Типовая схема системы волоконно-оптической связи

ВОЛС. Преимущества и недостатки.

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) - это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Волоконно-оптическая сеть - это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи.

Преимущества ВОЛС:

1.Широкая полоса пропускания -обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 10¹⁴ Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну информации в несколько терабит в секунду.

2.Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое ОВ имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью 100 км и более.

3.Низкий уровень шумов в ВОК позволяет увеличить полосу пропускания путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода.

4.Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медно-кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния ЭМ изучения, присущей многопарным медным кабелям.

5.Малый вес и объем. ВОК имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность.

6.Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы,use интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании ЛС в правительственных, банковских и нек. др. спец. службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.

7.Гальваническая развязка элементов сети. Заключается в изолирующем свойстве ОВ.Волокно помогает избежать электрических "зе­мельных" петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование.

8.Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования ОВ повышает безопасность сети на хим, нефтеперераб. п/п, при обслуживании технолог.процессов повышенного риска.

9.Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет дву­окись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от ме­ди.(2:5).

При этом ВОК позволяет прд сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Кол-во повторителей на протяженных линиях сокращается при use ВОК.

10.Длительный срок эксплуатации. Благодаря современным технологиям производства оптических волокон, процесс деградации ОВ значи­тельно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет.

11.Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. ОВ не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с опти­ческими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом.

Недостатки ВОЛС:

1.Стоимость интерфейсного оборудования. Электрические сигналы д. преобразовываться в оптические и наоборот. Цены на оптические прд и прм остаются высокими. При создании оптической линии связи также требуются высоконадежное специализированное пассивное коммутационное оборудование, оптические соединители с малыми потерями и большим ресурсом на подключение-отключение, оптические разветвители, аттеньюаторы.

2.Монтаж и обслуживание оптических линий. Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке ВОЛС также высока. Если же повреждается ВОК, то н-мо осуществлять сварку волокон в месте разрыва и защищать этот участок кабеля от воздействия внешней среды.

3.Требование специальной защиты волокна. Стекло, как материал, выдерживает колоссальные нагрузки с пределом прочности на разрыв выше 1ГПа (10⁹ Н/м²). Это, казалось бы, означает, что волокно в единичном коли­честве с диаметром 125 мкм выдержит вес гири в 1 кг. К сожалению, на практике это не дос­тигается. Причина в том, что оптическое волокно, каким бы совершенным оно не было, имеет микротрещины, которые инициируют разрыв. Для повышения надежности ОВ при изготовлении покрывается специальным лаком на основе эпоксиакрилата, а сам ОК упрочняется, например нитями на основе кевлара. Если требуется удов­летворить еще более жестким условиям на разрыв, кабель может упрочняться специальным стальным тросом или стеклопластиковыми стержнями. Но все это влечет увеличение стоимости ОК.

Типовая схема системы волоконно-оптической связи

Аналоговый сигнал, генерируемый оконечным оборудованием данных (ООД) - телефоном, терминалом - приходит на узел коммутации, где АЦП (кодер) оцифровывает его в битовый поток. Битовый поток use для модуляции оптического передатчика, который передает серию оптических импульсов в ОВ. На приемной стороне импульсы света преобразуются обратно в электрический сигнал при помощи оптического приемника. Декодерная часть коммуникационной системы преобразует бинарный электрический поток обратно в аналоговый сигнал ООД. Обычно кодеры и декодеры, а также оптические приемники и передатчики совмещаются в одном устройстве, так что образуется двунаправленный канал связи.

Типы оптических волокон.

Все оптические волокна делятся на две основные группы: многомодовые MMF | (multi mode fiber) и одномодовые SMF (single mode fiber).

Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые (step index multi mode fiber) и градиентные (graded index multi mode fiber).

Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. СЕРДЦЕВИНА, по которой происходит распространение светового сигнала, изготавливается из оптически БОЛЕЕ плотного материала. Волокна отличаются диаметром сердцевины и оболочки, а также профилем показателя преломления сердцевины.

Если сравнивать многомодовые волокна между собой (рис. 2.1 а, б), то градиентное волокно имеет лучшие технические характеристики, чем ступенчатое, по дисперсии. Главным образом, это связано с тем, что межмодовая дисперсия в градиентном многомодовом волокне - основной источник дисперсии - значительно меньше, чем в ступенчатом многомодовом волокне, что приводит к большей пропускной способности у градиентного волокна.

МНОГОМОДОВЫЕ ГРАДИЕНТНЫЕ ВОЛОКНА

В стандартном многомодовом градиентном волокне (50/125 или 62,5/125) диаметр светонесущей жилы 50 и 62,5 мкм, что на порядок больше длины волны передачи. Это приводит к распространению множества различных типов световых лучей - мод - во всех трех окнах прозрачности. Два окна прозрачности 850 и 1310 нм обычно используют для передачи света по многомодовому волокну.

ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНАподразделяются:

-на ступенчатые одномодовые волокна (step index single mode fiber) или стандартные волокна SF (standard fiber),

-на волокна со смещенной с дисперсией DSF (dispersion-shifted single mode fiber),

-на волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (non-zero dispersion-shifted single mode fiber).

Одномодовое волокно имеет значительно меньший диаметр сердцевины по сравнению с многомодовым, и, как следствие, из-за отсутствия межмодовой дисперсии, более высокую пропускную способность. Однако, оно требует использования более дорогих лазерных передатчиков.

Ступенчатое одномодовое волокно (SF) (исп-ся: протяженные сети (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM), магистрали SDH)). Диаметр светонесущей жилы составляет 8-10 мкм и сравним с длиной световой волны. В таком волокне при достаточно большой длине волны света l>l_CF (l>l_CF - длина волны отсечки) распространяется только один луч (одна мода). Одномодовый режим в одномодовом волокне реализуется в окнах прозрачности 1310 и 1550 нм. Распространение только одной моды устраняет межмодовую дисперсию и обеспе­чивает очень высокую пропускную способность одномодового волокна в этих окнах прозрач­ности. Наилучший режим распространения с точки зрения дисперсии достигается в окрестно­сти длины волны 1310 нм, когда хроматическая дисперсия обращается в ноль. С точки зрения потерь это не самое лучшее окно прозрачности. В этом окне потери составляют 0,3-0,4 дБ/км, в то время как наименьшее затухание 0,2-0,25 дБ/км достигается в окне 1550 нм.

В одномодовом волокне со смещенной дисперсией (DSF) (исп-ся: сверхпротяженные сети, супермагистра­ли (SDH,ATM)) длина волны, на которой ре­зультирующая дисперсия обращается в ноль, - длина волны нулевой дисперсии l₀ - смеще­на в окно 1550 нм. Такое смещение достигается благодаря специальному профилю показате­ля преломления волокна. Таким образом, в волокне со смещенной дисперсией реализуются наилучшие характеристики как по минимуму дисперсии, так и по минимуму по­терь. Единственная рабочая длина волны берется близкой к 1550 нм.

Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (исп-ся: сверхпротяженные сети, супермагистра­ли (SDH,ATM), полно­стью оптические сети) в отличие от DSF оп­тимизировано для передачи не одной длины волны, а сразу нескольких длин волн (мультип­лексного волнового сигнала).

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: