Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Российская Федерация
Управление образования администрации города
Славянска-на-Кубани и Славянского района Краснодарского края
Муниципальное Учреждение Образования
Средняя Общеобразовательная Школа №6
353840, Славянский район п.Совхозный ул.Агрономическая, 1 тел.: 26-1-35
«Оптоволоконные линии связи»
Автор:
Самофал Николай Викторович
Ученик 11 «А» СОШ №6
Пос.Совхозный Славянского района
Краснодарского края ул.Заводская, 32
тел: 26–8-62
Преподаватель:
Денисова Наталья Васильевна
Пос.Совхозный Славянского района
Краснодарского края ул.Юбилейная, 18
тел: 26–8-91
2002 год
Содержание
Особенности оптических систем связи
Физические особенности
Технические особенности
Оптическое волокно
Волоконно-оптический кабель
Оптические соединители
Электронные компоненты систем оптической связи
Лазерные модули для ВОЛС
Фотоприемные модули для ВОЛС
Применение ВОЛС в вычислительных сетях
Строительство и наладка ВОЛС
Литература
Вступление
Тема об оптоволоконной линии связи, является актуальной на данный момент времени, так как число людей на планете растет, и потребности в улучшение жизни то же увеличиваются. Ещё с древних времён человек совершенствуется: улучшает свои знания, стремится улучшить жизнь, создавая и моделируя предметы быта. И сейчас многие фирмы создают телевизоры, телефоны, магнитофоны, компьютера и многое другое, то есть – бытовую технику, которая упрощают жизнь человека. Но для внедрения этих новых технологий нужно изменять или улучшать старое. В пример этому можно привести наши линии связи на коаксиальном (медном) кабеле. Их скорость мала, даже для передачи видео информации, из одного места в другое, удалённое на большое расстояния, она не годится. А волоконная оптика как раз то, что нам нужно - её скоростью передачи информации очень большая. Низкие потери при передаче сигнала позволяет прокладывать значительные по дальности участки кабеля без установки дополнительного оборудования. Имеет хорошую помехозащищенность, легкость прокладки и долгие сроки работы кабеля практически в любых условиях. И это послужило причиной тому, что я взял эту тему для более глубокого познания об этой развивающейся линии связи служащей для передачи информации на высокой скорости. И об этом, я хочу рассказать вам в моём сообщении: «об оптоволоконных линиях связи».
Тезисы
1.Особенности оптических систем связи
Волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно".
1.1 Физические особенности
Оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка 1.1 Терабит/с. Говоря другими словами, по одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов.
Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в волокне.
1.2 Технические особенности
Волокно изготовлено из кварца.
Оптические волокна очень компактны и легки.
Стеклянные волокна - не металл.
Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа.
Важное свойство оптического волокна – долговечность.
Есть в волоконной технологии и свои недостатки
требуются активные высоконадежные
требуется дорогостоящее технологическое
затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями
2. Оптическое волокно
Важнейший из компонентов ВОЛС - оптическое волокно. Для передачи сигналов применяются два вида волокна: одномодовое и многомодовое. Свое название волокна получили от способа распространения излучения в них. Волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления.
В одномодовом волокне диаметр световодной жилы порядка 8-10 мкм, то есть, сравним с длиной световой волны. При такой геометрии в волокне может распространяться только один луч (одна мода).
В многомодовом волокне размер световодной жилы порядка 50-60 мкм, что делает возможным распространение большого числа лучей (много мод).
Дисперсия - это рассеяние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Существуют три типа дисперсии: модовая, материальная и волноводная. Модовая дисперсия. Материальная дисперсия. Волноводная дисперсия.
3. Волоконно-оптический кабель
На сегодня в мире несколько десятков фирм, производящих оптические кабели различного назначения
По условиям эксплуатации кабели подразделяют на:
монтажные
станционные
зоновые
магистральные
При изготовлении ВОК в основном используются два подхода:
конструкции со свободным перемещением элементов
конструкции с жесткой связью между элементами
способы сращивания строительных длин кабелей
4. Оптические соединители
После того, как оптический кабель проложен, необходимо соединить его с приемо-передающей аппаратурой. Сделать это можно с помощью оптических коннекторов (соединителей)
5. Электронные компоненты систем оптической связи
проблемы передачи и приема оптических сигналов
6. Лазерные модули для ВОЛС
Лазерные модули изготавливаются на основе высокоэффективных лазерных диодов.
