18135

Развитие волоконно-оптических систем в мире и на Украине

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 1. Развитие волоконнооптических систем в мире и на Украине Основное направление в применении волоконнооптических систем это создание и эксплуатация волоконных линий связи. Необходимость развития волоконнооптических линий связи ВОЛС была определена потр

Русский

2013-07-06

724.12 KB

5 чел.

Лекция 1.

Развитие волоконно-оптических систем в мире и на Украине

Основное направление в применении волоконно-оптических систем – это создание и эксплуатация волоконных линий связи. Необходимость развития волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) была определена потребностью увеличения скорости и объемов передаваемой информации.

Основные характеристики линий передачи сигналов следующие:

  1.  широкополосность
  2.  помехозащищенность
  3.   длина ретрансляционных участков
  4.  стоимость

С 2000 г. все линии связи, вводимые в эксплуатацию, являются волоконно-оптическими. При этом расстояние между ретрансляторами равны приблизительно 100 км, а скорость передачи – 1-2 Гбит в секунду.

Современные ВОЛС охватывают 4 континента: Европу, Азию, Америку, Австралию. Связь между Европой и Азией осуществляется Транссибирской линией связи (≈20000 км). Темпы роста мирового рынка волоконно-оптических технологий опережают рост других видов техники, и составляют 40% в год. В 1988 г. завершено строительство подводной магистрали между Европой и США, потом между Европой США и Канадой через Тихий океан. Эти магистрали рассчитаны на 12000 каналов на дине волны 1,55 мкм.

Перспективными  материалами для волокон  ВОЛС являются:

  1.  теллофторид циркония  (λ=2,5 мкм, затухание – 0,01 ДБ/км).
  2.  фторид бериллия  (λ=2,1 мкм, затухание – 0,005 ДБ/км).

Таким ВОЛС позволяют одновременно передавать до 20000 телефонных каналов со скоростью 565 Мбит/с. Расчеты показывают, что данные линии связи экономичнее радиорелейных и спутниковых.

В ближайшее время ожидается переход на скорости передачи- 2,5 Гбит/с. и выше. Эти возможности не являются предельными: спектральное уплотнение и когерентный прием позволят на несколько порядков увеличить скорость передачи информации до 1,5 Тбит/с или 23 млн. каналов тональной частоты.

Ведущая организация в Украине, внедряющая ВОЛС, – это «Укртелеком». В 2003 г. на Украине был завершен процесс охвата ВОЛС всех регионов и областных центров.

Развитие ВОЛС в Украине началось в 1995 г. Первые линии связи соединили Ужгород с границей Венгрии и Словакии, а Львов - с Польшей. Протяженность  линии составляет 175 км.

Первая серьезная ВОЛС на Украине появилась в 1996 году, когда страна вошла в проект ITUR (Италия, Турция, Украина, Россия). Линия проложена в Средиземном и Черном морях по трассе «Палермо – Стамбул – Одесса – Новороссийск». Украине принадлежит подводный участок этой линии по Черному морю (250 км), который заканчивается в Одессе. Организацией прокладывания ВОЛС в Украине занимался «Укртелеком». Продолжением этой линии стал участок «Одесса – Киев». Далее проложили участок «Киев – Чернигов – Беларусь – Европа». Основная комплектация этих систем производилась фирмой Ericsson.

В настоящее время на Украине разработаны  кольцевые линии связи, которые охватывают основные регионы Украины:

  1.  Буковина
  2.  Подолье
  3.  Полесье
  4.  Десна
  5.  Уголек
  6.  Таврия
  7.  Днестр
  8.  Азов

Все прокладываемые в настоящее время внутригородские и междугородние  линии связи строятся на базе ВОЛС.

Особенности ВОЛС

Физические особенности ВОЛС:

  1.  широкополосность, которая обусловлена высокой несущей частотой электромагнитных колебаний

      [Гц]    (1.1)

Благодаря этому по оптическим линиям связи можно передавать информацию со скоростью  бит/сек или одновременно передавать 10000000 телефонных разговоров или 1000000 видеосигналов.

  1.  очень малое, по сравнению с другими линиями связи, затухание сигнала в волокне.

