Historie vývoje komunikačního vedení v Rusku První dálkové trolejové vedení bylo postaveno mezi Petrohradem a Varšavou v roce 1854. V 70. letech 19. století bylo zavedeno trolejové vedení z Petrohradu do Vladivostoku L = 10 tis. úkon. V roce 1939 byla uvedena do provozu vysokofrekvenční komunikační linka z Moskvy do Chabarovska L = 8 300 tis. km. V roce 1851 byl položen telegrafní kabel z Moskvy do Petrohradu, izolovaný gutaperčovou páskou. V roce 1852 byl přes Severní Dvinu položen první podmořský kabel.V roce 1866 byla uvedena do provozu kabelová transatlantická telegrafní linka mezi Francií a Spojenými státy.
Historie rozvoje komunikačních linek v Rusku V letech byly v Rusku vybudovány první nadzemní městské telefonní sítě (kabel měl celkem až 54 vodičů s izolací vzduchovým papírem) V roce 1901 byla zahájena výstavba podzemní městské telefonní sítě v Rusku vinutí uměle zvýšit indukčnost. Od roku 1917 byl vyvíjen a testován telefonní zesilovač na lince pro elektronické elektronky, v roce 1923 bylo provedeno telefonní spojení se zesilovači na trati Charkov-Moskva-Petrograd. Od počátku 30. let se začaly rozvíjet vícekanálové přenosové systémy založené na koaxiálních kabelech.
Historie vývoje komunikačních linek v Rusku V roce 1936 byl uveden do provozu první koaxiální HF telefonní linka pro 240 kanálů. V roce 1956 byl mezi Evropou a Amerikou postaven podvodní koaxiální telefonní a telegrafní kufr. V roce 1965 vznikly první experimentální a kryogenní vlnovodné linky kabelové vedení s velmi malým tlumením. Na začátku 80. let byly vyvinuty a testovány v reálných podmínkách optické komunikační systémy.
Typy komunikačních vedení (LS) a jejich vlastnosti Existují dva hlavní typy LS: - vedení v atmosféře (RL rádiové spoje) - naváděcí přenosové vedení (komunikační vedení). typické vlnové délky a rádiové frekvence Extra dlouhé vlny (VLF) Dlouhé vlny (LW) Střední vlny (MW) Krátké vlny (HF) Ultrakrátké vlny (VHF) Decimetrové vlny (DCM) Centimetrové vlny (CM) Milimetrové vlny (MM) Optický dosah km ( kHz) km (kHz) 1,0... 0,1 km (0, MHz) m (MHz) m (MHz) ,1 m (0, GHz) cm (GHz) mm (GHz) ,1 µm
Hlavní nevýhody RL (rádiových komunikací) jsou: -závislost kvality komunikace na stavu přenosového média a vnějších elektromagnetických polí; -nízká rychlost; nedostatečně vysoká elektromagnetická kompatibilita v rozsahu metrových vln a výše; - složitost zařízení vysílače a přijímače; - úzkopásmové přenosové systémy, zejména na dlouhých vlnových délkách a vyšších.
Aby se snížily nevýhody radaru, více vysoké frekvence(centimetr, optické rozsahy) rozsah decimetr milimetr. Jedná se o řetězec opakovačů instalovaných každých 50 km-100 km. RRL umožňují přijímat počet kanálů () na vzdálenosti (až km); Tyto linky jsou méně náchylné na rušení, poskytují celkem stabilní a kvalitní spojení, ale stupeň zabezpečení přenosu přes ně je nedostatečný. Rádiové reléové linky (RRL)
Centimetrový vlnový rozsah. SL umožňují vícekanálovou komunikaci na „nekonečnou“ vzdálenost; Satelitní komunikační linky (SL) Výhody SL - velká oblast pokrytí a přenosu informací na velké vzdálenosti. Nevýhodou SL jsou vysoké náklady na vypuštění družice a složitost organizace duplexní telefonní komunikace.
Výhody směrování LAN - vysoká kvalita přenosu signálu, - vysoká přenosová rychlost, - velká ochrana před vlivem polí třetích stran, - relativní jednoduchost koncových zařízení. Nevýhody nasměrování LS - vysoké investiční a provozní náklady, - relativní doba navazování spojení.
Radar a LS si neprotiřečí, ale doplňují se V současnosti signály od stejnosměrný proud do optického frekvenčního rozsahu a rozsah provozních vlnových délek sahá od 0,85 mikronů do stovek kilometrů. - kabel (CL) - vzduch (VL) - optická vlákna (FOCL). Hlavní typy směrových léků:
ZÁKLADNÍ POŽADAVKY NA KOMUNIKAČNÍ LINKY - komunikace na vzdálenosti do km v rámci republiky a až pro mezinárodní komunikaci; - širokopásmové připojení a vhodnost pro přenos různé druhy moderní informace (televize, telefonie, přenos dat, vysílání, přenos novinových stránek atd.); - ochrana obvodů před vzájemným a vnějším rušením, jakož i před bleskem a korozí; - stabilita elektrických parametrů vedení, stabilita a spolehlivost komunikace; - účinnost komunikačního systému jako celku.
Moderní vývoj kabelová technologie 1. Převládající vývoj koaxiálních systémů, které umožňují organizovat výkonné komunikační svazky a přenášet televizní programy do dlouhé vzdálenosti přes jediný kabelový komunikační systém. 2.Vytvoření a implementace perspektivních komunikačních OK, které poskytují velké množství kanálů a pro svou výrobu nevyžadují vzácné kovy (měď, olovo). 3. Široké zavádění plastů (polyethylen, polystyren, polypropylen atd.) do kabelové techniky, které mají dobré elektrické a mechanické vlastnosti a automatizovat výrobu.
4. Zavedení hliníkových, ocelových a plastových plášťů místo olova. Opláštění musí být vzduchotěsné a zajistit stabilitu elektrických parametrů kabelu po celou dobu životnosti. 5. Vývoj a zavedení do výroby ekonomických návrhů kabelů pro intrazonální komunikaci (jednokoaxiální, jednočtyřčlenné, nepancéřované). 6. Vytváření stíněných kabelů, které spolehlivě chrání jimi přenášené informace před vnějšími elektromagnetickými vlivy a bouřkami, zejména kabely ve dvouvrstvých pláštích jako hliníková ocel a hliníkové olovo.
7. Zvýšení elektrické pevnosti izolace komunikačních kabelů. Moderní kabel musí mít současně vlastnosti vysokofrekvenčního kabelu i silového elektrického kabelu a zajistit přenos proudů vysokého napětí pro vzdálené napájení bezobslužných zesilovacích bodů na velké vzdálenosti.
První kroky k poznání. Stephen Gray (1670-1736)
Vodivá struktura se skládala ze skleněné trubice a v ní umístěného korku. Když se trubice otírala, korek začal přitahovat malé kousky papíru a slámy. Postupně zvětšoval délku korku a vkládal do něj dřevěné třísky, Gray poznamenal, že stejný efekt platí až do konce řetězce.
Výměnou korku za mokré konopné lano se mu podařilo dosáhnout délky přenášeného elektrického náboje na vzdálenost až 250 metrů.
Bylo ale nutné se ujistit, že elektřina není přenášena gravitací ve svislé poloze a Gray experiment zopakoval a konstrukci umístil do vodorovné polohy. Experiment byl dvojnásobně úspěšný, protože se zjistilo, že se to přes Zemi nepřenáší.
Později se ukázalo, že ne všechny látky mají vlastnost elektrické vodivosti. V průběhu dalšího výzkumu byly rozděleny na „vodiče“ a „nevodiče“. Jak víte, hlavními vodiči jsou všechny druhy kovů, roztoky elektrolytů, soli, uhlí.
Mezi nevodiče patří látky, kde se elektrický náboj nemůže volně pohybovat, jako jsou plyny, kapaliny, sklo, plast, guma, hedvábí a další.
Stephen Gray tak odhalil a dokázal existenci takových jevů, jako je elektrostatická indukce, stejně jako distribuce a pohyb elektrického náboje mezi tělesy.
Za své úspěchy a přínos k rozvoji vědy byl vědec nejen prvním nominovaným, ale také prvním, kterému bylo uděleno nejvyšší ocenění Královské společnosti – Copleyova medaile.
Na cestě do izolace. Tiberio Cavallo (1749–1809)
Následovník Stefana Graye v oblasti výzkumu elektrické vodivosti, Tiberio Cavallo, italský vědec žijící v Anglii, vyvinul v roce 1780 metodu izolace drátů.
Jejich navrhované schéma bylo následující posloupnost akcí:
- Dva natažené dráty z mědi a mosazi musí být kalcinovány buď ve svíčkovém ohni nebo rozžhaveným železným kusem, pak potaženy vrstvou pryskyřice a pak na ně navinuty kouskem plátěné pásky s impregnací pryskyřice.
- Poté byl překryt další ochrannou vrstvou „vlněný obal“. Záměrem bylo vyrábět takové výrobky v segmentech od 6 do 9 metrů. Pro získání větší délky byly díly spojeny navinutím na kousky hedvábí napuštěného olejem.
První kabel a jeho použití. Francisco de Salva (1751–1828)
Francisco Salva, známý vědec a lékař ve Španělsku, v roce 1795 předstoupil před členy barcelonské akademie věd se zprávou o telegrafu a jeho komunikačních linkách, ve které byl poprvé použit termín „kabel“.
Argumentoval tím, že dráty nelze lokalizovat na dálku, ale naopak je lze zkroutit do podoby kabelu, což umožňuje umístit jej zavěšený ve vzduchu.
To bylo odhaleno v průběhu experimentů s izolací kabelů: všechny dráty obsažené v kompozici byly nejprve obaleny papírem impregnovaným pryskyřicí, poté byly zkrouceny a navíc zabaleny do vícevrstvého papíru. Tím bylo dosaženo eliminace ztráty elektrické energie.
Salva zároveň navrhl možnost hydroizolace vzhledem k tomu, že vědec nemohl vědět o materiálech použitelných pro tento druh konstrukce.
Francisco Salva vyvinul projekt nadzemních přenosových vedení mezi Madridem a Aranjuez, který byl poprvé na světě realizován v roce 1796. Později, v roce 1798, byla postavena „královská“ komunikační linka.
Na úsvitu formování lidské společnosti byla komunikace mezi lidmi velmi vzácná. Větev zapíchnutá do země naznačovala, kterým směrem a jak daleko lidé zašli; speciálně umístěné kameny varovaly před výskytem nepřátel; zářezy na klacích nebo stromech hlásily lov kořisti apod. Docházelo také k primitivnímu přenosu signálů na dálku. Zprávy zakódované jako určitý počet výkřiků nebo úderů bubnu s měnícím se rytmem obsahovaly tu či onu informaci.
Desátý svazek „Všeobecných dějin“ starověkého řeckého historika Polybia (asi 201-120 př. n. l.) popisuje způsob přenosu zpráv na dálku pomocí pochodní (pochodně telegraf), který vynalezli alexandrijští vědci Cleoxen a Democlitus.
V roce 1800 vytvořil italský vědec A. Volta první zdroj chemického proudu. Tento vynález umožnil německému vědci S. Semmeringovi sestavit a v roce 1809 předložit mnichovské akademii věd projekt elektrochemického telegrafu. V říjnu 1832 proběhla první veřejná demonstrace elektromagnetického telegrafu ruským vědcem P.L. Schilling. V témže roce bylo pomocí Schillingova telegrafu navázáno spojení mezi Zimním palácem a ministerstvem železnic.
Skutečnou revoluci v oblasti telekomunikací po drátě provedl ruský akademik B.S. Jacobi a americký vědec S. Morse, který nezávisle navrhl psací telegraf.
V roce 1841 B.S. Jacobi uvedl do provozu linku vybavenou psacím telegrafem a spojovacím Zimní palác s ústředím. O dva roky později byla postavena podobná trať o délce 25 km mezi Petrohradem a Carským Selem. V roce 1850 B.S. Jacobi navrhl první stroj pro přímý tisk. V červnu 1866 byl protažen kabel Atlantický oceán. Evropa a Amerika byly spojeny telegraficky.
Zrození telegrafu dalo impuls ke vzniku telefonu. Od roku 1837 se mnoho vynálezců pokoušelo přenášet lidskou řeč na dálku pomocí elektřiny. V roce 1876 Americký vynálezce A.G. Bell si nechal patentovat zařízení pro přenos hlasu po drátech – telefon. V roce 1878 ruský vědec M. Makhalsky zkonstruoval první citlivý mikrofon s uhlíkovým práškem.
Zpočátku byly telegrafní linky používány pro telefonní spojení. Speciální dvoudrátovou telefonní linku navrhl v roce 1895 profesor P.D. Voinarovského a byl postaven v roce 1898 mezi Petrohradem a Moskvou.
V roce 1886 ruský fyzik P.M. Golubitsky vyvinul nové telefonní komunikační schéma. Podle tohoto schématu byly mikrofony účastnických telefonů napájeny jednou (centrální) baterií umístěnou na telefonní ústředně. První telefonní ústředny v Rusku byly postaveny v letech 1882–1883. v Moskvě, Petrohradě, Oděse.
První veřejná demonstrace A.S. Popov pro příjem elektromagnetických vln se konal 7. května 1895. Tento den vešel do dějin jako den, kdy bylo vynalezeno rádio.
Zaměstnanci laboratoře Nižnij Novgorod založené v roce 1918 (vedl ji M.A. Bonch-Bruevich) již v roce 1922 vybudovali v Moskvě první vysílací stanici na světě o výkonu 12 kW.
V roce 1935 bylo mezi New Yorkem a Philadelphií uvedeno do provozu rádiové spojení na ultrakrátkých vlnách, které bylo později nazváno „rádiové reléové vedení“.
Od této chvíle se řetězy radioreléových linek táhly do všech konců zeměkoule. Výstavba první radioreléové linky u nás byla provedena v roce 1953 mezi Moskvou a Rjazaní.
"Píp...píp...píp." Tyto signály zaslechl 4. října 1957 celý svět. Nastala éra průzkumu vesmíru. Od tohoto data nás dělí velmi krátká doba a na oběžnou dráhu vesmíru již byly vypuštěny tisíce umělých družic, které pravidelně slouží člověku.
23. dubna 1965 byla v SSSR vypuštěna umělá družice Země Molniya-1, na jejímž palubě se nacházela transceiver a reléová stanice.
V roce 1960 byl v Americe vytvořen první laser na světě. To bylo možné poté, co se objevily práce sovětských vědců V.A. Fabrikant, N.G. Basová a A.M. Prochorov a americký vědec C. Towns, který dostal Nobelovu cenu.
„Učit“ lasery přenášet informace na dálku začalo krátce po jejich vynálezu. První laserové komunikační linky se objevily na počátku 60. let tohoto století. U nás byla první taková trať postavena v roce 1964 v Leningradu.
Moskvané dobře znají taková zákoutí hlavního města, jako je Leninskiye Gory a Zubovskaya Square. V roce 1966 mezi nimi zářila červená nit laserového světla. Propojila dvě městské ústředny umístěné ve vzdálenosti 5 km od sebe.
V roce 1970 vyrobila ultračisté sklo americká firma Corning Glass Company. To umožnilo všude vytvářet a zavádět optické komunikační kabely.
V roce 1947 se objevila první zmínka o systému pulzní kódové modulace (PCM) vyvinutém Bellem. Systém se ukázal jako těžkopádný a nefunkční. Teprve v roce 1962 byl uveden do provozu první komerční přenosový systém IKM-24.
Moderní trendy ve vývoji telekomunikací. V následujících letech se komunikace vyvíjela cestou digitalizace všech typů informací. To se stalo obecným směrem, který poskytuje ekonomické způsoby nejen pro jeho přenos, ale také pro distribuci, skladování a zpracování.
Intenzivní rozvoj digitálních přenosových systémů je vysvětlen významnými výhodami těchto systémů ve srovnání s analogovými přenosovými systémy: vysoká odolnost proti rušení; slabá závislost kvality přenosu na délce komunikační linky; stabilita elektrických parametrů komunikačních kanálů; efektivní využití šířky pásma při přenosu diskrétních zpráv atd.
Rozvoj místní telefonní komunikace byl v roce 2002 realizován především na bázi moderních digitálních ústředen, což umožnilo zkvalitnit a rozšířit nabídku poskytovaných služeb. Koeficient kapacity digitálních stanic z celkové instalované kapacity místní telefonní sítě v roce 2002. činil asi 40 % oproti 36,2 % v roce 2001. K 1. lednu 2003 fungovalo v ruských sítích asi 195 000 dálkových a místních telefonních automatů, včetně 63 000 univerzálních. Počet telefonních automatů vzrostl o 13 % na 127,5 tisíce kusů. Nárůst počtu hlavních telefonních přístrojů v místní telefonní síti činil 1,8 mil. kusů, a to především díky instalovaným telefonním přístrojům obyvatel. Celkový počet účastníků celulární mobilní komunikace v Rusku na konci roku 2002 činil 17,7 milionů, nárůst účastnické základny ve srovnání s rokem 2001 byl 2,3krát. V roce 2002 se v průběhu roku počítačový park v Rusku zvýšil o 20 % ve srovnání s rokem 2001. Počet pravidelných uživatelů internetu vzrostl o 39 % a dosáhl 6 milionů lidí. Objem domácího trhu IT vzrostl o 9 % a dosáhl více než 4 miliard rublů. dolarů. V roce 2002 bylo uvedeno do provozu více než 50 000 km kabelových a radioreléových komunikačních linek, 3 miliony čísel automatických telefonních ústředen, přes 13 milionů mobilních telefonních čísel a přes 70 000 meziměstských a mezinárodních kanálů.
Mobilní radiokomunikační sítě se ve světě i u nás rozvíjejí obzvláště rychlým tempem. Již podle počtu účastníků mobilního komunikačního systému lze posuzovat úroveň a kvalitu života v dané zemi. V tomto smyslu je míra růstu mobilních účastníků v Rusku (téměř 200 % ročně) ukazatelem růstu blahobytu společnosti.
Na základě makroekonomické ukazatele rozvoj Ruská Federace, definovaný v Směrnicích pro sociálně-ekonomickou politiku vlády Ruské federace pro dlouhodobé období, bude trh telekomunikačních služeb do roku 2010 charakterizován následovně (Tabulka 1).
Tabulka 1. Ukazatele vývoje telekomunikací v Rusku za období do roku 2010
Lidstvo směřuje k vytvoření globální informační společnosti. Jeho základem bude Globální informační infrastruktura, která bude zahrnovat výkonné dopravní komunikační sítě a sítě s distribuovaným přístupem, které poskytují informace uživatelům. Globalizace komunikace a její personalizace(přinesení komunikačních služeb každému uživateli) - to jsou dva vzájemně související problémy, které jsou úspěšně vyřešeny tuto fázi rozvoj lidstva telekomunikačními specialisty.
Další vývoj telekomunikačních technologií půjde směrem ke zvýšení rychlosti přenosu informací, intelektualizaci sítí a zajištění mobility uživatelů.
vysoké rychlosti. Nezbytné pro přenos obrazu včetně televize, integraci různých typů informací v multimediálních aplikacích, organizaci komunikace mezi místními, městskými a územními sítěmi.
inteligence. Zvýší flexibilitu a spolehlivost sítě, usnadní správu globálních sítí. Díky intelektualizaci sítí uživatel přestává být pasivním konzumentem služeb a stává se aktivním klientem – klientem, který bude moci síť aktivně spravovat objednáváním služeb, které potřebuje.
Mobilita. Úspěchy v oblasti miniaturizace elektronických zařízení, snižování jejich nákladů vytváří předpoklady pro celosvětové rozšíření mobilních koncových zařízení. Poskytování komunikačních služeb všem, kdykoli a kdekoli, je proto skutečným úkolem.
Na závěr poznamenáváme, že množství informací přenášených prostřednictvím informační a telekomunikační infrastruktury světa se každé 2-3 roky zdvojnásobuje. Vznikají a úspěšně se rozvíjejí nová odvětví informačního průmyslu, informační složka ekonomické činnosti tržních subjektů a vliv o informační technologie o vědeckém, technickém, intelektuálním potenciálu a zdraví národů. Začátek 21. století je vnímán jako éra informační společnosti, která to vyžaduje efektivní rozvoj vytvoření globální informační a telekomunikační infrastruktury, jejíž tempo rozvoje by mělo předstihnout tempo rozvoje ekonomiky jako celku. Vytvoření ruské informační a telekomunikační infrastruktury by přitom mělo být považováno za nejdůležitější faktor vzestupu národního hospodářství, růstu obchodní a intelektuální aktivity společnosti a posílení autority země v mezinárodním měřítku. společenství.
(Dokument)
n1.doc
Obsah
Úvod
Hlavní část
Historie vývoje komunikačních linek
Návrh a vlastnosti optických komunikačních kabelů
Optická vlákna a vlastnosti jejich výroby
Konstrukce optických kabelů
Základní požadavky na komunikační linky
Výhody a nevýhody optických kabelů
Závěr
Bibliografie
Úvod
Dnes více než kdy jindy potřebují regiony zemí SNS komunikaci, a to jak kvantitativně, tak kvalitativně. Představitelům krajů jde především o sociální aspekt tohoto problému, protože telefon je prvořadou nutností. Komunikace také ovlivňuje vývoj ekonomiky regionu, jeho investiční atraktivita. Telekomunikační operátoři, kteří vynakládají mnoho úsilí a peněz na podporu chátrající telefonní sítě, přitom stále hledají prostředky na rozvoj svých sítí, na digitalizaci a zavádění optických a bezdrátových technologií.
V tuto chvíli nastává situace, kdy téměř všechny hlavní ruské resorty provádějí rozsáhlou modernizaci svých telekomunikačních sítí.
Za poslední období vývoje v oblasti komunikace se nejvíce rozšířily optické kabely (OC) a optické přenosové systémy (FOTS), které svými vlastnostmi vysoce převyšují všechny tradiční kabely komunikačního systému. Komunikace prostřednictvím optických kabelů je jedním z hlavních směrů vědeckého a technologického pokroku. Optické systémy a kabely se používají nejen pro organizaci městské a dálkové telefonní komunikace, ale také pro kabelovou televizi, videotelefonii, rozhlasové vysílání, výpočetní techniku, technologické komunikace atd.
Při použití komunikace pomocí optických vláken se množství přenášených informací dramaticky zvyšuje ve srovnání s tak rozšířenými prostředky, jako jsou satelitní komunikace a radioreléové linky, což je způsobeno skutečností, že přenosové systémy z optických vláken mají širší šířku pásma.
Pro každý komunikační systém jsou důležité tři faktory:
Informační kapacita systému vyjádřená počtem komunikačních kanálů nebo rychlost přenosu informací vyjádřená v bitech za sekundu;
Útlum, který určuje maximální délku regeneračního úseku;
Odolnost vůči vlivům prostředí;
Nejdůležitějším faktorem ve vývoji optických systémů a komunikačních kabelů byl vzhled optického kvantového generátoru – laseru. Slovo laser je složeno z prvních písmen sousloví Light Amplification by Emission of Radiation - zesílení světla indukovaným zářením. Laserové systémy pracují v rozsahu optických vlnových délek. Pokud se pro kabelový přenos používají frekvence - megahertz a pro vlnovody - gigahertz, pak se pro laserové systémy používá viditelné a infračervené spektrum rozsahu optických vln (stovky gigahertzů).
Vodicím systémem pro komunikační systémy s optickými vlákny jsou dielektrické vlnovody nebo vlákna, jak se jim říká kvůli malým příčným rozměrům a způsobu získávání. V době, kdy bylo vyrobeno první vlákno, byl útlum řádově 1000 dB/km, to bylo způsobeno ztrátami způsobenými různými nečistotami přítomnými ve vláknu. V roce 1970 vznikla optická vlákna s útlumem 20 dB/km. Jádro tohoto vlákna bylo vyrobeno z křemene s přídavkem titanu pro zvýšení indexu lomu a jako obklad sloužil čistý křemen. V roce 1974 útlum byl snížen na 4 dB / km a v roce 1979. Byla získána optická vlákna s útlumem 0,2 dB/km při vlnové délce 1,55 µm.
Pokroky v technologii získávání světlovodů s nízkými ztrátami podnítily práci na vytvoření komunikačních linek z optických vláken.
Komunikační linky s optickými vlákny mají oproti běžným kabelovým linkám následující výhody:
Vysoká odolnost proti rušení, necitlivost vůči vnějším elektromagnetickým polím a prakticky žádné přeslechy mezi jednotlivými vlákny uloženými v kabelu.
Výrazně vyšší šířka pásma.
Malá hmotnost a celkové rozměry. Tím se snižují náklady a doba pokládky optického kabelu.
Kompletní elektrická izolace mezi vstupem a výstupem komunikačního systému, takže není nutné společné uzemnění vysílače a přijímače. Optický kabel můžete opravit bez vypnutí zařízení.
Absence zkraty, v důsledku čehož lze použít optická vlákna pro přecházení nebezpečných prostorů bez obav ze zkratů, které jsou příčinou požáru v prostorách s hořlavými a hořlavými médii.
Potenciálně nízké náklady. Ačkoli jsou optická vlákna vyrobena z ultračistého skla s nečistotami menšími než několik částí na milion, jejich cena není při hromadné výrobě vysoká. Při výrobě optických vláken se navíc nepoužívají tak drahé kovy jako měď a olovo, jejichž zásoby na Zemi jsou omezené. Cena je elektrické vedení Poptávka po koaxiálních kabelech a vlnovodech neustále roste jak s nedostatkem mědi, tak s nárůstem nákladů na energii pro výrobu mědi a hliníku.
Ve vývoji optických komunikačních linek (FOCL) po celém světě došlo k obrovskému pokroku. V současné době vyrábí optické kabely a přenosové systémy pro ně mnoho zemí světa.
Zvláštní pozornost je u nás i v zahraničí věnována tvorbě a realizaci jednovidových přenosových systémů po optických kabelech, které jsou považovány za nejperspektivnější směr rozvoje komunikační techniky. Výhodou jednovidových systémů je možnost přenosu velkého toku informací na požadované vzdálenosti s velkými délkami regeneračních úseků. Již nyní existují optické linky pro velké množství kanálů s délkou regeneračního úseku 100 ... 150 km. V poslední době se v USA ročně vyrobí 1,6 milionu km. optických vláken, přičemž 80 % z nich je ve verzi s jedním nístějem.
