Pedagogical ng Estado ng Russia

Unibersidad na pinangalanan

Abstract

sa arkitektura ng computer

sa paksa:

"Mga Fiber Optical Network"

Nakumpleto: Yunchenko T.

estudyante II kurso

Faculty ng IOT, pangkat 2.2

Sinuri:

St. Petersburg 2004

1. Optical cable device

2. Pag-uuri ng mga optical fibers

3. Pagpapadala ng impormasyon sa pamamagitan ng fiber optic

4. DWDM at trapiko

5. DWDM bukas

6. Panitikan

Mga Fiber Optic Network at TeknolohiyaDWDM

Optical cable device

Ang pangunahing elemento ng isang optical cable (OC) ay isang optical waveguide - isang round rod na gawa sa isang optically transparent dielectric. Dahil sa kanilang maliliit na cross-sectional na dimensyon, ang optical waveguides ay karaniwang tinatawag na optical fibers (OF) o optical fibers (OF).

Ang dalawahang katangian ng liwanag ay kilala: wave at corpuscular. Batay sa pag-aaral ng mga katangiang ito, nabuo ang quantum (corpuscular) at wave (electromagnetic) na mga teorya ng liwanag. Ang mga teoryang ito ay hindi maaaring tutulan. Sa kanilang kabuuan lamang ginagawa nilang posible na ipaliwanag ang mga kilalang optical phenomena.

Ang isang optical fiber ay binubuo ng isang core, kung saan naglalakbay ang mga light wave, at isang cladding. Ang core ay nagsisilbing magpadala ng mga light wave. Ang layunin ng shell ay lumikha ng mas mahusay na mga kondisyon ng pagmuni-muni sa "core-shell" na hangganan at protektahan laban sa radiation ng enerhiya sa nakapalibot na espasyo.

Sa pangkalahatan, tatlong uri ng mga alon ang maaaring magpalaganap sa isang optical fiber: guided, leaky, at radiated. Ang pagkilos at pamamayani ng anumang uri ng mga alon ay pangunahing nauugnay sa anggulo ng saklaw ng alon sa "core-shell" na hangganan ng hibla. Sa ilang mga anggulo ng saklaw ng mga sinag sa dulo ng optical fiber, ang kababalaghan ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ay nangyayari sa "core - shell" na hangganan ng optical fiber. Ang optical radiation ay, kumbaga, naka-lock sa core at nagpapalaganap lamang dito.

Pag-uuri ng mga optical fibers

Mayroong single-mode at multi-mode mode ng radiation transmission sa pamamagitan ng OF. Sa isang multimode mode ng pagpapalaganap ng radiation kasama ang optical fiber, ang kondisyon ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ay nasiyahan para sa isang walang katapusang bilang ng mga sinag. Posible lamang ito para sa mga OF na ang mga core ay mas mahaba kaysa sa mga wavelength na pinapalaganap. Ang ganitong mga OF ay tinatawag na multimode.

Sa mga single-mode na OFF, hindi tulad ng mga multimode OFF, isang beam lang ang nagpapalaganap, at, samakatuwid, walang signal distortion na dulot ng iba't ibang oras ng propagation ng iba't ibang beam.

Ang lahat ng OF ay nahahati sa mga pangkat batay sa uri ng nagpapalaganap na radiation, sa mga subgroup batay sa uri ng profile ng refractive index, at sa mga uri batay sa materyal ng core at cladding.

Ang mga sumusunod na grupo ng mga ahente ay nakikilala:

Multimode (M)

Single-mode nang hindi pinapanatili ang radiation polarization (E)

Single-mode na may preserbasyon ng radiation polarization (P)

Ang pangkat ng mga multimode OFF ay nahahati sa dalawang subgroup:

Sa stepped refractive index (C)

May gradient refractive index (G)

Bilang karagdagan, ang mga OV ay nahahati sa mga sumusunod na uri:

Quartz core at shell

Ang core ay quartz at ang shell ay polimer

Multi-component glass core at shell

Ang core at shell ay gawa sa polymer material

Ayon sa kanilang layunin, ang mga cable ng optical na komunikasyon ay nahahati sa:

Urban

Sona

Baul

Depende sa mga kondisyon ng pag-install, ang mga fixed at linear na optical cable ay nakikilala. Ang huli, sa turn, ay nahahati sa mga cable na inilaan para sa pag-install sa mga sewer at sewer, lupa, para sa suspensyon sa mga suporta at rack, para sa pag-install sa ilalim ng tubig.

Pagpapadala ng impormasyon sa pamamagitan ng fiber optic

Kung ihahambing sa ibang mga paraan ng paghahatid ng impormasyon, ang pagkakasunud-sunod ng magnitude na TB/s ay simpleng hindi matamo. Ang isa pang bentahe ng naturang mga teknolohiya ay ang pagiging maaasahan ng paghahatid. Ang fiber optic transmission ay walang mga disadvantages ng electrical o radio signal transmission. Walang interference na maaaring makapinsala sa signal, at hindi na kailangang lisensyahan ang paggamit ng frequency ng radyo. Gayunpaman, hindi maraming tao ang nag-iisip kung paano ipinapadala ang impormasyon sa optical fiber sa pangkalahatan, at mas kaunti ang pamilyar sa mga partikular na pagpapatupad ng mga teknolohiya. Titingnan natin ang isa sa kanila - DWDM (dense wavelength-division multiplexing) na teknolohiya.

Una, tingnan natin kung paano ipinapadala ang impormasyon sa optical fiber sa pangkalahatan. Ang optical fiber ay isang waveguide kung saan ang mga electromagnetic wave na may wavelength na humigit-kumulang isang libong nanometer (10-9 m) ay nagpapalaganap. Ito ay isang rehiyon ng infrared radiation na hindi nakikita ng mata ng tao. At ang pangunahing ideya ay na sa isang tiyak na pagpili ng materyal na hibla at diameter nito, ang isang sitwasyon ay lumitaw kapag para sa ilang mga wavelength ang daluyan na ito ay nagiging halos transparent at kahit na ito ay tumama sa hangganan sa pagitan ng hibla at panlabas na kapaligiran, karamihan sa enerhiya ay sumasalamin pabalik sa hibla. Tinitiyak nito na ang radiation ay dumadaan sa fiber nang walang labis na pagkawala, at ang pangunahing gawain ay upang matanggap ang radiation na ito sa kabilang dulo ng fiber. Siyempre, ang gayong maikling paglalarawan ay nagtatago sa napakalaking at mahirap na gawain ng maraming tao. Huwag isipin na ang gayong materyal ay madaling likhain o ang epektong ito ay halata. Sa kabaligtaran, dapat itong ituring bilang isang mahusay na pagtuklas, dahil nagbibigay ito ngayon ng isang mas mahusay na paraan ng pagpapadala ng impormasyon. Kailangan mong maunawaan na ang materyal ng waveguide ay isang natatanging pag-unlad at ang kalidad ng paghahatid ng data at ang antas ng interference ay nakasalalay sa mga katangian nito; Ang waveguide insulation ay idinisenyo upang matiyak na ang panlabas na output ng enerhiya ay minimal.

