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

4 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

48447. ФОНЕТИЧНА СИСТЕМА УКРАЇНСЬКОЇ МОВИ. ПРИНЦИПИ УКРАЇНСЬКОЇ ОРФОГРАФІЇ 55.06 KB
  Співвідношення звуків і букв. Ключові поняття: Фонетика фонологія фонема звук класифікація звуків їх зміни в потоці мовлення орфографія орфограма орфоепія орфоепічна норма. Модифікації звуків у потоці мовлення. До них належать: ЗВУК найменший елемент усного мовлення; комплекс артикуляційних рухів і їхній певний акустичний ефект що формує звукову оболонку значущих одиниць мови; СКЛАД частина слова один звук або сполучення звуків що вимовляється одним поштовхом видихуваного повітря; ТАКТ або ФОНЕТИЧНЕ СЛОВО частина мовного...
48448. Філософія і медицина Стародавнього світу 85.83 KB
  Філософія і медицина Стародавнього світу План: Огляд індійських філософських вчень Загальна характеристика китайської філософії Антична філософія: періодизація проблеми особистості Рекомендована література Філософія: Навчальний посібник Л. Практикум з філософії: Методичний посібник для викладачів та студентів ВНЗ. літра по філософії Давньої Греції і Риму Зміст лекції В історії філософської думки існує проблема існування індійської філософії т. актуальним є питання:Чи можна взагалі Для розуміння ролі філософії в індійській...
48449. Загальна характеристика підприємництва 38.3 KB
  за згодою партнерів; ліквідується в разі смерті або виходу з бізнесу одного з партнерів строк дії необмежений якщо корпорація не ліквідується за рішенням відповідних державних органів ...
48451. ЕВОЛЮЦІЯ ТЕРМІНА ПІДПРИЄМЕЦЬ 35.94 KB
  Адам Сміт 1768 Підприємець власник підприємства який простує на економічний ризик із метою реалізації певної комерційної ідеї та отримання прибутку плануючи та організовуючи для цього виробництво. Сей 1803 Підприємець це людина яка вміє поєднувати та комбінувати чинники виробництва. Френсіс Уокер 1876 Підприємець це особа не обов’язково власник що створює підприємство й управляє його діяльністю для отримання доходу.
48452. Теорія ймовірностей 467.82 KB
  Функція розподілу випадкової величини та її властивості. Статистична функція розподілу Лекція 11 Точкові та інтервальні оцінки параметрів розподілу. Довірчі інтервали для параметрів нормального розподілу. Поняття статистичної гіпотези. Функція розподілу випадкової величини та її властивості.
48453. Популяція як елементарна еволюційна одиниця. Елементарний еволюційний матеріал 85.34 KB
  При вивченні еволюційного процесу важливе значення має дослідження генофонду популяції сукупність генотипів усіх особин. Таким чином виникає генетична гетерогенність популяції. Завдяки панміксії вільному схрещуванню складна генетична структура популяції знаходиться в стані динамічної рівноваги. Разом з тим не завжди навіть усередині популяції панміксія буває повною.
48454. Лекція як форма викладення навчального матеріалу 240.5 KB
  Лекція - це логічно викладений, системно послідовний комплекс усних методів навчання (інформаційне повідомлення, пояснення, розповідь, бесіда), спрямований на реалізацію студентами репродуктивної або продуктивної творчої активності.