Široce se používají moderní domácí kabely z optických vláken druhé generace, jejichž výrobu zvládl domácí kabelový průmysl, zahrnují kabely typu:
OKK - pro městské telefonní sítě;
OKZ - pro intrazonální;
OKL - pro páteřní komunikační sítě;
Optické přenosové systémy jsou využívány ve všech úsecích primární sítě VSS pro páteřní, zónové a místní komunikace. Požadavky na takové přenosové soustavy se liší počtem kanálů, parametry a technicko-ekonomickými ukazateli.
Na páteřních a zónových sítích se používají digitální přenosové systémy z optických vláken, v místních sítích se digitální přenosové systémy z optických vláken používají také k organizaci spojovacích linek mezi ústřednami a na účastnické části sítě, a to jak analogové (např. k uspořádání televizního kanálu) a lze použít digitální přenosové systémy.
Maximální délka lineárních tras hlavních přenosových soustav je 12 500 km. S průměrnou délkou asi 500 km. Maximální délka lineárních tras přenosových soustav intrazonální primární sítě může být maximálně 600 km. S průměrnou délkou 200 km. Maximální délka městských dálkových linek pro různé systémy převodovka je 80...100 km.
Člověk má pět smyslů, ale jeden z nich je obzvláště důležitý – tím je zrak. Očima člověk vnímá většinu informací o okolním světě 100x více než sluchem, nemluvě o hmatu, čichu a chuti.
k vydávání signálů používal oheň a poté různé druhy zdrojů umělého světla. Nyní byl v rukou člověka jak zdroj světla, tak proces modulace světla. Ve skutečnosti postavil to, čemu dnes říkáme optické komunikační vedení nebo optický komunikační systém, zahrnující vysílač (zdroj), modulátor, vedení optického kabelu a přijímač (oko). Po definování převodu mechanického signálu na optický jako modulace, například otevření a zavření světelného zdroje, můžeme v přijímači pozorovat opačný proces - demodulaci: převod optického signálu na signál jiného druhu. pro další zpracování v přijímači.
Takovým zpracováním může být například transformace
světelného obrazu v oku do sekvence elektrických impulsů
lidský nervový systém. Mozek je zařazen do procesu zpracování jako poslední článek řetězce.
Dalším velmi důležitým parametrem používaným při přenosu zpráv je modulační rychlost. Oko je v tomto ohledu omezené. Je dobře přizpůsobena k vnímání a analýze složitých obrázků okolního světa, ale nemůže sledovat jednoduché fluktuace jasu, které následují rychleji než 16krát za sekundu.
Historie vývoje komunikačních linek
Komunikační linky vznikly současně s příchodem elektrického telegrafu. První komunikační linky byly kabelové. Kvůli nedokonalosti kabelového provedení však podzemní kabelové komunikační linky brzy ustoupily nadzemním. První dálkové trolejové vedení bylo postaveno v roce 1854 mezi Petrohradem a Varšavou. Počátkem 70. let minulého století bylo vybudováno nadzemní telegrafní vedení z Petrohradu do Vladivostoku v délce asi 10 tisíc km. V roce 1939 byla uvedena do provozu největší vysokofrekvenční telefonní linka na světě Moskva-Chabarovsk o délce 8300 km.
Vznik prvních kabelových vedení je spojen se jménem ruského vědce P. L. Schillinga. Již v roce 1812 předváděl Schilling v Petrohradě výbuchy mořských min pomocí izolovaného vodiče, který pro tento účel vytvořil.
V roce 1851 současně se stavbou železnice mezi Moskvou a Petrohradem byl položen telegrafní kabel izolovaný gutaperčou. První podmořské kabely byly položeny v roce 1852 přes Severní Dvinu a v roce 1879 přes Kaspické moře mezi Baku a Krasnovodskem. V roce 1866 byla uvedena do provozu kabelová transatlantická telegrafní linka mezi Francií a Spojenými státy.
V letech 1882-1884. v Moskvě, Petrohradě, Rize, Oděse byly vybudovány první městské telefonní sítě v Rusku. V 90. letech minulého století byly na městských telefonních sítích Moskvy a Petrohradu zavěšeny první kabely, čítající až 54 drátů. V roce 1901 začala výstavba podzemní městské telefonní sítě.
První návrhy komunikačních kabelů, pocházející z počátku 20. století, umožňovaly provádět telefonní přenosy na krátké vzdálenosti. Jednalo se o takzvané městské telefonní kabely s izolací vzduch-papír a kroucené do párů. V letech 1900-1902. byl učiněn úspěšný pokus o zvětšení dosahu přenosu umělým zvýšením indukčnosti kabelů zařazením induktorů do obvodu (Pupinův návrh), stejně jako použitím vodivých drátů s feromagnetickým vinutím (návrh Kruppy). Takové metody v této fázi umožnily několikrát zvýšit dosah telegrafních a telefonních komunikací.
Důležitou etapou ve vývoji komunikační technologie byl vynález, a to od roku 1912-1913. zvládnutí výroby elektronických lamp. V. I. Kovalenkov v roce 1917 vyvinul a otestoval telefonní zesilovač pomocí elektronek na lince. V roce 1923 bylo provedeno telefonní spojení se zesilovači na trati Charkov-Moskva-Petrograd.
Ve 30. letech 20. století začal vývoj vícekanálových přenosových systémů. Následně touha rozšířit rozsah přenášených frekvencí a zvětšit šířku pásma vedení vedla ke vzniku nových typů kabelů, tzv. koaxiálních. Jejich sériová výroba se však datuje až od roku 1935, kdy se objevila nová vysoce kvalitní dielektrika jako escapon, vysokofrekvenční keramika, polystyren, styroflex atd. Tyto kabely umožňují přenos energie o aktuální frekvenci až několika milionů hertzů a umožňují přenos televizních programů na velké vzdálenosti. První koaxiální linka pro 240 vysokofrekvenčních telefonních kanálů byla položena v roce 1936. První transatlantické podmořské kabely, položené v roce 1856, organizovaly pouze telegrafní spojení a jen o 100 let později, v roce 1956, byl mezi Evropou a Amerikou vybudován podvodní koaxiální kabel pro vícekanálový telefonie.
V letech 1965-1967. Objevily se experimentální vlnovodové komunikační linky pro přenos širokopásmových informací a také kryogenní supravodivé kabelové linky s velmi nízkým útlumem. Od roku 1970 se aktivně rozvíjí práce na vytváření světlovodů a optických kabelů využívajících viditelné a infračervené záření v oblasti optických vln.
Vytvoření vláknového světlovodu a získání kontinuální generace polovodičový laser hrál rozhodující roli v rychlém rozvoji vlákniny optická komunikace. Na začátku 80. let byly vyvinuty a testovány v reálných podmínkách optické komunikační systémy. Hlavními oblastmi použití takových systémů jsou telefonní síť, kabelová televize, vnitroobjektová komunikace, výpočetní technika, systémy řízení a řízení procesů atd.
V Rusku a dalších zemích byly položeny městské a dálkové optické komunikační linky. Mají přední místo ve vědeckém a technologickém pokroku v odvětví komunikací.
Návrh a vlastnosti optických komunikačních kabelů
Druhy optických komunikačních kabelů
Optický kabel se skládá z optických vláken z křemenného skla (světlovodů) stočených podle určitého systému, uzavřených ve společném ochranném plášti. V případě potřeby může kabel obsahovat silové (zesilovací) a tlumící prvky.
Stávající OK podle jejich účelu lze rozdělit do tří skupin: hlavní, zónové a městské. Pod vodou, objekt a instalace OK jsou rozděleny do samostatných skupin.
Trunk OK jsou určeny k přenosu informací na velké vzdálenosti a značný počet kanálů. Musí mít nízký útlum a rozptyl a vysokou informační propustnost. Je použito jednovidové vlákno s jádrem a pláštěm 8/125 µm. Vlnová délka 1,3...1,55 µm.
Zónové OK slouží k organizaci vícekanálové komunikace mezi regionálním centrem a regiony s dosahem komunikace až 250 km. Používají se gradientní vlákna o rozměrech 50/125 µm. Vlnová délka 1,3 µm.
City OK se uplatňují jako spojení mezi městskými automatickými telefonními ústřednami a komunikačními centry. Jsou určeny pro krátké vzdálenosti (do |10 km) a velký počet kanálů. Vlákna - gradient (50/125 mikronů). Vlnová délka 0,85 a 1,3 µm. Tyto linky zpravidla pracují bez mezilehlých lineárních regenerátorů.
Ponorka OK určená pro komunikaci přes velké vodní překážky. Musí mít vysokou mechanickou pevnost v tahu a mít spolehlivé povlaky odolné proti vlhkosti. Pro podmořské komunikace je také důležité mít nízký útlum a dlouhé délky regenerace.