7. Фотоприемные модули для ВОЛС
Фотоприемные модули изготавливаются на основе фотодиодов.
8. Применение ВОЛС в вычислительных сетях
Фирма "ВИМКОМ ОПТИК", занимаясь автоматизацией и электронными технологиями, разрабатывает и устанавливает локальные и магистральные сети с применением оптических линий связи. Фирма "ВИМКОМ ОПТИК" делает это по трем причинам. Во-первых, это выгодно. При установке протяженных сегментов сети не требуются повторители. Во-вторых, это надежно. В оптических линиях связи очень низкий уровень шумов. В третьих, это перспективно. Волоконно-оптические линии связи позволяют наращивать вычислительные возможности сети без замены кабельных коммуникаций.
9. Строительство и наладка ВОЛС
ВОЛС внутри одного здания
ВОЛС между зданиями
Кросс-коннектора
Сращивание волокон путем сварки на специальном аппарате "Sumitomo" type 35 SE
Многоразовый механический соединитель оптических волокон КОРЛИНК
Механические "сплайсы"
Рефлектометры
7920 Helios
MTS 5000
MTS 5200
Переговорный комплект
10. Литература
1.Особенности оптических систем связи.
Волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Основания так считать вытекают из ряда особенностей, присущих оптическим волноводам.
1.1 Физические особенности.
Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой несущей частотой. Это означает, что по оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка 1.1 Терабит/с. Говоря другими словами, по одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов. Скорость передачи данных может быть увеличена за счет передачи информации сразу в двух направлениях, так как световые волны могут распространяться в одном волокне независимо друг от друга. Кроме того, в оптическом волокне могут распространяться световые сигналы двух разных поляризаций, что позволяет удвоить пропускную способность оптического канала связи. На сегодняшний день предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну не достигнут.
Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0.22 дБ/км на длине волны 1.55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов. Для сравнения, лучшее волокно Sumitomo на длине волны 1.55 мкм имеет затухание 0.154 дБ/км. В оптических лабораториях США разрабатываются еще более "прозрачные", так называемые фтороцирконатные волокна с теоретическим пределом порядка 0,02 дБ/км на длине волны 2.5 мкм. Лабораторные исследования показали, что на основе таких волокон могут быть созданы линии связи с регенерационными участками через 4600 км при скорости передачи порядка 1 Гбит/с.
1.2 Технические особенности.
Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди.
Оптические волокна имеют диаметр около 1 – 0,2 мм, то есть очень компактны и легки, что делает их перспективными для использования в авиации, приборостроении, в кабельной технике.
Стеклянные волокна - не металл, при строительстве систем связи автоматически достигается гальваническая развязка сегментов. Применяя особо прочный пластик, на кабельных заводах изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении. Такие кабели можно монтировать на мачтах существующих линий электропередач, как отдельно, так и встроенные в фазовый провод, экономя значительные средства на прокладку кабеля через реки и другие преграды.
Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа. Волоконно-оптические линии связи нельзя подслушать неразрушающим способом. Всякие воздействия на волокно могут быть зарегистрированы методом мониторинга (непрерывного контроля) целостности линии. Теоретически существуют способы обойти защиту путем мониторинга, но затраты на реализацию этих способов будут столь велики, что превзойдут стоимость перехваченной информации.
Для обнаружения перехватываемого сигнала понадобится перестраиваемый интерферометр Майкельсона специальной конструкции. Причем, видность интерференционной картины может быть ослаблена большим количеством сигналов, одновременно передаваемых по оптической системе связи. Можно распределить передаваемую информацию по множеству сигналов или передавать несколько шумовых сигналов, ухудшая этим условия перехвата информации. Потребуется значительный отбор мощности из волокна, чтобы несанкционированно принять оптический сигнал, а это вмешательство легко зарегистрировать системами мониторинга.
Важное свойство оптического волокна - долговечность. Время жизни волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет, что позволяет проложить оптико-волоконный кабель один раз и, по мере необходимости, наращивать пропускную способность канала путем замены приемников и передатчиков на более быстродействующие.