Partikular tungkol sa teknolohiyang tinatawag na "multiplexing," nangangahulugan ito na nagpapadala ka ng maraming wavelength sa parehong oras. Hindi sila nakikipag-ugnayan sa isa't isa, at kapag tumatanggap o nagpapadala ng impormasyon, ang mga epekto ng interference (superposisyon ng isang alon sa isa pa) ay hindi gaanong mahalaga, dahil ang mga ito ay pinaka binibigkas sa maramihang mga wavelength. Dito pinag-uusapan natin ang paggamit ng malalapit na frequency (ang frequency ay inversely proportional sa wavelength, kaya hindi mahalaga kung ano ang iyong pinag-uusapan). Ang isang aparato na tinatawag na isang multiplexer ay isang aparato para sa pag-encode o pag-decode ng impormasyon sa mga waveform at pabalik. Pagkatapos ng maikling pagpapakilalang ito, lumipat tayo sa isang partikular na paglalarawan ng teknolohiya ng DWDM.

Ang mga pangunahing katangian ng mga multiplexer ng DWDM, na nakikilala ang mga ito sa mga multiplexer lamang ng WDM:
gamit lamang ang isang window ng transparency na 1550 nm, sa loob ng rehiyon ng amplification ng EDFA nm (EDFA - optical amplification system; EDFA - optical repeater, pinapayagan ka nitong ibalik ang nawala na kapangyarihan ng optical signal kapag dumadaan sa mahabang linya, nang walang conversion sa isang de-koryenteng signal at likod. ang erbium atoms kapag ang isang optical signal na may wavelength na 1530 hanggang 1620 millimicrons, ang mga excited na erbium atom ay naglalabas ng liwanag na may parehong wavelength bilang input signal ng amplification equipment at ginagawang posible upang maiwasan ang pagpapakilala ng mga karagdagang distortion sa panahon ng mga conversion ay ginagamit sa "malayuang linya, kung saan mahirap mag-install ng mga kumplikadong intermediate amplification equipment (halimbawa, isang submarine cable). Para sa sanggunian, sabihin natin na ang wavelength ng nakikitang liwanag ay 400-800 nm.

Bilang karagdagan, dahil ang pangalan mismo ay nagsasalita ng siksik na paghahatid ng mga channel, ang bilang ng mga channel ay mas malaki kaysa sa maginoo na mga scheme ng WDM at umabot sa ilang dosena. Dahil dito, kailangang gumawa ng mga device na kayang magdagdag o mag-alis nito, kumpara sa mga nakasanayang scheme kung saan ang lahat ng channel ay naka-encode o nagde-decode nang sabay-sabay. Ang konsepto ng passive wavelength routing ay nauugnay sa mga naturang device, na gumagana sa isang channel sa marami. Malinaw din na ang pagtatrabaho sa isang malaking bilang ng mga channel ay nangangailangan ng higit na katumpakan ng mga signal encoding at decoding device at naglalagay ng mas mataas na mga pangangailangan sa kalidad ng linya. Kaya naman ang halatang pagtaas sa halaga ng mga device - habang sabay na binabawasan ang presyo para sa pagpapadala ng isang yunit ng impormasyon dahil sa katotohanang maaari na itong maipadala sa mas malaking volume.
Ito ay kung paano gumagana ang isang demultiplexer na may salamin (diagram sa Fig. 1a). Ang papasok na multiplex signal ay umaabot sa input port. Ang signal na ito ay dumaan sa waveguide plate at ipinamahagi sa maraming waveguides, na isang AWG (arrayed waveguide grating) diffraction structure. Tulad ng dati, ang signal sa bawat isa sa mga waveguides ay nananatiling multiplex, at ang bawat channel ay nananatiling kinakatawan sa lahat ng waveguides, iyon ay, sa ngayon ay parallelization lamang ang naganap. Susunod, ang mga signal ay makikita mula sa ibabaw ng salamin, at bilang isang resulta, ang mga light flux ay muling nakolekta sa waveguide-plate, kung saan sila ay nakatutok at nakikialam. Ito ay humahantong sa pagbuo ng isang interference pattern na may spatially separated maxima, at kadalasan ang geometry ng plate at mirror ay kinakalkula upang ang mga maxima na ito ay tumutugma sa mga output pole. Ang multiplexing ay nangyayari sa kabaligtaran.

kanin. 1. DWDM multiplexer circuits: a) na may reflective na elemento; b) na may dalawang waveguide plate

Ang isa pang paraan ng pagbuo ng multiplexer ay hindi nakabatay sa isa, ngunit sa isang pares ng waveguide plates (Larawan 1b). Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang aparato ay katulad ng nakaraang kaso, maliban na dito ang isang karagdagang plato ay ginagamit para sa pagtuon at pagkagambala.
Ang mga multiplexer ng DWDM, na puro passive device, ay nagpapakilala ng malaking pagpapalambing sa signal. Halimbawa, ang mga pagkalugi para sa isang device (tingnan ang Fig. 1a) na gumagana sa demultiplexing mode ay 10-12 dB, na may long-range crosstalk interference na mas mababa sa –20 dB at kalahating lapad ng signal spectrum na 1 nm (batay sa mga materyales mula sa Oki Electric Industry). Dahil sa malaking pagkalugi, madalas na kailangang mag-install ng optical amplifier bago at/o pagkatapos ng DWDM multiplexer.
Ang pinakamahalagang parameter sa teknolohiya ng siksik na wave multiplexing ay walang alinlangan ang distansya sa pagitan ng mga katabing channel. Ang standardisasyon ng spatial na pag-aayos ng mga channel ay kinakailangan kung dahil lamang sa batayan nito ay posible na simulan ang pagsasagawa ng mga pagsubok para sa magkaparehong pagkakatugma ng mga kagamitan mula sa iba't ibang mga tagagawa. Ang sektor ng standardisasyon ng telekomunikasyon ng International Telecommunication Union (ITU-T) ay inaprubahan ang isang DWDM frequency plan na may channel spacing na 100 GHz, na tumutugma sa isang wavelength na pagkakaiba na 0.8 nm. Ang isyu ng pagpapadala ng impormasyon na may pagkakaiba sa mga wavelength na 0.4 nm ay tinatalakay din. Tila na ang pagkakaiba ay maaaring gawin kahit na mas maliit, sa gayon ay nakakamit ang mas malaking throughput, ngunit sa kasong ito ay puro teknolohikal na mga paghihirap ang lumitaw na nauugnay sa paggawa ng mga laser na bumubuo ng isang mahigpit na monochromatic signal (pare-pareho ang dalas nang walang panghihimasok) at diffraction gratings na naghihiwalay sa maxima sa espasyo, na tumutugma sa iba't ibang mga wavelength. Kapag gumagamit ng 100 GHz separation, pantay-pantay na pinupuno ng lahat ng channel ang magagamit na banda, na maginhawa kapag nagse-set up ng kagamitan at muling i-configure ito. Ang pagpili ng pagitan ng paghihiwalay ay tinutukoy ng kinakailangang bandwidth, ang uri ng laser at ang antas ng pagkagambala sa linya. Gayunpaman, dapat itong isaalang-alang na kapag nagpapatakbo kahit na sa isang makitid na hanay (nm), ang impluwensya ng nonlinear interference sa mga hangganan ng rehiyong ito ay napakahalaga. Ipinapaliwanag nito ang katotohanan na habang tumataas ang bilang ng mga channel, kinakailangan upang madagdagan ang kapangyarihan ng laser, ngunit ito naman, ay humahantong sa pagbaba sa ratio ng signal-to-ingay. Bilang resulta, ang paggamit ng stiffer seal ay hindi pa na-standardize at nasa ilalim ng pag-unlad. Ang isa pang halatang kawalan ng pagtaas ng density ay ang pagbawas sa distansya kung saan ang signal ay maaaring maipadala nang walang amplification o pagbabagong-buhay (ito ay tatalakayin nang mas detalyado sa ibaba).
Tandaan na ang problema sa nonlinearity na binanggit sa itaas ay likas sa mga sistema ng amplification na nakabatay sa silicon. Ang mas maaasahang mga fluorine-zirconate system ay binuo na ngayon na nagbibigay ng higit na linearity (sa buong hanay ng nm) ng nakuha. Habang tumataas ang operating area ng EDFA, nagiging posible na mag-multipleks ng 40 STM-64 na channel sa pagitan ng 100 GHz na may kabuuang kapasidad na 400 GHz bawat fiber (Fig. 2).