Лучшие образцы волокна имеют затухание 0,22 ДБ/км ( мкм). Для этих ВОЛС требуются установка участков регенерации через 100-150 км. В США разрабатывают более прозрачные световоды фтор-циркониевые. Потери в них на порядок меньше (0,02 ДБ/км), при этом расстояние между ретрансляторами может составлять 10000 км. На рис. 1.1. представлены графики зависимости ослабления сигнала в разных типах линий связи от частоты.

Рис 1.1. Графики зависимости ослабления от частоты

Технические особенности ВОЛС:

  1.  промышленно применяемые в настоящее время волокна для ВОЛС изготавливают из кварца, он недорогой и широко распространенный;
  2.  оптические волокна имеют диаметр до 100 мкм;
  3.   волокна  изготавливают из диэлектрических материалов;
  4.  ВОЛС устойчивы к электромагнитным помехам, информация, передаваемая в ВОЛС,  защищена от несанкционированного доступа;
  5.  долговечность световодов (25 лет).

Проблемы ВОЛС:

  1.  требуются высокоточные оптические разъемы (коннекторы) с малыми потерями.
  2.  для монтажа ВОЛС требуется высокопрецизионное, дорогое оборудование.

Основные элементы ВОЛС

Основным элемент ВОЛС является волокно (световод). Главными патентами на волокно для ВОЛС обладает американская фирма Corning.

Для передачи сигналов применяют многомодовые и одномодовые волокна. Многомодовые волокна в основном используются в волоконно-оптических датчиках (ВОД) и в осветительных системах. На рис. 1.2. схематически показаны типы световодов.

Рис. 1.2. Типы световодов

Оба типа световодов характеризуются:

  1.  затуханием (ДБ/км)
  2.  дисперсией

Затухание определяется потерями на поглощение и рассеяние в световоде, которые зависят от длины волны. Спектральная характеристика пропускания кварцевых световодов  показана на рис. 1.3.

Рис.1.3. Спектральная зависимость пропускания

волоконно-оптических световодов

 

У кварцевых световодов имеются 3 окна прозрачности:

  1.  0,8-0,9 мкм
  2.  1,1-1,35 мкм
  3.  1,5-1,85 мкм

Дисперсия – параметр световода, характеризующий изменение во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Она приводит к уменьшению и искажению оптических импульсов. На рисунке 1.4. показана зависимость групповой задержки и хроматической дисперсии кварцевых световодов от длины волны.

Рис. 1.4. Зависимость групповой задержки и хроматической

дисперсии от длины волны

Известно три вида дисперсии световода:

  1.  межмодовая;
  2.  материальная;
  3.  волноводная.

Наиболее опасной является межмодовая дисперсия, обусловленная тем, что время распространения мод в световоде разное. В связи с этим многомодовые световоды в длинных ВОЛС не применяются.

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления световода от длины волны.

Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри одной моды и характеризуются зависимостью скорости распространения моды от длины волны.

В одномодовых кварцевых световодах на длине волны 1,3 мкм волноводная и материальная дисперсии компенсируют друг друга. Поэтому наибольшая пропускная способность кварцевых световодов наблюдается на этой длине волны.

Важным элементом ВОЛС является волоконно-оптический кабель включающий несколько световодов.

Различают  кабели:

  1.  монтажные;
  2.  станционные (внутри зданий);
  3.  магистральные;
  4.  зоновые;

Первые два типа кабелей применяются для прокладки внутри зданий и сооружений. Кабели последних двух типов предназначены для прокладки  кабельных коммуникаций в колодце, грунте, на опорах ЛЭП, под водой. Кабели могут включать от 8 до 144 волоконных элементов.

