Принципы и особенности построения ВОСП.
Nbsp;
Область применения ВОСП.
Основные характеристики ВОСП.
Волоконная оптика в настоящее время получила широкое развитие и находит применение в различных областях науки и производства (связь, радиоэлектроника, энергетика, термоядерный синтез, медицина, космос, машиностроение, летающие объекты, вычислительные комплексы и т. д.). Темпы роста волоконной оптики и оптоэлектроники на мировом рынке опережают все другие отрасли техники и составляют 40 % в год. В ряде стран (Англия, Япония, Франция, Италия и др.) уже сейчас при строительстве сооружений связи используются в основном оптические кабели (ОК). Ожидается, что к 2000 г. они займут доминирующее место на сетях междугородной и городской связи. О масштабах развития волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) свидетельствуют объемы производства оптических волокон в США. За последнее время ими изготовлено около 10 млн. км волокна. Такое количество позволило бы сделать 250 витков вокруг всего земного шара.
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.
Область возможных применений ВОЛС весьма широка — от линии городской и сельской связи и бортовых комплексов (самолеты, ракеты, корабли) до систем связи на большие расстояния с высокой информационной .емкостью. На основе оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы передачи информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть многоцелевого назначения. Весьма перспективно применение оптических систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания абонентов.
Аддитивные и мультипликативные помехи.
Аддитивные помехи
Аддитивные помехи проявляются в свободном от сигнала канале. К аддитивным помехам относят:
- флуктуационные помехи;
- переходы с соседних цепей или каналов информационных сигналов;
|
|
|
- переходы с соседних цепей или каналов одночастотных сигналов управления установлением соединений или разъединений (селективные помехи), сосредоточенная мощность которых, как правило, существенно больше мощности информационных сигналов в данном участке спектра частот;
- переходы с близкорасположенных кабелей промышленной частоты (50 Гц) или ее гармоник. Проникновение частоты 50 Гц и ее гармоник может происходить и за счет общих заземляющих устройств.
В том случае, если измеренное значение сигнал/шум ниже нормы, определение причины этого явления нужно начать с оценки мощностей аддитивных помех.
Наиболее распространенной причиной помех являются флуктуации, обусловленные тепловым движением. Флуктуации и обусловленные ими помехи заложены глубоко в природе вещей, это результат дискретного строения вещества и статистической природы ряда физических величин. Поэтому флуктуации этих физических величин принципиально неустранимы, и можно лишь ставить вопрос о том, какова относительная величина флуктуации и каким образом можно на нее повлиять. Так, например, уровень тепловых шумов в каналах связи ограничивается допустимым усилением линейных усилителей, что, в свою очередь, ограничивает длину усилительных участков.
|
|
|
Остальные виды аддитивных помех могут быть исследованы и по возможности устранены.
Спектральная характеристика шума, возникающего за счет поврежденного кабеля, имеет больший уровень помех на более высоких частотах, выше 2,0-2,5 кГц.
В диапазоне низких частот (до 500 Гц) просматриваются спектральные составляющие от гармоник частоты 50 Гц (250, 300, 350...Гц) довольно высокой мощности, согласно рисунка 8.
Селективные помехи в различных системах автоматизации имеют разные частоты и они хорошо распознаются из-за большой амплитуды.
Аддитивные помехи чаще всего возникают на низкочастотных кабельных участках местной сети, системах передачи с частотным разделением каналов. На каналах ИКМ аддитивных помех практически нет.
Поиск участка с большими аддитивными помехами следует проводить, варьируя различные направления и сокращая длину связи до одного подозреваемого участка.
Следует отметить, что соотношение сигнал/шум может иметь различное значение в каждом направлении передачи. Это происходит в том случае, если помеха проникает в канал не равномерно по всей его длине, а сосредоточенно, ближе к одному из концов канала. В этой точке уровень сигнала от "дальнего" абонента существенно ниже уровня сигнала от "ближнего" абонента, поэтому соотношение сигнал/шум, измеренное абонентом, более близко расположенного к точке проникновения помех, будет существенно ниже соотношения сигнал/шум, измеренного на противоположном конце канала.
|
|
|
Мультипликативные помехи
Мультипликативные помехи появляются в канале, загруженном сигналом, (шумы за счет паразитной модуляции, нелинейности и шумы квантования в цифровых системах).
Мультипликативные помехи появляются за счет взаимодействия сигналов и помех друг с другом. Математически это сводится к процессу перемножения частотных составляющих сигналов и помех, а физически - к появлению новых частот, равных всевозможным комбинациям взаимодействующих частот сигналов и помех.
К мультипликативным помехам относят:
- гармоники и комбинационные частоты от передаваемых сигналов;
- паразитная модуляция сигнала частотой 50 Гц и её гармониками;
- шумы квантования в системах ИКМ, или, как их называют, сопровождающие помехи.
Мультипликативные помехи возникают в каналах систем передачи, которые представляют собой нелинейную систему, в которой каждая частота на ее входе дает свои гармоники и во взаимодействии с другими частотами дает комбинационные частоты. Коэффициент нелинейности исправного канала не должен превышать 2-3%, что соответствует разности полезного сигнала и суммарного уровня мультипликативных помех не менее чем 30 дБ.
