Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Ответы на экзаменационные вопросы Интегральные и оптические сети (ИОС) преподаватель Шестаков И.И - файл Ответы.doc


Ответы на экзаменационные вопросы Интегральные и оптические сети (ИОС) преподаватель Шестаков И.И
скачать (4928.1 kb.)

Доступные файлы (2):

вопросы на экзамен.JPG3954kb.21.12.2010 16:30скачать
Ответы.doc3098kb.25.01.2011 19:06скачать

содержание
Загрузка...

Ответы.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8
Реклама MarketGid:
Загрузка...

1.Краткая история создания ЦСП. Основные достоинства ЦСП.
В 70-х гг. аналоговые системы передачи, использовавшие принцип частотного разделения каналов, были заменены системами плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ, Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH) с временным разделением каналов (ВРК). Базовым каналом в иерархии цифровых систем PDH являлся основной цифровой канал со скоростью 64 кбит/с. На смену плезиохронным цифровым системам пришли системы синхронной цифровой иерархии (СЦИ, Synchronous Digital Hierarchy, SDH) со скоростями передачи, равными сотням и тысячам Мбит/с. Эти системы, также использующие принцип ВРК, были рассчитаны на широкое применение волоконно-оптических кабелей. Первые стандарты по системам синхронной цифровой иерархии, получившим название SONET (Synchronous Optical Networks), были разработаны Американским национальным институтом стандартов (ANSI); стандарты по аналогичным системам SDH (Европейская версия) были приняты Международным Союзом Электросвязи (МСЭ) в конце 80-х гг.

Преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми.

^ Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации.

^ Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи. В пределах каждого регенерационного участка искажения передаваемых сигналов оказываются ничтожными. Длина регенерационного участка и оборудование регенератора при передаче сигналов на большие расстояния остаются практически такими же, как и в случае передачи на малые расстояния. Так, при увеличении длины линии в 100 раз для сохранения неизменным качества передачи информации достаточно уменьшить длину регенерационного участка лишь на несколько процентов.

^ Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность и идентичность параметров каналов (остаточного затухания, частотной и амплитудной характеристик и др.) определяются в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования ЦСП, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых. Этому также способствует отсутствие в ЦСП влияния загрузки системы на параметры отдельных каналов.

^ Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт ЦСП скорость их передачи может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Если, например, при этом будут использоваться временные позиции, соответствующие только одному каналу ТЧ, то скорость передачи будет близка к 64 кбит/с, в то время как в аналоговых системах она обычно не превышает 33,6 кбит/с.

^ Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с цифровыми системами коммутации являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. При этом параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети, обладающей высокими надежностными и качественными показателями.

^ Высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовывать оборудование на единых аппаратных платформах. Это позволяет резко снижать трудоемкость изготовления оборудования, значительно снижать его стоимость, потребляемую энергию и габариты. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается их надежность.

Требования к ЦСП определены в рекомендациях МСЭ-Т серии G.


^ 2.Стандартизирующие организации и стандарты сетей связи.
Наиболее известные организации по стандартизации и некоторые стандарты:

1.Международная организация по стандартизации, ИСО, (International Standard Organization, ISO) – организация, которая утвердила множество стандартов. В их числе эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI) – семиуровневая модель протоколов передачи данных, предложенная с целью обеспечения взаимодействия открытых систем, то есть сопряжения различных видов коммуникационного оборудования разных производителей.

2.Международный Союз Электросвязи, МСЭ, (International Telecommunications Union, ITU) – определивший принципы построения транспортных сетей, сетей доступа, цифровых сетей с интеграцией услуг (узкополосных и широкополосных) и многое другое. Работу по стандартизации ведет сектор телекоммуникаций с его комиссиями (ITU-T).

Американский Национальный Институт Стандартов (American National Standard Institute, ANSI) – с широко известными стандартами на компьютерные сети, в частности FDDI, SONET.

3.Европейский Институт Стандартов по Телекоммуникациям (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) – утвердил с 1988 года множество стандартов по сетевым решениям, в частности по SDH, ISDN, B-ISDN.

4.Форум ATM – ассоциация производителей оборудования асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode) – приспособила и расширила стандарты B-ISDN, с тем, чтобы создать отраслевые стандарты, которые дают возможность продукции ATM взаимодействовать с оборудованием традиционных локальных сетей.