Есть в волоконной технологии и свои недостатки:
При создании линии связи требуются активные высоконадежные элементы, преобразующие электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы. Необходимы также оптические коннекторы (соединители) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение-отключение. Точность изготовления таких элементов линии должна соответствовать длине волны излучения, то есть погрешности должны быть порядка доли микрона. Поэтому производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее.
Другой недостаток заключается в том, что для монтажа оптических волокон требуется дорогостоящее технологическое оборудование. а) инструменты для оконцовки. б) коннекторы. в) тестеры. г) муфты и спайс-касеты
Тестеры для ВОЛС Набор муфт для сплайс-касеты Сплайс-касета
Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями.
2. Оптическое волокно
Промышленность многих стран освоила выпуск широкой номенклатуры изделий и компонентов ВОЛС. Следует заметить, что производство компонентов ВОЛС, в первую очередь оптического волокна, отличает высокая степень концентрации. Большинство предприятий сосредоточено в США. Обладая главными патентами, американские фирмы (в первую очередь это относится к фирме "CORNING GLASS") оказывают влияние на производство и рынок компонентов ВОЛС во всем мире, благодаря заключению лицензионных соглашений с другими фирмами и созданию совместных предприятий.
Важнейший из компонентов ВОЛС - оптическое волокно. Для передачи сигналов применяются два вида волокна: одномодовое и многомодовое. Свое название волокна получили от способа распространения излучения в них. Волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления.
В одномодовом волокне диаметр световодной жилы порядка 8-10 мкм, то есть сравним с длиной световой волны. При такой геометрии в волокне может распространяться только один луч (одна мода).
В многомодовом волокне размер световодной жилы порядка 50-60 мкм, что делает возможным распространение большого числа лучей (много мод).
Оба типа волокна характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.
Затухание обычно измеряется в дБ/км и определяется потерями на поглощение и на рассеяние излучения в оптическом волокне.
Потери на поглощение зависят от чистоты материала, потери на рассеяние зависят от неоднородностей показателя преломления материала.
Затухание зависит от длины волны излучения, вводимого в волокно. В настоящее время передачу сигналов по волокну осуществляют в трех диапазонах: 0.85 мкм, 1.3 мкм, 1.55 мкм, так как именно в этих диапазонах кварц имеет повышенную прозрачность.
Другой важнейший параметр оптического волокна - дисперсия. Дисперсия - это рассеяние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Существуют три типа дисперсии: модовая, материальная и волноводная.
Модовая дисперсия - присуща многомодовому волокну и обусловлена наличием большого числа мод, время распространения которых различно.
Материальная дисперсия - обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.
Волноводная дисперсия - обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью скорости распространения моды от длины волны.
Поскольку светодиод или лазер излучает некоторый спектр длин волн, дисперсия приводит к уширению импульсов при распространению по волокну и тем самым порождает искажения сигналов. При оценке пользуются термином "полоса пропускания" - это величина, обратная к величине уширения импульса при прохождении им по оптическому волокну расстояния в 1 км. Измеряется полоса пропускания в МГц*км. Из определения полосы пропускания видно, что дисперсия накладывает ограничение на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов.
Если при распространении света по многомодовому волокну, как правило, преобладает модовая дисперсия, то одномодовому волокну присущи только два последних типа дисперсии.
Затухание и дисперсия у разных типов оптических волокон различны. Одномодовые волокна обладают лучшими характеристиками по затуханию и по полосе пропускания, так как в них распространяется только один луч. Однако, одномодовые источники излучения в несколько раз дороже многомодовых. В одномодовое волокно труднее ввести излучение из-за малых размеров световодной жилы, по этой же причине одномодывое волокна сложно сращивать с малыми потерями. Оконцевание одномодовых кабелей оптическими разъемами также обходится дороже.
Многомодовые волокна более удобны при монтаже, так как в них размер световодной жилы в несколько раз больше, чем в одномодовых волокнах. Многомодовый кабель проще оконцевать оптическими разъемами с малыми потерями (до 0.3 dB) в стыке. На многомодовое волокно расчитаны излучатели на длину волны 0.85 мкм - самые доступные и дешевые излучатели, выпускаемые в очень широком ассортименте. Но затухание на этой длине волны у многомодовых волокон находится в пределах 3-4 dB/км и не может быть существенно улучшено. Полоса пропускания у многомодовых волокон достигает 800 МГц*км, что приемлемо для локальных сетей связи, но не достаточно для магистральных линий.
3. Волоконно-оптический кабель
Вторым важнейшим компонентом, определяющим надежность и долговечность ВОЛС, является волоконно-оптический кабель (ВОК). На сегодня в мире несколько десятков фирм, производящих оптические кабели различного назначения. Наиболее известные из них: AT&T, General Cable Company (США); Siecor (ФРГ); BICC Cable (Великобритания); Les cables de Lion (Франция); Nokia (Финляндия); NTT, Sumitomo (Япония), Pirelli(Италия).
Определяющими параметрами при производстве ВОК являются условия эксплуатации и пропускная способность линии связи.
По условиям эксплуатации кабели подразделяют на:
монтажные
станционные
зоновые
магистральные
Первые два типа кабелей предназначены для прокладки внутри зданий и сооружений. Они компактны, легки и, как правило, имеют небольшую строительную длину.
Кабели последних двух типов предназначены для прокладки в колодцах кабельных коммуникаций, в грунте, на опорах вдоль ЛЭП, под водой. Эти кабели имеют защиту от внешних воздействий и строительную длину более двух километров.
Для обеспечения большой пропускной способности линии связи производятся ВОК, содержащие небольшое число (до 8) одномодовых волокон с малым затуханием, а кабели для распределительных сетей могут содержать до 144 волокон как одномодовых, так и многомодовых, в зависимости от расстояний между сегментами сети.
При изготовлении ВОК в основном используются два подхода:
конструкции со свободным перемещением элементов
конструкции с жесткой связью между элементами
По видам конструкций различают кабели повивной скрутки, пучковой скрутки, кабели с профильным сердечником, а также ленточные кабели. Существуют многочисленные комбинации конструкций ВОК, которые в сочетании большим ассортиментом применяемых материалов позволяют выбрать исполнение кабеля, наилучшим образом удовлетворяющее всем условиям проекта, в том числе - стоимостным.
Особый класс образуют кабели, встроенные в грозотрос.
Отдельно рассмотрим способы сращивания строительных длин кабелей.
Сращивание строительных длин оптических кабелей производится с использованием кабельных муфт специальной конструкции. Эти муфты имеют два или более кабельных ввода, приспособления для крепления силовых элементов кабелей и одну или несколько сплайс-пластин. Сплайс-пластина - это конструкция для укладки и закрепления сращиваемых волокон разных кабелей.
4. Оптические соединители
После того, как оптический кабель проложен, необходимо соединить его с приемо-передающей аппаратурой. Сделать это можно с помощью оптических коннекторов (соединителей). В системах связи используются коннекторы многих видов. Сегодня мы рассмотрим лишь основные виды, получившие наибольшее распространение в мире. Внешний вид разъемов показан на рисунке см. выше (Недостатки ВОЛС).
Характеристики коннекторов представлены в таблице 1. Когда мы говорим, что данные виды коннекторов имеют наибольшее распространение, то это означает, что большинство приборов ВОЛС имеют розетки (адаптеры) под один из перечисленных видов коннекторов. Хотелось бы сказать несколько слов о последнем разделе таблицы 1. В нем упомянут новый тип фиксации: "Push-Pull".
Таблица 1:
Тип разъема ЛВС телекоммуникации кабельное ТВ измерит. аппаратура Дуплексные системы связи фиксация FC/PC + + + резьба ST + + BNC SMA + + резьба SC + + + + Push-Pull FDDI(MIC) + + Push-PullФиксация "Push-Pull" обеспечивает подключение коннектора к розетке наиболее простым образом - на защелке. Защелка-фиксатор обеспечивает надежное соединение, при этом не нужно вращать накидную гайку. Важное преимущество разъемов с фиксацией Push-Pull - это высокая плотность монтажа оптических соединителей на распределительных и кроссовых панелях и удобство подключения.
5. Электронные компоненты систем оптической связи
Теперь давайте коснемся проблемы передачи и приема оптических сигналов.
Первое поколение передатчиков сигналов по оптическому волокну было внедрено в 1975 году. Основу передатчика составлял светоизлучающий диод, работающий на длине волны 0.85 мкм в многомодовом режиме.
В течение последующих трех лет появилось второе поколение - одномодовые передатчики, работающие на длине волны 1.3 мкм.
В 1982 году родилось третье поколение передатчиков - диодные лазеры, работающие на длине волны 1.55 мкм.
