические (АО М ) модуляторы. Принцип действия ЭОМ основан на элект рооптическом эффекте – изменении показателя преломления ряда материалов под действием эле ктрического поля . Эффект , когда показатель пре ломления линейно зависит от напряженности пол я , называется эффектом П оккельса . Когда величина показателя преломления не линейно зависит от напряженности электрического поля , то это эффект Керра . Эффект Поккельса н аблюдается в некоторых анизотропных кристаллах , когда эффект Керра в ряде жидкостей (ни троглицерине , сероуглеро д е ). Акустооптические модуляторы основаны на а кустооптическом эффекте – изменении показателя преломления вещества под воздействием ультра звуковых волн . Ультразвуковые волны возбуждаются в веществе с помощью пъезокристалла , на который подается сигнал от гене ратор а с малым выходным сопротивлением и больш ой акустической мощностью. Наиболее простым с точки зрения реали зации видом модуляции является прямая модуляц ия оптической несущей по интенсивности на основе полупроводникового источника излучения . На рис .1.12 представлена схема простейшего прямого модулятора . Здесь исходный сигнал чер ез усилитель подаётся на базу транзистора V 1, в ко ллектор которого включен излучатель V 2. Устройство см ещения позволяет выбрать рабочую точку на ватт-амперной характеристике излуча теля . Им енно прямая модуляция используется на городской телеф онной сети в системах “Соната -2” и ИКМ -120. Оптический передатчик. На рис .1.13 представлена структурная схема оптического передатчика (ОП ) с прямой модуля цией несущей . Преобразователь кода ПК пр еобразует стыковой код , в код , использ уемый в линии , после чего сигнал поступает на модулятор . Схема оптического модулятора исполняется в виде передающего оптического модуля (ПОМ ), который помимо модулятора соде ржит схемы стабилизации мощности и частоты и з лучения полупроводникового лазера или светоизлучающего диода . Здесь модулирующий сигнал через дифференциальный усилитель УС -1 поступает в прямой модулятор с излучате лем (МОД ). Модулированный оптический сигнал изл учается в основное волокно ОВ -1. Для контро л я мощности излучаемого оптического сигнала используется фотодиод (ФД ), на кот орый через вспомогательное волокно ОВ -2 подает ся часть излучаемого оптического сигнала . Нап ряжение на выходе фотодиода , отображающее все изменения оптической мощности излучателя, усиливается усилителем УС -2 и пода ется на инвертирующий вход усилителя УС -1. Таким образом , создается петля отрицательной обратной связи , охватывающая излучатель . Благодаря введению ООС обеспечивается стабилизация раб очей точки излучателя . При повышении т е мпературы энергетическая характеристика лаз ерного диода смещается (рис .1.14), и при отключ енных цепях стабилизации мощности уровень опт ической мощности при передаче “0” (Р 0) и при передаче “ 1” (Р 1) уменьшаются , разнос ть тока смещения I б и порогового тока I п увеличивается , а разность Р 1-Р 0 уменьшается . После вр емени установления переходных процессов в цеп ях стабилизации устанавливаются новые значения I б и I п и восстанавливаются прежние значения Р 1-Р 0 и Рср . Для уменьшения температурной зависимости порогового тока в передающем оптическо м модуле имеется схема термокомпенсации (СТК ), поддерживающая внутри ПОМ постоянную темпер атуру с заданным отклонением от номинального значения . Современные микрохолодильники позволяю т получать отклонения не более тысячных д оле й градуса. Оптический приемник. Структурная схема оптического приемника ( ОПр ) показана на рис .1.15. Приемник содержит ф отодетектор (ФД ) для преобразования оптического сигнала в электрический . Малошумящий усилитель (УС ) для усиления полученного электрическо го сигнала до номинального уровня . Уси ленный сигнал через фильтр (Ф ), формирующий частотную характеристику приемника , обеспечивающую квазиоптимальный прием , поступает в устройст во линейной коррекции (ЛК ). В ЛК компенсиру ются частотные искажения электричес к о й цепи на стыке фотодиода и первого