5.Ассоциация электронной промышленности (Electronic Industry Association, EIA) – группа, выпускающая стандарты по передаче электрических сигналов, например, стандарт RS-202, стандарты по телекоммуникационным кабельным сетям промышленных зданий.

Международная электротехническая комиссия, МЭК, (International Electrotechnical Commission, IEC) – известная многими стандартами и в частности на структурированные системы кабельных сетей для зданий (ISO/IEC 11801).

6.Форум управления сетями электросвязи (Forum Telecommunications Network Management, TNM) – ассоциация производителей оборудования управления сетями связи, вырабатывающая решения по стандартизации взаимодействия систем управления различных производителей.

7.Совет по регулированию работы Internet (Internet Activities Board, IAB) – группа исследователей по объединенным сетям Internet. Предложены IAB в качестве стандартов Internet протоколы TCP/IP, SNMP в серии документов RFC (Request For Comments).

Форум Frame Relay – организация производителей и распространителей продукции передачи данных технологии ретрансляции кадров. Известны ряды спецификаций по согласованию Frame Relay с ATM, объединению локальных вычислительных сетей.

8.Ассоциация министерств связи и администраций сетей связи европейских стран, European Conference of Posts and Telecommunications – CEPT и CEN, Committee European de Normalization, европейский комитет по стандартизации совместно выпускают стандарты серии EN, например, EN 50170 – европейский стандарт на структурированные кабельные системы.


^ 2.Определение и архитектура телекоммуникаций.
Архитектура телекоммуникаций, подразделяется на плоскости технических решений:

компоненты;
cистемы передачи;
транспортные сети;
коммутационные услуги;
сети доступа и пользовательские услуги через соответствующие терминалы.

^ Плоскость компонентов

Эту плоскость можно считать фундаментальной, так как решения для нее во многом определяют возможности технических решений выше лежащих плоскостей.

Современные компоненты для построения телекоммуникационных устройств имеют большую номенклатуру. Условно их можно разделить на электрические и электронные, оптические и программные.

К электрическим и электронным компонентам относятся: металлические кабели и провода; транзисторы и интегральные микросхемы (аналоговые и цифровые) с разной степенью интеграции транзисторов; микропроцессоры; усилители; регенераторы электрических сигналов и многие другие .

В настоящее время электронная часть этой базы испытывает новый этап преобразований, связанный с внедрением арсенид-галиевых гетероструктур и уменьшением габаритов отдельных транзисторов до нанометровых размеров (нанотехнологии). Эти преобразования позволяют повысить быстродействие схем, уменьшить габариты устройств и сократить энергопотребление.

Оптические компоненты и модули на их основе получили особенно широкое применение за последнее десятилетие в технике телекоммуникаций. Среди оптических компонентов выделяются следующие группы изделий: стекловолоконные световоды с возможностью передачи данных на скоростях от десятков Гигабит в секунду до десятков Терабит в секунду; высокостабильные полупроводниковые лазеры, включаемые в состав передающих оптических модулей; высокочувствительные фотодетекторы (фотодиоды конструкций p-i-n и ЛФД), включаемые в состав приемных оптических модулей; волоконные и полупроводниковые оптические усилители с большими коэффициентами усиления (до 50дБ) и широкой полосой усиливаемых частот (от 5 до 10 ТераГерц); оптические коммутаторы и маршрутизаторы; мультиплексоры (демультиплексоры волновых и временных оптических каналов; компенсаторы искажений оптических сигналов, вызванных хроматической и поляризационной модовой дисперсиями; оптические процессоры на основе фотонных кристаллов и многие другие.

Программные компоненты и модули представляют собой алгоритмическое обеспечение для электрических и оптических устройств, в которых реализуются последовательные или параллельные процедуры обработки сигналов, например, цифровая фильтрация, кроссовая коммутация (переключение), выравнивание фаз цифровых данных при мультиплексировании, функции управления и так далее.

Необходимо подчеркнуть, что развитие компонентной базы определяется достижениями в фундаментальных научных исследованиях физических явлений и исследованиями в области теории информации.

^ Плоскость систем передачи

В плоскости систем передачи могут рассматриваться аналоговые системы с частотным мультиплексированием каналов, типовыми групповыми трактами и электрическими и радиорелейными линейными трактами. Роль этих систем постепенно снижается в современных сетях связи. Им на смену уже пришли более эффективные цифровые системы передачи плезиохронной и синхронной иерархий с волоконно-оптическими линейными трактами и автоматизированным обслуживанием.

