Волоконно-оптические локальные сети. Принцип работы. Типы кабелей. Потери в кабелях. Регенерационные пукты

В настоящее время во всем мире предъявляются высокие запросы к качеству и скорости связи. Чтобы удовлетворить всем требованиям пользователей в скорости, надежности, защищённости и помехоустойчивости практические все провайдеры перешли на волокно-оптические линии передачи. Волокно-оптическая система представляет собой систему из устройств и линий связи, в которой информация передается при помощи излучения лежащего в инфракрасном диапазоне.

В общем виде схему волокно-оптической линии связи можно представить в виде:

Функции блоков:

• Модулятор  модулирует по частоте.
• Излучатель – светодиод или лазер, испускает коротковолновые импульсы.
• Фотодетектор – фотодиод с pn-переходами, преобразует сигнал из  оптического в электрический.
• Усилитель – усиливает сигнал.

Чтобы система функционировала исправно и не было никаких накладок с приемом/передачей были оговорены следующие стандарты скоростей:

• 8 Мбит/с;
• 8,4 Мбит/с (120 каналов);
• 34,3 Мбит/с (480 каналов);
• 139 Мбит/с (1920 каналов).

Теперь давайте рассмотрим с вами структурную схему волокно-оптической передачи:

Аппаратура стыка

В данной схеме присутствует устройство скремблер. Скремблер - это устройство, необходимое для выполнения функции скремблирования. Скремблированием называют обратимое преобразование цифрового кода, без каких либо изменений скорости  с целью получить последовательность, обладающую случайными свойствами. После скремблирования в выходной последовательности равновероятно появляются логические единицы и нули.

Компоненты волокно-оптической системы передачи:

• Передатчик преобразует поступившую на него информацию из электрических сигналов в световые импульсы.
• Приемник выполняет обратную передатчику функцию, преобразует поступившие на него световые импульсы в электрические сигналы.
• Источники излучения излучает световые импульсы, входит в состав передатчика. Они должны обладать большой выходной мощностью, предполагать возможность разнообразных типов модуляции, иметь малые габариты и стоимость, а также большой срок службы.
• Детекторы ВОЛС (фотодетекторы) входят в состав приемника, преобразует входные световые импульсы в электрический ток.
• Мультиплексоры позволяют решить задачи для уплотнения каналов связи во всем оптическом диапазоне.
• Демультиплексоры выполняют задачу разъединения каналов связи во всем оптическом диапазоне.

Оптические циркуляторы (разветвители) – пассивное трех- или четырех- портовое оптическое устройство, которое распределяет поступающее оптическое излучение в различные порты. Они не ограничивают скорость передачи информации.

Схема работы оптического циркулятора при двунаправленной передаче по одному оптоволоконному кабелю.

• ПОМ – передающий оптический модуль (слева);
• ПРОМ – принимающий оптический модуль (справа);
• ОС – одномодовый оптический соединитель;
• Аттенюатор -  одномодовый оптический аттенюатор;
• ОЦ – оптический циркулятор;

Модуляция в волоконно-оптических локальных сетях.

В оптоволоконных сетях используются несколько видов модуляции: Передатчики с прямой модуляцией: модулирующий сигнал управляется оптической несущей. Наиболее простой вид модуляции – прямая модуляция.

Архитектура топологии  волоконно-оптических локальных сетей.

На выбор архитектуры сети влияют следующие условия:

1. Количество подключаемых абонентов;
2. Расположение главной станции;
3. Требования, предъявляемые к каналам;
4. Скорость и надежность системы.

Самыми оптимальными топологиями для строительства ВОЛС являются топологии типа точка-точка, линия и звезда.

Типы кабелей:

Прежде всего, стоит заметить, что все кабели волоконно-оптической технологии делятся на три типа. Первый тип представляет собой концентрический кабель повивной скрутки. Ко второму типу относят кабели с профилированным сердечником. В третью группу входят плоские кабели ленточного типа.

В кабелях повивной скрутки каждый новый повив сердечника по сравнению с предыдущим на шесть волокон больше, таким образом, в таких кабелях может быть шесть, двенадцать и восемнадцать волокон.

У кабелей с профилированным сердечником в центре имеется пластмассовый сердечник с пазами, в которых размещаются оптические волокна. Может содержать четыре, шесть, восемь или десять волокон. Он содержит в себе медные провода для дистанционного питания регенерационных пунктов.

В третьей группе кабели состоят из стопки плоских пластмассовых лент, в которых вмонтировано определенное число волокон (шесть, восемь или двенадцать).

Кабель для прокладки сети следует выбирать, руководствуясь информацией о потерях сигнала в кабеле. Существует множество разных потерь, но нам следует обратить внимание только на основные их них.

Потери на поглощении связаны с преобразованием одного вида энергии в другой.

Потери на рассеивание – снижение мощности сигнала в кабеле с уменьшением длинны волны. Чем меньше длина волны , тем сильнее увеличиваются потери на рассеивание.

Дисперсия – рассеивание во временных спектрах и модовых составляющих оптического сигнала. Существует несколько типов дисперсии. Межмодовая дисперсия обусловлена не идеальностью современных источников света, которые испускают волны в нескольких направлениях, и они проходят по разным траекториям, следовательно, лучи достигают приемника в разные моменты времени. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длинны волны. Если распределить в плоскости волны неправильно  и неравномерно, то волны, проходящие путь по разным траекториям будут иметь разные скорости распределения. Существует еще межчастотная обусловленая тем, что источник света испускает волны разной длинны, а в кварцевом стекле более короткие волны распространяются быстрее из- за, чего достигают конца световода раньше времени.

Все виды помех отрицательно влияют на качество и пропускную способность канала. Таким образом, дисперсия накладывает ограничения на дальность передачи.

Правила проектирования ВОЛС. Регенерационные пункты

При проектировании сети следует учесть все потери в кабеле, потери на разъемных и неразъемных соединителях. Беря в руки карту местности, необходимо отмерить маршрут, заранее предполагая то, как будет проложен Ваш кабель. Следует руководствоваться тем, что к регенерационным пунктам необходим удобный подъезд, чтобы в случае поломки добраться до них не составило труда. Если ваша сеть проходит по магистрали, то самый оптимальный вариант - это подвес кабеля на линиях электропередач. Таким образом, вам необходимо рассчитать полную длину маршрута Вашей сети и, зная максимальную длину регенерационного участка, которую можно найти, зная все потери в кабеле, Вы можете начать оптимально размещать регенерационные пункты.

• < Назад
• Вперёд >