т ранзистора усилителя . После преобразований сигнал поступает на вход решающего устройства (Р У ), где под действием тактовых импульсов , п оступающих от устройства выделения тактовой ч астоты (ВТЧ ), принимается решение о пр и нятом символе . На выходе оптического п риёмника имеется преобразователь кода (ПК ), пре образующий код линейный в стыковой код. Таблица 1.1 - Сравнительная характеристика принци пов построения одноволконных ВОСП Тип ВОСП Минимальное затухание , максимальная д лина РУ Защищенность сигналов Бо льшой объем передаваемой информации Относите льно низкая стоимость Высокая надежность и стойкость к внешним воздействиям С оптическими разветвителями + С оптиче скими циркуляторами + Со спектральным уплотнением + + С раздел ением по времени с использованием оптических переключателей + С раздел ением по времени с использованием оптических усилителей + + С когерентным излучением в одном напр авлении и модуляцией интенсивности в другом + + С одним источник ом излучения + + С модовым разделением + С когерентным излучением для обоих на правлений с разными видами модуляции + + + Выводы. В главе рассмотрены основополагающие прин ципы построения волоконно-оптических систем перед ачи на городской телефо нной сети. На ГТС ВОСП используются для уплотнен ия соединительных линий , для которых характер на небольшая длина , что позволяет отказаться от оборудования регенераторов в колодцах телефонной канализации . Волоконно-оптические систем ы передачи ГТС строятся на базе ста ндартного каналообразующего оборудования ИКМ , что позволяет легко модернизировать существующие соединительные линии для работы по оптичес кому кабелю. В качестве линейного кода ВОСП ГТС используется код CMI, который позволяет выделять последователь ность тактовых импульсов , к онтролировать величину ошибки . Число одноименных следующих друг за другом символов не превышает двух – трех , что положительно сказывается на устойчивости работы ВОСП. Практически во всех волоконно-оптических системах передачи , ра ссчитанных на широко е применение , в качестве источников излучения сейчас используются полупроводниковые светоизлу чающие диоды и лазеры . Для них характерны в первую очередь малые габариты , что позволяет выполнять передающие оптические модули в интегральном исполнении . Кроме того , для полупроводниковых источников света характерны невысокая стоимость и простота обе спечения модуляции. В качестве приемников света в волокон но-оптических систем передачи на ГТС применяю тся лавинные фотодиоды , достоинством которых я вляется высокая чувствительность . Однако , при использовании лавинных фотодиодов нужна жесткая стабилизация напряжения источника питани я и температурная стабилизация , поскольку коэ ффициент лавинного умножения , а следовательно фототок и чувствительность ЛФД, сильно з ависит от напряжения и температуры. Передача оптических сигналов в ВОСП н а ГТС осуществляется в многомодовом режиме , поскольку соединительные линии относительно ко ротки и дисперсионные процессы в оптических волокнах незначительны . На сегодняшний д ень для городской телефонной сети исп ользуются кабели марки ОК имеющие четыре или восемь ступенчатых многомодовых волокон . В ближайшие годы потребность в увелич ении числа каналов будет расти . Наиболее д оступным способом увеличения пропускной способно сти В ОСП в два раза является пере дача по одному оптическому волокну двух с игналов в противоположных направлениях . Сегодня на городских сетях связи находят применени е одноволконные ВОСП с оптическими разветвите лями и со спектральным уплотнением. Принимая материа лы обзора существующи х методов передачи на волоконно-оптических си стемах передачи городских телефонных сетей за основу переходим к рассмотрению следующей главы. Выбор и обоснование структурно й схемы передатчика Возможные методы построения структурных с хем одноволоконных ВОСП. Как упоминалось в предыдущей главе , на сетях связи находят широкое применение в олоконнооптические системы передачи со спектраль ным уплотнением. Кроме