kanin. 2. Spectral na paglalagay ng mga channel sa fiber

Ipinapakita ng talahanayan ang mga teknikal na katangian ng isa sa makapangyarihang multiplex system gamit ang 100/50 GHz frequency plan, na ginawa ng Ciena Corp.

Antas ng system	Kapasidad, Gbit/s	mga channel na 2.5 Gbit/s)
	OC-48/(STM-16)/OC-48c/STM-16c
Plano ng dalas
Mga posibleng configuration	5 flight sa 25 dB - (500 km) 2 flight sa 33 dB - (240 km)
System Error Rate (BER)
Mga interface ng channel		Maikli/Katamtamang Distansya, STM-16/G.957 I-16 at S.16.1, Mga Aplikasyon sa Opisina
Antas ng signal ng input, dBm	mula -18 hanggang -3
Antas ng signal ng output, dBm
Haba ng daluyong ng input radiation, nm
Pamamahala ng network	Sistema ng kontrol	WaveWatch ng CIENA sa pamamagitan ng SNMP o TMN
Karaniwang interface	VT100(TM), asynchronous RS-232, malayuang pag-access sa pamamagitan ng Telnet, ITU TMN, TL-1, SNMP
Pagsubaybay sa kalusugan ng channel	Channel bit error sa pamamagitan ng SDH header B1, pagsubaybay sa optical power sa bawat channel
Mga Remote na Interface	RS-422/X.25 (TL-1 interface), IP/802.3 sa pamamagitan ng 10Base-T
Optical na channel ng serbisyo	2.048 Mbit/s sa 1625 nm
Mga pagtutukoy ng nutrisyon	Supply boltahe, V, DC	mula -48 hanggang -58
Pagkonsumo ng kuryente sa 40 channel, W	800 tipikal, 925 (maximum) - rack 1, 1000 tipikal, 1250 (maximum) - rack 2

Tingnan natin ang optical amplification system. Ano ang problema? Sa una, ang signal ay nabuo ng isang laser at ipinadala sa hibla. Kumakalat ito sa kahabaan ng hibla, sumasailalim sa mga pagbabago. Ang pangunahing pagbabagong haharapin ay ang signal scattering (dispersion). Ito ay nauugnay sa mga di-linear na epekto na lumitaw kapag ang isang wave packet ay dumaan sa isang medium at malinaw na ipinaliwanag ng paglaban ng medium. Pinapataas nito ang problema ng long distance transmission. Malaki - sa kahulugan ng daan-daan o kahit libu-libong kilometro. Ito ay 12 order ng magnitude na mas mahaba kaysa sa wavelength, kaya hindi nakakagulat na kahit na ang mga nonlinear effect ay maliit, kung gayon sa kabuuan sa ganoong distansya dapat silang isaalang-alang. Dagdag pa, maaaring mayroong nonlinearity sa laser mismo. Mayroong dalawang paraan upang makamit ang maaasahang paghahatid ng signal. Ang una ay ang pag-install ng mga regenerator na makakatanggap ng signal, mag-decode nito, makabuo ng bagong signal, ganap na magkapareho sa dumating, at ipadala pa ito. Ang pamamaraang ito ay epektibo, ngunit ang mga naturang aparato ay medyo mahal, at ang pagtaas ng kanilang kapasidad o pagdaragdag ng mga bagong channel na dapat nilang hawakan ay nagsasangkot ng mga kahirapan sa muling pagsasaayos ng system. Ang pangalawang paraan ay simpleng optical amplification ng signal, ganap na katulad ng sound amplification sa isang music center. Ang amplification na ito ay batay sa teknolohiya ng EDFA. Ang signal ay hindi na-decode, ngunit ang amplitude lamang nito ay nadagdagan. Pinapayagan ka nitong mapupuksa ang mga pagkawala ng bilis sa mga node ng amplification, at inaalis din ang problema sa pagdaragdag ng mga bagong channel, dahil pinapalaki ng amplifier ang lahat sa isang naibigay na saklaw

Batay sa EDFA, ang pagkawala ng kuryente ng linya ay nalalampasan ng optical amplification (Larawan 3). Hindi tulad ng mga regenerator, ang transparent na gain na ito ay hindi nakatali sa bit rate ng signal, na nagbibigay-daan sa impormasyon na maipadala sa mas mataas na mga rate at pagtaas ng throughput hanggang sa maglaro ang iba pang naglilimita sa mga kadahilanan tulad ng chromatic dispersion at polarization mode dispersion. Ang mga amplifier ng EDFA ay may kakayahang palakasin ang isang multi-channel na WDM signal, na nagdaragdag ng isa pang dimensyon sa bandwidth.

kanin. 3. Optical na mga sistema ng komunikasyon batay sa: a) isang kaskad ng mga regeneration repeater; b) cascade ng optical amplifier EDFA

Kahit na ang optical signal na nabuo ng orihinal na laser transmitter ay may mahusay na tinukoy na polariseysyon, ang lahat ng iba pang mga node sa daanan ng optical signal, kabilang ang optical receiver, ay dapat magpakita ng mahinang pag-asa ng kanilang mga parameter sa direksyon ng polariseysyon. Sa ganitong kahulugan, ang EDFA optical amplifiers, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahinang polarization dependence ng gain, ay may kapansin-pansing kalamangan sa mga semiconductor amplifier. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 3 ang mga diagram ng operasyon ng parehong mga pamamaraan.
Hindi tulad ng mga regenerator, ang mga optical amplifier ay nagpapakilala ng karagdagang ingay na dapat isaalang-alang. Samakatuwid, kasama ang pakinabang, ang isa sa mga mahalagang parameter ng EDFA ay ang pigura ng ingay. Ang teknolohiya ng EDFA ay mas mura, sa kadahilanang ito ay mas madalas itong ginagamit sa tunay na pagsasanay.

Dahil ang EDFA, hindi bababa sa mga tuntunin ng presyo, ay mukhang mas kaakit-akit, tingnan natin ang mga pangunahing katangian ng sistemang ito. Ito ang saturation power, na nagpapakilala sa output power ng amplifier (maaari itong maabot o kahit na lumampas sa 4 W); makakuha, tinukoy bilang ang ratio ng mga kapangyarihan ng input at output signal; tinutukoy ng kapangyarihan ng amplified spontaneous emission ang antas ng ingay na nililikha mismo ng amplifier. Narito ito ay angkop na magbigay ng isang halimbawa ng isang music center, kung saan ang isa ay maaaring masubaybayan ang mga pagkakatulad sa lahat ng mga parameter na ito. Ang pangatlo (antas ng ingay) ay lalong mahalaga, at ito ay kanais-nais na ito ay mas mababa hangga't maaari. Gamit ang isang pagkakatulad, maaari mong subukang i-on ang stereo nang hindi naglalaro ng anumang disc, ngunit sa parehong oras i-on ang volume knob sa maximum. Sa karamihan ng mga kaso ay makakarinig ka ng ilang ingay. Ang ingay na ito ay nilikha ng mga sistema ng amplification dahil lang sa pinapagana ang mga ito. Katulad nito, sa aming kaso, nangyayari ang kusang paglabas, ngunit dahil ang amplifier ay idinisenyo upang maglabas ng mga alon sa isang tiyak na hanay, ang mga photon ng partikular na saklaw na ito ay mas malamang na mailabas sa linya. Ito ay lilikha (sa aming kaso) magaan na ingay. Nagpapataw ito ng limitasyon sa maximum na haba ng linya at ang bilang ng mga optical amplifier sa loob nito. Ang pakinabang ay karaniwang pinipili upang maibalik ang orihinal na antas ng signal. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 4 ang comparative spectra ng output signal sa presensya at kawalan ng signal sa input.

kanin. 4. Output spectrum ng EDFA na kinuha ng spectral analyzer (ASE - noise spectral density)

Ang isa pang parameter na maginhawang gamitin kapag nagpapakilala sa isang amplifier ay ang kadahilanan ng ingay - ito ang ratio ng mga parameter ng signal-to-ingay sa input at output ng amplifier. Sa isang perpektong amplifier, ang parameter na ito ay dapat na katumbas ng pagkakaisa.
May tatlong application para sa EDFA amplifier: preamplifier, line amplifier, at power amplifier. Ang mga una ay naka-install nang direkta sa harap ng receiver. Ginagawa ito upang mapataas ang ratio ng signal-to-noise, na nagbibigay-daan para sa paggamit ng mas simpleng mga receiver at maaaring mabawasan ang presyo ng kagamitan. Ang mga linear amplifier ay inilaan upang palakasin lamang ang signal sa mahabang linya o sa kaso ng pagsasanga ng mga naturang linya. Ang mga power amplifier ay ginagamit upang palakasin ang output signal nang direkta pagkatapos ng laser. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang kapangyarihan ng laser ay limitado din at kung minsan ay mas madaling mag-install ng isang optical amplifier kaysa mag-install ng isang mas malakas na laser. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 5 ang lahat ng tatlong paraan ng paggamit ng EDFA.

kanin. 5. Paglalapat ng iba't ibang uri ng optical amplifier

Bilang karagdagan sa direktang optical amplification na inilarawan sa itaas, ang isang amplification device na gumagamit ng Raman amplification effect at binuo sa Bell Labs ay kasalukuyang naghahanda na pumasok sa merkado. Ang kakanyahan ng epekto ay ang isang laser beam ng isang tiyak na haba ng daluyong ay ipinadala mula sa punto ng pagtanggap patungo sa signal, na bumabato sa kristal na sala-sala ng waveguide sa paraang nagsisimula itong maglabas ng mga photon sa malawak na hanay ng mga frequency. Kaya, ang pangkalahatang antas ng kapaki-pakinabang na signal ay tumataas, na nagpapahintulot sa iyo na bahagyang taasan ang maximum na distansya. Ngayon ang distansyang ito ay 160-180 km, kumpara sa 70-80 km nang walang Raman enhancement. Ang mga device na ito, na ginawa ng Lucent Technologies, ay tatama sa merkado sa unang bahagi ng 2001.

Ang inilarawan sa itaas ay teknolohiya. Ngayon ng ilang mga salita tungkol sa mga pagpapatupad na mayroon na at aktibong ginagamit sa pagsasanay. Una, tandaan namin na ang paggamit ng mga network ng fiber optic ay hindi lamang sa Internet at, marahil, hindi masyadong sa Internet. Ang mga fiber optic network ay maaaring magdala ng boses at mga channel sa TV. Pangalawa, sabihin natin na may iba't ibang uri ng network. Interesado kami sa mga long-distance backbone network, gayundin sa mga localized na network, halimbawa sa loob ng isang lungsod (ang tinatawag na metro solutions). Kasabay nito, para sa mga channel ng komunikasyon ng trunk, kung saan ang panuntunan na "mas makapal ang tubo, mas mahusay" ay gumagana nang perpekto, ang teknolohiya ng DWDM ay ang pinakamainam at makatwirang solusyon. Ang isang iba't ibang sitwasyon ay lumitaw sa mga network ng lunsod, kung saan ang mga pangangailangan para sa paghahatid ng trapiko ay hindi kasing dami ng mga channel ng puno ng kahoy. Dito, ginagamit ng mga operator ang magandang lumang transportasyon batay sa SDH/SONET, na tumatakbo sa 1310 nm wavelength range. Sa kasong ito, upang malutas ang problema ng hindi sapat na bandwidth, na, sa pamamagitan ng paraan, ay hindi pa masyadong talamak para sa mga urban network, maaari mong gamitin ang bagong teknolohiya ng SWDM, na isang uri ng kompromiso sa pagitan ng SDH/SONET at DWDM (magbasa nang higit pa tungkol sa teknolohiya ng SWDM sa aming CD-ROM ). Sa teknolohiyang ito, sinusuportahan ng parehong fiber ring node ang parehong single-channel na paghahatid ng data sa 1310 nm at wavelength division multiplexing sa 1550 nm. Ang mga pagtitipid ay nakakamit sa pamamagitan ng "pagbukas" ng karagdagang wavelength, na nangangailangan ng pagdaragdag ng isang module sa kaukulang aparato.

DWDM at trapiko

Isa sa mga mahalagang punto kapag gumagamit ng teknolohiya ng DWDM ay ang ipinadalang trapiko. Ang katotohanan ay ang karamihan sa mga kagamitan na kasalukuyang umiiral ay sumusuporta sa paghahatid ng isang uri lamang ng trapiko sa isang wavelength. Bilang resulta, madalas na lumitaw ang isang sitwasyon kung saan hindi ganap na napupuno ng trapiko ang hibla. Kaya, mas kaunting "siksik" na trapiko ang ipinapadala sa isang channel na may pormal na throughput na katumbas ng, halimbawa, STM-16.
Sa kasalukuyan, lumilitaw ang kagamitan na napagtatanto ang buong pag-load ng mga wavelength. Sa kasong ito, ang isang wavelength ay maaaring "punan" ng magkakaibang trapiko, halimbawa, TDM, ATM, IP. Ang isang halimbawa ay ang pangkat ng Chromatis ng kagamitan mula sa Lucent Technologies, na maaaring magpadala ng lahat ng uri ng trapiko na sinusuportahan ng mga interface ng I/O sa isang wavelength. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng built-in na TDM cross-switch at ATM switch. Bukod dito, ang karagdagang switch ng ATM ay hindi pagtukoy ng presyo. Sa madaling salita, ang karagdagang pag-andar ng kagamitan ay nakakamit sa halos parehong halaga. Nagbibigay-daan ito sa amin na mahulaan na ang hinaharap ay nakasalalay sa mga unibersal na device na may kakayahang magpadala ng anumang trapiko mula sa

pinakamainam na paggamit ng bandwidth.

DWDM bukas

Sa maayos na paglipat sa mga uso sa pag-unlad ng teknolohiyang ito, tiyak na hindi natin matutuklasan ang Amerika kung sasabihin natin na ang DWDM ay ang pinaka-promising na optical data transmission technology. Ito ay maaaring maiugnay sa isang mas malaking lawak sa mabilis na paglaki ng trapiko sa Internet, ang mga rate ng paglago na kung saan ay papalapit na sa libu-libong porsyento. Ang mga pangunahing panimulang punto sa pag-unlad ay ang pagtaas sa maximum na haba ng paghahatid nang walang optical signal amplification at ang pagpapatupad ng mas malaking bilang ng mga channel (wavelength) sa isang hibla. Ang mga sistema ngayon ay nagbibigay ng paghahatid ng 40 wavelength, na tumutugma sa isang 100-gigahertz frequency grid. Ang mga device na may 50-GHz network na sumusuporta sa hanggang 80 channel ay susunod sa linya na papasok sa merkado, na tumutugma sa pagpapadala ng mga terabit stream sa isang solong hibla. At ngayon ay maririnig mo na ang mga pahayag mula sa mga laboratoryo ng mga kumpanya ng pag-unlad tulad ng Lucent Technologies o Nortel Networks tungkol sa napipintong paglikha ng mga 25-GHz system.
Gayunpaman, sa kabila ng mabilis na pag-unlad ng engineering at pananaliksik, ang mga tagapagpahiwatig ng merkado ay gumagawa ng kanilang sariling mga pagsasaayos. Ang nakaraang taon ay minarkahan ng isang malubhang pagbaba sa optical market, bilang ebidensya ng makabuluhang pagbaba sa presyo ng share ng Nortel Networks (29% sa isang araw ng pangangalakal) pagkatapos nitong ipahayag ang mga kahirapan sa pagbebenta ng mga produkto nito. Ang iba pang mga tagagawa ay natagpuan ang kanilang sarili sa isang katulad na sitwasyon.
Kasabay nito, habang ang mga pamilihan sa Kanluran ay nakararanas ng ilang saturation, ang mga pamilihan sa Silangan ay nagsisimula pa lamang magbuka. Ang pinaka-kapansin-pansing halimbawa ay ang Chinese market, kung saan ang isang dosenang pambansang operator ay nakikipagkarera upang bumuo ng mga backbone network. At kung "sila" ay praktikal na nalutas ang mga isyu ng pagbuo ng mga backbone network, kung gayon sa ating bansa, malungkot man, hindi na kailangan ng makapal na mga channel para sa pagpapadala ng ating sariling trapiko. Gayunpaman, ang eksibisyon na "Departmental and Corporate Communication Networks" na ginanap noong unang bahagi ng Disyembre ay nagsiwalat ng malaking interes ng mga domestic telecom operator sa mga bagong teknolohiya, kabilang ang DWDM. At kung ang mga monsters tulad ng Transtelecom o Rostelecom ay mayroon nang state-scale transport network, kung gayon ang kasalukuyang sektor ng enerhiya ay nagsisimula pa lamang na itayo ang mga ito. Kaya, sa kabila ng lahat ng mga problema, ang optika ay ang hinaharap. At malaki ang gagampanan ng DWDM dito.

Panitikan

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

2. ComputerPress Magazine No. 1 2001

Ang pagtatayo ng fiber-optic communication lines (FOCL) ay batay sa prinsipyo ng pagpapadala ng mga light wave sa malalayong distansya. Sa kasong ito, ang mga de-koryenteng signal (mga signal ng video mula sa mga video camera, mga signal ng kontrol ng video camera at data) ay pumapasok sa transmitter at pagkatapos ay na-convert sa mga light pulse, na nagpapadala ng data na may kaunting pagbaluktot.

Ang mga linya ng fiber optic ay naging laganap dahil sa ilang mga pakinabang na wala kapag nagpapadala ng mga signal sa mga tansong cable (coaxial at twisted pair) o sa radyo.

Ang pangunahing bentahe ng optical fiber (FOCL):

• malawak na bandwidth
• mababang signal attenuation
• walang electromagnetic interference
• hanay ng sampu-sampung kilometro
• buhay ng serbisyo ng higit sa 25 taon

Mga uri ng optical fiber

Kapag nagtatayo ng fiber-optic communication lines (FOCL), multimode at single-mode fiber ang ginagamit.

Binubuo ito ng isang core at isang shell. Ang pangunahing materyal ay ultra-pure quartz glass. Ang pagpapanatili ng light pulse ay nangyayari dahil sa katotohanan na ang refractive index ng core material (N1) ay mas malaki kaysa sa shell (N2). Ito ay kung paano ang liwanag na sinag ay ganap na makikita sa loob ng fiber core.

Multimode fiber Pinapayagan ng 50/125 nm at 62.5/125 nm ang sabay-sabay na paghahatid ng ilang daang nalutas na light mode na ipinakilala sa iba't ibang anggulo. Ang lahat ng pinapayagang mode ay may iba't ibang mga trajectory ng pagpapalaganap at, nang naaayon, iba't ibang oras ng pagpapalaganap. Samakatuwid, ang pangunahing kawalan ay ang malaking halaga ng pagpapakalat ng mode, na naglilimita sa bandwidth, dahil sa kung saan ang fiber optic transmitter ay may isang maikling saklaw. Ang mga linya ng komunikasyon ng fiber-optic (FOCL) ay nagpapadala ng data sa layong hindi hihigit sa 4-5 km.

Upang mabawasan ang pagpapakalat ng mode at mapanatili ang mataas na bandwidth, sa pagsasanay, ang mga fiber-optic na linya na may gradient na profile ng refractive index ng cable core ay ginagamit. Hindi tulad ng karaniwang mga multimode fibers, na may pare-parehong repraktibo na profile ng pangunahing materyal, ang naturang optical fiber ay may refractive index N, na unti-unting bumababa mula sa gitna hanggang sa cladding.

Single-mode na hibla Ang 9/125 nm ay idinisenyo sa paraang isa lamang, pangunahing mode ang maaaring magpalaganap sa core. Iyon ang dahilan kung bakit ang gayong mga hibla ay may pinakamahusay na mga katangian at pinaka-aktibong ginagamit sa pagtatayo ng mga linya ng fiber-optic. Ang pangunahing bentahe ay ang mababang pagpapalambing na 0.25 db/km, minimal na mode dispersion at malawak na bandwidth, na nagsisiguro ng tuluy-tuloy na paghahatid ng mga electrical signal.

Ang pagpapadala ng mga signal sa pamamagitan ng optical cable ay naging mas madaling ma-access salamat sa mga bagong audio/video signal conversion device sa PROSOFT supply program

Ang paghahatid ng data sa optical fiber ay ginagamit kung ang signal ng video ay kailangang ipadala sa partikular na malalayong distansya. Kapag nagpapadala ng data sa mga optical na linya ng komunikasyon, ang problema sa panlabas na electromagnetic interference at mga potensyal na pagkakaiba ay radikal na nalutas, na makabuluhang nagpapabuti sa kalidad ng natanggap na signal.

Kaya, ang paghahatid ng mga signal ng audio/video sa pamamagitan ng optika ay may halos parehong mga pakinabang. Kabilang dito ang mga makabuluhang distansya kung saan posible ang paghahatid ng data (halimbawa, para sa signal ng DVI - hanggang 5 km), mababang halaga ng mga device para sa pagpapadala ng mga signal ng AV sa pamamagitan ng fiber optics, atbp. Kabilang sa mga kawalan ng pamamaraang ito ang mataas na halaga ng isang optical cable para sa kumpara sa twisted pair.

Kapag naglalagay ng mga optical cable, napakahalaga na maiwasan ang mga kink ng hibla. Ang optical fiber mismo ay medyo marupok, at sa kaso ng malakas na baluktot, ang mga hibla ay maaaring masira o maging maulap dahil sa paglitaw ng mga microcracks. Ang lahat ng ito ay maaaring makabuluhang bawasan ang network throughput o kahit na humantong sa pagpapadala ng data na mahinto dahil sa kakulangan ng signal.

Fiber optic transmission technology

Ang pagpapadala ng mga signal ng audio/video sa pamamagitan ng fiber-optic na mga linya ng komunikasyon ay nakaayos nang simple - ang ipinadalang signal mula sa pinagmulan ay ipinapadala sa isang electrical-to-optical signal converter, pagkatapos nito ay ipinadala sa pamamagitan ng fiber-optic cable. Ang isang inverse converter mula sa isang optical patungo sa isang de-koryenteng signal ay naka-install sa gilid ng receiver, na ibinibigay sa display device upang makuha ang pinakamataas na kalidad ng signal.
Ang paghahatid ng data sa optical fiber ay isinasagawa gamit ang mga device na gumagana sa single-mode o multimode optical cable (depende sa pagbabago) at may napakababang pagkalugi sa isang distansya.

Pagpapadala ng signal gamit ang mga espesyal na device

Nag-aalok ang PROSOFT sa mga kasosyo nito ng mga kinakailangang solusyon para sa pagpapadala ng mga signal ng audio/video sa fiber optic cable. Ang mga advanced na development ng kumpanya ay nagbibigay-daan sa mga installer at integrator na lumikha ng mga digital signal transmission lines na may iba't ibang haba gamit ang mga espesyal na audio/video signal conversion device.

Sinusuportahan ng mga optical data transmission device ang mga teknolohiyang EDID at HDCP. Samakatuwid, walang mga problema kapag ikinonekta ang mga device na ito sa signal source at information display device.

Ang bawat naturang device ay may kasamang panlabas na power adapter at, bilang panuntunan, ay may maliliit na sukat, na nagpapahintulot na magamit ito sa mga lugar na may limitadong access.
Temperatura ng pagpapatakbo: mula 0 hanggang +50C.

Ang hanay ng mga application ay medyo malawak din: mula sa maliliit na corporate system (tulad ng mga conference room at meeting room), hanggang sa mga higanteng Digital Signage network, malawak na seguridad at video surveillance system. Gayunpaman, nararapat na tandaan na ang saklaw ng aplikasyon ng mga network ng fiber optic ay mas malawak.

Ang optical transmission ng mga AV signal ay sa ngayon ang pinaka-walang kompromiso na solusyon para sa pagpapadala ng mga signal sa mahaba at ultra-mahabang distansya.

Sa mga network ng paghahatid ng data, ang isang fiber optic cable ay nagbibigay ng isang bilang ng mga pakinabang: hindi ito apektado ng electromagnetic interference, nagpapadala ng signal sa napakataas na bilis sa mahabang distansya nang walang repeater, atbp. Upang pagsamahin ang isang fiber optic cable sa umiiral na network kagamitan na konektado sa pamamagitan ng mga wire na tanso, kinakailangan ang mga converter, halimbawa tulad ng mga fiber optic converter mula sa ADFweb.

LLC "Krona", St. Petersburg

Medyo tungkol sa mga tuntunin

Ang isang converter ay isang converter. Hindi masyadong malinaw kung bakit pinalitan ng English word converter ang katumbas nitong Russian. Gayunpaman, sa loob ng ilang panahon ngayon sa teknolohiya, ang iba't ibang mga aparato ay nakatanggap ng pangalang ito, ang tanging pagkakatulad sa pagitan ng kung saan ay ang function ng conversion. Bakit ang mga nagko-convert ay hindi tinatawag na mga nagko-convert, kung bakit ang isang banyagang salita ay nag-ugat, tanging ang wikang Ruso ang nakakaalam.

Mga kalamangan ng fiber optic cable

Sa mga network ng paghahatid ng data na binuo batay sa mga teknolohiya ng Ethernet, ang signal ay maaaring maipadala sa pamamagitan ng parehong tanso at fiber optic na mga wire, tanging sa unang kaso ito ay isinasagawa gamit ang kuryente, at sa pangalawa - gamit ang liwanag. Ang liwanag ay hindi lamang nagbibigay-daan sa impormasyon na maipadala sa isang mas malaking distansya na may mas mataas na bilis, ngunit nagbibigay din ng optical fiber ng ganap na kaligtasan sa anumang uri ng electromagnetic interference.

Ang mga tradisyunal na wire na tanso ay madaling kapitan ng panlabas na electromagnetic interference, na nakakasira sa signal. Ngunit mayroong maraming mga mapagkukunan na may kakayahang bumuo ng panghihimasok na ito! Samakatuwid, upang matiyak na ang mga electronics ay hindi mag-freeze o mabibigo, ang data bus ay dapat na maingat na ihiwalay mula sa power bus.

Bilang karagdagan, ang signal na dumadaan sa mga wire na tanso ay mabilis na kumukupas, kaya kailangan ang mga repeater, o, upang magamit muli ang term sa pagsubaybay, mga repeater - mga device na nag-a-update nito. Ang mga repeater ay kailangang ilagay malapit sa isa't isa - humigit-kumulang bawat daang metro. Kung isasaalang-alang natin ang mga distansya na maaaring masakop ng isang pang-industriya na network, magiging malinaw na maraming mga naturang device ang kinakailangan.

Ang fiber optics ay nagbibigay ng mabilis, simple, maaasahang koneksyon habang nagbibigay-daan para sa ganap na electrical at galvanic na paghihiwalay. Samakatuwid, kapag gumagamit ng isang optical cable, hindi na kailangang paghiwalayin ang data bus mula sa power bus, at bilang karagdagan, walang panganib na ang buong network ng mga aparato ay masira kung ang isang node ay nabigo (halimbawa, kapag natamaan ng kidlat). Ang lahat ng mga bahagi ng network, kapag nakakonekta sa pamamagitan ng isang optical cable, ay ganap na nakahiwalay sa isa't isa, kaya kung ang isa sa mga network node ay nasira sa kuryente, ang pinsalang ito ay hindi kumakalat sa natitirang mga node. At sa wakas, mas madaling masuri ang estado ng network at agad na mai-localize ang may sira na bahagi nito.

Maaaring gamitin ang fiber optic cable para sa iba't ibang uri ng mga network. At bilang karagdagan, ang optical fiber ay may mas malaking "bandwidth" kaysa sa isang copper core, sa madaling salita, ang isang mas malaking halaga ng impormasyon ay maaaring maipadala sa pamamagitan ng isang fiber-optic cable bawat yunit ng oras, na gumaganap ng isang mahalagang papel sa laki ng isang industriyal na negosyo.

Kaya, upang ibuod kung ano ang sinabi, ang mga pakinabang ng pagkonekta gamit ang isang optical cable ay kinabibilangan ng:

Kalaban sa electromagnetic at electrostatic interference;

Mataas na bilis ng pagtanggap/paghahatid ng impormasyon;

Pagkonekta ng mga subscriber sa mahabang distansya;

Seguridad at pag-andar.

Imposibleng sabihin na ang fiber optic cable ay palaging at sa lahat ng paraan ay higit sa tanso cable. Ang tansong cable ay may mga pakinabang nito. Halimbawa, ito ay mas mura at hindi kasing babasagin ng fiber optics. Gayunpaman, mayroong isang bilang ng mga pang-industriya na lugar kung saan ang paggamit ng fiber optic cable ay ganap na makatwiran:

Oil at gas complex;

Mga power plant, kabilang ang nuclear;

Telekomunikasyon;

Remote control at monitoring system;

Gamot.

Ang lahat ng ito ay humantong sa katotohanan na ngayon maraming mga negosyo ang lumilipat sa imprastraktura ng fiber optic. Sa kasong ito, madalas na kinakailangan ang isang aparato na nagbibigay-daan sa iyo upang pagsamahin ang fiber optic cable sa mga umiiral na kagamitan sa network na inangkop para sa "tanso" na imprastraktura.

Upang ma-convert ang mga umiiral na network sa fiber optics, ang mga converter ay binuo na nagbibigay-daan sa iyong ikonekta ang mga device gamit ang RS, Ethernet at iba pang mga output sa fiber optic cable. Ginagawang posible ng mga converter na ipasa ang mga kasalukuyang network/bus (LAN/Ethernet, CAN, serial port RS‑232, RS‑485) sa pamamagitan ng mga fiber optic cable, na ginagarantiyahan ang kanilang pagiging maaasahan at functionality. Bukod dito, ang mga network na ito ay maaaring ipasa sa pamamagitan ng parehong koneksyon sa parehong oras. Posibleng gamitin ang network topology sa anumang kumbinasyon ng mga fiber optic cable, parehong single-mode at multimode.

Fiber optic converter mula sa ADFweb

Ang kumpanya ng KRONA ay nagtatanghal ng ADFweb fiber optic converter ng dalawang uri: "matipid" at "advanced".

Ang mga nagko-convert ng serye ng ekonomiya, HD67072, HD67074 at HD67075, ay nagbibigay-daan sa iyong ikonekta ang mga device gamit ang mga RS o USB port sa pamamagitan ng multimode fiber optic cable sa apat na magkakaibang topologies ng network:

Point To Point (direktang koneksyon, point to point): direktang konektado ang isang device sa isa pa gamit ang fiber optic cable;

Single Loop (singsing): ilang mga aparato ay konektado sa pamamagitan ng isang fiber optic cable sa serye na may isang loopback, iyon ay, pagkonekta sa una hanggang sa huli;

Double Loop: Maramihang mga aparato ay konektado sa serye gamit ang dalawang pares ng fiber optic cable. Sa kasong ito, ang mga koneksyon ay naka-loop sa isang double ring. Ang koneksyon na ito ay lubos na maaasahan;

Multi-Drop (in-line): Maraming mga device ang konektado sa serye na may dalawang fiber optic cable. Sa kasong ito, hindi na kailangang i-loop ang koneksyon.

kanin. HD67702 converter mula sa ADFweb

Ang mga advanced na series converter, HD67701 at HD67702, ay nagbibigay-daan sa koneksyon sa pamamagitan ng parehong multimode at single-mode na mga cable. Pinapayagan ka nitong ikonekta ang mga device na may Ethernet, CAN, RS-232 o RS-485 na mga port gamit ang parehong apat na topologies ng network na nakalista sa itaas.

Ang advanced na serye, siyempre, ay nagkakahalaga ng higit pa, bahagyang dahil sa paggamit ng single-mode cable. Ang multimode fiber ay may mas malawak na core diameter, na nagiging sanhi ng liwanag na alon na dumaan dito sa mas mabagal na bilis at lumala nang mas mabilis. Sa single-mode fiber, ang core diameter ay napakaliit (8 microns) na isang beam lang na nabuo ng laser ang dumadaan dito sa iisang landas - ang mode. Dahil dito, ang bilis ng signal ay napakataas (mula sa 10 Gb), at ang attenuation rate nito ay 0.5 dB/km lamang. Ang cable na ito ay mas mahal dahil ito ay nilikha gamit ang mas kumplikadong mga teknolohiya, ngunit sa malalaking negosyo ang mga gastos na ito ay makatwiran.

Bukod pa rito, ang mga advanced na series device ay may mga sumusunod na kakayahan:

Naipamahagi ang input/output;

Gumawa ng mapa para sa pag-uugnay ng mga output sa mga input;

Nagbibigay ng pagbabasa ng katayuan ng input/output sa pamamagitan ng karaniwang mga utos ng Modbus.

Ang mga advanced na series converter ay nagbibigay ng access sa diagnostic data sa pamamagitan ng karaniwang Modbus registers, na nagbibigay-daan sa kanila na madaling maisama sa mga kasalukuyang control system (halimbawa, konektado sa isang SCADA system).

Ang isang mahalagang bentahe ng HD67701 at HD67702 series converter ay na sa tulong nila ay maaari kang "ipasa" hanggang sa 6 na umiiral nang network nang sabay-sabay sa isang optical fiber cable, kabilang ang 4 na serial network (halimbawa, Modbus RTU), isang CAN network ( hal. CANopen) at isang Ethernet network (hal. PROFINET o Modbus TCP).

Posibleng pagsamahin ang mga converter na ito sa mga module ng input/output, na naglalaman ng 4 na discrete input at output. Salamat sa mga module na ito, posibleng iruta ang mga tuyong contact sa pamamagitan ng fiber optic cable sa malalayong distansya.

Ang innovative ay ang kakayahang lumikha ng isang mapa para sa pagbubuklod ng mga input sa mga output: ang isang input ay konektado sa ilang mga output. Kaya, gamit ang dalawang bloke ng mga signal ng input at output, kung saan inilalagay ang isang fiber-optic cable, "sa pamamagitan ng pagpindot sa isang pindutan" i-on mo ang ilang mga bomba na matatagpuan 50 km mula sa pindutang ito.

Panimula

Sa kasalukuyan, ang industriya ng telekomunikasyon ay sumasailalim sa mga hindi pa nagagawang pagbabago na nauugnay sa paglipat mula sa mga voice-based na system patungo sa mga sistema ng paghahatid ng data, na bunga ng mabilis na pag-unlad ng mga teknolohiya sa Internet at iba't ibang mga aplikasyon sa network. Samakatuwid, ang isa sa mga pangunahing kinakailangan para sa mga network ng transportasyon para sa paghahatid ng data ay ang kakayahang mabilis na madagdagan ang kanilang kapasidad alinsunod sa paglaki ng dami ng trapiko.

Ang digital na komunikasyon sa pamamagitan ng mga optical cable, na nagiging mas nauugnay, ay isa sa mga pangunahing direksyon ng pag-unlad ng siyensya at teknolohikal.

Ang mga bentahe ng mga digital stream ay ang kanilang medyo madaling pagpoproseso ng computer, ang kakayahang taasan ang signal-to-noise ratio at dagdagan ang density ng daloy ng impormasyon.

Ang mga bentahe ng optical transmission system kumpara sa transmission system na tumatakbo sa mga metal cable ay:

Posibilidad ng pagkuha ng mga light guide na may mababang attenuation at dispersion, na nangangahulugang pagtaas ng hanay ng komunikasyon;

Malawak na bandwidth, i.e. malaking kapasidad ng impormasyon;

Ang isang optical cable ay walang electrical conductivity o inductance, iyon ay, ang mga cable ay hindi napapailalim sa electromagnetic influence;

Negligible crosstalk;

Mababang halaga ng materyal na optical cable, ang maliit na diameter at timbang nito;

Mataas na lihim ng komunikasyon;

Posibilidad ng pagpapabuti ng system habang pinapanatili ang ganap na pagiging tugma sa iba pang mga sistema ng paghahatid.

Ang mga linear na landas ng fiber-optic transmission system ay binuo bilang two-fiber single-band single cable, single-fiber single-band single-cable, single-fiber multi-band single cable (na may wavelength division multiplexing).

Isinasaalang-alang na ang bahagi ng mga gastos para sa mga kagamitan sa cable ay bumubuo ng isang makabuluhang bahagi ng gastos ng komunikasyon, at ang mga presyo para sa optical cable ay kasalukuyang nananatiling medyo mataas, ang gawain ay arises ng pagtaas ng kahusayan ng paggamit ng bandwidth ng optical fiber sa pamamagitan ng sabay-sabay na pagpapadala ng mas malaking volume. ng impormasyon sa pamamagitan nito.

Ang layunin ng trabaho ay isaalang-alang ang iba't ibang paraan upang mapataas ang throughput ng optical fiber.

Mga prinsipyo ng pagpapadala ng signal sa optical fiber at mga pangunahing parameter ng optical fibers

Mga prinsipyo ng paghahatid ng signal sa optical fiber

Ang paggamit ng mga optical fiber network ay batay sa prinsipyo ng pagpapalaganap ng mga light wave sa mga optical fibers sa malalayong distansya. Sa kasong ito, ang mga de-koryenteng signal na nagdadala ng impormasyon ay na-convert sa mga light pulse, na ipinapadala nang may kaunting pagbaluktot sa pamamagitan ng fiber-optic na mga linya ng komunikasyon (FOCL). Ang ganitong mga sistema ay naging laganap dahil sa isang bilang ng mga pakinabang na mayroon ang mga fiber-optic na linya kumpara sa mga sistema ng paghahatid na gumagamit ng mga tansong kable o mga linya ng radyo bilang isang daluyan ng paghahatid. Ang mga bentahe ng fiber-optic na mga linya ay kinabibilangan ng malawak na bandwidth dahil sa mataas na dalas ng carrier - hanggang 10 14 Hz. Ginagawang posible ng banda na ito na magpadala ng mga daloy ng impormasyon sa bilis na ilang terabit bawat segundo. Ang isang mahalagang bentahe ng mga linya ng fiber-optic ay ang mga salik din tulad ng mababang signal attenuation, na nagpapahintulot, gamit ang mga modernong teknolohiya, na bumuo ng mga seksyon ng optical system ng isang daan o higit pang kilometro nang walang mga repeater, mataas na kaligtasan sa ingay na nauugnay sa mababang pagkamaramdamin ng optical fiber. sa electromagnetic interference, at marami pang iba.

Ang mga optical fiber ay isa sa mga pangunahing bahagi ng fiber-optic na mga linya. Ang mga ito ay isang kumbinasyon ng mga materyales na may iba't ibang optical at mekanikal na mga katangian.

Ang panlabas na bahagi ng hibla ay karaniwang gawa sa mga plastik o epoxy na komposisyon na pinagsasama ang mataas na lakas ng makina at isang mataas na repraktibo na indeks ng liwanag. Ang layer na ito ay nagbibigay ng mekanikal na proteksyon ng light guide at ang paglaban nito sa mga panlabas na pinagmumulan ng optical radiation.

Ang pangunahing bahagi ng hibla ay binubuo ng isang core at isang kaluban. Ang pangunahing materyal ay ultra-pure quartz glass, na siyang pangunahing daluyan para sa pagpapadala ng mga optical signal. Ang pagkulong ng liwanag na pulso ay nangyayari dahil sa ang katunayan na ang refractive index ng pangunahing materyal ay mas malaki kaysa sa cladding. Kaya, na may pinakamainam na napiling ratio ng mga refractive index ng mga materyales, ang light beam ay ganap na makikita sa core.

Para sa paghahatid, ang ilaw ay ipinakilala sa isang bahagyang anggulo sa dulo ng optical fiber. Ang pinakamataas na anggulo ng pagtagos ng isang light pulse sa fiber core b 0 ay tinatawag na angular aperture ng optical fiber. Ang sine ng angular aperture ay tinatawag na numerical aperture NA at kinakalkula ng formula:

Mula sa formula sa itaas, sumusunod na ang numerical aperture ng optical fiber NA ay nakasalalay lamang sa mga refractive index ng core at cladding - n 1 at n 2. Sa kasong ito, palaging natutugunan ang kundisyon: n 1 > n 2 (Figure 1).

Figure 1 - Light propagation sa isang optical fiber. Numerical aperture ng light guide.

Kung ang anggulo ng saklaw ng liwanag b ay mas malaki kaysa sa b 0, kung gayon ang light beam ay ganap na na-refracted at hindi pumapasok sa optical fiber core (Larawan 2a). Kung ang anggulo b ay mas mababa sa b 0, ang pagmuni-muni ay nangyayari mula sa hangganan ng mga pangunahing materyales sa shell, at ang light beam ay kumakalat sa loob ng core (Larawan 2b).

Figure 2 - Mga kondisyon para sa pagpapalaganap ng liwanag sa optical fiber

Ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang optical fiber ay nakasalalay sa refractive index ng fiber core at tinukoy bilang:

kung saan ang C ay ang bilis ng liwanag sa vacuum, n ay ang refractive index ng core.

Ang mga karaniwang refractive na indeks ng pangunahing materyal ay nasa hanay na 1.45 - 1.55.

Upang makapaghatid ng liwanag sa mga optical waveguides, kinakailangan ang isang pinagmumulan ng mahigpit na magkakaugnay na liwanag. Upang mapataas ang saklaw ng paghahatid, ang lapad ng spectrum ng transmiter ay dapat na kasing liit hangga't maaari. Ang mga laser ay lalong angkop para sa layuning ito, na, salamat sa stimulated na paglabas ng liwanag, ginagawang posible na mapanatili ang isang pare-pareho ang pagkakaiba sa bahagi sa parehong haba ng daluyong. Dahil sa ang katunayan na ang diameter ng fiber core ay maihahambing sa wavelength ng optical radiation, ang phenomenon ng interference ay nangyayari sa light guide. Ito ay mapapatunayan sa pamamagitan ng katotohanan na ang ilaw ay kumakalat sa core glass lamang sa ilang mga anggulo, lalo na sa mga direksyon kung saan ang ipinakilala na mga light wave ay pinalalakas kapag pinatong. Ang tinatawag na constructive interference ay nangyayari. Ang mga pinahihintulutang light wave na maaaring magpalaganap sa isang optical fiber ay tinatawag na mga mode (o natural waves). Ayon sa mga uri ng pagpapalaganap ng mga light ray, ang mga optical fiber ay nahahati sa multimode, iyon ay, gamit ang isang bilang ng mga light wave, at single-mode, kung saan isang light ray lamang ang nagpapalaganap. Maraming mga pangunahing parameter ang ginagamit upang ilarawan ang mga proseso ng pagpapalaganap ng liwanag sa mga optical fibers.