Волоконно-оптические кабели позволяют постоянно совершенствовать передачу информационных данных. Так на смену одноволновой передачи пришли системы с WDM (wavelength division multiplexing – мультиплексирования с разделением длин волн), а электрическое мультиплексирование с разделением по времени дополнилось оптическим мультиплексированием с разделением во времени OTDM (optical time division multiplexing) и оптическим мультиплексированием с кодовым разделением каналов OCDM (optical code division multiplexing).

Системы передачи оснащаются средствами эффективного контроля управления, резервирования участков передачи. В структуре систем передачи выделяются оконечные и промежуточные станции, которые объединяются в секции регенерации и усиления, мультиплексирования. При этом каждая секция может иметь встроенные средства обслуживания.

Системы передачи являются составной частью транспортной сети связи.

^ Плоскость транспортировки

Плоскость транспортировки образована комплексом технологических решений по переносу информационных данных в виде аналоговых и цифровых сигналов.

В этот комплекс входят технологии:

синхронной цифровой иерархии SDH (synchronous digital hierarchi);
асинхронного режима передачи ATM (asynchronous transfer mode);
протоколов межсетевого взаимодействия IP (internet protocol);
оптических технологий с разделением длин волн WDM (wavelength division multiplexing);
синхронной оптической сети SONET (synchronous optical network) – прародительнице SDH.

Все технологические решения по транспортировке имеют проработанную протокольную архитектуру и могут быть увязаны между собой на основе единых интерфейсов, утвержденных в стандартах ANSI, ETSI, ISO и, как правило, базирующихся на рекомендациях ITU-T.

Основным предметом внимания в плоскости транспортировки выступают тракты и каналы, образуемые на основе секций мультиплексирования систем передачи. Плоскость транспортировки, кроме того, предусматривает проработанные решения по автоматизированному созданию, вводу в эксплуатацию, контролю и защите трактов и секций с физическими и виртуальными каналами, создание таблиц маршрутизации трафика, его контроля и управления.

^ Плоскость коммутационных услуг

Плоскость коммутации обращена непосредственно к потребителям услуг электросвязи.

Эти возможные услуги могут быть представлены средствами коммутации каналов (телефонные коммутаторы), средствами коммутации пакетов данных (коммутации в сетях передачи данных и компьютерных сетях), средствами быстрой коммутации ячеек (пакетов фиксированной длины) в сетях с асинхронным режимом передачи и широким спектром интегрированных услуг, средствами коммутации сообщений.

Реализация возможностей по коммутационной плоскости происходит в основном благодаря средствам сигнализации, например, сигнализации по выделенному каналу (ОКС-7).

Именно плоскость коммутационных услуг является базовой для создания интеллектуальных сетей, баз данных услуг и их доступностью технической и экономической для пользователей. Эффективность функционирования коммутационных узлов определяет нагрузку (трафик) транспортных сетей и их развитие.

^ Плоскость доступа

Одно из самых неразвитых мест современных телекоммуникаций – это доступ терминалов пользователей к узлам предоставления услуг.

При этом наблюдаются следующие тенденции развития доступа:

- удаленный доступ с выносом номерной емкости в зону пользователей;
- интеграция услуг доступа на основе платформы DSLAM (digital subscriber line access multiplexer – цифровой мультиплексор доступа на основе оборудования асимметричной линии ADSL);
- создания оптических сетей с гибридным доступом (медные + волоконно-оптические линии);
- радиодоступ;
- мультисервисные платформы доступа.

Важнейшим показателем доступа является стоимость одного окончания. Это во многом определяется прямыми затратами на создание физической среды. По этой причине остается актуальным использование на медных низкочастотных кабелях технологий передачи под общим названием DSL (digital subscriber line – цифровая абонентская линия) во всех разновидностях (HDSL, ADSL, VDSL, SDSL и т.д. [2,3]). В таких линиях могут передаваться сигналы на скоростях от десятков кбит/с до десятков Мбит/с (64 кбит/с – 50 Мбит/с) на относительно небольших расстояниях (десятки и сотни метров).

^ Плоскость пользовательских услуг

Плоскость пользовательских услуг отражает все известные и востребованные услуги электросвязи, к которым относятся: телефония с коммутацией каналов и IP-телефония; видеосвязь; видеоконференции; электронная почта; радиовещание; телевидение; телепутешествия и так далее. Для реализации услуг необходимы различные терминалы для пользователей. Это и обычные телефонные аппараты, и теле- и радиоприемники, терминалы сетевых подключений ISDN (цифровых сетей с интеграцией услуг) и так далее.

