- •Е.И. Воробьева
- •Введение
- •1.Системы передачи информации. Способы представления и преобразования сообщений, сигналов и помех.
- •1.1 Общие сведения о системах связи
- •1.1.1 Информация. Сообщение. Сигнал
- •1.1.2 Обобщенная структура систем связи
- •1.1.3 Дискретизация непрерывного сигнала
- •1.2 Методы модуляции в системах связи
- •1.3 .Цифровая обработка аналоговых сигналов
- •1.3.1 Преобразование аналог—цифра. Шумы квантования
- •1.3.2 Преобразование цифра-аналог и восстановление континуального сигнала
- •1.4 Кодирование информации в системах связи
- •1.4.1 Назначение и классификация кодов
- •1.4.2 Неравномерные эффективные коды
- •1.4.3 Принципы помехоустойчивого кодирования
- •1.4.4Линейные двоичные блочные коды
- •1.4.5 Циклические коды
- •1.4.6 Сверточные коды
- •2 Многоканальные системы передачи информации
- •2.1 Уплотнение информации в аналоговых системах связи.
- •2.2 Цифровые системы многоканальной передачи
- •3 Принципы построения систем электросвязи.
- •3.1 Системы телефонной связи.
- •3.1.1 Телефонный аппарат
- •3.1.2 Структура атс, сигнализация, установление соединений (коммутация)
- •3.1.3 Сигнализация
- •3.1.4 Устройства сопряжения
- •3.1.5 Цифровая телефония
- •3.2 Коротковолновые и ультракоротковолновые системы связи
- •3.3.Телевизионные системы
- •3.3.1 Преобразование видеоинформации в сигнал
- •3.3.2 Сообщение и его кодирование
- •3.3.3 Методы цифрового кодирования, используемые при формировании тв программ
- •3.3.4 Цифровая передача сигналов телевидения по линиям связи и иерархия икм систем
- •3.3.5 Цифровое кодирование полных цветовых сигналов pal, secam в аппаратно-студийном комплексе
- •3.3.6 Выбор частоты дискретизации при цифровом кодировании полных цветовых телевизионных сигналов
- •3.3.7 Эффективное цифровое кодирование тв сигнала
- •3.4 Системы подвижной радиосвязи общего пользования
- •3.4.1 Особенности и классификация систем подвижной радиосвязи (спрс)
- •I – l j – k
- •3.4.2 Транкинговые системы
- •3.4.2.1 Преимущества транковых сетей
- •3.4.2.2 Архитектура транкинговых систем
- •3.4.2.2.1 Однозоновые системы
- •3.4.2.2.2. Многозоновые системы
- •3.4.3 Сотовые системы (сспс).
- •3.4.4 Подход к проектированию сспс.
- •3.25 Древовидная сеть
- •3.4.5 Разделение сетей на иерархические уровни.
- •3.4.5.1 Физический уровень.
- •3.4.5.2 Канальный уровень.
- •3.4.5.3 Сетевой уровень.
- •3.4.6 Пути усовершенствования сспс.
- •3.4.7 Повышение надежности.
- •3.4.8 Увеличение скорости передачи.
- •3.4.9 Стандарты сспс.
- •3.5 Спутниковые системы связи
- •3.5.1 Основные параметры спутниковых линий связи
- •3.5.2. Принципы функционирования и обобщённая структурная схема систем спутниковой связи
- •3.5.3. Орбиты спутников связи, способы вывода спутников на орбиту
- •3.5.4 Способы модуляции и формирование групповых сигналов аналоговых и цифровых ссс
- •3.5.5 Способы модуляции
- •3.5.6 Многостанционный доступ (мд).
- •3.5.7 Структура кадра
- •3.5.8 Методы вхождения в синхронизм.
- •3.6 Волоконно-оптические системы связи
- •3.6.1 Оптическое волокно и особенности распространения светового потока в оптическом волокне
- •3.6.2 Методы модуляции светового потока
- •3.6.3 Лазеры и оптическое волокно
- •3.6.4 Структура восс
- •4. Сети связи и системы коммутации
- •4.1 Общие сведения о сетях связи
- •4.1.1 Модель взаимосвязи открытых систем osi / iso
- •4.1.2 Классификация сетей по области действия
- •4.1.2.1 Локальные сети
- •Характеристики лвс
- •4.1.2.2 Городские сети
- •4.1.2.3 Глобальные сети
- •4.2 Особенности современных сетевых архитектур
- •4.2.1Модель ssa компании ibm
- •4.2.2 Базовая модель dna фирмы dec.
- •4.2.3 Сети tcp/ip
- •4.3 Маршрутизазия и управление потоками в сетях связи.
- •4.3.1 Классификация алгоритмов маршрутизации.
- •4.3.2 Типы алгоритмов маршрутизации
- •4.4 Сети интегрального обслуживания
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.6 Волоконно-оптические системы связи
Работы в области оптической связи активно начали развиваться с 1960 года, когда появились лазерные источники света. Однако до 1970 года вопрос практического использования волоконно-оптических систем связи (ВОСС) не рассматривался ввиду отсутствия оптического волокна с малым затуханием светового сигнала (менее 20 дБ/км). В настоящее время уже выпускаются волокна с коэффициентом затухания 0,5 дБ/км для передачи сигнала на длине волны 1,2 мкм и создание волоконно-оптических систем связи стало реальностью. Одним из достоинств волоконно-оптических систем связи является использование больших длин линий между ретрансляторами и возможность передачи данных большой информационной емкости, что значительно снижает стоимость систем связи.
3.6.1 Оптическое волокно и особенности распространения светового потока в оптическом волокне
Важнейшим компонентом ВОСС является оптическое волокно. В большинстве случаев оно изготавливается из стекла (SiO2 Si- кремний, О2 - кислород), содержащего различные добавки. Эти добавки вводятся для того, чтобы контролировать показатель преломления стекла. Большинство волокон имеют цилиндрическую форму, с показателем преломления nc сердцевины немного большим показателя преломления оболочки n0. Профиль такого волокна показан на рисунке 3.54
Рис.3.54 Структура оптоволокна
Различают волокна ступенчатые и градиентные. Профили показателей преломления ступенчатого и градиентного волокон показаны на рисунке 3.55
Рис. 3.55 Профили показателей преломления ступенчатого и градиентного волокон
Показатель преломления n(r) для ступенчатого волокна
,
показатель преломления градиентного волокна
,
где .
Коэффициент для различных волокон с различными добавками равен 2
Одномодовое волокно обычно имеет радиус сердцевины а порядка одной длины волны =1,21,6 мкм.
Многомодовое волокно – это волокно, радиус сердцевины а которого значительно превышает одну длину волны и обычно составляет 2550 мкм.
В многомодовом волокне могут распространяться сотни и тысячи мод. При этом каждая мода обладает своей собственной групповой скоростью, что в итоге может приводить к расширению короткого светового импульса передаваемого по оптическому волокну и, следовательно снижает количество передаваемой информации, т.е. снижает пропускную способность. Это явление называют дисперсией мод. Для снижения дисперсии мод вводят волокно с градиентным показателем преломления (градиентное волокно), в котором разница в групповых скоростях компенсируется и все моды имеют приблизительно одинаковую групповую скорость.
Повысить пропускную способность ВОСС можно также используя одномодовое ступенчатое волокно, но их, из-за малых размеров сердцевины 01,2 мкм, трудно сращивать.
Распространение света по оптическому волокну можно схематично представить как показано на рисунке 3.56
Рис. 3.56 Распространение света по оптическому волокну
Пусть M- максимальный угол ввода световых лучей в оптическое волокно. Тогда M- это критический угол, выходя за который лучи света не будут собираться в пучок. На основе законов преломления световых лучей на границах воздух-волокно и сердцевина-оболочка получим
,
решая совместно эти уравнения имеем
,
где NA –числовая апертура волокна. Поскольку разница между показателем преломления сердцевины nс и оболочки n0 обычно очень мала, можно записать
,
где
Если допустить, что , то видно, что величина (числовая апертура)NA представляет собой максимально допустимый угол, в пределах которого все лучи будут введены в волокно. Например, для NA=0,2 максимально допустимый угол равен 11 градусов. Все лучи, образующие с центральной осью углы больше максимально допустимого, соответствуют модам высших порядков и распространяются по более длинным путям, чем те лучи, которые распространяются вдоль центральной оси. В градиентном волокне, за счет введения специальных добавок к стеклу, скорость лучей, распространяющихся не вдоль центральной оси, увеличивается и в результате разница во времени прохождения лучей будет незначительна т.е. проходит выравнивание скоростей различных мод и снижение дисперсии мод.
В процессе прохождения световых лучей по оптическому волокну могут возникать различные эффекты, влияющие на пропускную способность на волокна:
Расширение светового импульса за счет дисперсии мод в многомодовом оптическом волокне. Это межмодовое расширение импульса. Об этом мы с вами уже говорили.
В многомодальном оптическом волокне из-за его нерегулярности имеет место случайная связь различных мод, что оказывает существенное влияние на форму светового импульса, проходящего по этому волокну, поскольку в случае связей между модами происходит частичная передача энергии между ними и общая энергия импульса снижается. При этом за счет снижения мощности происходит сужение светового импульса.
Расширение светового импульса за счет дисперсии материала (стекла), из которого сделано оптическое волокно или за счет неоднородности его структуры. Это внутримодовое расширение импульса.
Рассеяние и поглощение энергии в оптическом волокне. Это явление присуще всем видам стекол, т.е. все оптические материалы имеют дефекты, которые рассеивают или поглощают свет по мере его распространения на большие расстояния.