Objekt OK slouží k přenosu informací v rámci objektu. To zahrnuje kancelářskou a videotelefonii, vnitřní síť kabelová televize, ale i palubní informační systémy mobilních objektů (letadlo, loď atd.).
Montáž OK se používají pro vnitřní a mezijednotkovou montáž zařízení. Vyrábějí se ve formě svazků nebo plochých stuh.
Optická vlákna a vlastnosti jejich výroby
Hlavním prvkem optického vlákna je optické vlákno (optické vlákno), vyrobené ve formě tenkého válcového skleněného vlákna, kterým jsou přenášeny světelné signály o vlnových délkách 0,85 ... 1,6 μm, což odpovídá frekvenčnímu rozsahu (2,3 ... 1,2) 1014 Hz.
Světlovod má dvouvrstvé provedení a skládá se z jádra a pláště s různými indexy lomu. Jádro slouží k přenosu elektromagnetické energie. Účel Shell - Tvorba lepší podmínky odrazy na rozhraní "jádro - plášť" a ochrana před rušením z okolního prostoru.
Jádro vlákna se zpravidla skládá z křemene a plášť může být křemen nebo polymer. První vlákno se nazývá křemen-křemen a druhé se nazývá křemenný polymer (organosilikonová sloučenina). Na základě fyzikálně-optických charakteristik se dává přednost prvnímu. Křemenné sklo má tyto vlastnosti: index lomu 1,46, tepelná vodivost 1,4 W/mk, hustota 2203 kg/m 3 .
Vně světlovodu je ochranný povlak, který jej chrání před mechanickými vlivy a nanáší barvy. Ochranný povlak se obvykle vyrábí ve dvou vrstvách: nejprve organokřemičitá sloučenina (SIEL) a poté epoxidový akrylát, fluoroplast, nylon, polyethylen nebo lak. Celkový průměr vlákna 500...800 µm
Ve stávajících konstrukcích optických vláken se používají tři typy optických vláken: stupňovité s průměrem jádra 50 μm, gradientní s komplexním (parabolickým) profilem indexu lomu jádra a single-mode s tenkým jádrem (6 ... 8 μm)
Z hlediska frekvenčního pásma a přenosového rozsahu jsou nejlepší jednovidová vlákna a nejhorší jsou stupňovitá.
Nejdůležitějším problémem optické komunikace je vytváření optických vláken (OF) s nízkými ztrátami. Křemenné sklo se používá jako výchozí materiál pro výrobu optických vláken, což je dobré médium pro šíření světelné energie. Sklo však zpravidla obsahuje velké množství cizích příměsí, jako jsou kovy (železo, kobalt, nikl, měď) a hydroxylové skupiny (OH). Tyto nečistoty vedou k výraznému nárůstu ztrát v důsledku absorpce a rozptylu světla. Pro získání OF s nízkými ztrátami a útlumem je nutné zbavit se nečistot, aby vzniklo chemicky čisté sklo.
V současné době je nejrozšířenější metodou tvorby PF s nízkými ztrátami chemická depozice z par.
Získávání OF chemickým napařováním se provádí ve dvou fázích: vyrobí se dvouvrstvý křemenný předlisek a z něj se vytáhne vlákno. Obrobek je vyroben následovně
Proud chlorovaného křemene a kyslíku je přiváděn do duté křemenné trubice s indexem lomu o délce 0,5...2 m a průměru 16...18 mm. Jako výsledek chemická reakce při vysokých teplotách (1500...1700°C) se čistý křemen ukládá ve vrstvách na vnitřním povrchu trubky. Tím je vyplněna celá vnitřní dutina trubice, kromě samotného středu. K eliminaci tohoto vzduchového kanálu se používá ještě vyšší teplota (1900 °C), v důsledku čehož dochází ke zborcení a trubicový sochor se přemění na plný válcový sochor. Čistý nanesený křemen se pak stává jádrem optického vlákna s indexem lomu ,
a samotná trubice působí jako plášť s indexem lomu .
Vytahování vlákna z obrobku a jeho navíjení na přijímací buben se provádí při teplotě měknutí skla (1800...2200°C). Z obrobku dlouhého 1 m se získá více než 1 km optické vlákno.
Důstojnost tato metoda je nejen získání OF s jádrem z chemicky čistého křemene, ale také možnost vytváření gradientních vláken s daným profilem indexu lomu. To se provádí: použitím legovaného křemene s titanem, germaniem, borem, fosforem nebo jinými činidly. V závislosti na použité přísadě se index lomu vlákna může lišit. Takže germanium se zvyšuje a bor snižuje index lomu. Volbou receptury dopovaného křemene a pozorováním určitého množství aditiva ve vrstvách nanesených na vnitřním povrchu trubky je možné zajistit požadovaný vzor změny napříč průřezem jádra vlákna.
Konstrukce optických kabelů
OK stavby jsou dány především účelem a rozsahem jejich použití. V tomto ohledu existuje mnoho konstruktivních možností. V současné době se v různých zemích vyvíjí a vyrábí velké množství typů kabelů.
Celou škálu existujících typů kabelů lze však rozdělit do tří skupin
koncentrické lankové kabely
kabely s tvarovaným jádrem
ploché kabely typ pásu.
Kabely první skupiny mají tradiční kroucené koncentrické jádro, podobně jako elektrické kabely. Každé následující vinutí jádra má oproti předchozímu o šest vláken více. Takové kabely jsou známé především s počtem vláken 7, 12, 19. Nejčastěji jsou vlákna umístěna v samostatných plastových trubicích, tvořících moduly.
Kabely druhé skupiny mají uprostřed tvarované plastové jádro s drážkami, ve kterých jsou umístěna optická vlákna. Drážky a v souladu s tím vlákna jsou umístěny podél šroubovice, a proto nemají podélný účinek na mezeru. Takové kabely mohou obsahovat 4, 6, 8 a 10 vláken. Pokud potřebujete mít kabel velká kapacita, pak se použije několik primárních modulů.
Páskový kabel se skládá ze svazku plochých plastových pásek, ve kterých je namontován určitý počet optických vláken. Nejčastěji je v pásce 12 vláken a počet pásek je 6, 8 a 12. Při 12 páskách může takový kabel obsahovat 144 vláken.
V optických kabelech kromě OB , obvykle obsahuje tyto prvky:
silové (výztužné) tyče, které přebírají podélné zatížení při přetržení;
plniva ve formě nekonečných plastových nití;
výztužné prvky, které zvyšují odolnost kabelu při mechanickém namáhání;
vnější ochranné pláště, které chrání kabel před pronikáním vlhkosti, par škodlivé látky a vnější mechanické vlivy.
Zajímavé jsou OK francouzské výroby. Zpravidla jsou sestaveny z unifikovaných modulů sestávajících z plastové tyče o průměru 4 mm s žebry po obvodu a deseti OB umístěných po obvodu této tyče. Kabely obsahují 1, 4, 7 takových modulů. Venku mají kabely hliníkový a pak polyethylenový plášť.
Americký kabel, široce používaný na GTS, je stoh plochých plastových pásek obsahujících 12 OF. Kabel může mít 4 až 12 pásek obsahujících 48-144 vláken.
V Anglii bylo vybudováno experimentální vedení pro přenos energie s fázovými vodiči obsahujícími OF pro technologickou komunikaci podél elektrického vedení. Ve středu drátu elektrického vedení jsou čtyři OB.
Používají se také závěsné OK. Mají kovový kabel zapuštěný v plášti kabelu. Kabely jsou určeny k zavěšení podél podpěr venkovního vedení a stěn budov.
Pro podvodní komunikaci je OK navržen zpravidla s vnějším pancéřovým krytem z ocelových drátů (obr. 11). Uprostřed je modul se šesti OB. Kabel má měděnou nebo hliníkovou trubku. Proud je dodáván prostřednictvím okruhu „trubka-voda“. vzdálené napájení do podvodních bezobslužných zesilovacích bodů.
Základní požadavky na komunikační linky
Obecně platí, že požadavky na vysoce rozvinuté moderní technologie telekomunikace k dálkovým komunikačním linkám lze formulovat takto:
komunikace na vzdálenosti do 12 500 km v rámci země a do 25 000 pro mezinárodní komunikace;
širokopásmové připojení a vhodnost pro přenos různých druhů moderních informací (televize, telefonie, přenos dat, vysílání, přenos novinových stránek atd.);
ochrana obvodů před vzájemným a vnějším rušením, jakož i před bleskem a korozí;
stabilita elektrických parametrů vedení, stabilita a spolehlivost komunikace;
efektivnost komunikačního systému jako celku.
V souladu s tím se kabelová technologie vyvíjí v následujících směrech:
Převládající vývoj koaxiálních systémů, které umožňují organizovat výkonné komunikační paprsky a přenášet televizní programy na velké vzdálenosti prostřednictvím komunikačního systému s jedním kabelem.
