Главное


Исследование параметров оптоволоконного тракта

За последние годы достигнут значительный прогресс в создании новых перспективных средств связи, повышающих качество и эффективность передачи информации различного вида, расширяющих услуги связи, снижающих трудо- и материалоемкость в отрасли.

В числе таких средств - волоконно-оптические системы передачи (ВОСП), которые являются основой для построения современной цифровой сети.

Первые работы по лазерной связи относятся к началу 60-х годов. В качестве тракта использовались приземные слои атмосферы. Однако открытые (атмосферные) линии, подверженные влиянию метеорологических условий, не обеспечивали необходимой надежности связи.

Создание высоконадежных кабельных систем оптической связи стало возможным после разработки в 1970 году оптических волокон с малыми потерями, менее 20 дБ/км. В этом же году в Ленинграде Ж.И. Алферов создал полупроводниковый лазер на основе двойной гетероструктуры. Эти структуры оказались наиболее перспективными (среди других полупроводниковых материалов) для источников и приемников излучения и используются до сих пор в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС).

Уникальные качества волоконно-оптических коммуникаций, по сравнению с системами передачи, использующими медные кабели или радиоэфир в качестве среды передачи, стимулировали разработку промышленных технологий производства волоконных кабелей, разработку специализированного оборудования (в том числе специального измерительного оборудования) и элементной базы ВОСП: излучателей, модуляторов, фотоприемников, разъемных соединителей, разветвителей и других элементов.

К началу 80-х годов на имеющихся экспериментальных и опытных образцах компонентов были созданы, опробованы и получены результаты НИР по созданию ВОЛС различного назначения. В частности, были разработаны бортовые ВОЛС для подвижных объектов: самолетов, кораблей, танков и др. Эти линии имели небольшую длину, использовали преимущественно волокно с диаметром сердцевины 200-400 мкм, световоды и pin-фотодиоды диапазона 0,85 мкм. Главным преимуществом ВОЛС перед традиционными системами связи на борту была их невосприимчивость к электромагнитным полям.

В мае 1981 года было принято Постановление ЦК КПСС и СМ СССР «О разработке и внедрении световодных систем связи и передачи информации». С его выходом было положено начало организации широкомасштабных работ в области ВОЛС.

К 1988 году для одномодовых волокон были достигнуты потери, близкие к теоретическому пределу; на длине волны 1,3 мкм - 0,36 дБ/км и на длине волны 1,55 мкм - 0,21 дБ/км.

К концу 80-х годов в стране была частично создана, а на 90% закуплена за рубежом технологическая база для выпуска ОВ. Разработки ведущих НИИ, а особенно АН СССР, отличались высокими характеристиками и неплохим качеством, но получить промышленное волокно с такими же характеристиками не удалось. Отечественное промышленное волокно серьезно уступало зарубежному по прочности и стабильности характеристик при эксплуатации. Низкое качество отечественного волокна вынудило Минсвязи сделать ставку на импортное волокно при производстве отечественных ОК, так как это было экономически целесообразнее при прокладке ВОЛС, которые в то время начали широко внедряться. Учитывая, что Министерство связи является самым мощным по объемам потребителем ОК, производство отечественного ОВ в начале 90-х годов было практически остановлено.

В настоящее время в РФ крупнейшими производителями оптоволоконного кабеля с использованием импортного оптоволокна являются СП ЗАО «Москабель-Фуджикура», СП ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания», СП ЗАО «ОФС Связьстрой-1», ЗАО «Сарансккабель-Оптика», ЗАО «Трансвок», ЗАО НФ «Электропровод», ЗАО «Севкабель - Оптик», ЗАО «Яуза-кабель» и др.

Для ближней связи широкое применение получили системы с рабочими длинами волн 0.85..0.9 мкм и относительно недорогими оптическими кабелями. В качестве источников излучения используются как лазеры, так и светодиоды.

В системах с высокими скоростями передачи и особенно в системах дальней связи целесообразно использовать излучение с длинами волн 1,3 мкм и 1,55 мкм. При этом удается снизить затухание в кабеле до 0,18…0,2 дБ/км и увеличить длину регенерационного участка в магистрали более 100 км. Это позволяет исключить потребность в дистанционном электропитании линейных регенераторов и соответственно упростить конструкцию кабеля (не нужны медные жилы).

Преимущества современных волоконно-оптических коммуникаций:

широкая полоса пропускания (полоса пропускания оптического диапазона 187,5 ТГц) обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей - около 1014 Гц, которая обеспечивает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания - одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или другой средой передачи информации.

малое затухание оптического сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественное и зарубежное оптическое волокно 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 более 100 км.

низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания за счет использования различных способов модуляции сигналов при малой избыточности их кодирования.

высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, то оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередач, электродвигательные установки и т.д.) и не генерирует собственные электрические шумы. Передаваемые сигналы не искажаются ни одной из форм внешних электронных, электромагнитных или радиочастотных помех.

высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучают в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи.

малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность, что снижает затраты на его транспортировку и прокладку.

гальваническая развязка. Это преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве.

взрыво-пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сетей связи на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

экономичность. Волокно изготовляется из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенная в природе и является, в отличие от меди, недорогим материалом. В настоящее время стоимость оптического волокна и медной пары соотносятся как 2 : 5.

длительный срок эксплуатации. В настоящее время срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений стандартов приемо-передающих систем.

Прогресс в развитии оптических систем связи идет также бурно и стремительно, как и прогресс в развитии метрологического оборудования оптических систем связи. Новейшие технологии в области цифровой схемотехники позволили ранее громоздкие приборы сделать миниатюрными, более надежными, более высокоточными и более удобными в эксплуатации.

Для достижения требуемых параметров передачи ВОЛС и высоких эксплуатационных качеств ВОСП метрологическое обеспечение строительства и технической эксплуатации должно создавать возможность контроля практически всех операций монтажа оптических кабелей, измерения их параметров и параметров ВОЛС. Для контроля параметров оптических кабелей разработано большое количество методов измерения.

Настоящая дипломная работа посвящена разработке лабораторной установки для исследования параметров оптоволоконного тракта с помощью современных измерительных приборов.

Разработанный в дипломной работе лабораторный стенд позволит студентам старших курсов в большей степени изучить методы измерения параметров оптоволоконного тракта, а так же получить практические навыки в работе с измерительной аппаратурой и оборудованием ВОЛС.

    Другие статьи по теме

    Исследование принципов технической реализации и эффективности сигналов с ортогональной частотной модуляцией
    Практически для всех типов современных радиосистем передачи информации характерна многоканальная или параллельная передача, при которой по общему высокочастотному тракту радиосистемы пер ...

    Исследование методов организации служебной связи при строительстве волоконно-оптических линий связи
    Обеспечение массового доступа абонентов к современным телекоммуни-кационным и информационным услугам является одной из важнейших проблем в нашей стране. Актуальность этого вопроса возра ...

    Исследование параметров и аномалий длинной оптической линии
    В настоящее время системы связи стали одной из основ развития общества. Спрос на услуги связи, от обычной телефонной связи до широкополосного доступа в Интернет, постоянно растет. Это п ...

    www.domen.ru © 2018