^ 3.Среда передачи сигналов. Классификация сред и сравнение(КЛС, РРЛ, спутниковые линии, оптические линии).
Физическая среда передачи данных (medium) может представлять собой кабель,то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие :

• проводные (воздушные);

• кабельные (медные и волоконно-оптические);

• радиоканалы наземной и спутниковой связи.



^ Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные илителеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

^ Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической,электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того,кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Скрученная пара проводов называется витой парой (twisted pair). Витая парасуществует в экранированномварианте (Shielded Twistedpair, STP), когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (Unshielded Twistedpair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.

^ Коаксиальный кабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения — для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель (optical fiber) состоит из тонких (5-60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля — он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

^ Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (КВ, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы,работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условиевыполняется.

В компьютерных сетях сегодня применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно-оптические. На них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным соотношением качества к стоимости, а также простотой монтажа. С помощью витой пары обычно подключают конечных абонентов сетей на расстояниях до 100 метров от концентратора. Спутниковые каналы и радиосвязь используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные связи применить нельзя — например, при прохождении канала через малонаселенную местность или же для связи с мобильным пользователем сети.

В качестве физической среды распространения для сетей доступа может выступать симметричная медная пара, коаксиальная медная пара, оптические волокна на основе кварца и полимеров, открытая воздушная атмосфера, в которой направленность излучения создается передатчиком радиосигналов или оптических сигналов.

Характеристики этих физических сред для сетей доступа следующие:

  1. симметричные медные пары могут обеспечить передачу сигналов низких частот (до 200 кГц) и высоких частот от 200 кГц до 6…9 МГц. При этом высокочастотные пары могут быть экранированы, что обеспечивает необходимую помехозащищенность от внешних и переходных помех.

  2. коаксиальные радиочастотные кабели имеют лучшие по сравнению с медными частотные характеристики, более широкую полосу пропускания и большую дальность передачи. Могут быть использованы в сетях доступа для высокоскоростной цифровой передачи.

  3. оптические кабели имеют широкую полосу пропускания, малое по сравнению с другими кабелями затухание сигнала в волокне, высокую помехозащищенность за счет нечувствительности к электромагнитным помехам.

  4. атмосферные лазерные линии используют области спектра 0,4…0,8; 1,5…1,8; 2…2,5; 3…4 и 8…14 мкм. Основная трудность использования оптического диапазона для наземных линий в нестабильности атмосферной прозрачности изза меняющихся метеорологических условий и загрязнения пылью, газами, парами. Отлаженные передатчики и приемники лазерной линии при правильном выборе частоты оптической несущей позволяют передавать информацию на скорости 155 Мбит/с на расстояние до 10 км.

  5. для реализации радиочастотного доступа используются диапазоны 300500 МГц, 800960 МГц, 14001500 МГц, 18501910 МГц, 21002700 МГц, 34003600 МГц. Ширина полосы частот радиодиапазона может достигать 15 МГц.




^ 5.Оптическое волокно. Окна прозрачности. Классификация. Затухание. Дисперсия.
Классификация ОВ:

Конструкция волокна:



1 – сердцевина; 2 – рабочая оболочка; 3 – силиконовая оболочка (полимерное покрытие); 4 – первичное защитное покрытие из эпоксиакрилата внешним диаметром 245 ± 15 мкм; 5 – вторичное защитное (буферное) покрытие; 6 – внешняя (упрочняющая) оболочка.

Рабочая оболочка предназначена:

а) для создания лучших условий отражения на границе раздела «сердцевина-оболочка;

б) для снижения излучения энергии в окружающее пространство.

n1 – показатель преломления сердцевины;

n2 – показатель преломления оболочки.

Причём n1 > n2.
Оптические волокна характеризуются по двум параметрам.

Первый – по материалу, из которого сделано волокно:

  • ^ Стеклянные волокна имеют как стеклянную сердцевину, так и стеклянную оптическую оболочку. Стекло, используемое в данном типе волокна, состоит из сверхчистого сверхпрозрачного диоксида кремния или плавленого кварца. В стекло добавляют примеси, чтобы получить требуемый показатель преломления. Германий и фосфор увеличивают n, бор и фтор уменьшают его.