Vytvoření a implementace perspektivních komunikačních OK, které poskytují velké množství kanálů a nevyžadují pro svou výrobu vzácné kovy (měď, olovo).
Široké zavádění plastů (polyetylen, polystyren, polypropylen atd.) do kabelové techniky, které mají dobré elektrické a mechanické vlastnosti a umožňují automatizaci výroby.
Zavedení hliníkových, ocelových a plastových pouzder místo olova. Opláštění musí být vzduchotěsné a zajistit stabilitu elektrických parametrů kabelu po celou dobu životnosti.
Vývoj a zavedení do výroby úsporných návrhů kabelů pro intrazonální komunikaci (jednokoaxiální, jednočtyřčlenné, pancéřové).
Tvorba stíněných kabelů, které spolehlivě chrání jimi přenášené informace před vnějšími elektromagnetickými vlivy a bouřkami, zejména kabelů ve dvouvrstvých pláštích typu hliník-ocel a hliník-olovo.
Zvýšení elektrické pevnosti izolace komunikačních kabelů. Moderní kabel musí mít současně vlastnosti vysokofrekvenčního kabelu i silového elektrického kabelu a zajistit přenos vysokonapěťových proudů pro vzdálené napájení bezobslužných zesilovacích bodů na velké vzdálenosti.
Kromě úspory neželezných kovů a především mědi mají optické kabely následující výhody:
širokopásmové připojení, schopnost přenášet velký tok informací (několik tisíc kanálů);
nízké ztráty a podle toho velké délky vysílaných úseků (30...70 a 100 km);
malé celkové rozměry a hmotnost (10krát menší než elektrické kabely);
vysoká ochrana před vnějšími vlivy a přeslechy;
spolehlivá bezpečnostní technika (žádné jiskry a zkraty).
Nevýhody optických kabelů zahrnují:
náchylnost optických vláken k záření, díky čemuž se objevují blackout spoty a zvyšuje se útlum;
vodíková koroze skla, vedoucí k mikrotrhlinám optického vlákna a zhoršení jeho vlastností.
Výhody a nevýhody optické komunikace
Výhody otevřených komunikačních systémů:
Vyšší poměr výkonu přijímaného signálu k výkonu vyzářenému s menšími otvory antén vysílače a přijímače.
Lepší prostorové rozlišení s menšími otvory antény vysílače a přijímače
Velmi malé rozměry vysílacích a přijímacích modulů používaných pro komunikaci na vzdálenost do 1 km
Dobré komunikační tajemství
Vývoj nevyužité části spektra elektromagnetického záření
Není třeba získat povolení k provozu komunikačního systému
Nevýhody otevřených komunikačních systémů:
Nízká vhodnost pro rozhlasové vysílání z důvodu vysoké směrovosti laserového paprsku.
Vysoká požadovaná přesnost zaměření antén vysílače a přijímače
Nízká účinnost optických zářičů
Poměrně vysoká úroveňšum v přijímači, částečně kvůli kvantové povaze procesu detekce optického signálu
Vliv vlastností atmosféry na spolehlivost komunikace
Možnost selhání hardwaru.
Výhody naváděcích komunikačních systémů:
Možnost získání optických vláken s nízkým útlumem a disperzí, což umožňuje velké vzdálenosti mezi opakovači (10 ... 50 km)
Jednovláknový kabel malého průměru
Přípustnost ohýbání vláken pod malými poloměry
Nízká hmotnost optického kabelu s vysokou informační propustností
Nízkonákladový vláknitý materiál
Možnost získání optických kabelů, které nemají elektrickou vodivost a indukčnost
Zanedbatelné přeslechy
Vysoké komunikační tajemství: odposlech signálu je možný pouze s přímým připojením k samostatnému vláknu
Flexibilita při implementaci požadované šířky pásma: optická vlákna různé typy umožňuje nahradit elektrické kabely v digitálních komunikačních systémech všech úrovní hierarchie
Možnost neustálého zlepšování komunikačního systému
Nevýhody naváděcích komunikačních systémů:
Obtížnost spojování (splétání) optických vláken
Potřeba položit další elektricky vodivá jádra v optickém kabelu pro napájení dálkově ovládaných zařízení
Citlivost optického vlákna na účinky vody při vstupu do kabelu
Citlivost optického vlákna na ionizující záření
Nízká účinnost zdrojů optického záření s omezeným výkonem záření
Potíže při implementaci režimu vícenásobného (paralelního) přístupu pomocí sběrnice časového dělení
Vysoká hladina hluku v přijímači
Směry vývoje a aplikace vláknové optiky
Široké obzory se otevírají praktická aplikace OK a optické přenosové systémy v takových odvětvích národního hospodářství, jako je radioelektronika, informatika, komunikace, výpočetní technika, vesmír, lékařství, holografie, strojírenství, jaderná energetika atd. Vláknová optika se rozvíjí v šesti oblastech:
vícekanálové systémy pro přenos informací;
kabelová televize;
místní počítačové sítě;
Senzory a systémy pro sběr, zpracování a přenos informací;
komunikace a telemechanika na vedení vysokého napětí;
zařízení a instalace mobilních objektů.
Využití optických systémů v kabelové televizi poskytuje vysokou kvalitu obrazu a výrazně rozšiřuje možnosti informačního servisu pro jednotlivé účastníky. V tomto případě je implementován vlastní přijímací systém a předplatitelé mají možnost přijímat na televizní obrazovky snímky novinových stránek, stránek časopisů a referenční data z knihovny a vzdělávacích středisek.
Na základě OK vznikají lokální počítačové sítě různých topologií (prstencové, hvězdicové atd.). Takové sítě umožňují sjednotit výpočetní centra do jediného informační systém s vysokou šířkou pásma, zlepšenou kvalitou a zabezpečením proti neoprávněnému přístupu.
Nedávno se objevil nový směr ve vývoji technologie optických vláken - použití středního infračerveného rozsahu vlnových délek 2 ... 10 mikronů. Očekává se, že ztráty v tomto rozsahu nepřekročí 0,02 dB/km. To umožní komunikaci na velké vzdálenosti s místy regenerace až 1000 km. Studium fluorových a chalkogenidových skel s přídavkem zirkonia, barya a dalších sloučenin majících supertransparentnost v infračervené oblasti vlnových délek umožňuje dále prodloužit délku regenerační sekce.
Nové zajímavé výsledky se očekávají ve využití nelineárních optických jevů, zejména solitonového režimu šíření optického pulsu, kdy se puls může šířit beze změny svého tvaru nebo periodicky měnit svůj tvar v procesu šíření podél vlákna. Využití tohoto jevu ve vláknových světlovodech výrazně zvýší množství přenášených informací a komunikační dosah bez použití opakovačů.
Velmi perspektivní je implementace metody frekvenčního dělení kanálů ve FOCL, která spočívá v tom, že do vlákna je současně přiváděno záření z více zdrojů pracujících na různých frekvencích a signály jsou na přijímací straně separovány pomocí optických filtrů. Tato metoda separace kanálů ve FOCL se nazývá spektrální multiplexování nebo multiplexování.
Při budování účastnických sítí FOCL se kromě tradiční struktury telefonní sítě radiálně-uzlového typu předpokládá organizování kruhových sítí, které zajistí úspory kabelů.
Lze předpokládat, že u FOTS druhé generace bude k zesílení a přeměně signálů v regenerátorech docházet na optických frekvencích pomocí prvků a obvodů integrované optiky. To zjednoduší obvody regeneračního zesilovače, zlepší jejich účinnost a spolehlivost a sníží náklady.
Ve třetí generaci FOTS má využívat převod řečových signálů na optické přímo pomocí akustických měničů. Optický telefon již byl vyvinut a pracuje se na vytvoření zásadně nových automatických telefonních ústředen, které přepínají spíše světlo než elektrické signály. Existují příklady vytváření vícepolohových vysokorychlostních optických přepínačů, které lze použít pro optické přepínání.
Na bázi OK a digitálních přenosových systémů vzniká integrovaná víceúčelová síť zahrnující různé druhy přenosu informací (telefonie, televize, datové přenosy počítačů a automatizovaných řídicích systémů, videotelefon, fototelegraf, přenos novinových stránek, přenos novinových stránek, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos informací, přenos informací, přenos informací, přenos informací, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos informací, přenos informací, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos dat, přenos informací o počítačích, přenos informací a přenos informací? zprávy z bank atd.). Digitální PCM kanál s přenosovou rychlostí 64 Mbps (nebo 32 Mbps) byl přijat jako jednotný.