того , на низких скоростях передачи , до 140 Мбит\сБ где наблюдается взаимоде йствие м ежду противонаправленными сигналами из-за обратного рассеяния , могут быть эфф ективно использованы системы с разделением по времени. Рассмотрим несколько методов и схем п остроения одноволоконных ВОСП различных типов и различного назначения. ВОСП , на основе различных способов разветвления оптических сигналов. Данная группа схем включает в себя овдноволоконные ВОСП с оптическими разветвител ями , с оптическими циркуляторами , устройствами спектрального уплотнения , а также фильтрами разделения мод оптического излу чения . Н а рисунке 2.1 показана схема оптической системы передачи с модуляцией сигнала по интенси вности , содержащая блоки оптического передатчика (ОП ), оптического приемника (ОП ) устройства соединения станционного и линейного кабеля (У ССЛК ), разъемные соед и нители (РС ), ус тройства объединения и разветвления оптических сигналов (УОРС ). Оптический передатчик (ОП ) содержит преобр азователь кода (ПК ), преобразующий стыковой код в код , используемый в линии ; усилитель (У C ), усиливаю щий электрический сигнал до уровня , необ ходимого для модуляции полупроводникового лазера (ПЛ ) ; лазерный генератор (ЛГ ), включающий в себя устройство термостабилизации и прямой модулятор ; согласующие устройства (С ) полупроводникового лазера с о птическим волокном. Оптический приёмник (ОПр ) с одержит согласующие устройства (С ) оптического волокна с фотодиодом ; фотодетектор (ФД ); малошумящий транзисторный усилитель (У ) ; фильтр (Ф ), формирующий частотную х арактеристику приёмника , обеспечивающую квазиоптималь ный приём сигнала ; устройство линейной коррекции (ЛК ), компенсирующее частотные искажения электри ческой цепи на стыке фотодиода и первого транзистора усилителя ; решающее устройство (РУ ), устройс тво выделения тактовой частоты (ВТЧ ) и пре образователь кода (ПК ), преобразующий код линии в стыковой код. УОРС , в зависимости от типа одноволоко нной ВОСП , может представлять собой : оптический ра зветвитель или циркулятор при работе на о дной оптической частоте в обоих направлениях ; устройст во спектрального уплотнения при работе на разных оптических частотах ; модовый фильтр при работе на разных модах излучения оптического волокна. С целью оценки основных характеристик одноволоконной ВОСП можно использовать приближ енные соотношения для расчета длины регенерац ионного участка (РУ ). ВОСП , основанная на использов ании разделения разнонаправленных сигналов по времени. Во второй группе схем для разделения разнонаправленных сигналов по времени исполь зуются оптические разветвители , переключатели и оптические усилители (ОУ ). В схеме одноволок онной ВОСП сигнала с модуля цией по интенсивности , в отличие от первой группы схем , вместо УОРС использованы устройства о птического переключения УОП (рисунок 2.2). Будем рассматривать устройства оптического переключения двух вариантов – оптические переключатели (П ) и соединение оптич еского разветвителя ОР с оптическим усилителем ОУ . Управляющий сигнал поступает в первом случае на управляющий вход переключателя , во втором – по цепи управления направление м оптической волны накачки ОУ. ВОСП , на основе использования различных видов модул яции. Третья группа схем одноволоконных ВОСП основана на использовании разных видов мод уляции оптических и электрических сигналов и соответствующих методов обработки сигналов с целью устранения взаимного влияния разнонапр авленных сигналов. В схеме этой гру ппы (рисунок 2.3) применены когерентные методы передачи и прием а оптического сигнала , амплитудная (для одного направления передачи ) и частотная (для др угого направления ) модуляция сигнала . В отличи е от ВОСП первой группы (рисунок 2.1), оптичес кие передатч и ки – когерентные (КО П ) и содержат системы стабилизации оптической частоты и формирования узкой линии излуч ения (СЧУЛ ) и блоки , обеспечивающие обработку сигналов с заданной модуляцией. В когерентных оптических прием никах (КОПр ) используется