В стекле присутствуют другие примеси, не извлечённые в процессе очистки. Из-за них увеличивается затухание, обусловленное рассеянием и поглощением света.

  • ^ Стеклянные волокна с пластмассовой оболочкой (PCS) имеют характеристики хуже, чем у полностью стеклянных.

  • Пластические волокна имеют пластиковые сердцевину и оболочку. Имеют повышенное затухание и более узкую полосу пропускания. Пластиковые волокна самые дешёвые и обладают электромагнитной невосприимчивостью.

Второй – по индексу преломления сердцевины и модовой структуре света:


Затухание:

При распространении оптического сигнала внутри волокна происходит его экспоненциальное затухание, вызываемое потерей мощности Р и обусловленное различными линейными и нелинейными механизмами взаимодействия световых волн/частиц со средой волокна. Если Р0 – мощность, вводимая в волоконный световод длиной L, прошедшая мощность РL определяется выражением



где Р0 – мощность, вводимая в волокно;

L – длина волокна;

пз постоянная затухания волокна.

Выражения для оценки километрических потерь :

, [дБ/км]. (1)

Километрические потери, определяемые по формуле (1) и имеющие размерность [дБ/км], часто называют коэффициентом затухания ОВ.

Затухания в общем понимании обусловлены собственными потерями в ОВ c и дополнительными потерями, так называемым кабельными, к обусловленными скруткой, а также деформацией и изгибами оптических волокон при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля:

= с + к . (2)

Собственные потери волоконного световода состоят из потерь поглощения п и потерь рассеяния р:

= п + р . (3)

Потери, возникающие при распространении сигнала по волоконному световоду, объясняются тем, что часть мощности, поступающей на вход световода, рассеивается вследствие изменения направления распространения лучей на нерегулярностях и их высвечивания в окружающее пространство (р), другая часть мощности поглощается как самими молекулами кварца (пм), так и посторонними примесями (пп), выделяясь в виде джоулева тепла. Примесями могут являться ионы металла (никель, железо, кобальт и др.) и гидроксильные группы (ОН), приводящие к появлению резонансных всплесков затухания. В результате суммарные потери определяются выражением:

= пм+ пп+ р+ к . (4)

Потери на поглощение состоят из собственного поглощения и поглощения из-за наличия в стекле ионов металлов переходной группы Fe2+, Cu2+, Cr3+ и ионов гидроксильной группы ОН. Собственное поглощение проявляется при идеальной структуре материала. В диапазоне рабочих частот ВОСП количественно они могут быть оценены по формуле:

, дБ/км, (5)

где n1 – показатель преломления сердцевины ОВ;

tg – тангенс угла диэлектрических потерь материала сердцевины ОВ, принимающий значения в диапазоне от 10-12 до 210-11;

– длина волны, км.

Затухания вследствие рассеяния вызываются несколькими механизмами. Во всех оптически прозрачных веществах свет рассеивается в результате флуктуаций показателя преломления в свою очередь возникших вследствие тепловых флуктуаций в жидкой фазе и «замороженных» при затвердевании. Такое рассеяние является Рэлеевским.

Суммарные потери на Рэлеевское рассеяние зависят от длины волны волны по закону λ-4 и количественно могут быть оценены по формуле [11]

, дБ/км, (6).

где Кр – коэффициент рассеяния, для кварца равный 0,8 [(мкм4· дБ)/км];

λ – длина волны, мкм.

Кабельные потере (αк), состоит из суммы по крайней мере семи видов коэффициентов затухания :

, (7)

где

α’1 – возникает вследствие приложения к ОВ термомеханических воздействий в процессе изготовления кабеля;

α’2 – вследствие температурной зависимости коэффициента преломления материала ОВ;

α’3 – вызывается микроизгибами ОВ;

α’4 – возникает вследствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка);

α’5 – возникает вследствие кручения ОВ относительно его оси (осевые напряжения скручивания);

α’6 – возникает вследствие неравномерности покрытия ОВ;

α’7 – возникает вследствие потерь в защитной оболочке ОВ.

Дисперсия ОВ:

Дисперсией оптических волокон называют увеличение длительности оптических импульсов при их распространении по оптическому волокну. Дисперсия обусловлена тем, что отдельные составляющие оптического импульса распространяются с разной скоростью. Дисперсия ОВ создает переходные помехи, ведет к межсимвольным искажениям и, как следствие, ограничивает скорость передачи в линии.

