Signaalin siirto optisten tietoliikennelinjojen kautta. Signaalin siirron periaatteet valokuidun kautta ja valokuitujen perusparametrit

Johdanto

Tällä hetkellä tietoliikennealalla on käynnissä ennennäkemättömiä muutoksia, jotka liittyvät siirtymiseen puhepohjaisista järjestelmistä tiedonsiirtojärjestelmiin, mikä on seurausta Internet-teknologioiden ja useiden verkkosovellusten nopeasta kehityksestä. Siksi yksi tärkeimmistä tiedonsiirron liikenneverkkojen vaatimuksista on kyky lisätä kapasiteettiaan nopeasti liikennemäärien kasvun mukaisesti.

Digitaalinen viestintä optisten kaapeleiden kautta, joka on tulossa yhä tärkeämmäksi, on yksi tieteen ja teknologian kehityksen pääsuunnista.

Digitaalisten virtojen etuja ovat niiden suhteellisen helppo tietokonekäsittely, kyky lisätä signaali-kohinasuhdetta ja lisätä tietovirran tiheyttä.

Optisten siirtojärjestelmien edut metallikaapeleilla toimiviin siirtojärjestelmiin verrattuna ovat:

Mahdollisuus hankkia valoohjaimia, joilla on alhainen vaimennus ja hajonta, mikä tarkoittaa viestintäalueen laajentamista;

Laaja kaistanleveys, ts. suuri tietokapasiteetti;

Optisella kaapelilla ei ole sähkönjohtavuutta tai induktanssia, eli kaapelit eivät ole alttiina sähkömagneettiselle vaikutukselle;

Vähäinen ylikuuluminen;

Optisen kaapelin materiaalin alhaiset kustannukset, sen pieni halkaisija ja paino;

Korkea viestintäsalaisuus;

Mahdollisuus parantaa järjestelmää samalla kun säilytetään täydellinen yhteensopivuus muiden siirtojärjestelmien kanssa.

Kuituoptisten siirtojärjestelmien lineaariset reitit on rakennettu kaksikuituisena yksikaistaisena yksikaapelina, yksikuituisena yksikaistaisena yksikaapelina, yksikuituisena monikaistaisena yksikaapelina (aallonpituusjakoisella multipleksoinnilla).

Ottaen huomioon, että kaapelilaitteiden kustannusosuus muodostaa merkittävän osan viestinnän kustannuksista ja optisen kaapelin hinnat ovat tällä hetkellä varsin korkeita, syntyy tehtävänä optisen kuidun kaistanleveyden käytön tehostaminen lähettämällä samanaikaisesti suurempi määrä. tietoa sen kautta.

Työn tarkoituksena on pohtia erilaisia ​​tapoja lisätä optisen kuidun läpimenoa.

Signaalin siirron periaatteet valokuidun kautta ja valokuitujen perusparametrit

Signaalin siirron periaatteet optisen kuidun kautta

Valokuituverkkojen käyttö perustuu periaatteeseen valoaaltojen etenemisestä valokuituja pitkin pitkät matkat. Tässä tapauksessa informaatiota kuljettavat sähköiset signaalit muunnetaan valopulsseiksi, jotka välitetään minimaalisella säröllä kuituoptisten tietoliikennelinjojen (FOCL) kautta. Laajalle levinnyt vastaavia järjestelmiä saatu lukuisten valokuitulinjojen etujen ansiosta verrattuna siirtojärjestelmiin, jotka käyttävät siirtovälineenä kuparikaapeleita tai radiolinjoja. Kuituoptisten linjojen etuja ovat laaja kaistanleveys korkean kantoaaltotaajuuden ansiosta - jopa 10 14 Hz. Tämä kaista mahdollistaa informaatiovirtojen siirtämisen useiden terabittien sekunnissa nopeuksilla. Tärkeä etu FOCL:t ovat myös sellaisia ​​tekijöitä kuten alhainen signaalin vaimennus, joka mahdollistaa nykyaikaisten teknologioiden avulla rakentaa vähintään sadan kilometrin pituisia optisia järjestelmiä ilman toistimia, korkea kohinansieto, joka liittyy optisen kuidun alhaiseen herkkyyteen sähkömagneettisille häiriöille ja paljon muuta. .

Optiset kuidut ovat yksi valokuitulinjojen pääkomponenteista. Ne ovat yhdistelmä materiaaleja, joilla on erilaiset optiset ja mekaaniset ominaisuudet.

Kuidun ulkoosa on yleensä valmistettu muovista tai epoksikoostumuksesta, joissa yhdistyy korkea mekaaninen lujuus ja korkea valon taitekerroin. Tämä kerros tarjoaa mekaanisen suojan valonohjaimelle ja sen kestävyyden ulkoisia optisen säteilyn lähteitä vastaan.

Pääosa kuidusta koostuu ytimestä ja vaipasta. Ydinmateriaali on erittäin puhdasta kvartsilasia, joka on pääasiallinen optisten signaalien siirtoväline. Valopulssin rajoittuminen johtuu siitä, että ydinmateriaalin taitekerroin on suurempi kuin verhouksen. Näin ollen optimaalisesti valitulla materiaalien taitekertoimien suhteella valonsäde heijastuu kokonaan ytimeen.

Lähetystä varten valoa tuodaan pienessä kulmassa optisen kuidun päähän. Valopulssin maksimiläpäisykulmaa kuidun ytimeen b 0 kutsutaan optisen kuidun kulma-aukoksi. Kulmaaukon siniä kutsutaan numeeriseksi aukoksi NA ja se lasketaan kaavalla:

Yllä olevasta kaavasta seuraa, että valokuidun NA numeerinen aukko riippuu vain ytimen ja kuoren taitekertoimista - n 1 ja n 2. Tällöin ehto täyttyy aina: n 1 >n 2 (Kuva 1).

Kuva 1 - Valon eteneminen optisessa kuidussa. Valonohjaimen numeerinen aukko.

Jos valon tulokulma b on suurempi kuin b 0, valonsäde taittuu täysin eikä mene optisen kuidun ytimeen (kuva 2a). Jos kulma b on pienempi kuin b 0, tapahtuu heijastusta kuoren ydinmateriaalien rajalta ja valonsäde etenee ytimen sisällä (kuva 2b).

Kuva 2 - Valon etenemisen olosuhteet optisessa kuidussa

Valon etenemisnopeus optisessa kuidussa riippuu kuidun ytimen taitekertoimesta ja määritellään seuraavasti:

missä C on valon nopeus tyhjiössä, n on ytimen taitekerroin.

Sydänmateriaalin tyypilliset taitekertoimet ovat välillä 1,45 - 1,55.

Valon siirtämiseksi optisia aaltoputkia pitkin tarvitaan tiukasti koherentin valon lähde. Lähetysalueen laajentamiseksi lähettimen spektrin leveyden tulee olla mahdollisimman pieni. Erityisesti tähän tarkoitukseen soveltuvat laserit, jotka indusoidun valoemission ansiosta mahdollistavat jatkuvan vaihe-eron ylläpitämisen samalla aallonpituudella. Koska kuidun ytimen halkaisija on verrattavissa optisen säteilyn aallonpituuteen, häiriöilmiö esiintyy valonohjaimessa. Tämä voidaan todistaa sillä, että valo etenee ydinlasissa vain tietyissä kulmissa, nimittäin suuntiin, joissa tuodut valoaallot vahvistuvat päällekkäin. Tapahtuu niin sanottuja rakentavia häiriöitä. Sallittuja valoaaltoja, jotka voivat levitä optisessa kuidussa, kutsutaan moodeiksi (tai luonnonaalloiksi). Valosäteiden etenemistyyppien mukaan optiset kuidut jaetaan monimuotoisiin eli useiden valoaaltojen avulla ja yksimuotoisiin, joissa etenee vain yksi valonsäde. Useita perusparametreja käytetään kuvaamaan valon etenemisprosesseja optisissa kuiduissa.

Signaalin siirtomenetelmät erilaisia ​​tyyppejä, data- ja ohjauskäskyjä kuituoptisten tietoliikennelinjojen kautta alettiin ottaa aktiivisesti käyttöön viime vuosisadan viimeisellä vuosikymmenellä. Pitkään aikaan ne eivät kuitenkaan voineet muodostaa vakavaa kilpailua (esim vähintään, TSB-segmentissä) koaksiaalikaapeli ja kierretty pari. Huolimatta sellaisista haitoista kuin korkea vastus ja kapasitanssi, joka rajoittaa merkittävästi signaalin siirtoaluetta, koaksiaalikaapeli ja kierretty pari vallitsi turvajärjestelmissä. Tänään tilanne alkaa muuttua, ja uskallan sanoa, että nämä muutokset ovat perustavanlaatuisia. Ei, pienissä järjestelmissä, joissa video- ja ohjaussignaalit on lähetettävä lyhyitä matkoja, koaksiaalikaapeli ja kierretty pari ovat edelleen välttämättömiä. Suurina ja varsinkin hajautetut järjestelmät Kuituoptiikalle ei käytännössä ole vaihtoehtoa.
Tosiasia on, että kuituoptisista laitteista on nykyään tullut paljon edullisempia ja suuntaus kohti niiden hintojen edelleen alenemista on melko vakaa.
Kuituoptiikka mahdollistaa siis tällä hetkellä turvajärjestelmäasiakkaiden tarjoamisen paitsi luotettavan myös kustannustehokkaan ratkaisun. Käyttämällä valonsädettä signaalin lähettämiseen, laaja kaistanleveys mahdollistaa korkealaatuisen signaalin lähettämisen pitkiä matkoja ilman vahvistimia ja toistimia.
Kuituoptiikan käytön tärkeimmät edut tiedetään olevan:
– leveämpi kaistanleveys (jopa useita gigahertsejä) kuin kuparikaapelilla (jopa 20 MHz);
– sähköhäiriöiden sieto, "maasilmukoiden" puuttuminen;
– pienet häviöt signaalinsiirrossa, signaalin vaimennus on noin 0,2–2,5 dB/km (RG59 koaksiaalikaapelilla – 30 dB/km 10 MHz signaalilla);
– ei aiheuta häiriöitä viereisiin kupari- tai muihin valokuitukaapeleihin;
– pitkä lähetysalue;
– lisääntynyt turvallisuus tiedonsiirto;
– hyvä laatu lähetetty signaali;
– Valokuitukaapeli on pienikokoinen ja kevyt.

Toimintaperiaate valokuitulinja
Kuituoptiikka on tekniikkaa, joka käyttää valoa tiedonvälittäjänä, eikä sillä ole väliä minkä tyyppisestä tiedosta puhumme: analogisesta vai digitaalisesta. Tyypillisesti käytetään infrapunavaloa ja siirtoväline on lasikuitu.
Kuituoptisia laitteita voidaan käyttää erityyppisten analogisten tai digitaalisten signaalien lähettämiseen.
Yksinkertaisimmassa muodossaan kuituoptinen viestintälinja koostuu kolmesta osasta:
– kuituoptinen lähetin lähteestä (esimerkiksi videokamerasta) tulevan sähköisen signaalin muuntamiseksi moduloiduksi valosignaaliksi;
– valokuitulinja, jonka kautta valosignaali välitetään vastaanottimeen;
– kuituoptinen vastaanotin, joka muuntaa signaalin sähköiseksi, lähes identtiseksi lähdesignaalin kanssa.
Optisten kaapeleiden kautta jaetun valon lähde on valoa emittoiva diodi (LED) (tai puolijohdelaser - LD). Kaapelin toisessa päässä vastaanottava ilmaisin muuntaa valo merkit sähköisiin. Kuituoptiikka luottaa erikoisvaikutukseen - taittumiseen suurimmalla tulokulmalla, kun tapahtuu täydellinen heijastus. Tämä ilmiö tapahtuu, kun valonsäde lähtee tiheästä väliaineesta ja saapuu vähemmän tiheään väliaineeseen tietyssä kulmassa. Kuituoptisen kaapelin sisäsydämellä (säikeellä) on korkeampi taitekerroin kuin suojakuorella. Siksi sisäisen ytimen läpi kulkeva valonsäde ei voi ylittää rajojaan kokonaisheijastuksen vaikutuksesta (kuvio 1) Siten kuljetettu signaali kulkee suljetun väliaineen sisällä ja kulkee tiensä signaalilähteestä sen vastaanotin.
Kaapelin muut osat suojaavat vain herkkää kuitua ulkoisen ympäristön vaurioilta, joiden aggressiivisuus vaihtelee.

Liity jäseneksi Kumppanuusohjelma"Active-SB" ja saat:

Varastotuotteiden osamaksu (edellyttäen täydellinen paketti asiakirjat);

Yrityksen sijoittaminen "Asennus"-osioon, kun ostetaan laitteita kuukausittain yli 100 000 ruplaa;

Cashback Bonus-ohjelman puitteissa enintään 5 % ostosummasta

Riisi. 1 Kuituoptiikka perustuu kokonaisheijastuksen vaikutukseen

Optisten kuitujen fysikaaliset parametrit
Kaikille yleisimmille kuitutyypeille on ominaista kaksi tärkeää parametria: vaimennus ja dispersio.
On olemassa moodi- ja materiaalidispersioita - signaalin vääristymiä, jotka johtuvat valoaaltojen etenemisen erityispiirteistä väliaineessa.
Materiaalin hajaantumisen aiheuttaa se, että eripituiset aallot etenevät eri nopeuksilla, mikä johtuu kuidun fyysisestä rakenteesta. Tämä vaikutus on erityisen havaittavissa käytettäessä yksimuotokuitua. Lähdesäteilyn kaistanleveyden pienentäminen ja optimaalisen aallonpituuden valinta johtaa materiaalin hajaantumisen vähenemiseen.
Moodidispersiota esiintyy monimuotokuidussa, koska eri moodien säteet kulkevat eri reittien pituuksissa. Sen pieneneminen johtuu kuituytimen halkaisijan pienenemisestä, moodien lukumäärän vähenemisestä ja gradienttiprofiilin kuidun käytöstä.
Kuituoptisen kaapelin signaalin vaimennus riippuu materiaalin ominaisuuksista ja siitä ulkoisista vaikutuksista. Vaimennus kuvaa lähetetyn signaalin tehohäviötä tietyllä etäisyydellä, ja se mitataan yksikkönä dB/km, jossa desibeli on lähteestä P1 lähtevän tehon ja vastaanottimeen P2 tulevan tehon suhteen logaritminen lauseke, dB = 10 *log(P1/P2). 3 dB:n häviö tarkoittaa, että puolet tehosta menetetään. 10 dB:n häviö tarkoittaa, että vain 1/10 lähteen tehosta saavuttaa vastaanottimen, häviö on 90 %. Kuituoptiset linjat voivat tyypillisesti toimia normaalisti 30 dB:n häviöllä (vastaanottavat vain 1/1000 tehosta).
On olemassa kaksi pohjimmiltaan erilaista fyysistä mekanismia, jotka aiheuttavat tämän vaikutuksen. Absorptiohäviöt. Liittyy yhden energiatyypin muuntamiseen toiseksi. Tietyn pituinen sähkömagneettinen aalto aiheuttaa joissakin kemiallisissa alkuaineissa muutoksen elektronien kiertoradalla, mikä puolestaan ​​johtaa kuidun kuumenemiseen. Luonnollisesti aallon absorptioprosessi on pienempi, mitä lyhyempi sen pituus ja puhtaampi kuitumateriaali.
Hajotushäviöt. Syynä signaalin tehon laskuun tässä tapauksessa on osan valovirrasta poistuminen aaltoputkesta. Tämä johtuu materiaalien taitekertoimen epähomogeenisuudesta. Ja aallonpituuden pienentyessä sirontahäviöt kasvavat.

Riisi. 2 valokuitua läpinäkyviä ikkunoita

Teoriassa paras kokonaisvaimennus voidaan saavuttaa absorptio- ja dissipaatiokäyrien leikkauskohdassa. Todellisuus on hieman monimutkaisempi ja liittyy ympäristön kemialliseen koostumukseen. Kvartsikuiduissa (SiO2) pii ja happi ovat aktiivisia tietyllä aallonpituudella ja heikentävät merkittävästi materiaalin läpinäkyvyyttä kahdessa läheisyydessä.
Tuloksena muodostuu kolme läpinäkyvyysikkunaa (kuva 2), joiden sisällä vaimennuksen arvo on pienin. Yleisimmät aallonpituudet ovat:
0,85 um;
1,3 um;
1,55 mikronia.
Analogisessa lähetyksessä yleisimmin käytetyt aallonpituudet ovat 850 ja 1310 mikronia.
Juuri näitä sarjoja varten on kehitetty erityisiä heterolasereita, joihin nykyaikaiset FOCL:t (kuituoptiset tietoliikennejärjestelmät) perustuvat.
Tällä hetkellä optista kuitua, jolla on tämä ominaisuus, pidetään jo vanhentuneena. Melko kauan sitten kehitettiin AllWave ZWP (zero water peak) -tyyppisen optisen kuidun tuotanto, jossa kvartsilasin koostumuksessa olevat hydroksyyli-ionit eliminoidaan. Tällaisessa lasissa ei ole enää ikkunaa, vaan aukko alueella 1300-1600 nm.
Kaikki läpinäkyvyysikkunat ovat infrapuna-alueella, eli valokuitulinkin kautta kulkeva valo ei näy silmälle. On syytä huomata, että normaaliin optiseen kuituun voidaan viedä silmälle näkyvää säteilyä. Tätä varten he käyttävät joko pieniä lohkoja, joita on joissakin reflektometreissä, tai jopa hieman modifioitua kiinalaista laserosoitin. Tällaisten laitteiden avulla voit löytää murtumia johdoista. Kun optinen kuitu on rikki, näkyy kirkas hehku. Tällainen valo vaimenee kuidussa nopeasti, joten sitä voidaan käyttää vain lyhyillä etäisyyksillä (enintään 1 km).

Analoginen lähetys

Yksinkertaisimmat videolähettimet käyttävät amplitudimodulaatiota (AM): säteilevän valon intensiteetti muuttuu suhteessa videosignaalin amplitudin muutoksiin. Saadaksesi vakaamman tuloksen lisää signaalin lähetysetäisyyttä, saavuta paras suhde signaali/kohinataajuusmodulaatio (FM) on käytössä.
Amplitudimodulaatio (AM) on modulaation tyyppi, jossa muuttuva parametri kantoaaltosignaali on sen amplitudi. Säteilevän valon intensiteetti muuttuu suhteessa videosignaalin amplitudin muutokseen. Koska säteilyn voimakkuutta on melko vaikea hallita korkealla tasolla, pienetkin muutokset siinä aiheuttavat merkittäviä vääristymiä lähetettävään signaaliin.
Taajuusmodulaatio (FM) on eräänlainen analoginen modulaatio, jossa informaatiosignaali ohjaa valopulssien taajuutta. Amplitudimodulaatioon verrattuna amplitudi pysyy vakiona.
Analogista menetelmää käytetään video- ja äänisignaalien, ohjaussignaalien, 10/100M Ethernetin ja kontaktien tilan valvontaan.
On huomattava, että analogiset laitteet eivät ole paras valinta video- tai äänitietojen lähettämiseen. Sen lähettäminen ja vastaanottaminen valokuitulinjojen kautta analogisilla laitteilla voi olla melko vaikeaa. Lisäksi hintaerot analogisten ja vastaavien välillä digitaaliset laitteet merkityksetön.
Tämän tyyppisiä laitteita on monien markkinatoimijoiden valikoimassa, ja lukijat voivat tutustua joihinkin malleihin artikkelin katsausosassa.

S732DV (GE Security, kuituliitäntä)
Sarja analogisia lähetin-vastaanottimia on suunniteltu lähettämään videota ja dataa yhden yksimuotoisen tai monimuotoisen optisen kuidun kautta jopa 60 km:n etäisyydellä. Erottuvia ominaisuuksia Laitteissa on laaja käyttölämpötila-alue (-40 C - +75 C), Plug-and-Play-tekniikka, CWDM, SMARTSä-diagnostiikka mahdollistavat järjestelmän reaaliaikaisen testauksen. Laitteilla on 5 vuoden takuu.

DE7400 (GE Security, EtherNAVä IFS -linja)

2-porttisten lähetin-vastaanottimien sarja on suunniteltu lähettämään ja vastaanottamaan tietoja 10/100/1000 Mbps:n nopeuksilla monimuotoisen, yksimuotoisen kuituoptiikan tai Cat 5 -sähkökaapelin kautta. DE7400:ssa on parannettu ilmastosuojaus äärimmäisissä lämpötiloissa (-. 40 C - +85 C). Vakioominaisuus on koskettimen aktivointi kaukohälytyksen käynnistämiseksi, kun optinen yhteys katkeaa. RJ-45-liittimessä on LED-ilmaisimet virran tila ja tiedonsiirtonopeus. Se tukee myös RSTP-, QoS/CoS-, IGMP-, VLAN- ja SNMP-protokollia. Tukee IEEE 802.3 -standardeja, mikä mahdollistaa minkä tahansa organisaation laitteiden liittämisen paikalliset verkot. Laitteilla on elinikäinen takuu.
IFS-laitesarjaan kuuluu laitteita eri porttikokoonpanoilla.

Vastaanotin/lähetin OVT/OVR-1 ("BIK-Inform")
OVT/OVR-1-sarjan laitteet (vastaanotin/lähetin) on suunniteltu analogisten videosignaalien välittämiseen reaaliajassa videovalvontajärjestelmissä teollisuus- ja laajemmissa tiloissa. Laitteen avulla voit lähettää korkealaatuisia väri- ja mustavalkovideosignaaleja monimuotooptisen kuidun kautta jopa 5 km:n etäisyydellä taajuusalueella 25 Hz - 10 MHz signaali-kohinasuhteella vähintään 5 dB . Laitteelle on ominaista korkea melunsieto. Siellä on sisäänrakennettu testisignaaligeneraattori, AGC-järjestelmät (automaattinen tasonsäätö kellosignaalin tasolla), alhainen virrankulutus - enintään 85 mA lähettimelle ja 75 mA vastaanottimelle. Kompaktit mitat mahdollistavat laitteiden sijoittamisen sekä DIN-kiskoasennuskaappiin että pieniin kytkentärasiaan. Laite ei vaadi lisäasetuksia ja sitä voidaan käyttää lämpötila-alueella -40 °C - +50 °C.

SFS10-100/W-80 (SF&T)

Sarja, joka koostuu kahdesta analogisesta lähetin-vastaanottimesta, on suunniteltu järjestämään 1 Ethernet 10/100M -datakanava yhden yksimuotoisen optisen kuidun yli. Tämä laite, uusin SFS10-100/W-xx-sarjassa, mahdollistaa signaalin lähetysetäisyyden kasvattamisen 80 kilometriin. Toimintatilat: duplex ja half-duplex.
IEEE 802.3 10 Base-T/100Base-Tx/100Base-Fx -standardien tuen ansiosta on mahdollista yhdistää useimmat IP-laitteet, joita käytetään paikallisten verkkojen järjestämiseen sekä videovalvontajärjestelmien rakentamiseen.
Laaja käyttölämpötila-alue (-10 - +70 °C), Plug-and-play-tuki, lisäasetuksia tai vaimentimien käyttöä ei tarvita sekä kompaktit mitat(165 x 144 x 33 mm) tekevät laitteiden asennuksesta mahdollisimman nopeaa ja kätevää. Modulaarinen rakenne mahdollistaa SFS10-100/W-80:n käytön yksittäisinä moduuleina ja telineeseen asennettavana.
Kaikilla SF&T-laitteilla on 3 vuoden takuu.

SVP-11T/12R
SVP-13T/14R ("erikoisvideoprojekti")
Laitteet on suunniteltu lähettämään signaaleja televisiovalvontajärjestelmissä jopa 6–12 kilometrin etäisyyksille. Lähetin- ja vastaanotinsarjat tarjoavat yhden komposiittivideosignaalin siirron monimuotoisen optisen kaapelin kautta aallonpituuksilla 850 ja 1310 nm.
Videosignaalin resoluutio – 570 TVL, signaali-kohinasuhde maksimialueella – ei huonompi kuin 50 dB, taajuusalue: 50 Hz – 8 MHz. Järjestelmä automaattinen säätö Gain ylläpitää jatkuvasti 1 V:n videosignaalin heilahtelua lähdössä. Laitteet ovat mitoiltaan pieniä, virrankulutuksen alhaisia ​​ja ne on varustettu seinäkiinnityselementeillä.
Laitteet on suojattu virtalähteen käänteiseltä napaisuudesta - kun väärä sisällyttäminenälä epäonnistu. Ne toimivat plug and play -tilassa – asennusta tai säätöä ei tarvita asennuksen aikana.
Signaalivastaanottimia on saatavana myös kotelossa, joka on suunniteltu asennettavaksi tavallisiin 19 tuuman telineisiin.

SVP-21T
SVP-22T ("erikoisvideoprojekti")

Kuituoptiset videolähettimet SVP-21T ja SVP-22T on suunniteltu toimimaan ulkotelevision valvontakameroiden kanssa. Sinetöity kotelo on varustettu tiivistetyillä johtimilla ja sen sääsuojausluokka on IP66. Käyttölämpötila -35 - +50 °C. Signaali välittyy pitkiä matkoja: jopa 6-12 km.
Lähettimet SVP-21T ja SVP-22T, varustettuna vastaanottimilla SVP-12R, SVP-14R, SVP-12-2Rack, SVP-14-2Rack, lähettävät yhden komposiittivideosignaalin monimuotoisen optisen kaapelin kautta aallonpituuksilla 850 ja 1310 nm. Laitteet toimitetaan verkkovirtalähteellä vaihtovirta 220 V:n tai 24 V:n jännitteellä. Ne toimivat plug and play -tilassa - asennuksen aikana ei tarvita konfigurointia tai säätöä. Vastaanottimien automaattinen vahvistuksensäätöjärjestelmä ylläpitää jatkuvasti 1 V:n videosignaalin heilahtelua lähdössä.
Hermeettisessä kotelossa on vapaata tilaa muiden laitteiden kaapeleille. Kokonaismitat: 200 x 150 x 55 mm.

Venäjän valtion pedagoginen

Yliopisto nimetty

Essee

tietokoneen arkkitehtuurista

aiheesta:

"Kuituoptiset verkot"

Esitetty: Yunchenko T.

opiskelija II tietenkin

IOT:n tiedekunta, ryhmä 2.2

Tarkistettu:

Pietari 2004

1. Optinen kaapelilaite

2. Optisten kuitujen luokitus

3. Tietojen siirto valokuitujen kautta

4. DWDM ja liikenne

5. DWDM huomenna

6. Kirjallisuus

Kuituoptiset verkot ja tekniikkaDWDM

Optinen kaapelilaite

Optisen kaapelin (OC) pääelementti on optinen aaltoputki - pyöreä sauva, joka on valmistettu optisesti läpinäkyvästä dielektristä. Pienten poikkileikkausmittojensa vuoksi optisia aaltoputkia kutsutaan yleensä optisiksi kuiduiksi (OF) tai optisiksi kuiduiksi (OF).

Valon kaksoisluonne tunnetaan: aalto ja korpuskulaarinen. Näiden ominaisuuksien tutkimuksen perusteella on kehitetty valon kvantti (korpuskulaarinen) ja aalto (sähkömagneettinen) teorioita. Näitä teorioita ei voi vastustaa. Vain kokonaisuutena ne mahdollistavat tunnettujen optisten ilmiöiden selittämisen.

Optinen kuitu koostuu ytimestä, jonka läpi valoaallot kulkevat, ja suojakuoresta. Ydin toimii valoaaltojen välittäjänä. Kuoren tarkoitus on luoda paremmat olosuhteet heijastukset "ydin-kuoren" rajalla ja suoja energiasäteilyltä ympäröivään tilaan.

Yleensä optisessa kuidussa voi levitä kolmen tyyppisiä aaltoja: ohjattu, vuotava ja säteilevä. Minkä tahansa tyyppisten aaltojen toiminta ja vallitsevuus liittyvät ensisijaisesti aallon tulokulmaan kuidun "ytimen ja kuoren" rajalla. Tietyissä valokuidun päässä olevien säteiden tulokulmissa kokonaisheijastusilmiö tapahtuu optisen kuidun "ytimen ja kuoren" rajalla. Optinen säteily on ikään kuin lukittu ytimeen ja leviää vain siinä.

Optisten kuitujen luokitus

On olemassa yksimuotoisia ja monimuotoisia säteilyn siirtotiloja OF:n kautta. Monimuotoisessa säteilyn etenemismuodossa optista kuitua pitkin kokonaissisäisen heijastuksen ehto täyttyy äärettömälle määrälle säteitä. Tämä on mahdollista vain OF:ille, joiden ytimet ovat paljon pidempiä kuin niiden levittämät aallonpituudet. Tällaisia ​​OF:itä kutsutaan monimuotoisiksi.

Yksimuotoisissa OFF-tilassa, toisin kuin monimuotoisissa, vain yksi säde etenee, ja näin ollen signaalin aiheuttama vääristymä. eri aikoina eri säteiden leviäminen puuttuu.

Kaikki OF:t on jaettu ryhmiin etenevän säteilyn tyypin perusteella, alaryhmiin taitekerroinprofiilin tyypin perusteella sekä tyyppeihin ytimen ja kuoren materiaalin perusteella.

Seuraavat agenttiryhmät erotetaan:

Monimuoto (M)

Yksimuotoinen ilman säteilypolarisaatiota (E)

Yksimuotoinen säteilypolarisaation säilyttäminen (P)

Multimode OFF -ryhmä on jaettu kahteen alaryhmään:

Porrastettu taitekerroin (C)

Gradienttitaitekerroin (G)

Lisäksi OV:t jaetaan seuraaviin tyyppeihin:

Kvartsiydin ja kuori

Ydin on kvartsia ja kuori polymeeriä

Monikomponenttinen lasiydin ja kuori

Ydin ja kuori polymeerimateriaalia

Optiset tietoliikennekaapelit jaetaan käyttötarkoituksensa mukaan:

Urban

Alue

Runko

Asennusolosuhteista riippuen erotetaan kiinteät ja lineaariset optiset kaapelit. Jälkimmäiset puolestaan ​​​​jaetaan kaapeleihin, jotka on tarkoitettu asennettaviksi viemäreihin ja viemäreihin, maadoitettuihin, kannattimiin ja telineisiin, vedenalaiseen asennukseen.

Tietojen siirto valokuitujen kautta

Muihin tiedonsiirtomenetelmiin verrattuna suuruusluokkaa TB/s on yksinkertaisesti mahdoton saavuttaa. Toinen tällaisten teknologioiden etu on lähetyksen luotettavuus. Kuituoptisella lähetyksellä ei ole sähkö- tai radiosignaalien lähetyksen haittoja. Ei ole häiriöitä, jotka voivat vahingoittaa signaalia, eikä radiotaajuuden käyttöä tarvitse lisensoida. Kuitenkaan monet ihmiset eivät kuvittele, kuinka informaatiota siirretään optisen kuidun kautta yleensä, eivätkä vieläkään tunne teknologioiden erityisiä toteutuksia. Tarkastellaan yhtä niistä - DWDM-tekniikkaa (tiheä aallonpituusjakoinen multipleksointi).

Katsotaanpa ensin, miten informaatiota siirretään optisen kuidun kautta yleisesti. Optinen kuitu on aaltoputki, joka kuljettaa elektromagneettiset aallot jonka aallonpituus on luokkaa tuhat nanometriä (10-9 m). Tämä on infrapunasäteilyn alue, jota ihmissilmä ei näe. Ja pääajatuksena on, että tietyllä kuitumateriaalin ja sen halkaisijan valinnalla syntyy tilanne, jossa tämä väliaine tulee joillekin aallonpituuksille lähes läpinäkyväksi ja vaikka se osuu kuidun ja ulkoisen ympäristön väliseen rajaan, suurin osa energiasta on heijastuu takaisin kuituun. Näin varmistetaan, että säteily kulkee kuidun läpi ilman suuria häviöitä, ja päätehtävänä on vastaanottaa tämä säteily kuidun toisessa päässä. Tietysti niin paljon Lyhyt kuvaus piilottaa monien ihmisten valtavan ja vaikean työn. Älä usko, että tällaista materiaalia on helppo luoda tai että tämä vaikutus on ilmeinen. Päinvastoin, tätä pitäisi käsitellä suurena löydönä, koska nyt se tarjoaa Paras tapa tiedon siirto. Sinun on ymmärrettävä, että aaltoputkimateriaali on ainutlaatuinen kehitystyö ja tiedonsiirron laatu ja häiriötaso riippuvat sen ominaisuuksista; Aaltoputken eristys on suunniteltu varmistamaan, että energiavuoto ulospäin on minimaalinen.

Erityisesti "multipleksoinniksi" kutsutun tekniikan osalta tämä tarkoittaa, että lähetät useita aallonpituuksia samanaikaisesti. Ne eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja informaatiota vastaanotettaessa tai lähetettäessä häiriövaikutukset (yhden aallon superpositio toisella) ovat merkityksettömiä, koska ne ilmenevät voimakkaimmin useilla aallonpituuksilla. Tässä puhutaan läheisten taajuuksien käytöstä (taajuus on kääntäen verrannollinen aallonpituuteen, joten sillä ei ole väliä, mistä puhut). Laite, jota kutsutaan multiplekseriksi, on laite, joka koodaa tai dekoodaa tietoa aaltomuodoiksi ja takaisin. Sen jälkeen lyhyt esittely Siirrytään DWDM-tekniikan erityiseen kuvaukseen.

DWDM-multiplekserien pääominaisuudet, jotka erottavat ne vain WDM-multipleksereistä:
käyttämällä vain yhtä 1550 nm:n läpinäkyvyysikkunaa EDFA:n nm-vahvistusalueella (EDFA - optinen vahvistusjärjestelmä; EDFA - optinen toistin, sen avulla voit palauttaa signaalin optisen tehon, joka menetetään kuljettaessa pitkää linjaa, ilman muuntamista sähköinen signaali ja takaisin. Harvinaisella maametallilla erbium seostettu optinen kuitu pystyy absorboimaan valoa yhdellä aallonpituudella ja emittoimaan valoa toisella aallonpituudella. Ulkoinen puolijohdelaser lähettää kuituun 980 tai 1480 millimikronin infrapunavaloa, joka herättää erbiumatomeja. Kun kuituun syötetään optista signaalia, jonka aallonpituus on 1530-1620 millimikronia, viritetyt erbiumatomit lähettävät valoa samalla aallonpituudella kuin tulosignaali. Valosignaalien muuntamisen sähköisiksi signaaleiksi ja päinvastoin eliminoiminen yksinkertaistaa ja alentaa vahvistuslaitteiston kustannuksia ja mahdollistaa, että muunnoksen aikana ei synny ylimääräisiä vääristymiä. EDFA-vahvistimia käytetään pitkän matkan linjoilla, joihin on vaikea asentaa monimutkaisia ​​välivahvistinlaitteita (esimerkiksi merikaapelia). Oletetaan viitteeksi, että näkyvän valon aallonpituus on 400-800 nm.

Lisäksi, koska nimi itsessään puhuu tiheästä kanavien lähetyksestä, kanavien määrä on suurempi kuin perinteisissä WDM-järjestelmissä ja saavuttaa useita kymmeniä. Tämän vuoksi on tarpeen luoda laitteita, jotka pystyvät lisäämään kanavan tai poistamaan sen, toisin kuin perinteiset piirit, kun kaikki kanavat koodataan tai puretaan kerralla. Passiivisen aallonpituuden reitityksen käsite liittyy tällaisiin laitteisiin, jotka toimivat yhdellä kanavalla monista. On myös selvää, että työskentely suuren kanavamäärän kanssa vaatii suurempaa signaalin koodaus- ja dekoodauslaitteiden tarkkuutta ja asettaa korkeampia vaatimuksia linjan laadulle. Tästä johtuu ilmeinen laitteiden kustannusten nousu - samalla kun se alentaa informaatioyksikön lähettämisen hintaa, koska se voidaan nyt lähettää suurempana volyymina.
Näin toimii peilillä varustettu demultiplekseri (kaavio kuvassa 1a). Saapuva multipleksisignaali saavuttaa tuloportin. Tämä signaali kulkee sitten aaltoputkilevyn läpi ja jakautuu useille aaltoputkille, jotka ovat AWG-diffraktiorakennetta (arrayed waveguide grating). Kuten ennenkin, signaali kussakin aaltoputkessa pysyy multipleksoituna ja jokainen kanava pysyy edustettuna kaikissa aaltoputkissa, eli toistaiseksi on tapahtunut vain rinnakkaissuuntaa. Seuraavaksi signaalit heijastuvat peilipinnalta, minkä seurauksena valovirrat kerätään jälleen aaltoputkilevyyn, jossa ne fokusoidaan ja niihin häiritään. Tämä johtaa interferenssikuvion muodostumiseen, jossa on spatiaalisesti erotetut maksimit, ja yleensä levyn ja peilin geometria lasketaan siten, että nämä maksimit osuvat yhteen lähtönapojen kanssa. Multipleksointi tapahtuu käänteisesti.

Riisi. 1. DWDM-multiplekseripiirit: a) heijastava elementti; b) kahdella aaltoputkilevyllä

Toinen menetelmä multiplekserin rakentamiseksi ei perustu yhteen, vaan aaltoputkilevypariin (kuva 1b). Tällaisen laitteen toimintaperiaate on samanlainen kuin edellisessä tapauksessa, paitsi että tässä tarkennukseen ja häiriöihin käytetään lisälevyä.
DWDM-multiplekserit, jotka ovat puhtaasti passiivisia laitteita, tuovat signaaliin suuren vaimennuksen. Esimerkiksi demultipleksointitilassa toimivan laitteen (katso kuva 1a) häviöt ovat 10-12 dB, pitkän kantaman ylikuulumishäiriöt alle –20 dB ja signaalispektrin puolileveys 1 nm (perustuen materiaaleihin). Oki Sähköteollisuudesta). Suurista häviöistä johtuen on usein tarpeen asentaa optinen vahvistin ennen ja/tai jälkeen DWDM-multiplekserin.
Tiheäaaltomultipleksointitekniikan tärkein parametri on epäilemättä vierekkäisten kanavien välinen etäisyys. Kanavien tilajärjestelyn standardointia tarvitaan jo pelkästään siksi, että sen perusteella voidaan alkaa testaamaan eri valmistajien laitteiden keskinäistä yhteensopivuutta. Kansainvälisen televiestintäliiton (ITU-T) tietoliikenteen standardointisektori on hyväksynyt DWDM-taajuussuunnitelman, jonka kanavien välinen etäisyys on 100 GHz, mikä vastaa 0,8 nm:n aallonpituuseroa. Myös tiedon siirtämisestä 0,4 nm:n aallonpituuksilla keskustellaan. Vaikuttaa siltä, ​​että eroa voidaan pienentää vieläkin pienemmäksi ja siten saavuttaa suurempi läpijuoksu, mutta tässä tapauksessa syntyy puhtaasti teknologisia vaikeuksia, jotka liittyvät lasereiden valmistukseen, jotka tuottavat tiukasti monokromaattisen signaalin (vakiotaajuus ilman häiriöitä) ja diffraktiohilat, jotka erottavat maksimit. avaruudessa, mikä vastaa eri aallonpituuksia. Käytettäessä 100 GHz:n erotusta kaikki kanavat täyttävät tasaisesti käyttökelpoisen kaistan, mikä on kätevää laitteita asennettaessa ja uudelleenkonfiguroitaessa. Erotusvälin valinta määräytyy tarvittavan kaistanleveyden, laserin tyypin ja linjan häiriöiden asteen mukaan. On kuitenkin otettava huomioon, että toimittaessa jopa näin kapealla alueella (nm), epälineaaristen häiriöiden vaikutus tämän alueen rajoilla on erittäin merkittävä. Tämä selittää sen tosiasian, että kanavien määrän kasvaessa lasertehoa on lisättävä, mutta tämä puolestaan ​​johtaa signaali-kohinasuhteen laskuun. Tämän seurauksena jäykemmän tiivisteen käyttöä ei ole vielä standardoitu ja sitä kehitetään. Toinen ilmeinen tiheyden lisäämisen haittapuoli on sen etäisyyden pieneneminen, jolla signaali voidaan lähettää ilman vahvistusta tai regeneraatiota (tätä käsitellään yksityiskohtaisemmin jäljempänä).
Huomaa, että edellä mainittu epälineaarisuusongelma liittyy piipohjaisiin vahvistusjärjestelmiin. Nyt kehitetään luotettavampia fluori-zirkonaattijärjestelmiä, jotka tarjoavat suuremman lineaarisuuden (koko nm-alueella) vahvistukselle. Lisäyksen kanssa työtila EDFA mahdollistaa 40 STM-64-kanavan multipleksoinnin 100 GHz:n välein kokonaiskapasiteetti 400 GHz kuitua kohti (kuva 2).

Riisi. 2. Kanavien spektraalinen sijoittelu kuidussa

Taulukossa on esitetty Ciena Corp.:n valmistaman 100/50 GHz taajuussuunnitelmaa käyttävän tehokkaan multipleksijärjestelmän tekniset ominaisuudet.

Järjestelmän taso	Kapasiteetti, Gbit/s	2,5 Gbit/s kanavat)
	OC-48/(STM-16)/OC-48c/STM-16c
Taajuussuunnitelma
Mahdolliset kokoonpanot	5 lentoa 25 dB - (500 km) 2 lentoa 33 dB:llä - (240 km)
Järjestelmän virheprosentti (BER)
Kanavien rajapinnat		Lyhyt/keskivälit, STM-16/G.957 I-16 & S.16.1, toimistosovellukset
Tulosignaalin taso, dBm	-18 - -3
Lähtösignaalin taso, dBm
Tulosäteilyn aallonpituus, nm
Verkostojohtaminen	Ohjausjärjestelmä	CIENAn WaveWatch SNMP:n tai TMN:n kautta
Normaali käyttöliittymä	VT100(TM), asynkroninen RS-232, etäyhteys Telnetin, ITU TMN:n, TL-1:n, SNMP:n kautta
Kanavan terveydentilan seuranta	Kanavan bittivirheet SDH-otsikon B1 kautta, joka valvoo optista tehoa jokaisessa kanavassa
Etäliitännät	RS-422/X.25 (TL-1-liitäntä), IP/802.3 10Base-T:n kautta
Optinen palvelukanava	2,048 Mbit/s aallonpituudella 1625 nm
Ravitsemustiedot	Syöttöjännite, V, DC	-48 - -58
Tehonkulutus 40 kanavalla, W	800 tyypillinen, 925 (enintään) - teline 1, 1000 tyypillinen, 1250 (enintään) - teline 2

Katsotaanpa tarkemmin optista vahvistusjärjestelmää. Mikä on ongelma? Aluksi signaali generoidaan laserilla ja lähetetään kuidulle. Se leviää kuitua pitkin muuttuen. Tärkein käsiteltävä muutos on signaalin sironta (dispersio). Se liittyy epälineaarisiin vaikutuksiin, jotka syntyvät, kun aaltopaketti kulkee väliaineen läpi, ja selittyy ilmeisesti väliaineen resistanssilla. Tämä nostaa esiin pitkän matkan lähetyksen ongelman. Suuri - satojen tai jopa tuhansien kilometrien mielessä. Tämä on 12 suuruusluokkaa pidempi kuin aallonpituus, joten ei ole yllättävää, että vaikka epälineaariset vaikutukset ovat pieniä, niin yhteensä tällaisella etäisyydellä ne on otettava huomioon. Lisäksi itse laserissa voi olla epälineaarisuutta. On kaksi tapaa saavuttaa luotettava signaalinsiirto. Ensimmäinen on regeneraattorien asentaminen, joka vastaanottaa signaalin, dekoodaa sen, luo uuden signaalin, joka on täysin identtinen saapuneen signaalin kanssa, ja lähettää sen edelleen. Tämä menetelmä on tehokas, mutta tällaiset laitteet ovat melko kalliita, ja niiden kapasiteetin lisääminen tai uusien kanavien lisääminen, joita niiden on käsiteltävä, aiheuttaa vaikeuksia järjestelmän uudelleenkonfiguroinnissa. Toinen menetelmä on yksinkertaisesti signaalin optinen vahvistus, täysin samanlainen kuin äänenvahvistus musiikkikeskuksessa. Tämä vahvistus perustuu EDFA-tekniikkaan. Signaalia ei dekoodata, vaan vain sen amplitudia kasvatetaan. Tämän avulla voit päästä eroon nopeushäviöistä vahvistussolmuissa ja poistaa myös uusien kanavien lisäämisen ongelman, koska vahvistin vahvistaa kaiken tietyllä alueella

EDFA:n perusteella linjan tehohäviö korjataan optisella vahvistuksella (kuva 3). Toisin kuin regeneraattorit, tämä läpinäkyvä vahvistus ei ole sidottu signaalin bittinopeuteen, mikä mahdollistaa tiedon siirron suuremmilla nopeuksilla ja lisää suorituskykyä, kunnes muut rajoittavat tekijät, kuten kromaattinen dispersio ja polarisaatiomuodon hajonta, tulevat voimaan. EDFA-vahvistimet pystyvät myös vahvistamaan monikanavaista WDM-signaalia, mikä lisää kaistanleveyttä.

Riisi. 3. Optiset viestintäjärjestelmät, jotka perustuvat: a) regenerointitoistimien sarjaan; b) sarja optisia vahvistimia EDFA

Vaikka alkuperäisen laserlähettimen generoimalla optisella signaalilla on hyvin määritelty polarisaatio, kaikkien muiden solmujen, jotka ovat optisen signaalin reitillä, mukaan lukien optinen vastaanotin, tulisi osoittaa heikkoa parametrien riippuvuutta polarisaation suunnasta. Tässä mielessä optisilla EDFA-vahvistimilla, joille on ominaista vahvistuksen heikko polarisaatioriippuvuus, on huomattava etu puolijohdevahvistimiin verrattuna. Kuvassa Kuvassa 3 on esitetty molempien menetelmien toimintakaaviot.
Toisin kuin regeneraattorit, optiset vahvistimet aiheuttavat lisäkohinaa, joka on otettava huomioon. Siksi vahvistuksen ohella yksi EDFA:n tärkeimmistä parametreista on kohinaluku. EDFA-tekniikka on halvempaa, minkä vuoksi sitä käytetään useammin todellisessa käytännössä.

Koska EDFA, ainakin hinnan suhteen, näyttää houkuttelevammalta, katsotaanpa tämän järjestelmän pääominaisuuksia. Tämä on kyllästysteho, joka kuvaa vahvistimen lähtötehoa (se voi saavuttaa tai jopa ylittää 4 W); vahvistus, joka määritellään tulo- ja lähtösignaalien tehojen suhteena; vahvistetun spontaanin säteilyn teho määrää vahvistimen itse luoman kohinatason. Tässä on tarkoituksenmukaista antaa esimerkki musiikkikeskuksesta, jossa voidaan jäljittää analogioita kaikissa näissä parametreissa. Kolmas (melutaso) on erityisen tärkeä, ja se on toivottavaa, että se on mahdollisimman alhainen. Analogian avulla voit yrittää sisällyttää musiikkikeskus, käynnistämättä levyä, mutta käännä samalla äänenvoimakkuuden säädin maksimiasentoon. Useimmissa tapauksissa kuulet jonkin verran melua. Vahvistusjärjestelmät luovat tämän melun yksinkertaisesti siksi, että niissä on virtaa. Samoin meidän tapauksessamme tapahtuu spontaani emissio, mutta koska vahvistin on suunniteltu lähettämään aaltoja tietyllä alueella, tämän alueen fotoneja lähetetään todennäköisemmin linjaan. Tämä aiheuttaa (meidän tapauksessamme) kevyttä kohinaa. Tämä asettaa rajoituksen linjan enimmäispituudelle ja siinä olevien optisten vahvistimien lukumäärälle. Vahvistus valitaan yleensä alkuperäisen signaalitason palauttamiseksi. Kuvassa Kuvassa 4 on esitetty lähtösignaalin vertailuspektrit signaalin läsnäollessa ja poissa ollessa sisääntulossa.

Riisi. 4. Spektrianalysaattorin ottama EDFA:n lähtöspektri (ASE - kohinan spektritiheys)

Toinen parametri, jota on kätevä käyttää vahvistimen karakterisoinnissa, on kohinatekijä - tämä on signaali-kohina-parametrien suhde vahvistimen sisääntulossa ja lähdössä. Ihanteellisessa vahvistimessa tämän parametrin tulisi olla yhtä suuri kuin yksikkö.
EDFA-vahvistimille on kolme sovellusta: esivahvistimet, linjavahvistimet ja tehovahvistimet. Ensimmäiset asennetaan suoraan vastaanottimen eteen. Tämä tehdään signaali-kohinasuhteen lisäämiseksi, mikä mahdollistaa yksinkertaisempien vastaanottimien käytön ja voi alentaa laitteiden hintaa. Lineaariset vahvistimet Niiden tarkoitus on yksinkertaisesti vahvistaa signaalia pitkissä jovoissa tai tällaisten linjojen haarautuessa. Tehovahvistimia käytetään ulostulosignaalin vahvistamiseen välittömästi laserin jälkeen. Tämä johtuu siitä, että laserin teho on myös rajallinen ja joskus on helpompi asentaa optinen vahvistin kuin tehokkaampi laser. Kuvassa Kuva 5 esittää kaaviomaisesti kaikki kolme tapaa käyttää EDFA:ta.

Riisi. 5. Erilaisten optisten vahvistimien käyttö

Yllä kuvatun suoran optisen vahvistuksen lisäksi Bell Labsin kehittämä Raman-vahvistusefektiä käyttävä vahvistuslaite valmistautuu parhaillaan markkinoille. Vaikutuksen ydin on, että vastaanottopisteestä signaaliin lähetetään tietyn aallonpituuden omaava lasersäde, joka keinuttaa aaltoputken kidehilaa siten, että se alkaa lähettää fotoneja laajalla taajuusalueella. Siten hyödyllisen signaalin kokonaistaso nousee, minkä ansiosta voit hieman lisätä maksimietäisyyttä. Nykyään tämä etäisyys on 160-180 km verrattuna 70-80 km:iin ilman Raman-parannuksia. Nämä Lucent Technologiesin valmistamat laitteet tulevat markkinoille vuoden 2001 alussa.

Edellä kuvattu on tekniikkaa. Nyt muutama sana jo olemassa olevista toteutuksista, joita käytetään aktiivisesti käytännössä. Ensinnäkin huomaamme, että valokuituverkkojen käyttö ei ole vain Internetiä eikä ehkä niinkään Internetiä. Kuituoptiset verkot voivat kuljettaa puhe- ja tv-kanavia. Toiseksi, sanotaan, että verkkoja on useita erilaisia. Olemme kiinnostuneita pitkän matkan runkoverkoista sekä paikallisista verkoista esimerkiksi yhden kaupungin sisällä (ns. metroratkaisut). Samaan aikaan runkoviestintäkanaville, joissa sääntö "mitä paksumpi putki, sitä parempi" toimii täydellisesti, DWDM-tekniikka on optimaalinen ja järkevä ratkaisu. Erilainen tilanne syntyy kaupunkiverkoissa, joissa liikenteen siirtovaatimukset eivät ole yhtä suuria kuin runkokanavien. Täällä operaattorit käyttävät vanhaa hyvää SDH/SONET-pohjaista siirtoa, joka toimii 1310 nm aallonpituusalueella. Tässä tapauksessa ratkaisemaan riittämättömän kaistanleveyden ongelma, joka ei muuten ole vielä kovin akuutti kaupunkiverkoille, voit käyttää uutta SWDM-tekniikkaa, joka on eräänlainen kompromissi SDH/SONETin ja DWDM:n välillä (lue lisää SWDM-tekniikasta CD-ROM-levyllämme). Tällä tekniikalla samat kuiturengassolmut tukevat sekä yksikanavaista tiedonsiirtoa 1310 nm:ssä että 1550 nm:ssä. Säästöä saadaan "kytkemällä päälle" lisäaallonpituus, mikä edellyttää moduulin lisäämistä vastaavaan laitteeseen.

DWDM ja liikenne

Yksi tärkeimmistä kohdista DWDM-teknologiaa käytettäessä on lähetetty liikenne. Tosiasia on, että suurin osa nykyisistä laitteista tukee vain yhden tyyppisen liikenteen lähettämistä yhdellä aallonpituudella. Tämän seurauksena syntyy usein tilanne, jossa liikenne ei täytä kuitua kokonaan. Siten vähemmän "tiheää" liikennettä siirretään kanavalla, jonka muodollinen läpijuoksu vastaa esimerkiksi STM-16:ta.
Tällä hetkellä ilmestyy laitteita, jotka toteuttavat täyslasti aallonpituuksilla. Tässä tapauksessa yksi aallonpituus voidaan "täyttää" heterogeenisella liikenteellä, esimerkiksi TDM, ATM, IP. Esimerkki on Lucent Technologiesin Chromatis-laiteperhe, joka pystyy välittämään kaikentyyppistä I/O-liitäntöjen tukemaa liikennettä yhdellä aallonpituudella. Tämä saavutetaan sisäänrakennetun TDM-ristikytkimen ja ATM-kytkimen avulla. Lisäksi pankkiautomaatin lisäkytkin ei ole hintaa määräävä. Toisin sanoen laitteiston lisätoiminnallisuus saavutetaan lähes samoilla kustannuksilla. Tämän avulla voimme ennustaa, että tulevaisuus on universaaleissa laitteissa, jotka pystyvät välittämään mitä tahansa liikennettä

optimaalinen kaistanleveyden käyttö.

DWDM huomenna

Siirtyen sujuvasti tämän tekniikan kehitystrendeihin, emme varmasti löydä Amerikkaa, jos sanomme, että DWDM on lupaavin optinen tiedonsiirtotekniikka. Tämä johtuu suurelta osin Internet-liikenteen nopeasta kasvusta, jonka kasvuvauhti lähestyy tuhansia prosentteja. Tärkeimmät lähtökohdat kehittämisessä ovat maksimisiirtopituuden kasvattaminen ilman optista signaalivahvistusta ja suuremman kanavamäärän (aallonpituuksien) toteuttaminen yhdessä kuidussa. Nykyiset järjestelmät lähettävät 40 aallonpituutta, mikä vastaa 100 gigahertsin taajuusverkkoa. Seuraavaksi markkinoille tulevat laitteet, joissa on 50 GHz:n verkko ja tukevat jopa 80 kanavaa, mikä vastaa terabit-virtojen siirtoa yhden kuidun kautta. Ja tänään voit jo kuulla lausuntoja kehitysyhtiöiden, kuten Lucent Technologiesin tai Nortel Networksin, laboratorioista 25 GHz:n järjestelmien välittömästä luomisesta.
Huolimatta niin nopeasta suunnittelun ja tutkimuksen kehityksestä, markkinaindikaattorit tekevät omat säätönsä. Kulunutta vuotta leimasi optisten markkinoiden vakava lasku, mistä on osoituksena Nortel Networksin osakekurssin merkittävä lasku (29 % yhden kaupankäyntipäivän aikana) sen jälkeen, kun se ilmoitti vaikeuksistaan ​​myydä tuotteitaan. Muut valmistajat joutuivat vastaavaan tilanteeseen.
Samaan aikaan, kun länsimarkkinat kokevat jonkin verran kyllästymistä, idän markkinat ovat vasta alkamassa avautua. Silmiinpistävin esimerkki on Kiinan markkinat, joilla kymmenkunta kansallisen mittakaavan operaattoria kilpailee runkoverkkojen rakentamisesta. Ja jos "he" ovat käytännössä ratkaisseet runkoverkkojen rakentamisen ongelmat, niin meidän maassamme, niin surullista kuin se on, ei yksinkertaisesti ole tarvetta paksuille kanaville oman liikenteen välittämiseen. Joulukuun alussa pidetty näyttely ”Osatojen ja yritysten viestintäverkot” paljasti kuitenkin kotimaisten teleoperaattoreiden valtavan kiinnostuksen uusia teknologioita, mukaan lukien DWDM:ää, kohtaan. Ja jos sellaisilla hirviöillä, kuten Transtelecom tai Rostelecom, on jo valtion mittakaavan liikenneverkot, niin nykyinen energiasektori on vasta alkamassa rakentaa niitä. Joten kaikista ongelmista huolimatta optiikka on tulevaisuutta. Ja DWDM:llä on merkittävä rooli tässä.

Kirjallisuus

1. http://www. *****/tuotanto. php4?&rubric97

2. ComputerPress Magazine nro 1 2001

1. Sähkömagneettisen säteilyn yleiskäsitteet
2. "Valon" käsite

A. Tarina
b. Yleistä tietoa
V. Kehitys
4. Johtopäätös

1. Yleiset käsitteet sähkömagneettisesta säteilystä.
Sähkömagneettinen säteily on häiriöiden liikettä elektromagneettinen kenttä avaruudessa. On näkymätöntä ja näkyvää sähkömagneettista säteilyä. Sähkömagneettista säteilyä syntyy liikkuessa sähkövaraukset, ja ulottuu kaikkiin suuntiin ja lähes kaikkiin ympäristöihin. Ne siirretään ilman vaimennusta pitkiä matkoja.

Sähkömagneettinen säteily jaetaan:
. radioaallot (alkaen erittäin pitkistä);
. infrapunasäteily;
. näkyvä valo;
. UV-säteily;
. röntgensäteet ja kovat (gammasäteily).

Sähkömagneettinen asteikko (spektri) on sähkömagneettisen säteilyn kaikkien taajuusalueiden kokonaisuus. Seuraavia suureita käytetään spektriominaisuuksina:
. Aallonpituus;
. Värähtelytaajuus;
. Fotonienergia.

Spektri on jaettu seuraaviin osiin:
. Matalataajuiset värähtelyt;
. Radioaallot;
. Infrapunasäteily;
. Näkyvä säteily (valo);
. UV-säteily;
. röntgensäteily;
. Gammasäteily.
Sähkömagneettisia aaltoja käytetään aikamme laajasti radio- ja sähkötekniikassa, nykyaikaisissa laitteissa. Radioaaltoja käytetään radioviestinnässä, televisiossa ja tutkassa. Infrapunasäteilyä käytetään uuneissa, lämmittimissä ja kaikissa lämmitys- ja kuivauslaitteissa. Ultraviolettisäteilyä käytetään tilojen desinfiointiin, atomien ja molekyylien tutkimukseen ja tutkimukseen. Käytetään laajasti rikoslääketieteessä löytääkseen biologisia jälkiä. Lääketieteessä röntgensäteitä käytetään sairauksien diagnosointiin ja tiettyjen sairauksien hoitoon.

2. "Valon" käsite.
Valo on näkyvää sähkömagneettista säteilyä, jonka säteilee lämmitetty tai virittynyt aine. Mutta viereiset laajaspektriset alueet: ultravioletti- ja infrapunasäteily erehtyvät myös valoon. Näkyvät aallonpituudet vaihtelevat välillä 380-780 nanometriä. Valoa tutkii fysiikan haara, jota kutsutaan optiikkaksi. Valoa voidaan pitää joko sähkömagneettisena aaltona, jonka etenemisnopeus tyhjiössä on vakio, tai fotonivirtana - hiukkasina, joilla on tietty energia, liikemäärä, oma hetki liikemäärä ja nollamassa.
Valolla on kaikki sähkömagneettisten aaltojen ominaisuudet:
. Heijastus;
. Taittuminen;
. Häiriöt;
. Diffraktio;
. Polarisaatio.
Valo voi kohdistaa painetta aineeseen, imeytyä väliaineeseen ja aiheuttaa valosähköisen vaikutuksen. Valo poikkeaa suorasta suunnasta. Sen lopullinen etenemisnopeus tyhjiössä on 300 000 km/s, ja väliaineessa nopeus laskee. Nopeuden laskun lisäksi valo alkaa taittaa ja voi tietyissä olosuhteissa alkaa jakaantua valospektriin. Tämä selittyy häiriöilmiöllä. Valon häiriö selittää saippuakuplien ja ohuiden öljykalvojen värin vedessä. Valoaallot heijastuvat osittain ohuen kalvon pinnalta, siirtyvät osittain siihen, ja näemme pinnalla sateenkaarikuvion.
Valon diffraktio on valoaallon poikkeama lineaarisesta etenemisestä. Tämä näkyy selvästi, kun tummilla, paksuilla verhoilla verhotussa huoneessa tehdään verhoon pieni reikä, valo tulee ulos kuin kartio, jonka yläosa on tekemässämme reiässä. Voimme tarkkailla valon taittumista laittamalla lusikan vesilasiin. Se jaetaan ilman ja veden rajalla.
Tarkkailemme ympäröivää maailmaa vain siksi, että ihmiset voivat havaita sähkömagneettisten aaltojen näkyvän spektrin. Tämä johtuu siitä, että silmän verkkokalvossa sijaitsevat erityiset reseptorit voivat reagoida valosäteilyyn. Ja voimme erottaa visuaalisia kuvia: väri, muoto, koko, etäisyys kohteeseen ja paljon muuta. Ihmisen näkökyvyllä on useita ominaisuuksia:
. valoherkkyys;
. Terävyys;
. Näkökenttä;
. Binokulaarisuus;
. Kontrasti ja sopeutuminen.

3. Valon käyttö optisessa kuidussa.
A. Tarina
Valoa käytetään laajalti tekniikassa, mutta se on saanut erityistä kehitystä nykyään valokuituverkoissa. Tietojen etäsiirron historia kevyillä ja läpinäkyvillä materiaaleilla alkoi vuonna 1934. Norman French ehdotti äänen muuntamista valosignaaleiksi ja sen välittämistä lasisauvoja pitkin. Muutamaa vuotta myöhemmin sveitsiläinen fyysikko Jean-Daniel Colladon suoritti kokeen valon siirtymisestä "parabolisen nestevirtauksen", eli veden, läpi.
Nykyaikainen optinen kuitu keksittiin vuonna 1954. Tämän teki kaksi englantilaista fyysikkoa Narinder Singh Kapani, Harold Hopkins ja hollantilainen tutkija Abraham Van Heel. He ilmoittivat keksinnöstään samaan aikaan, joten kaikkia kolmea pidetään tämän tekniikan perustajina. Muuten, optista kuitua kutsuttiin optiseksi kuiduksi kaksi vuotta sen keksimisen jälkeen.
Ensimmäisillä valokuitukaapeleilla oli suuri valohäviö. Lawrence Curtis onnistui vähentämään tappioita 50-luvun lopulla. Laserteknologian keksimisen jälkeen vuonna 1962 kuituoptiikka sai uuden sysäyksen kehitykseen.
b. Yleistä tietoa
Kuituoptinen viestintä on eräänlainen langallinen tietoliikenne, joka käyttää informaatiosignaali optisen (lähi-infrapuna) alueen sähkömagneettinen säteily ja valokuitukaapelit ohjausjärjestelminä. Korkean kantotaajuuden ja laajat mahdollisuudet Multipleksoinnissa kuituoptisten linjojen suorituskyky on monta kertaa suurempi kuin kaikkien muiden viestintäjärjestelmien suorituskyky, ja se voidaan mitata terabitteinä sekunnissa. Mutta palataanpa historiasta nykyaikaan. Nykyään valokuitukaapeli on kaikkein... nopea tapa tiedonsiirto. Tämä ei ole yllättävää. Valo toimii tiedon kantajana, ja sillä, kuten tiedetään, on eniten suuri nopeus liike universumissa (300 tuhatta kilometriä sekunnissa). Optisen kuidun valon alhainen vaimennus mahdollistaa kuituoptisen viestinnän käytön merkittävillä etäisyyksillä ilman vahvistimia. Valokuituviestinnässä ei ole sähkömagneettisia häiriöitä, ja niihin on vaikea päästä käsiksi luvatta – optisen kaapelin kautta lähetetyn signaalin salakuunteleminen on teknisesti erittäin vaikeaa. Muihin tiedonsiirtomenetelmiin verrattuna suuruusluokkaa TB/s on yksinkertaisesti mahdoton saavuttaa. Toinen tällaisten teknologioiden etu on lähetyksen luotettavuus. Kuituoptisella lähetyksellä ei ole sähkö- tai radiosignaalien lähetyksen haittoja. Ei ole häiriöitä, jotka voivat vahingoittaa signaalia, eikä radiotaajuuden käyttöä tarvitse lisensoida. Kuitenkaan monet ihmiset eivät kuvittele, kuinka informaatiota siirretään optisen kuidun kautta yleensä, eivätkä vieläkään tunne teknologioiden erityisiä toteutuksia. Katsotaanpa ensin, miten informaatiota siirretään optisen kuidun kautta yleisesti. Optinen kuitu on aaltoputki, jonka läpi etenevät sähkömagneettiset aallot, joiden aallonpituus on noin tuhat nanometriä (10-9 m). Tämä on infrapunasäteilyn alue, jota ihmissilmä ei näe. Ja pääajatuksena on, että tietyllä kuitumateriaalin ja sen halkaisijan valinnalla syntyy tilanne, jossa tämä väliaine tulee joillekin aallonpituuksille lähes läpinäkyväksi ja vaikka se osuu kuidun ja ulkoisen ympäristön väliseen rajaan, suurin osa energiasta on heijastuu takaisin kuituun. Näin varmistetaan, että säteily kulkee kuidun läpi ilman suuria häviöitä, ja päätehtävänä on vastaanottaa tämä säteily kuidun toisessa päässä. Tietenkin tällainen lyhyt kuvaus piilottaa monien ihmisten valtavan ja vaikean työn. Älä usko, että tällaista materiaalia on helppo luoda tai että tämä vaikutus on ilmeinen. Päinvastoin, sitä pitäisi pitää suurena löydönä, sillä nykyään se tarjoaa paremman tavan välittää tietoa. Sinun on ymmärrettävä, että aaltoputkimateriaali on ainutlaatuinen kehitystyö ja tiedonsiirron laatu ja häiriötaso riippuvat sen ominaisuuksista; Aaltoputken eristys on suunniteltu varmistamaan, että energiavuoto ulospäin on minimaalinen. Erityisesti "multipleksoinniksi" kutsutun tekniikan osalta tämä tarkoittaa, että lähetät useita aallonpituuksia samanaikaisesti. Ne eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja informaatiota vastaanotettaessa tai lähetettäessä häiriövaikutukset (yhden aallon superpositio toisella) ovat merkityksettömiä, koska ne ilmenevät voimakkaimmin useilla aallonpituuksilla. Tässä puhutaan läheisten taajuuksien käytöstä (taajuus on kääntäen verrannollinen aallonpituuteen, joten sillä ei ole väliä, mistä puhut). Laite, jota kutsutaan multiplekseriksi, on laite, joka koodaa tai dekoodaa tietoa aaltomuodoiksi ja takaisin.
V. Kehitys
Siirtyen sujuvasti tämän tekniikan kehitystrendeihin, emme varmasti löydä Amerikkaa, jos sanomme, että DWDM on lupaavin optinen tiedonsiirtotekniikka. Tämä voidaan liittää enemmän Internet-liikenteen nopeaan kasvuun, jonka kasvuvauhti lähestyy tuhansia prosentteja. Tärkeimmät lähtökohdat kehittämisessä ovat maksimisiirtopituuden kasvattaminen ilman optista signaalivahvistusta ja suuremman kanavamäärän (aallonpituuksien) toteuttaminen yhdessä kuidussa. Nykyiset järjestelmät lähettävät 40 aallonpituutta, mikä vastaa 100 gigahertsin taajuusverkkoa. Seuraavaksi markkinoille tulevat laitteet, joissa on 50 GHz:n verkko ja tukevat jopa 80 kanavaa, mikä vastaa terabit-virtojen siirtoa yhden kuidun kautta. Ja tänään voit jo kuulla lausuntoja kehitysyhtiöiden, kuten Lucent Technologiesin tai Nortel Networksin, laboratorioista 25 GHz:n järjestelmien välittömästä luomisesta.
Huolimatta niin nopeasta suunnittelun ja tutkimuksen kehityksestä, markkinaindikaattorit tekevät omat säätönsä. Kulunutta vuotta leimasi optisten markkinoiden vakava lasku, mistä on osoituksena Nortel Networksin osakekurssin merkittävä lasku (29 % yhden kaupankäyntipäivän aikana) sen jälkeen, kun se ilmoitti vaikeuksistaan ​​myydä tuotteitaan. Muut valmistajat joutuivat vastaavaan tilanteeseen.
Samaan aikaan, kun länsimarkkinat kokevat jonkin verran kyllästymistä, idän markkinat ovat vasta alkamassa avautua. Silmiinpistävin esimerkki on Kiinan markkinat, joilla kymmenkunta kansallisen mittakaavan operaattoria kilpailee runkoverkkojen rakentamisesta. Ei voi muuta kuin kadehtia kiinalaisia ​​- he rakentavat nyt taloja vain valokuitukaapelin välittömään läheisyyteen. Kiinan teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö julkaisi äskettäin asiaa koskevan kiertokirjeen. Lisäksi uuden politiikan mukaan terveen kilpailun ylläpitämiseksi tilaajille on tarjottava liittymispalveluita usealta palveluntarjoajalta kerralla. Totta, yhteyden nopeutta ei ole määritelty millään tavalla.
Tällainen politiikka on tietysti hyödyllistä kiinalaisille toimijoille. Vuonna 2012 China Unicom (Hong Kong) Ltd (Kiinan toiseksi suurin televiestintäyritys) tarjosi yhteyksiä 10 miljoonalle kiinalaiselle kotitaloudelle FTTH-verkoissaan. Ja Economic Information Daily -lehden mukaan noin 40 miljoonaa lisää liittyy niihin vuonna 2015. Kiinan hallituksen asetus tulee voimaan 1.4.2013. Samaan aikaan Yhdysvalloissa keskustellaan Googlen aloitteesta nimeltä "Google Fiber". Tärkeintä on, että Google tarjoaa loppukuluttajille FTTH-yhteyksiä 1 gigabitin sekunnissa. Aikaisemmin 1 Gbps:n nopeuksia käytettiin vain joissakin tieteellisissä, hallinnollisissa ja sotilaallisissa laitoksissa. Ja nyt puhumme valtakunnallisesta verkosta, jolla on tällaiset viestintänopeudet. Pilottiversiona Google Fitua alettiin ottaa käyttöön Kansasissa. Ja vaikka työ tähän suuntaan jatkuu, Googlen valtakunnallisen valokuituverkon ilmestymistä tulee vielä odottaa pitkään. Goldman Sachs arvioi tämän projektin kustannuksiksi yli 140 miljardia dollaria.
Muistutan teitä siitä, että Yhdysvaltoihin on jo rakennettu paljon valokuituverkkoja. Suurin osa kuuluisa esimerkki- Verizon, joka on rakentanut omaa valokuituinfrastruktuuriaan useiden vuosien ajan ja on jo käyttänyt siihen 15 miljardia dollaria tarjoten yhteyksiä noin 15 miljoonaan kotiin. Mutta Verizon tarjoaa 50 Mbps nopeuksia, joita voidaan toistaiseksi nostaa vain 100 Mbps:iin. Ja jos "he" ovat käytännössä ratkaisseet runkoverkkojen rakentamisen ongelmat, niin meidän maassamme, niin surullista kuin se on, ei yksinkertaisesti ole tarvetta paksuille kanaville oman liikenteen välittämiseen.
Tänään päällä Venäjän markkinat Nopeilla Internet-yhteyksillä on kaksi pääkilpailevaa aluetta - kodin valokuituverkot ja ADSL-yhteydet.
Kotiverkot ovat tietyntyyppinen "omistettu yhteys", joka tarjoaa yhteyden kotitietokone verkkoon valokuitukaapelilla, jonka toimittaja yhdistää jokaiseen asuntoon. ADSL-tekniikkaa, puolestaan ​​viittaa eräänlaiseen laajakaistayhteyteen, joka toimii puhelinmodeemin periaatteella ja muuntaa analogisen puhelinlinjan nopeaksi siirtokanavaksi erikoistekniikan avulla. Näin ollen suurin ero näiden kahden kilpailevan teknologian välillä on teknologinen.
Joulukuun alussa pidetty näyttely ”Osatojen ja yritysten viestintäverkot” paljasti kuitenkin kotimaisten teleoperaattoreiden valtavan kiinnostuksen uusia teknologioita, mukaan lukien DWDM:ää, kohtaan. Ja jos sellaisilla hirviöillä, kuten Transtelecom tai Rostelecom, on jo valtion mittakaavan liikenneverkkoja, niin nykyinen energiasektori on vasta alkamassa rakentaa niitä. Joten kaikista ongelmista huolimatta optiikka on tulevaisuutta. Ja DWDM:llä on merkittävä rooli tässä. Kuituoptisen teknologian käyttökustannukset ovat laskussa, tekeminen tämä palvelu kilpailukykyisiä perinteisiin palveluihin verrattuna. Kuituoptisen tiedonsiirtoteknologian kehitys jatkuu, kunnes vaihtoehto löytyy. Tulevista kilpailijoista nähdään vain kvanttiverkko, mutta tämä tekniikka on vielä lapsenkengissään eikä pelkää vielä valokuitua.
Haittojen osalta on vain yksi - kuituoptiikan asentamiseen tarkoitettujen laitteiden ja työkalujen korkeat kustannukset. Itse kaapeli maksaa kymmeniä kertoja vähemmän kuin lähettimet, vastaanottimet ja signaalivahvistimet. Lisäksi kaapeleiden juottamiseen käytetään erikoisinverttereitä, joista osa maksaa yhtä paljon kuin kallis auto.

4. Johtopäätös.
Tietotekniikan aikanamme valtio on alkanut kiinnittää erityistä huomiota yhteiskunnan informatisointiprosessiin. Tämä prosessi ei voinut muuta kuin vaikuttaa sellaiseen julkisen elämän osa-alueeseen kuin koulutus. Nykyään yhä enemmän budjettivaroja käytetään koulujen teknisten laitteiden tason nostamiseen nuorten tietokoulutuksen parantamiseksi. Nämä parannukset koskevat myös oppilaitosten Internet-yhteyksien laatua. Ja edistyksellisin ja nopein tapa muodostaa yhteys Internetiin on valokuitujärjestelmät. Niiden käyttöönotto koulutukseen mahdollistaa valtavan harppauksen opiskelijoiden ja koululaisten tietokoulutuksessa, mikä mahdollistaa tulevaisuudessa erinomaisten kansainvälisten Internet-järjestelmien asiantuntijoiden koulutuksen, jotka nostavat maamme korkeammalle. korkeatasoinen kehitystä maailmassa. Samanaikaisesti tietoliikenteen kehittäminen auttaa kouluttamaan ihmisiä, jotka pystyvät ylläpitämään Internet-resurssien vakauden ja turvallisuuden.
Minun näkökulmastani asetetun ongelman tutkimuksella on suuri tulevaisuus ja odotan jatkavani tämän aiheen parissa opiskelijana. Uskon, että opiskelemalla modernia teknologiaa, osallistumalla eritasoisiin tutkimuksiin ja konferensseihin voit kehittyä kilpailukykyiseksi asiantuntijaksi.

Kirjallisuus:
1) Suuri venäläinen tietosanakirja.
2) "White Paper" -sanomalehti.
3) Aikakauslehti "ComputerPress No. 1 2001."
4) Kudryashov Yu, Perov Yu, F. Rubin A. B. Säteilybiofysiikka: radiotaajuus ja mikroaaltomagneettinen säteily.
5) Listvin A.V., Listvin V.N., Shvyrkov D.V. Optiset kuidut viestintälinjoille. M.: LESARart, 2003.
6) Alcatel-Lucentin raportti 28.9.2009.
7) Neuvostoliiton tietosanakirja.
8) Tarasov K.I. Spektrilaitteet.

Habresta ei ole paljon artikkeleita, jotka olisi omistettu optisille viestintälinjoille. Viime aikoina on ollut artikkeleita suuritehoisista DWDM-järjestelmistä ja lyhyt artikkeli CWDM-järjestelmän soveltamisesta. Yritän täydentää näitä materiaaleja ja kertoa lyhyesti kaikista Venäjän yleisimmistä ja saavutettavimmista tavoista käyttää kuituoptisten tietoliikennelinjojen resursseja tietoverkoissa ja - vain vähän - kaapelitelevisiossa.

Alkaa. Standardin yksimuotoisen G.652 kuidun ominaisuudet

Yleisin yksimuotoinen valokuitu on SMF G.652 erilaisia ​​modifikaatioita. On lähes varmaa, että jos sinulla on valokuitulinja, se on valmistettu G.652-kuidusta. Siinä on useita tärkeitä ominaisuuksia, jotka sinun on pidettävä mielessä.
Spesifinen (kutsutaan myös kilometriksi) vaimennus - eli yhden kilometrin kuidun vaimennus - riippuu säteilyn aallonpituudesta.

Wikipedia kertoo meille seuraavan jakauman:

Tosielämässä kuva on nyt parempi, varsinkin 1310 nm:n ikkunassa ominaisvaimennus on yleensä 0,35 dB/km, 1550 nm:n ikkunassa noin 0,22-0,25 dB/km ja ns. vesihuippua" alueella 1400-1450 nm ei ole nykyaikaisissa kuiduissa niin voimakkaasti ilmentyneissä tai puuttuu kokonaan.

Meidän on kuitenkin pidettävä mielessä tämä kuva ja tämän riippuvuuden olemassaolo.

Historiallisesti optisen kuidun kantama aallonpituusalue on jaettu seuraaviin alueisiin:

O - 1260…1360
E - 1360…1460
S - 1460…1530
C - 1530…1565
L - 1565…1625
U - 1625…1675
(Lainaan samasta Wikipedia-artikkelista).

Kohtuullisen likimäärän mukaan kuituominaisuuksia kullakin alueella voidaan pitää suunnilleen samoina. Vesihuippu esiintyy yleensä E-kaistan pitkän aallon päässä. Muistamme myös, että ominaisvaimennus (kilometri) O-kaistalla on noin puolitoista kertaa suurempi kuin S- ja C-kaistoilla, ominaiskromaattinen dispersio päinvastoin on nolla minimissä aallonpituus 1310 nm ja nollasta poikkeava C-alueella.

Yksinkertaisimmat tiivistysjärjestelmät - kaksisuuntainen siirto yhtä kuitua pitkin

Aluksi kaksisuuntainen kuituoptinen tietoliikennelinja vaati toimiakseen kahta kuitua: yksi kuitu lähetti tietoa yhteen suuntaan ja toinen kuitu toiseen suuntaan. Tämä on ilmeisyydessään kätevää, mutta melko tuhlattavaa suhteessa vedetyn kaapelin resurssien käyttöön.

Siksi heti kun tekniikka alkoi sallia, alkoi ilmestyä ratkaisuja tiedon siirtämiseen molempiin suuntiin yhden kuidun kautta. Tällaisten ratkaisujen nimet ovat "yksikuituiset lähetin-vastaanottimet", "WDM", "kaksisuuntainen".

Yleisimmät vaihtoehdot käyttävät aallonpituuksia 1310 ja 1550 nm, vastaavasti O- ja C-kaistalta. "Luonnossa" näille aallonpituuksille löytyy lähetin-vastaanottimia jopa 60 km:n pituisille linjoille. Muille yhdistelmille tehdään pidemmän kantaman vaihtoehtoja - 1490/1550, 1510/1570 ja vastaavia vaihtoehtoja käyttämällä läpinäkyvyysikkunoita, joiden ominaisvaimennus on pienempi kuin O-kaistalla.

Yllä olevien aallonpituusparien lisäksi on mahdollista löytää yhdistelmä 1310/1490 nm - sitä käytetään, jos samanaikaisesti tiedon kanssa lähetetään kaapelitelevisiosignaali aallonpituudella 1550 nm samaa kuitua pitkin; tai 1270/1330nm - sitä käytetään 10 Gbit/s streamien lähettämiseen.

Datan ja kaapelin multipleksointi

Koska kosketin CTV-aihetta, kerron sinulle siitä hieman enemmän.

Kaapelitelevisiosignaalin välittämiseen keskusasemasta kerrostaloon käytetään nyt myös optiikkaa. Se käyttää joko aallonpituutta 1310 nm - tässä on minimaalinen kromaattinen dispersio, eli signaalin vääristymä; tai aallonpituus 1550 nm - tässä on vähimmäisspesifinen vaimennus ja on mahdollista käyttää puhdasta optista vahvistusta käyttämällä EDFA:ta. Jos on tarvetta toimittaa sekä datavirtaa (Internet) että CATV-signaalia yhteen kotiin samaan aikaan, on käytettävä joko kahta erillistä kuitua tai yksinkertaista passiivilaitetta - FWDM-suodatinta.

Tämä on käännettävä laite (eli samaa laitetta käytetään sekä virtojen multipleksoimiseen että demultipleksoimiseen), jossa on kolme lähtöä: CATV:lle, yksikuituinen lähetin-vastaanotin ja yhteinen lähtö (katso kaavio). Tällä tavalla voit rakentaa PON- tai Ethernet-verkon käyttämällä aallonpituuksia 1310/1490 tiedonsiirrossa ja 1550 nm CATV:ssä.

CWDM ja DWDM

theslim on jo puhunut lyhyesti CWDM-tiivistämisestä. Omasta puolestani lisään vain, että artikkelissa mainitut tiedon vastaanotto- ja lähetyskanavat ovat täysin mielivaltaisia, multiplekseri ei välitä yhtään mihin suuntaan signaali kulkee kussakin kanavassa; A optiset vastaanottimet- laajakaista, ne reagoivat minkä tahansa aallonpituuden säteilyyn. Yksi tärkeimmistä seikoista, joka on pidettävä mielessä CWDM-linjaa suunniteltaessa, on kuitujen ominaisvaimennuksen ero eri kanavissa (katso tämän artikkelin ensimmäinen osa) sekä ero multiplekserin aiheuttamassa vaimennuksen välillä. itse. Multiplekseri on tehty sarjaan kytketyistä suodattimista, ja jos ketjun ensimmäisellä kanavalla vaimennus voi olla alle yksi desibeli, niin viimeisellä se on lähempänä neljää (nämä arvot on annettu 1x16 multiplekserille, 16 aallonpituudelle). On myös hyödyllistä muistaa, että kukaan ei kiellä rakentamasta kaksikuituisia CWDM-linjoja yksinkertaisesti yhdistämällä kaksi multiplekserin paria yhdeksi toiminnalliseksi lohkoksi.
Lisäksi huomautan, että on täysin mahdollista varata osa taajuusresurssista CATV:lle, joka lähettää jopa seitsemän duplex-datavirtaa yhden kuidun yli samanaikaisesti analogisen television kanssa.

DWDM-järjestelmä ei pohjimmiltaan eroa CWDM-järjestelmästä, mutta - kuten he sanovat - "paholainen on yksityiskohdissa". Jos kanavaväli on CWDM:ssä 20 nm, niin DWDM:ssä se on paljon kapeampi ja mitataan gigahertseinä (yleisin vaihtoehto on nyt 100 GHz eli noin 0,8 nm; myös vanhentamisvaihtoehto 200 GHz:n kaistalla on mahdollinen, ja nykyaikaisemmat ovat vähitellen leviämässä - 50 ja 25 GHz). DWDM-taajuusalue on C- ja L-kaistalla, joissa on 40 kanavaa 100 GHz:n taajuudella. Tämä tarkoittaa useita tärkeitä DWDM-järjestelmien ominaisuuksia.

Ensinnäkin ne ovat huomattavasti kalliimpia kuin CWDM. Niiden käyttö vaatii lasereita, joilla on tiukat aallonpituustoleranssit ja erittäin korkean selektiivisyyden multipleksereitä.

Toiseksi käytetyt alueet sijaitsevat EDFA-optisten vahvistimien työalueilla. Tämä mahdollistaa pitkien linjojen rakentamisen puhtaasti optisella vahvistuksella ilman optoelektronisen signaalin muuntamista. Juuri tämä ominaisuus on saanut monet, kun he kuulevat sanan "DWDM", kuvittelemaan välittömästi televiestintämarkkinoiden hirviöiden monimutkaiset järjestelmät, vaikka tällaisia ​​laitteita voidaan käyttää yksinkertaisemmissa järjestelmissä.
Ja kolmanneksi, C- ja L-kaistojen vaimennus on minimaalinen optisen kuidun koko läpinäkyvyysikkunassa, mikä mahdollistaa pitempien linjojen rakentamisen jopa ilman vahvistimia kuin CWDM:ää käytettäessä.

DWDM-multiplekserit ovat yhtä passiivisia laitteita kuin CWDM-multiplekserit. Jopa 16 kanavaa varten ne koostuvat myös erillisistä suodattimista, mikä on melkoista yksinkertaiset laitteet. Useamman kanavamäärän multiplekserit valmistetaan kuitenkin Arrayed Wavelength Grating -tekniikalla, joka on erittäin herkkä lämpötilan muutoksille. Siksi tällaisia ​​multipleksereitä valmistetaan joko elektroninen piiri lämpöstabilointi (Thermal AWG) tai käyttämällä erityisiä automaattisia kompensaatiomenetelmiä, jotka eivät vaadi energiaa (Athermal AWG). Tämä tekee sellaisista multipleksereistä kalliimpia ja vaikeampia käyttää.

Käytännön rajoitukset valokuituviestinnässä

Lopuksi puhun hieman rajoituksista, joita sinun on käsiteltävä optisen viestinnän järjestämisessä.

Kuten toveri saul aivan oikein huomautti, ensimmäinen rajoitus on optinen budjetti.
Lisään siihen joitain selvennyksiä.

Jos puhumme kaksikuituisista viestintälinjoista, riittää, kun lasketaan optinen budjetti yhdelle aallonpituudelle - sille, jolla lähetys suoritetaan.

Heti kun meillä on aaltomultipleksointi (erityisesti yksikuituisten lähetinvastaanottimien tai CWDM-järjestelmien tapauksessa), on heti muistettava kuidun ominaisvaimennuksen epätasaisuus eri aallonpituuksilla ja multiplekserien aiheuttama vaimennus.

Jos rakennamme järjestelmää välihaaroilla OADM:ään, älä unohda laskea vaimennusta OADM:ssä. Muuten, se eroaa päästä päähän -kanavan ja lähtöaallonpituuksien osalta.

Älä unohda jättää muutaman desibelin käyttövaraa.

Toinen asia, jonka kanssa sinun on käsiteltävä, on kromaattinen dispersio. Siitä tulee todellakin ajankohtainen 10 Gbit/s linjoille, ja yleisesti ottaen laitevalmistaja miettii sitä ennen kaikkea. Muuten, juuri hajonta antaa fyysisen merkityksen kilometrien mainitsemiselle lähetin-vastaanottimien markkinointinimissä. Käyttöasiantuntijan on yksinkertaisesti hyödyllistä ymmärtää, että kuidussa on sellainen ominaisuus ja että kuidun signaalin vaimennuksen lisäksi myös dispersio pilaa kuvan. Lisää tageja