Паразитная модуляция частотой 50 Гц и ее гармониками, как правило, возникает в системах передачи, электропитание которых осуществляется от переменного тока. При этом, вокруг любой частоты F, передаваемой в канале, возникают боковые частоты типа (F±n 50). Так как гармоники 50 Гц, проникающие в канал, имеют сравнительно большие амплитуды, то и уровень боковых частот может быть достаточно велик.
Для основного сигнала эти боковые частоты являются помехой, а за счет близости к частоте сигнала их практически невозможно отфильтровать или обработать иным способом, чтобы снизить их влияние на сигнал. При измерении соотношения сигнал/шум эти помехи являются составной частью общих помех в канале. При визуализации процесса измерения они наблюдаются, как ряд боковых частот, с уменьшающейся амплитудой, вокруг измерительной частоты 1020 Гц, согласно рисунка 9. Эти помехи могут быть измерены прибором AnCom TDA-5 в режиме измерения защищенности от продуктов паразитной модуляции 50 Гц. Уровень этого вида помех должен быть не менее, чем на 30 дБ ниже уровня полезного сигнала.
Третьим видом мультипликативных помех являются сопровождающие помехи. Эти помехи возникают в системах передачи с ИКМ за счет шумов квантования. При нормальной работе кодека уровень помех должен быть не меньше, чем на 33 дБ ниже уровня полезного сигнала. При повреждении кодека системы ИКМ, шумы квантования увеличиваются и могут сравняться по уровню с другими помехами. Методика поиска шумов квантования сводится к поиску участка с помехами и, если на этом участке работает система ИКМ, то измеренный уровень шума в каналах этой системы является шумом квантования, т.к. другие виды помех в этих каналах незначительны. Такое повреждение может быть в одном или нескольких каналах ИКМ.
Принципы и особенности построения ВОСП.
На рис. 1.1 приведена в обобщенном виде структурная схема простейшей ВОС П.. Здесь, как и в любой системе связи с несущими колебаниями, предусматриваются следующие основные преобраювания сигнала. Сообщение в аналоговой или цифровой форме поступает от источника сообщений на преобразователь, где формируется первичный электрический сигнал. Если передача оптических сигналов реализуется в цифровой форме, используется кодер, в котором осуществляется избыточное кодирование, необходимое для обеспечения требуемой помехоустойчивости, удобств синхронизации приемных устройств, контроля исправности промежуточных функциональных устройств (регенераторов) и др. Далее электрическим сигналом осуществляется модуляция оптического излучения, генерируемого источником (лазером или светоизлучаюшим лиодом)
Модулированное оптическое излучение с помощью согласующих устройств вводится в волоконный световод оптического кабеля (ОК). Оптическое волокно — диэлектрический волновод оптического диапазона с достаточно малым затуханием — служит для передачи оптических сигналов от передатчика к удаленному приемнику. В оптическом приемнике выполняются «обратные» преобразования С помощью демодулятора, использующего фотодетектор того или иного вида, оптический, сигнал преобразуется в электрический. В декодере осуществляется восстановление первичного (модулирующего) сигнала, который с помощью преобразователя приобретает необходимую для потребителя информации форму (печатный текст, звук, изображение и т. п.).
Цифровые ВОСП
Основным методом преобразования аналогового сигнала электросвязи в цифровой сигнал является, как известно, импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Оптическая система с ИКМ отличается от соответствующей кабельной системы главным образом линейным оборудованием и средой передачи сигналов. Поэтому, рассматривая работу цифровой ВОСП, необходимо выделить, прежде всего, код в линии передачи сигнала, оптические приемник и передатчик, построение линейного тракта.
Выбор элементной базы при реализации ВОСП и параметры ее линейного тракта зависят от скорости передачи символов цифрового сигнала. МККТТ установлены правила объединения цифровых сигналов и определена иерархия аппаратуры временного объединения цифровых сигналов электросвязи Сущность иерархии состоит в ступенчатом расположении указанной аппаратуры, при котором на каждой ступени объединяется определенное число цифровых сигналов, имеющих одинаковую скорость передачи символов, соответствующую предыдущей ступени Цифровые сигналы во вторичной, третичной и т. д. системах получаются объединением сигналов предыдущих иерархических систем. Аппаратура, в которой выполняется объединение этих сигналов, называется аппаратурой временнбго объединения цифровых сигналов.
Аналоговые ВОСП
В диалоговых ВОСП используются методы модуляции, характеризующиеся непрерывным изменением одного из параметров переносчика сигнала (мощности оптического излучения при модуляции интенсивности, положения оптического импульса при позиционно-импульсной модуляции или его длительности при широтно- импульсной модуляции и т. д.).
Особенностью аналоговой передачи по сравнению с цифровой является необходимость обеспечения большого отношения сигнал- шум на выходе оптического приемного устройства и высокой линейности по всему тракту, так |как в противном случае возможны взаимные помехи от различных частотных составляющих передаваемого аналогового сигнала.
С точки зрения схемотехнической реализации аналоговая ВОСП значительно проще, чем цифровая. Аналоговые способы модуляции удобно использовать, в частности, для передачи нескольких широкополосных сигналов (например, нескольких телевизионных программ) по одному оптическому волокну. Аналоговые ВОСП находят применение в системах контроля, для передачи сигналов телеметрии, управления. На их основе создаются многофункциональные ВОСП и системы кабельного телевидения.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 985; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!