Основные фирмы производители  кабелей:

  1.  Genegal Cable Company (США);
  2.  Siеcor (ФРГ);
  3.  Sumimoto (Япония);
  4.  Nokia (Финляндия);
  5.  Pirelli (Италия).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75885. Структурні компоненти словників. Особливості словникових статей нетрадиційних лінгвістичних словників. Основные структурные компоненты словаря 37.09 KB
  Каждая зона содержит особый тип словарной информации. Первая зона лексический вход словарной статьи вокабула заголовок словарной статьи или лемма син. Поэтому в жаргоне лексикографов и редакторов эта зона часто называется черное слово. В толковом словаре после лексического входа чаще всего следует зона грамматической информации и зона стилистических помет.
75886. Гіпертекст. Базові функції гіпертексту. Види гіпертексту 28.87 KB
  Общеизвестным и ярко выраженным примером гипертекста служат вебстраницы документы HTML язык разметки гипертекста размещённые в Сети. Узлы связаны разнообразными отношениями типы которых задаются разработчиками программного обеспечения гипертекста или самим читателем. Компьютерные реализации гипертекста бывают иерархическими или сетевыми. Иерархическое древовидное строение гипертекста существенно ограничивает возможности перехода между его компонентами.
75887. Морфологічний та синтаксичний аналіз письмової сови. Кількісні характеристики морфем, граматичних категорій та синтаксичних конструкцій 25.93 KB
  МОРФОЛОГИЯ как часть грамматики это учение о слове о его грамматических классах частях речи морфологических категориях и формах. ЗНАМЕНАТЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ РЕЧИ имя существительное имя прилагательное имя числительное местоимение глагол наречие категория состояния традиционно выделяют по совокупности признаков к которым относят: 1 обобщенное грамматическое частеречное значение отвлеченное от лексических и частных морфологических значений слов данной части речи; 2 характерный для каждого класса комплекс морфологических категорий и...
75888. Комп’ютерні технології і сучасна лексикографічна наука 26.72 KB
  Множество различных компьютерных лексикографических программ можно разделить на две больших группы: программы поддержки лексикографических работ и автоматические словари АС различных типов включающие лексикографические базы данных. Автоматические словари. Иными словами различаются автоматические словари конечного...
75889. Когнітивний інструментарій когнітивної лінгвістики 26.47 KB
  В основе этого языка лежит теория знаний разработанная в искусственном интеллекте и образующая важный раздел когнитивной науки. Онтологически разделение декларативных и процедурных знаний соответствует различным типам знаний когнитивной системы человека. В теории знаний для изучения и представления знания используются различные структуры знаний фреймы сценарии планы. Минскому фрейм это структура данных предназначенная для представления стереотипной ситуации Более развернуто можно сказать что фрейм является концептуальной структурой...
75890. Понятие «империя» и многообразие его трактовок. Континентальные и морские империи 15.44 KB
  Континентальные и морские империи. Исторически такая трактовка империи оформилась не сразу. Понятие империи было тесно связано с завоеваниями территориальными захватами. Развитие империи как агрессивного расширяющегося государства всегда сопровождалось развитием личной диктатуры тиранической власти единоличного правителя.
75891. Межнациональные отношения внутри империи. Метрополия и колонии. Сравнительный анализ Российской империи, Австро-Венгрии, Великобритании. «Внутренний колониализм» 18.63 KB
  Сравнительный анализ Российской империи АвстроВенгрии Великобритании. Характер интеграции присоединенных территорий материальные духовные связи метрополии с завоеванными территориями определяют будущее империи. Сравним Британскую Российскую и АвстроВенгерскую империи.
75892. СССР как «империя»: сохранился ли имперский характер государства в советский период? Является ли современная Россия империей 17.35 KB
  Империя: слово и его значения Ливен Д. Российская империя и её враги с XVI века до наших дней. Она расширялась в соперничестве с имперскими континентальными государствами Австрийской и Османской империями на западе Китаем и Северо-Американскими Штатами на востоке.
75893. Неудобные регионы современной России: в чем их специфика, будущее этих регионов в составе России? (анализ одного-двух примеров на выбор семинариста – Кавказ, Сибирь, Крым, Дальний Восток, «крайний север», Калининград и т.п.) 14.13 KB
  Население регионов все активнее пытается привлечь внимание Центра к своим социальноэкономическим и экологическим проблемам; все большее число людей обращают внимание на региональные культурные особенности и проявляют интерес к истории своего края. Предварительные результаты последней переписи населения проведенной в октябре 2010 года свидетельствуют о том что в графе национальность жители ряда регионов указывали новые национальные самоидентификации.