Исследования продолжались и вот появилось четвертое поколение оптических передатчиков, давшее начало когерентным системам связи - то есть системам, в которых информация передается модуляцией частоты или фазы излучения. Такие системы связи обеспечивают гораздо большую дальность распространения сигналов по оптическому волокну. Специалисты фирмы NTT построили безрегенераторную когерентную ВОЛС STM-16 на скорость передачи 2.48832 Гбит/с протяженностью в 300 км, а в лабораториях NTT в начале 1990 года ученые впервые создали систему связи с применением оптических усилителей на скорость 2.5 Гбит/с на расстояние 2223 км.
Появление оптических усилителей на основе световодов способных усиливать проходящие по световоду сигналы на 30 dB, дало начало пятому поколению систем оптической связи. В настоящее время быстрыми темпами развиваются системы дальней оптической связи на расстояния в тысячи километров. Успешно эксплуатируются трансатлантические линии связи США-Европа ТАТ-8 и ТАТ-9, Тихоокеанская линия США-Гавайские острова-Япония ТРС-3. Ведутся работы по завершению строительства глобального оптического кольца связи Япония-Сингапур-Индия-Саудовская Аравия-Египет-Италия.
В последние годы наряду с когерентными системами связи развивается альтернативное направление: солитоновые системы связи. Солитон - это световой импульс с необычными свойствами: он сохраняет свою форму и теоретически может распространяться по "идеальному" световоду бесконечно далеко. Солитоны являются идеальными световыми импульсами для связи. Длительность солитона составляет примерно 10 трилионных долей секунды (10 пс). Солитоновые системы, в которых отдельный бит информации кодируется наличием или отсутствием солитона, могут иметь пропускную способность не менее 5 Гбит/с на расстоянии 10 000 км. Такую систему связи предполагается использовать на уже построенной трансатлантической линии ТАТ-8. Для этого придется поднять подводный ВОК, демонтировать все регенераторы и срастить все волокна напрямую. В результате на подводной магистрали не будет ни одного промежуточного регенератора.
6. Лазерные модули для ВОЛС
Лазерные модули серии LFO изготавливаются на основе высокоэффективных MQW лазерных диодов и выпускаются в стандартных неохлаждаемых коаксиальных корпусах с одномодовым или многомодовым оптическим волокном. Отдельные модели, наряду с неохлаждаемым исполнением, могут выпускаться лазеры типа LFO-18/2-i на рис. со встроенным микрохолодильником и терморезистором. Все модули имеют широкий диапазон рабочих температур, высокую стабильность мощности излучения, ресурс работы более 500 тыс. часов и являются лучшими источниками излучения для цифровых (до 622 Мбит/с) оптических линий связи, оптических тестеров и оптических телефонов.
Модель Мощность излучения, мВт Длина волны, нм Тип оптического волокна Микрохолодильник Тип корпуса LFO-14-ip 1,0...1,5 1310 SM - 4-pin LFO-14-i есть DIL-14 LFO-14/2-ip 2,0...3,0 1310 SM - 4-pin LFO-14/2-i есть DIL-14 LFO-17-ip 2,0...3,0 1310 ММ - 4-pin LFO-17-i есть DIL-14 LFO-17/m-ip 1,0 850 MM - 4-pin LFO-18-ip 0,8...1,2 1550 SM - 4-pin LFO-18-i 1,0...1,5 есть DIL-14 LFO-18/2-ip 2,0...3,0 1550 SM - 4-pin LFO-18/2-i есть DIL-14
7. Фотоприемные модули для ВОЛС
Фотоприемные модули серии PD-1375 для спектрального диапазона 1100-1650 нм изготавливаются на основе фотодиодов и выпускаются в неохлаждаемом исполнении с одномодовым (модельPD-1375s-ip), либо многомодовым (модель PD-1375m-ip), оптическим волокном , а также в корпусе типа "оптическая розетка" для стыковки с SM и MM волокнами, оконцованными разъемом типа "FC/PC" (модель PD-1375-ir).Модули имеют широкий диапазон рабочих температур, высокую спектральную чувствительность, низкие темновые токи и предназначены для работы в аналоговых и цифровых волоконно-оптических линиях связи со скоростью передачи информации до 622 Мбит/сек.