местный лазерный генератор (МЛГ ) с узкой линией излучения и устройство автоматической подстройки его частоты (АПЧ ), оптический сумматор (ОС ), усилит ель промежуточной частоты (УПЧ ), а также де модулятор (ДМ ), амплитудный или частотный , в зависимости от вида модуляции прини м аемого сигнала . В такой схеме достигае тся максимальная длина регенерационного участка. Кроме того возможна другая схема одноволоконной ВОСП третьей группы , в которой в одном направлении передачи исп ользована модуляция по интенсивности , а в другом – когерен тная модуляция (КОИ-АМ или КОИ-ЧМ ) оптического сигнала. Для передачи информационного сигнала може т быть использована поднесущая частота , распо ложенная выше диапазона частот , где несуществ енно влияние обратного рассеяния в оптическом волокне на характерист ики одноволоконной ВОСП (выше 200 Мгц ). Таким образом , устраняетс я шум обратного рассеяния и тем самым повышается энергетический потенциал . В отличие от ВОСП первой группы , в данной систе ме используются генераторы поднесущей частоты , полосовые фильтры и у с тройства восстановления поднесущей частоты. В отличие от рассмотренных выше однов олоконных ВОСП первой и второй групп , сист емы данной группы могут быть несимметричными , а максимальные длины регенерационных участк ов для передачи в разных направлениях – разл ичными . В частности Э 11 ’ больше Э 33 ’ на 10..15 ДБ , а Э 22 ’ больше Э 11 ’ на 3 ДБ . Длина регенерационного участка для направ ления передачи , где используется КОИ-АМ (Э 11 ’ =45ДБ ) и аппаратура , имеющая приведенные в пункте 2.1.1 параметры , составляет : Стоимость ко герентных полупроводниковых лазеров и систем стабилизации частоты ла зеров , используемых в ВОСП третьей группы , пока ещё высока , что в значительной степе ни ограничивает область применения одноволоконны х ВОСП с использованием когерентных методов передачи и о бработки сигнала . П оказатели надежности определяются главным образо м надежностью работы полупроводниковых лазеров и систем стабилизации их частоты. ВОСП с одним источником излучения. В особых условиях эксплуатации могут быть использованы методы построения одновол оконных ВОСП по схеме на рисунке 2.5. В о птическом передатчике на одном конце линии вместо полупроводникового лазера используется модулятор отраженного излучения (МОИ ), устройство снятия модуляции (УСМ ) и оптический разве твитель с большим отношени е м мощн ости на выходах 1 и 2. Большая мощность посту пает в МОИ , а меньшая – в оптический приёмник . В оптическом передатчике примятый сигнал подвергается модуляции вторым информа ционным сигналом и через УОРС поступает в оптический кабель и далее в оптически й приёмник на другом конце лини и. Такие ВОСП могут быть использованы в экстремальных условиях эксплуатации на одном конце линии , так как полупроводниковые ла зеры чрезвычайно чувствительны к нестабильности условий эксплуатации. Максимальная длина регенерацио нного у частка рассматриваемой одноволоконной ВОСП значи тельно меньше , чем у систем , описанных выш е , и определяется соотношением : Показатели надежности одноволоконной ВОСП в данном случае определяются главным образ ом надежностью оптоэлектронных элементов об орудования , находящегося в экстремальных условиях экплуатации. Окончательный выбор структурной схемы пер едатчика. Выбор способа организации одноволоконого оптического тракта. При проектировании одноволоконных оптических систем передачи с оптимальными хара к теристиками выбор структурной схемы системы и используемых технических средств определяется критериями оптимальности . Если критерием являет ся минимальная стоимость , то в оптимальной системе должны использоваться оптические разве твители . Максимальная длин а регенерацион ного участка требует применения оптических ци ркуляторов , переключателей , оптических усилителей , когерентных методов передачи сигнала . Требования высокой надежности и стойкости к внешним воздействиям определяют выбор системы с оптическим источ н иком на одном ко нце линии , а требование максимального