Одномодовые оптические волокна характеризуются хроматической и поляризационной модовой дисперсией. ^ Хроматическая дисперсия обусловлена конечной шириной линии излучения лазера и различием скоростей распространения отдельных спектральных составляющих оптического сигнала. Под хроматической дисперсией понимают изменение формы огибающей оптического сигнала, обусловленное зависимостью постоянной распространения моды от длины волны. Хроматическая дисперсия равна сумме материальной и волноводной дисперсии. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления материала сердцевины и оболочки от длины волны, которая, в свою очередь, вызывает изменения с длиной волны скорости распространения. Волноводная дисперсия обусловлена спектральной зависимостью скорости передачи, характер которой определяется профилем показателя преломления оптического волокна. Изменяя профиль показателя преломления, можно соответственно изменить спектральную характеристику хроматической дисперсии.

^ Поляризационная модовая дисперсия (PMD - polarization mode dispersion) – величина случайная. Ее компенсировать значительно сложнее, чем хроматическую.

Причина поляризационной модовой дисперсии - явление двулучепреломления, которое имеет место при нарушении круговой симметрии геометрических характеристик или внутренних механических напряжений ОВ. Как следствие, в волокне образуются «быстрая» и «медленная» оси, вдоль которых моды ортогональной поляризации распространяются с разной скоростью и, соответственно, приходят к концу некоторого отрезка оптического волокна в разное время:




6.Классификация ОВ(G.652,G653,G.654,G655).Характеристика ОВ.

^

Стандарт G.652


Стандартное одномодовое волокно с несмещенной дисперсией классифицируется стандартом G.652 (получило широкое распространение с 1983 года). Его параметры оптимизированы для диапазона длин волн 1,31 мкм, в котором волокно имеет нулевую хроматическую дисперсию и минимальное затухание. Диаметр световедущей жилы волокна — G.652 равен 9 мкм, а оболочки — 125±2 мкм.

Это волокно используется для одноволновой и многоволновой передачи (спектральное уплотнение), в том числе в диапазоне длин волн 1,55 мкм и обеспечивает передачу информации со скоростями до 10 Гбит/с на средние расстояния (до 50 км).

Использование волокна — G.652 при более высоких скоростях передачи требует усложнения оконечной аппаратуры, что, в свою очередь, приводит к значительным финансовым затратам.
^

Стандарт G.653


Стандарт G.653 распространяется на одномодовое волокно со смещенной нулевой дисперсией в области l=1,55 мкм. Это волокно имеет нулевую дисперсию в области минимальных потерь волокна, что достигается за счет более сложной структуры световедущей жилы, а именно специально заданному распределению коэффициента преломления по диаметру жилы.

Волокно типа G.653 используется в протяженных магистральных широкополосных линиях и сетях связи, оно обеспечивает передачу информации на несколько сотен километров со скоростями до 40 Гбит/с. Однако по нему можно передавать только один спектральный канал информации, то есть оно не может быть использовано в волоконно-оптических системах и сетях, в которых применяются волоконно-оптические усилители и плотное оптическое спектральное мультиплексирование (DWDM-технологии). Причина этого заключается в высоких уровнях световой мощности в волокне после усиления и высокой плотности спектрального уплотнения, т. е. необходимости одновременной передачи большого числа независимых спектральных каналов по одному волокну.

Высокая концентрация световой мощности в волокне — G.653 из-за особенностей структуры жилы приводит к проявлению нелинейных эффектов и, в частности, четырехволновому смешению, которое проявляется при нулевой хроматической дисперсии и приводит в свою очередь к перекрестным помехам в линии.
^

Стандарт G.654


Стандарт G.654 содержит описание характеристик одномодового волокна и кабеля, имеющих минимальные потери на l=1,55 мкм. Это волокно было разработано для применения в подводных ВОЛС. За счет больших, чем у волокна стандарта G.653 размеров световедущей жилы, оно позволяет передавать более высокие уровни оптической мощности, но в то же время обладает более высокой хроматической дисперсией в диапазоне l=1,55 мкм. Волокно типа G.654 не предназначено для работы на какой-либо другой волне излучения кроме l=1,55 мкм.
^

Стандарт G.655


Стандарт G.655 относится к волокну со смещенной ненулевой дисперсией — NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber). Это волокно предназначено для применения в магистральных волоконно-оптических линиях и глобальных сетях связи, использующих DWDM-технологии в диапазоне длин волн 1,55 мкм.

