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

    Малошумящий интегральный усилитель
    полевой малошумящий Проектирование полупроводниковых интегральных схем (ИС) является сложным и многоэтапным процессом. Комплекс работ по проектированию включает синтез и анализ схемы, оце ...

    Диспетчерская централизация на базе комплекса технических средств Неман
    Диспетчерская централизация (ДЦ) - это комплекс устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, состоящий из автоблокировки на перегонах, электрической централизации стрелок ...

    Генератор гармонических колебаний RC-типа с мощным выходным каскадом
    Значительный прогресс в развитии многих областей науки и техники обусловлен развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо отрасль промышленности, в которой не испо ...

    www.domen.ru © 2018