Параметр
PD-1375s-ip
http://www.simetron.ru/suppliers/fti/prom-34_rus.pdfPD-1375m-ip
PD-1375-ir
Спектральный диапазон , нм 1100...1650 1100...1650 1100...1650 Чувствительность, А/Вт 0,9 0,9 0,9 Скорость приема, Мбит/с 2...622 2...622 2...622 Тип оптического волокна SM MM SM или ММ Тип корпуса 4-pin 4-pin "розетка"8. Применение ВОЛС в вычислительных сетях
Наряду со строительством глобальных сетей связи оптическое волокно широко используется при создании локальных вычислительных сетей (ЛВС).
Фирма "ВИМКОМ ОПТИК", занимаясь автоматизацией и электронными технологиями, разрабатывает и устанавливает локальные и магистральные сети с применением оптических линий связи. Фирма "ВИМКОМ ОПТИК" делает это по трем причинам. Во-первых, это выгодно. При установке протяженных сегментов сети не требуются повторители. Во-вторых, это надежно. В оптических линиях связи очень низкий уровень шумов. В третьих, это перспективно. Волоконно-оптические линии связи позволяют наращивать вычислительные возможности сети без замены кабельных коммуникаций. Для этого нужно просто установить более быстродействующие передатчики и приемники. Это важно для тех пользователей, кто ориентируется на развитие своей ЛВС.
Кабель для связи сегментов сети стоит недорого, но работы по его прокладке могут составить самую крупную статью расходов по установке сети. Потребуется труд не только техников-кабельщиков, но и целой команды строителей (штукатуров, маляров, электриков), что обойдется недешево, если учесть возрастающую стоимость ручного труда.
Схема ВОЛС, применяемых, в частности, в ЛВС, устроена следующим образом:
Электрический сигнал идет от сетевого контроллера, устанавливаемого в рабочую станцию или сервер (например, сетевой контроллер Ethernet), затем поступает на электрический вход трансивера (например, оптический трансивер ISOLAN 3Com), который преобразует электрический сигнал в оптический. Оптический кабель (например, ОКГ-50-2) присоединяется к оптическим разъемам трансивера с помощью оптических соединителей.
9. Строительство и наладка ВОЛС.
ВОЛС внутри одного здания. В этом случае для связи применяется двухволоконный ОК (типа "Лапша"), который при необходимости может быть проложен в трубке под полом или вдоль стен в декоративных коробах. Все работы могут быть произведены самим заказчиком, если поставляемый кабель будет оконцован соответствующими коннекторами.
ВОЛС между зданиями строится с прокладкой ВОК либо по колодцам кабельных коммуникаций, либо путем подвеса ВОК между опорами. В этом случае необходимо обеспечить сопряжение толстого многоволоконного кабеля с оптическими трансиверами. Для этого используют кабельные муфты, в которых производится разделка концов ВОК, идентификация волокон и оконцевание волокон коннекторами, соответствующими выбранным трансиверам. Эту работу можно выполнить несколькими способами.
Возможны и другие способы стыковки ВОК с оптическими трансиверами. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. В практике специалистов фирмы "ВИМКОМ ОПТИК" получил распространение третий способ, так как он экономичен, надежен, обеспечивает малые вносимые оптические потери за счет применения розеток и коннекторов с керамическими элементами, а также удобен для пользователей.
Особо следует сказать о необходимости оптического кросс-коннектора. Он предназначен для установки на стене или любой вертикальной поверхности. Оптические кроссы фирмы АМП могут иметь емкость от 6 до 64 портов типа SC, FC или ST. Возможна комбинация портов различных типов внутри кросса.
Многоразовый механический соединитель оптических волокон КОРЛИНК (Corelink) предназначен для оперативного ремонта волоконно-оптических линий; для сращивания оптического кабеля, как в стационарных, так и в полевых условиях; для тестирования оптического волокна. КОРЛИНК используется для механического сращивания одномодовых и многомодовых волокон диаметром 125 мкм. Он позволяет многократно соединять оптические волокна с минимальными затратами и за минимальное время. КОРЛИНК может быть использован для соединения волокон с диаметром буферного покрытия 250мкм и 900мкм в любых сочетаниях. Прозрачный корпус позволяет визуально контролировать процесс монтажа. Кроме того, есть возможность более точной ориентации волокон для уменьшения потерь.
Основные достоинства это простая и экономичная технология монтажа; малые габариты; быстрое и надежное соединение одномодовых и многомодовых волокон; многократное использование; малые потери.
Вносимое затухание < 0,1dB Обратное отражение –55dB Рабочая температура –40 до 80° С Габаритные размеры 51х7,6х3,3mm Количество повторных циклов соединения не менее 10 Среднее время монтажа 30 секундДля быстрого соединения волокон сейчас используются специально разработанные фирмой 3М механические "сплайсы" (splice). Это пластиковые устройства размерами 40x7x4 мм, состоящие из двух частей: корпуса и крышки. Внутри корпуса находится специальный желоб, в который с разных сторон вставляются соединяемые волокна. Затем надевается крышка, являющаяся одновременно замком. Особая конструкция "сплайса" надежно центрирует волокна. Получается герметичное и качественное соединение волокон с потерями на стыке ~ 0.1 dB. Такие "сплайсы" особенно удобны при быстром восстановлении повреждений ВОЛС. Время на соединение двух волокон не превышает 30 секунд после того как волокна подготовлены (снято защитное покрытие, сделан строго перпендикулярный скол). Монтаж ведется без применения клея и специального оборудования, что очень удобно при работе в труднодоступном месте (например, в кабельном колодце).
Другие способы сращивания менее распространены, но на них я останавливаться не буду.
Следует отметить, что за последние годы разработано несколько способов сращивания оптических волокон. Универсальным считается способ сращивания волокон путем сварки на специальном аппарате. Такие аппараты производят фирмы: BICC(Великобритания), Ericsson (Швеция), Fujikura, Sumitomo(Япония). Высокая стоимость сварочных аппаратов стала причиной создания альтернативных технологий сращивания оптических волокон.
Монтаж оптических линий связи фирма "ВИМКОМ ОПТИК" проводит с помощью сварочного аппарата фирмы "Sumitomo" type 35 SE. Этот аппарат позволяет сваривать любые типы волокон в ручном и автоматическом режимах, тестирует волокно перед сваркой, устанавливает оптимальные параметр работы, оценивает качество поверхностей волокон перед сваркой, измеряет потери в месте соединений волокон и,если это необходимо, дает команду повторить сварку. Кроме этого аппарат защищает место сварки специальной гильзой и проверяет на прочность сварное соединение. Аппарат позволяет сваривать одномодовые и многомодовые волокна с потерями 0.01dB, что является превосходным результатом. Особо хочется сказать о специально разработанной методике оценки качества сварки. В аппаратах других конструкций, например BICC, волокно изгибается, и в месте изгиба свариваемого волокна водится излучение лазера, которое регистрируется в месте изгиба второго свариваемого волокна фотоприемником. При таком способе измерений волокно подвергается чрезмерной деформации изгиба, что может привести к образованию трещин на этом участке волокна. Sumitomo проводит измерения неразрушающим способом на основе обработки видеоинформации по специально разработанным алгоритмам.
Для некоторых специальных применений оптические волокна выпускаются с особым покрытием оболочки или со сложным профилем показателя преломления на границе "жила-оболочка". В такие волокна очень трудно ввести зондирующее излучение в области изгиба. Для аппаратов Sumitomo работа со специальными волокнами не вызывает затруднений. Подобные аппараты довольно дороги, но мы работаем именно на таких аппаратах. Этим достигаются две цели: 1) высокое качество сварки, 2) высокая скорость работ, что немаловажно при выполнении ответственных заказов (срочная ликвидация аварии на магистральной линии связи).
В процессе монтажа ВОЛС осуществляется тестирование линии с помощью оптического рефлектометра. Модель 7920 Helios – это современный оптический рефлектометр, основанный на принципе открытой архитектуры. Прибор имеет промежуточные размеры между мини- и большими рефлектометрами, имеет встроенный дисковод 3,5” (формата MS-DOS) для хранения и последующей обработки результатов измерений, встроенный принтер, электролюминесцентный дисплей. Helios предназначен для работы, как в полевых, так и в лабораторных условиях на всех видах волоконно-оптических трасс. Helios обладает повышенным быстродействием и позволяет проводить все необходимые измерения при максимальном динамическом диапазоне менее чем за 1 минуту. Он автоматически подбирает параметры измерений в зависимости от характеристик оптического волокна для достижения максимальной точности. Измерения могут, проводится в ручном, полу- или автоматическом режимах. Все результаты могут отображаться в виде графиков или таблиц. Рефлектометр позволяет проводить измерения потерь обратного рассеяния и калибровку коэффициента преломления волокна.
Серия рефлектометров MTS 5000 новая разработка WAVETEK в области тестирования ВОЛС. Уникальное конструктивное решение позволяет устанавливать в приборы серии MTS 5000 два сменных оптических модуля и получать в одном приборе любую необходимую комбинацию оптических средств измерений, например: оптический рефлектометр + оптический тестер или одномодовый оптический рефлектометр + многомодовый оптический рефлектометр.
Всего доступно более 22 модулей, которые закрывают весь диапазон измерений, начиная от модулей с динамическим диапазонам 40 дБ для больших расстояний и заканчивая модулями с разрешениям лучше 1 м и модулями оптических тестеров для всех длин волн. Приборы серии MTS 5000 могут оснащаться такими устройствами, как локатор дефектов в видимом диапазоне для обнаружения повреждений в коротких оптических кабелях и волокнах и оптический телефон (оптический телефон прибора MTS совместим с телефоном оптических тестеров серии OTS).
С помощью одного-двух нажатий клавиши можно провести полностью автоматические измерения по всей рефлектограмме, при этом все результаты измерений заносятся в таблицу. Стандартная память позволяет хранить до 200 рефлектограмм. Дополнительно на прибор можно устанавливать 3,5” диск, совместимый с MS-DOS, и встроенный жёсткий диск ёмкостью 1 Гб.
Встроенные интерфейсы RS-232 и Centronics позволяют распечатывать результаты на любом принтере или передавать их на персональный компьютер для анализа с помощью программы WINTRACE. Управление прибором осуществляется с помощью простой и понятной системы меню.
Отличие MTS 5200 от MTS 5100 состоит лишь в том, что прибор MTS 5200 может дополнительно комплектоваться высококачественным встроенным принтером для получения отчёта непосредственно на месте измерений, а также интерфейсом IEEE-488 для интеграции MTS 5200 в автоматические системы мониторинга.
Каждый прибор серии MTS 5000 собран в компактном ударопрочном корпусе. Питание приборов осуществляется как от сети 220В через адаптер, так и от внутренней батареи. При установке дополнительной батареи приборы могут работать более 16 часов без внешних источников питания.
Переговорный комплект позволяет использовать блок проверки потерь (Loss Test Set) для дуплексной связи во время испытания оптического волокна. При использовании опции оптического телефона необходимо задействовать два оптических волокна (передача/приём), которые, в свою очередь, являются одновременно объектами тестирования и средой передачи голосовых сообщений. Эта функция особенно полезна для операторов, находящихся на разных концах кабеля, при необходимости вести диалог в процессе измерений характеристик оптического кабеля.
В результате внедрения ВОЛС прирост объема продаж приводит к значительному снижению стоимости всех компонентов, а новые технологии строительства оптических сетей позволяют создавать высоконадежные телекоммуникации.
10. Литература
"Волоконно-оптические системы передачи и кабели" Справочник. под ред. Гроднева И.И., Мурадяна А.Г., Шарафутдинова Р.М. и др.,М., Радио и связь, 1993
"Волоконно-оптическая техника", Технико-коммерческий сборник. М., АО ВОТ, N1, 1993.
Гольдфарб "Волоконно-оптические кабели" Итоги науки и техники, сер. "Связь", т.6, 1990.
"Волоконно-оптические линии связи" Справочник. под ред. Свечникова С.В. и Андрушко Л.М., Киев "Тэхника", 1988
"Зарубежная техника связи", сер. "Телефония, телеграфия, передача данных", ЭИ вып. 11-12, 1991
Иностранная техника и экономика средств связи, вып. 5-6, 1990
Морозов "Оптические кабели", Вестник связи, N 3,4,7,9, 1993
Десурвир "Световая связь: пятое поколение", В мире науки,N 3, 1992
Гроднев И.И. "Глобальное кольцо волоконно-оптической связи"
Кабельная техника, N 3, 1993
Козелев А.И. "Анализ состояния и перспектив развития цифровых сетей связи на основе наземных и подводных волоконно-оптических систем передачи с учетом строительства ТСЛ", Зарубежная радиоэлектроника, 1993