Pro široké uplatnění QA a VOSP potřebují vyřešit řadu problémů. Mezi ně patří především následující:
studium systémové problematiky a stanovení technických a ekonomických ukazatelů využití OK na komunikačních sítích;
hromadná průmyslová výroba jednovidových vláken, světlovodů a kabelů, jakož i optoelektronických zařízení pro ně;
zvýšení odolnosti proti vlhkosti a spolehlivosti OK pomocí kovových plášťů a hydrofobní výplně;
zvládnutí infračerveného rozsahu vlnových délek 2...10 µm a nové materiály (fluorid a chalkogenid) pro výrobu světlovodů, které umožňují komunikaci na velké vzdálenosti;
Stvoření lokální sítě pro výpočetní techniku a informatiku;
vývoj testovací a měřicí techniky, reflektometrů, testerů nezbytných pro výrobu OK, konfigurace a provoz FOCL;
mechanizace technologie pokládky a automatizace instalace OK;
zlepšení technologie průmyslové výroby vláknových světlovodů a OK, snížení jejich nákladů;
výzkum a implementace režimu solitonového přenosu, ve kterém je puls komprimován a rozptyl je snížen;
vývoj a implementace systému a zařízení pro spektrální multiplexování OK;
vytvoření integrované víceúčelové předplatitelské sítě;
vytvoření vysílačů a přijímačů, které přímo převádějí zvuk na světlo a světlo na zvuk;
zvýšení stupně integrace prvků a vytvoření vysokorychlostních jednotek zařízení pro tvorbu kanálů PCM s využitím integrovaných optických prvků;
vytváření optických regenerátorů bez přeměny optických signálů na elektrické;
zlepšení vysílacích a přijímacích optoelektronických zařízení pro komunikační systémy, rozvoj koherentního příjmu;
rozvoj efektivní metody a napájecí zařízení pro mezilehlé regenerátory pro zónové a páteřní komunikační sítě;
optimalizace struktury různých částí sítě s přihlédnutím ke zvláštnostem používání systémů na OK;
zlepšení zařízení a metod pro frekvenční a časovou separaci signálů přenášených optickými vlákny;
vývoj systému a zařízení pro optické přepínání.
Závěr
V současné době se otevřely široké obzory pro praktické uplatnění OK a optických přenosových systémů v takových odvětvích národního hospodářství, jako je radioelektronika, informatika, komunikace, výpočetní technika, vesmír, medicína, holografie, strojírenství, jaderná energetika , atd.
Vláknová optika se vyvíjí v mnoha směrech a bez ní není možná moderní výroba a život.
Využití optických systémů v kabelové televizi poskytuje vysokou kvalitu obrazu a výrazně rozšiřuje možnosti informačního servisu pro jednotlivé účastníky.
Optické senzory jsou schopné provozu v agresivním prostředí, jsou spolehlivé, mají malé rozměry a nepodléhají elektromagnetickým vlivům. Umožňují hodnotit na dálku různé fyzikální veličiny(teplota, tlak, proud atd.). Senzory se používají v ropném a plynárenském průmyslu, bezpečnostních a požárních poplachových systémech, automobilové technice atd.
Velmi slibné je použití OK na vedení vysokého napětí (TL) pro organizaci technologických komunikací a telemechaniky. Optická vlákna jsou uložena ve fázi nebo kabelu. Zde jsou kanály vysoce chráněny před elektromagnetickými účinky elektrického vedení a bouřkami.
Lehkost, malé rozměry, nehořlavost OK je učinily velmi užitečnými pro instalaci a vybavení letadel, lodí a dalších mobilních zařízení.
Bibliografie
Optické komunikační systémy / J. Gower - M .: Rádio a komunikace, 1989;
Komunikační linky / I. I. Grodnev, S. M. Vernik, L. N. Kochanovsky. - M.: Rozhlas a komunikace, 1995;
Optické kabely / I. I. Grodnev, Yu. T. Larin, I. I. Teumen. - M.: Energoizdat, 1991;
Optické kabely vícekanálových komunikačních linek / A. G. Muradyan, I. S. Goldfarb, V. N. Inozemtsev. - M.: Rozhlas a komunikace, 1987;
Vláknové světlovody pro přenos informací / J. E. Midwinter. - M.: Rozhlas a komunikace, 1983;
Komunikační linky z optických vláken / II Grodnev. - M.: Rozhlas a komunikace, 1990
Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Hostováno na http://www.allbest.ru
1. Stručný přehled vývoje komunikačních linek
Komunikační linky vznikly současně s příchodem elektrického telegrafu. První komunikační linky byly kabelové. Kvůli nedokonalosti kabelového provedení však podzemní kabelové komunikační linky brzy ustoupily nadzemním. První dálkové trolejové vedení bylo postaveno v roce 1854 mezi Petrohradem a Varšavou. Počátkem 70. let minulého století bylo vybudováno nadzemní telegrafní vedení z Petrohradu do Vladivostoku v délce asi 10 tisíc km. V roce 1939 byla uvedena do provozu největší vysokofrekvenční telefonní linka na světě Moskva-Chabarovsk o délce 8300 km.
Vznik prvních kabelových vedení je spojen se jménem ruského vědce P.L. Schilling. Již v roce 1812 předváděl Schilling v Petrohradě výbuchy mořských min pomocí izolovaného vodiče, který pro tento účel vytvořil.
V roce 1851 byl současně s výstavbou železnice mezi Moskvou a Petrohradem položen telegrafní kabel izolovaný gutaperčou. První podmořské kabely byly položeny v roce 1852 přes Severní Dvinu a v roce 1879 přes Kaspické moře mezi Baku a Krasnovodskem. V roce 1866 byla uvedena do provozu transatlantická kabelová telegrafní linka mezi Francií a Spojenými státy.
V letech 1882-1884. v Moskvě, Petrohradě, Rize, Oděse byly vybudovány první městské telefonní sítě v Rusku. V 90. letech minulého století byly na městských telefonních sítích Moskvy a Petrohradu zavěšeny první kabely, čítající až 54 drátů. V roce 1901 začala výstavba podzemní městské telefonní sítě.
První návrhy komunikačních kabelů, pocházející z počátku 20. století, umožňovaly provádět telefonní přenosy na krátké vzdálenosti. Jednalo se o takzvané městské telefonní kabely s izolací vzduch-papír a kroucené do párů. V letech 1900-1902. byl učiněn úspěšný pokus o zvětšení dosahu přenosu umělým zvýšením indukčnosti kabelů zařazením induktorů do obvodu (Pupinův návrh), stejně jako použitím vodivých drátů s feromagnetickým vinutím (návrh Kruppy). Takové metody v této fázi umožnily několikrát zvýšit dosah telegrafních a telefonních komunikací.
Důležitou etapou ve vývoji komunikační technologie byl vynález, a to od roku 1912-1913. zvládnutí výroby elektronických lamp. V roce 1917 V.I. Kovalenkov vyvinul a otestoval na lince telefonní zesilovač založený na elektronkách. V roce 1923 bylo provedeno telefonní spojení se zesilovači na trati Charkov-Moskva-Petrograd.
Ve 30. letech 20. století začal vývoj vícekanálových přenosových systémů. Následně touha rozšířit rozsah přenášených frekvencí a zvětšit šířku pásma vedení vedla ke vzniku nových typů kabelů, tzv. koaxiálních. Jejich masová výroba se ale datuje až od roku 1935, kdy se objevila nová kvalitní dielektrika jako escapon, vysokofrekvenční keramika, polystyren, styroflex atd. Tyto kabely umožňují přenos energie o frekvenci proudů až několik milionů hertzů a umožňují přenášet televizní programy na velké vzdálenosti. První koaxiální linka pro 240 HF telefonních kanálů byla položena v roce 1936. První transatlantické podmořské kabely, položené v roce 1856, organizovaly pouze telegrafní spojení. A jen o 100 let později, v roce 1956, byla vybudována podvodní koaxiální linka mezi Evropou a Amerikou pro vícekanálovou telefonní komunikaci.
V letech 1965-1967. Objevily se experimentální vlnovodové komunikační linky pro přenos širokopásmových informací a také kryogenní supravodivé kabelové linky s velmi nízkým útlumem. Od roku 1970 se aktivně rozvíjí práce na vytváření světlovodů a optických kabelů využívajících viditelné a infračervené záření v oblasti optických vln.
Vytvoření vláknového světlovodu a získání kontinuální generace polovodičového laseru sehrálo rozhodující roli v rychlém rozvoji vláknové optické komunikace. Na začátku 80. let byly vyvinuty a testovány v reálných podmínkách optické komunikační systémy. Hlavními oblastmi použití takových systémů jsou telefonní síť, kabelová televize, vnitroobjektová komunikace, výpočetní technika, systém řízení a řízení technologických procesů atd.
Na Ukrajině a v dalších zemích byly položeny městské a dálkové optické komunikační linky. Mají přední místo ve vědeckém a technologickém pokroku v odvětví komunikací.
2. Komunikační linky a hlavní vlastnosti FOCL
Na současné fázi Rozvoj společnosti v podmínkách vědeckotechnického pokroku neustále zvyšuje množství informací. Jak ukazují teoretické i experimentální (statistické) studie, výkon odvětví spojů, vyjádřený množstvím přenášených informací, roste úměrně s druhou mocninou růstu hrubého národního produktu národního hospodářství. To je dáno jednak potřebou rozšiřování vztahů mezi jednotlivými články národního hospodářství, jednak nárůstem množství informací v technickém, vědeckém, politickém a kulturním životě společnosti. Zvyšují se požadavky na rychlost a kvalitu přenosu různých informací, zvětšují se vzdálenosti mezi účastníky. Komunikace je nezbytná pro operativní řízení ekonomiky a práce státních orgánů, pro zvyšování obranyschopnosti země a uspokojování kulturních a každodenních potřeb obyvatelstva.
V době vědecké a technologické revoluce se komunikace stala nedílnou součástí produkční proces. Používá se k řízení technologických procesů, elektronických počítačů, robotů, průmyslových podniků atd. Nepostradatelným a jedním z nejsložitějších a nejdražších komunikačních prvků jsou komunikační linky (LS), kterými jsou přenášeny informační elektromagnetické signály od jednoho účastníka (stanice, vysílač, regenerátor atd.) k druhému (stanice, regenerátor, přijímač atd.). ) .) a zpět. Je zřejmé, že účinnost komunikačních systémů je do značné míry dána kvalitou LS, jejich vlastnostmi a parametry, jakož i závislostí těchto hodnot na frekvenci a vlivu různých faktorů, včetně rušení vnějších elektromagnetických polí.
Existují dva hlavní typy drog: vedení v atmosféře (radarové rádiové spojení) a vodicí přenosové vedení (komunikační vedení).
Charakteristickým rysem naváděcích komunikačních linek je to, že šíření signálů v nich od jednoho účastníka (stanice, zařízení, obvodový prvek atd.) k jinému se provádí pouze prostřednictvím speciálně vytvořených obvodů a LAN cest, které tvoří naváděcí systémy určené k přenosu elektromagnetických vln. signály v daném směru s náležitou kvalitou a spolehlivostí.
V současné době komunikační linky přenášejí signály ze stejnosměrného proudu do optického frekvenčního rozsahu a rozsah provozních vlnových délek sahá od 0,85 mikronů do stovek kilometrů.
Existují tři hlavní typy LS: kabelové (CL), vzduchové (VL), optické (FOCL). Kabel a letecké linky označují drátěná vedení, ve kterých jsou vodicí systémy tvořeny systémy „vodič-dielektrikum“, a vedení z optických vláken jsou dielektrické vlnovody, jejichž vodicí systém se skládá z dielektrik s různými indexy lomu.
Komunikační linky z optických vláken jsou systémy pro přenos světelných signálů v mikrovlnném rozsahu vln od 0,8 do 1,6 mikronu přes optické kabely. Tento typ komunikačních linek je považován za nejslibnější. Výhodou FOCL jsou nízké ztráty, velká šířka pásma, malá hmotnost a celkové rozměry, úspora barevných kovů a vysoký stupeň ochrany před vnějšími a vzájemnými interferencemi.
3. Základní požadavky na komunikační linky
kabelová optická telefonní mikrovlnná trouba
Obecně lze požadavky kladené vysoce rozvinutou moderní telekomunikační technologií na dálkové komunikační linky formulovat takto:
· komunikace na vzdálenosti do 12 500 km v rámci země a do 25 000 pro mezinárodní komunikaci;
Širokopásmové připojení a vhodnost pro přenos různých druhů moderních informací (televize, telefonie, přenos dat, vysílání, přenos novinových stránek atd.);
ochrana obvodů před vzájemným a vnějším rušením, jakož i před bleskem a korozí;
stabilita elektrických parametrů vedení, stabilita a spolehlivost komunikace;
účinnost komunikačního systému jako celku.
Meziměstské kabelové vedení je složitá technická struktura sestávající z velkého množství prvků. Vzhledem k tomu, že linka je určena pro dlouhodobý provoz (desítky let) a musí na ní být zajištěn nepřetržitý provoz stovek a tisíců komunikačních kanálů, pak všem prvkům lineárního kabelového zařízení, především pak kabelům a kabelovému příslušenství obsaženému v lineární přenosová cesta signálu jsou vysoké požadavky. Volba typu a provedení komunikační linky je dána nejen procesem šíření energie po lince, ale také nutností chránit sousední vf obvody před vzájemnými rušivými vlivy. Kabelová dielektrika jsou vybírána na základě požadavku poskytnout co největší komunikační dosah v RF kanálech s minimálními ztrátami.
V souladu s tím se kabelová technologie vyvíjí v následujících směrech:
1. Převládající rozvoj koaxiálních systémů, které umožňují organizovat výkonné komunikační svazky a přenášet televizní programy na velké vzdálenosti prostřednictvím komunikačního systému s jedním kabelem.
2. Vytvoření a implementace slibných komunikačních OC, které poskytují velké množství kanálů a nevyžadují pro svou výrobu vzácné kovy (měď, olovo).
3. Široké zavádění plastů (polyetylen, polystyren, polypropylen atd.) do kabelové techniky, které mají dobré elektrické a mechanické vlastnosti a umožňují automatizaci výroby.
4. Zavedení hliníkových, ocelových a plastových plášťů místo olova. Opláštění musí být vzduchotěsné a zajistit stabilitu elektrických parametrů kabelu po celou dobu životnosti.
5. Vývoj a zavedení do výroby úsporných návrhů kabelů pro intrazonální komunikaci (jednokoaxiální, jednočtyřnásobné, pancéřové).
6. Tvorba stíněných kabelů, které spolehlivě chrání jimi přenášené informace před vnějšími elektromagnetickými vlivy a bouřkami, zejména kabelů ve dvouvrstvých pláštích typu hliník-ocel a hliník-olovo.
7. Zvýšení elektrické pevnosti izolace komunikačních kabelů. Moderní kabel musí mít současně vlastnosti vysokofrekvenčního kabelu i silového elektrického kabelu a zajistit přenos vysokonapěťových proudů pro vzdálené napájení bezobslužných zesilovacích bodů na velké vzdálenosti.
Hostováno na Allbest.ru
...Podobné dokumenty
Vývojový trend optických komunikačních sítí. Analýza stavu intrazonální komunikace v Republice Bashkortostan. Principy přenosu informací po optických komunikačních linkách. Výběr zařízení, optický kabel, organizace stavebních prací.
práce, přidáno 20.10.2011
obecné charakteristiky optická komunikace, její vlastnosti a aplikace. Navrhování kabelového optického přenosového vedení (FOTL) zavěšením na podpěry vedení vysokého napětí přenos. Organizace řízení této komunikační sítě.
semestrální práce, přidáno 23.01.2011
Etapy vývoje různých komunikačních prostředků: rádio, telefon, televize, mobilní, vesmír, videotelefonní komunikace, internet, fototelegraf (fax). Typy vedení pro přenos signálu. Zařízení optických komunikačních linek. Laserový komunikační systém.
prezentace, přidáno 2.10.2014
Hlavním úkolem rozvoje elektrických komunikací. Výpočet přenosových charakteristik pro optická vlákna. Výstavba optické komunikační linky, instalace optického kabelu a práce s měřící nástroje. Bezpečnost a ochrana zdraví při práci.
práce, přidáno 24.04.2012
Historie vývoje komunikačních linek. Druhy optických komunikačních kabelů. Optická vlákna a vlastnosti jejich výroby. Návrhy optických kabelů. Základní požadavky na komunikační linky. Směry vývoje a vlastnosti použití vláknové optiky.
test, přidáno 18.02.2012
Optické komunikační linky jako koncept, jejich fyzické a technické vlastnosti a nevýhody. Optické vlákno a jeho typy. Optický kabel. Elektronické komponenty optických komunikačních systémů. Laserové a fotodetekční moduly pro FOCL.
abstrakt, přidáno 19.03.2009
Princip činnosti optického vlákna založený na efektu totálního vnitřního odrazu. Výhody optických komunikačních linek (FOCL), oblasti jejich použití. Optická vlákna použitá pro stavbu FOCL, technologie jejich výroby.
abstrakt, přidáno 26.03.2019
Struktura optického vlákna. Typy optických kabelů. Výhody a nevýhody optické komunikační linky. Oblasti jeho použití. Komponenty přenosové cesty video dohledu. Multiplexování video signálů. infrastruktura kabelové sítě.
semestrální práce, přidáno 6.1.2014
Komunikační linka z optických vláken jako typ přenosového systému, ve kterém jsou informace přenášeny prostřednictvím optických dielektrických vlnovodů, obeznámenost s konstrukčními prvky. Analýza fází výpočtu parametrů kabelu a délky regenerační části.
semestrální práce, přidáno 28.04.2015
Historie vývoje světlovodných systémů a jejich zkušební provoz v železniční dopravě. Zvážení možnosti vytvoření vysokorychlostní optické linky intrazonální komunikace, která propojuje regionální centra v kruhovém schématu.