объема передаваемой информации – системы со сп ектральным уплотнением или с когерентными мет одами передачи. С учётом того , что проектируемый оптич еский передатчик предназначен для использования на соедин ительных линиях ГТС , для него характерны следующие критерии оптимальнос ти : Минимальная стоимость и простота реализац ии ; Длина регенерационного участка не менее 8 км ; Относительно низкая скорость передачи (8.5 М бит\с ). Наилучшим вариантом реализации одновол оконной ВОСП , с точки зрения приведённ ых критериев оптимальности , является схема во локонооптической системы связи с модуляцией п о интенсивности , с применением оптических раз ветвителей (рисунок 2.1). Данная схема отличается простотой реализации оптического передатч ика и приемника , невысокой стоимостью устройс тв объединения и разветвления оптических сигн алов (оптических разветвителей ). Схема обеспечивает длину регенерационного участка до 18 км , чт о удовлетворяет вышеприведённым критериям оптима льности. Структ урная схема оптического передат чика. Структурная схема оптического передатчика представлена на рисунке 2.6. Сигнал в коде HDB от ц ифровой системы уплотнения каналов поступает на преобразователь кода (ПК ), в котором код HDB преоб разуется в линейный код опти ческой си стемы передачи CMI . Полученный электрический сигнал пост упает на усилитель (УС ), состоящий из двух каскадов : предварительного каскада усиления ( ПКУ ) и оконечного каскада усиления (ОКУ ), гд е усиливается до уровня , необходимого для модуляции оптичес кой несущей . Усиленный с игнал поступает на прямой модулятор (МОД ), состоящий из устройства смещения (УСМ ), служаще го для задания рабочей точки на ватт - амперной характеристике излучателя и , собственно , самого прямого модулятора , собранного по классическо й схеме из полупроводниковог о оптического излучателя V1 и транзистора V2 . Для обеспечен ия стабильности работы излучателя , в схему лазерного генератора (ЛГ ) введены устройство обратной связи (УОС ) и система термостабилиз ации (СТС ). С выхода модулятора оптиче с кий сигнал , промодулированный по интенсивности цифровым электрическим сигналом в коде CMI , поступает на устройство согласования полупроводникового излучателя с оптическим волокном (СУ ). Выводы В данной главе производится выбор спо соба организации одново локонного оптического тракта на основе критериев оптимальности и разработка структурной схемы оптического передатчика для выбранного способа построения ВОСП. В главе приведены четыре группы схем построения одноволоконных ВОСП : ВОСП , на основе различных спо собов разветвления оптических сигналов ; ВОСП , основанная на использовании разделе ния разнонаправленных сигналов по времени ; ВОСП , на основе использования различных видов модуляции ; ВОСП с одним источником излучения ; Наилучшим вариантом реализации одноволок онной ВОСП для соединительной сети ГТ С является схема волоконооптической системы с вязи с модуляцией по интенсивности , с прим енением оптических разветвителей (рисунок 2.1). Данная схема отличается простотой реализации оптиче ского передатчика и приемника , н е в ысокой стоимостью устройств объединения и раз ветвления оптических сигналов (оптических разветв ителей ). Схема обеспечивает длину регенерационного участка до 18 км . Данная схема наилучшим образом удовлетворяет требованиям , предъявляемым к проектируемому оп т ическому перед атчику : Минимальная стоимость и простота реализац ии ; Длина регенерационного участка не менее 8 км ; Относительно низкая скорость передачи (8.5 М бит\с ). Далее на основании сделанного выбора приведена соответствующая структурная схема опти ческог о передатчика. В следующей главе , на основании структ урной схемы передатчика , будет разрабатываться его принципиальная схема и электрический р асчет основных узлов.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
От похмелья с утра хорошо помогает физзарядка, которую рекомендуется начинать с наклонов. Над унитазом.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru