Волоконно-оптические системы передачи

· защищенность цепей от взаимных и внешних помех, а также от грозы и коррозии;

· стабильность электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи;

· экономичность  системы связи в целом.

  Кабельная линия междугородной связи представляет собой сложное техническое сооружение, состоящее из огромного числа элементов. Так как линия предназначена для длительной работы (десятки лет) и на ней должна быть обеспечена бесперебойная работа сотен и тысяч каналов связи, то ко всем элементам линейно-кабельного оборудования, и в первую очередь к кабелям и кабельной арматуре, входящим в линейный тракт передачи сигналов, предъявляются высокие требования. Выбор типа и конструкции линии связи определяется не только процессом распространения энергии вдоль линии, но и необходимостью защитить расположенные рядом ВЧ цепи от взаимных мешающих влияний. Кабельные диэлектрики выбирают исходя из требования обеспечения наибольшей дальности связи в каналах ВЧ при минимальных потерях.

  В соответствии с этим кабельная техника развивается в следующих направлениях:

· Преимущественное развитие коаксиальных систем, позволяющих  организовать мощные пучки связи  и передачу программ телевидения  на большие расстояния по однокабельной  системе связи.

· Создание и внедрение перспективных ОК связи, обеспечивающих получение большого числа каналов и не требующих  для своего производства дефицитных металлов (медь, свинец).

· Широкое  внедрение в кабельную технику  пластмасс (полиэтилена, полистирола, полипропилена и др.), обладающих хорошими электрическими и механическими  характеристиками и позволяющих  автоматизировать производство.

· Внедрение  алюминиевых, стальных и пластмассовых  оболочек вместо свинцовых. Оболочки должны обладать герметичностью и обеспечивать стабильность электрических параметров кабеля в течение всего срока  службы.

· Разработка и внедрение в производство экономичных  конструкций кабелей внутризоновой  связи (однокоаксиальных, одночетверочных, безбронных).

· Создание экранированных кабелей, надежно защищающих передаваемую по ним информацию от внешних электромагнитных влияний  и грозы, в частности кабелей  в двухслойных оболочках типа алюминий — сталь и алюминий —  свинец.

· Повышение  электрической прочности изоляции кабелей связи. Современный кабель должен обладать одновременно свойствами как высокочастотного кабеля, так  и силового электрического кабеля, и обеспечивать передачу токов высокого напряжения для дистанционного электропитания необслуживаемых усилительных пунктов  на большие расстояния.

Достоинства оптических кабелей и область  их применения

Наряду  с экономией цветных металлов, и в первую очередь меди, оптические кабели обладают следующими достоинствами:

· широкополосность, возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);

· малые  потери и соответственно большие  длины трансляционных участков (30 .70 и 100 км);

· малые  габаритные размеры и масса (в 10 раз  меньше, чем электрических кабелей);

· высокая  защищенность от внешних воздействий  и переходных помех;

· надежная техника безопасности (отсутствие искрения и короткого замыкания).

К недостаткам  оптических кабелей можно отнести:

· подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения и возрастает затухание;

· водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам  световода и ухудшению его  свойств.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.Достоинства и недостатки оптоволоконной связи  

  Достоинства открытых систем связи:

1. Более  высокое отношение мощности принимаемого  сигнала к излучаемой мощности  при меньших апертурах антенн  передатчика и приемника. 

2. Лучшее  пространственное разрешение при  меньших апертурах антенн передатчика  и премника 

3. Очень  малые габариты передающего и  приемного модулей, используемых  для связи на расстояния до 1 км 

4. Хорошая  скрытность связи 

5. Освоение  неиспользуемого участка спектра  электромагнитных излучений 

6. Отсутствие  необходимости получения разрешение  на эксплуатацию системы связи 

  Недостатки открытых систем связи:

1. Малая  пригодность для радио вещания  из-за высокой направленности  лазерного пучка. 

2. Высокая  требуемая точность наведения  антенн передатчика и приемника 

3. Низкий  КПД оптических излучателей 

4. Сравнительно  высокий уровень шума в приемнике,  частичтно обусловленный квантовой  природой процесса детектирования  оптического сигнала 

5. Влияние  характеристик атмосферы на надежность  связи 

6. Возможность  отказов аппаратуры.

Достоинства направляющих систем связи:

1. Возможность  получений световодов с малыми  затуханием и дисперсией, что  позволяет сделать большим расстояния  между ретрансляторами (10 … 50 км)

2. Малый  диаметр одноволоконного кабеля 

3. Допустимость  изгиба световода под малыми  радиусами 

4. Малая  масса оптического кабеля при  высокой информационной пропускной  способности 

5. Низкая  стоимость материала световода 

6. Возможность  получения оптический кабелей,  не обладающих электропроводностью  и индуктивностью 

7. Пренебрежимо  малые перекрестные помехи 

8. Высоко  скрытость связи: ответвление  сигнала возможно только при  непосредственном подсоединении  к отдельному волокну 

9. Гибкость  в реализации требуемой полосы  пропускания: световоды различных  типов позволяет заменить элуктрические  кабели в цифровых системах  связи всех уровней иерархии 

10. Возможность  постоянного усовершенствования  системы связи 

  Недостатки направляющих систем связи:

1. Трудность  соединения (сращивания) оптичеких  волокон 

2. Необходимость  прокладки дополнительных электропроводящих  жил в оптическом кабеле для  обеспечения электропитания динстационно  управляемой аппаратуры 

3. Чувствительность  оптического волокна к воздействию  воды при ее попадании в  кабель 

4. Чувствительность  оптического волокна к воздействию  ионизирующего излучения 

5. Низкий  КПД источников оптического излучения  при ограниченной мощности излучения 

6. Трудности  реализации режима многостанционного  (параллельного) доступа с помощью  шины с временным разделением  каналов 

7. Высокий  уровень шума в приемнике  
 

8.Направления развития и применения волоконной оптики  

  Открылись широкие горизонты практического применения ОК и волоконно-оптических систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь, вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная энергетика и др. Волоконная оптика развивается по шести направлениям:

4. многоканальные  системы передачи информации;

5. кабельное  телевидение; 

6. локальные  вычислительные сети;

7. датчики  и системы сбора обработки  и передачи информации;

8. связь  и телемеханика на высоковольтных  линиях;

9. оборудование  и монтаж мобильных объектов.

  Многоканальные ВОСП начинают широко использоваться на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

  Применение оптических систем в кабельном телевидении обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется заказная система приема и предоставляется возможность абонентам получать на экране своих телевизоров изображения газетных полос, журнальных страниц и справочных данных из библиотеки и учебных центров.

  На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.

  Волоконно-оптические датчики способны работать в агрессивных средах, надежны, малогабаритны и не подвержены электромагнитным воздействиям. Они позволяют оценивать на расстоянии различные физические величины (температуру, давление, ток и др.). Датчики используются в нефтегазовой промышленности, системах охранной и пожарной сигнализации, автомобильной технике и др.

  Весьма перспективно применение ОК на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) для организации технологической связи и телемеханики. Оптические волокна встраиваются в фазу или трос. Здесь реализуется высокая защищенность каналов от электромагнитных воздействий ЛЭП и грозы.

  Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и других мобильных устройств.

  В последнее время появилось новое направление в развитии волоконно-оптической техники — использование среднего инфракрасного диапазона волн 2 .10 мкм. Ожидается, что потери в этом диапазоне не будут превышать 0,02 дБ/км. Это позволит осуществить связь на большие расстояния с участками регенерации до 1000 км. Исследование фтористых и халькогенидных стекол с добавками циркония, бария и других соединений, обладающих сверхпрозрачностью в инфракрасном диапазоне волн, дает возможность еще больше увеличить длину регенерационного участка.

  Ожидаются новые интересные результаты в использовании нелинейных оптических явлений, в частности соли тонного режима распространения оптических импульсов, когда импульс может распространяться без изменения формы или периодически менять свою форму в процессе распространения по световоду. Использование этого явления в волоконных световодах позволит существенно увеличить объем передаваемой информации и дальность связи без применения ретрансляторов.

  Весьма перспективна реализация в ВОЛС метода частотного разделения каналов, который заключается в том, что в световод одновременно вводится излучение от нескольких источников, работающих на разных частотах, а на приемном конце с помощью оптических фильтров происходит разделение сигналов. Такой метод разделения каналов в ВОЛС получил название спектрального уплотнения или мультиплексирования.

  При построении абонентских сетей ВОЛС кроме традиционной структуры телефонной сети радиально-узлового типа предусматривается организация кольцевых сетей, обеспечивающих экономию кабеля.