Волокно — G.655 имеет слабую, контролируемую дисперсию в С полосе (l=1,53-1,56 мкм) и большой диаметр световедущей жилы по сравнению с волокном типа G.653. Это снижает проблему четырехволнового смешения и нелинейных эффектов и открывает возможности применения эффективных волоконно-оптических усилителей.

Вышеприведённая классификация оптических волокон по их основным характеристикам дана с точки зрения пользователя. Однако следует иметь в виду, что у производителей и поставщиков может быть своя классификация и маркировка, связанная с особенностями производства. Тем не менее, данные материалы помогут потребителям правильно сориентироваться при выборе ВОК для строительства новых и расширения действующих ВОЛС.

Оптические волокна характеризуются по двум параметрам.

Первый – по материалу, из которого сделано волокно:

  • ^ Стеклянные волокна имеют как стеклянную сердцевину, так и стеклянную оптическую оболочку. Стекло, используемое в данном типе волокна, состоит из сверхчистого сверхпрозрачного диоксида кремния или плавленого кварца. В стекло добавляют примеси, чтобы получить требуемый показатель преломления. Германий и фосфор увеличивают n, бор и фтор уменьшают его.

В стекле присутствуют другие примеси, не извлечённые в процессе очистки. Из-за них увеличивается затухание, обусловленное рассеянием и поглощением света.

  • ^ Стеклянные волокна с пластмассовой оболочкой (PCS) имеют характеристики хуже, чем у полностью стеклянных.

  • Пластические волокна имеют пластиковые сердцевину и оболочку. Имеют повышенное затухание и более узкую полосу пропускания. Пластиковые волокна самые дешёвые и обладают электромагнитной невосприимчивостью.

Второй – по индексу преломления сердцевины и модовой структуре света:



^ 7.Оптические кабели связи. Условия прокладки. Основные характеристики.
ОК- кабели со стеклянными волокнами, по которым передаются световые сигналы.

Классификация:

  1. магистральные также выделяют подводные, объектовые, монтажные;

  2. зоновые;

  3. городские.

Магистральные кабели – для передачи информации на большие расстояния и на большое число каналов (обладает малым затуханием и дисперсией, большой пропускной способностью).Это ОМ. 8/125мкм. Длина волны = 1,3… 1,55 мкм.

Зоновые кабели – для организации многоканальной связи между областным центром и районами. Дальность связи 250 км. Градиентное ОВ. 50/125мкм. Длина волны 1,3мкм.

Городские кабели- как соединения между ГАТС и узлами связи. Рассчитаны на короткие расстояния до 10км и большое число каналов. Градиентное ОВ.50/125мкм. Длина волны 0,85мкм.

Подводные кабели – для связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь влагостойкие покрытия, маленькое затухание, увеличение длины регенерационных участков.

Объектовые кабели – для передачи информации внутри объекта. Учрежденческая, видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль).

Монтажные кабели – для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Выполняется в виде жгутов или плоских лент.

Конструкция ОК:

Модульная конструкция.1. силовой элемент – стальной трос в полиэтиленовом покрытии или стеклопластиковый стержень, обеспечивающий необходимую механическую прочность на разрыве ОК в процессе прокладки.

2. полиэтиленовая (фторопластовая) трубка.

3. ОВ.

Совокупность ОВ и трубки называется модулем. Все свободное пространство внутри модуля заполнено х/б нитями, пропитанными гидрофобом. Модули вокруг силового элемента располагаются по шлиноиде (по винтовой линии).

  1. влагозащитная полиэтиленовая оболочка (м.б. алюминиевый грозостойкий кабель).

Все свободное пространство под оболочкой кабеля заполнен гидрофобом.

С профилированным сердечником.

  1. силовой элемент.

  2. профилированный сердечник – полиэтиленовый стержень с проточенными по гиликоиде пазами.

  3. ОВ.

  4. внутренняя полиэтиленовая влагозащитная оболочка.

5. стальные проволоки, выполняющие функцию броневого покрова. 4 из них м.б. медными изолированными для организации ДП НРП.

6.внешняя полиэтиленовая влагозащитная оболочка.

Профилированный стержень обеспечивает защиту ОВ от поперечных нагрузок и раздавливания.

Ленточная конструкция.

  1. ОВ впрессованные в ленту (12 шт.).

  2. полиэтиленовая лента (12шт).

  3. влагозащитная полиэтиленовая оболочка.

Марки оптических кабелей.

Первое поколение.

1). ОК-50-2-5(3)-8(4)

50- диаметр сердцевины ОВ в мкм.

2- силовой элемент в виде стального троса.

5(3)- затухание ОВ в дБ/км.

8(4)- число ММ ступенчатых волокон.

Имеет модульную конструкцию, используется на ГТС. В настоящее снят с производства.

2). ОЗКГ- 1-0,7(1;1,5)- 8(4)/4(0)

Оптический зоновый кабель для прокладки в грунт.

  1. силовой элемент в виде стеклопластикового стержня.

0,7(1;1,5)- затухание ОВ в дБ/км.

8(4)- число ММ градиентных волокон.

4(0)- число медных проволок для ДП НРП.

Имеет конструкцию с профилированным сердечником. С производства снят.

3). ОМЗКГ- 10-1(2,3)-0,7-4(8,16).

Оптический магистральный и зоновый кабель для прокладки в грунт.

10-диаметр сердцевины волокна в мкм.

1-силовой элемент из тефлона.

2-силовой элемент из нитей сверхвысоко прочного материала.

3-силовой элемент в виде стеклопластикового стержня.

0,7-затухание ОВ в дБ/км.

4(8,16)- число ОМ волокон.

Имеет конструкцию с профилированным сердечником.

^ Второе поколение

ОКК-50(10)-0,1(0,2)-0,7(1,0)-4(8,16).

ОК для прокладки в канализацию.

50(10)-диаметр сердцевины ОВ в мкм.

0,1-силовой элемент в виде стеклопластикового стержня.

0,2-силовой элемент в виде стального троса.

0,7(1)-затухание ОВ в дБ/км.

4(8,16)-число градиентных или ОМ ОВ.

Имеет модульную конструкцию.

Для защиты от грызунов поверх оболочки размещается защитное покрытие в виде металлической оплетки в полиэтиленовом шланге (ОККО); в виде сплошного слоя стеклопластического стержня в полиэтиленовом шланге (ОККС); в виде стальной гафрированной трубки в полиэтиленовом шланге (ОКСТ).

ОКЗ-1-0,7(1;1,5)-4(8)/4(0).

Оптический кабель зоновый.

1-силовой элемент в виде стеклопластического стержня.

0,7-затухание ОВ в дБ/км.

4(8)-число градиентных ОВ.

4(0)- число медных проволок для ДП НРП. Располагается в 4х модулях вместо ОВ. Имеет модульную конструкцию. Защитное покрытие в виде оплетки (ОКЗО), стеклопластиковых стержней (ОКЗС), стальных проволок (ОКЗК).

ОКЛ-01(02;03)-0,3/3,5(2,0)-4(8;16)/4(0).

Оптический кабель линейный (магистральный).

01-силовой элемент в виде стеклопластического стержня при модульной конструкции.

02-силовой элемент в виде стального троса при модульной конструкции.

03-с профилированным сердечником.

0,3-затухание ОВ в дБ/км.

3,5(2,0)пс/нм*км- дисперсия (искажение) ОВ.

4(8,16)-число ОМ ОВ.

4(0)-число медных проволок.

ОКС- оптический кабель станционный.


^ 8.Классификация современных ВОСП.Общие характеристики ОЦК и трактов ПЦИ/PDH.Сравнение с SDH.Уровние иерархии и скорости передачи СЦИ/SDH.Сравнение с PDH.

Линейные тракты волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) могут быть устроены для одноволновой и многоволновой передачи.

^ Одноволновой линейный тракт может быть устроен по одной из схем, изображенных на рисунке 1. В точках S (передача) и R (прием), обозначенных на рисунке 1, определены характеристики стыков (интерфейсов) аппаратуры и линии. Расстояние между точками S и R одной линии зависит от характеристик оптоволокна (затухания и дисперсии), передатчика и приемника (мощность передачи, ширина спектра излучения, минимальная чувствительность приемника и другие). Кроме указанных устройств в состав линии могут входить: промежуточные регенераторы, промежуточные и оконечные оптические усилители, преобразователи линейного кода передачи и приема, разъемные и неразъемные соединители, компенсаторы дисперсии.

  1   2   3   4   5   6   7   8



Скачать файл (4928.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru