La storia dello sviluppo delle linee di comunicazione in Russia La prima linea aerea a lunga percorrenza fu costruita tra San Pietroburgo e Varsavia nel 1854. Negli anni '70 dell'Ottocento fu realizzata una linea aerea di comunicazione da San Pietroburgo a Vladivostok L = 10 mila km operazione. Nel 1939 fu messa in funzione una linea di comunicazione ad alta frequenza da Mosca a Khabarovsk L = 8.300 mila km. Nel 1851 fu posato un cavo telegrafico da Mosca a San Pietroburgo, isolato con nastro di guttaperca. Nel 1852 fu posato il primo cavo sottomarino attraverso la Dvina settentrionale e nel 1866 fu messa in funzione una linea telegrafica transatlantica in cavo tra la Francia e gli Stati Uniti.
La storia dello sviluppo delle linee di comunicazione in Russia Negli anni in Russia furono costruite le prime reti telefoniche aeree urbane (il cavo ammontava a 54 fili con isolamento air-paper) Nel 1901 iniziò la costruzione di una rete telefonica urbana sotterranea in Russia avvolgimento per aumentare artificialmente l'induttanza. Dal 1917 sulla linea è stato sviluppato e testato un amplificatore telefonico basato su tubi a vuoto, nel 1923 è stata effettuata la comunicazione telefonica con amplificatori sulla linea Kharkov-Mosca-Pietrogrado. Dall'inizio degli anni '30 iniziarono a svilupparsi sistemi di trasmissione multicanale basati su cavi coassiali.
La storia dello sviluppo delle linee di comunicazione in Russia Nel 1936 fu messo in funzione il primo HF coassiale linea telefonica per 240 canali. Nel 1956 fu costruito un telefono coassiale subacqueo e una linea telegrafica tra l'Europa e l'America. Nel 1965, le prime linee guida d'onda sperimentali e criogeniche linee di cavi con pochissimo smorzamento. All'inizio degli anni '80, i sistemi di comunicazione in fibra ottica erano stati sviluppati e testati in condizioni reali.
Tipi di linee di comunicazione (LS) e loro proprietà Esistono due tipi principali di LS: - linee in atmosfera (collegamenti radio RL) - linee guida di trasmissione (linee di comunicazione). lunghezze d'onda tipiche e frequenze radio Onde extra lunghe (VLF) Onde lunghe (LW) Onde medie (MW) Onde corte (HF) Onde ultracorte (VHF) Onde decimali (DCM) Onde centimetriche (CM) Onde millimetriche (MM) Portata ottica km ( kHz) km (kHz) 1,0... 0,1 km (0, MHz) m (MHz) m (MHz) 0,1 m (0, GHz) cm (GHz) mm (GHz) 0,1 µm
I principali svantaggi delle RL (comunicazioni radio) sono: -dipendenza della qualità della comunicazione dallo stato del mezzo trasmissivo e dai campi elettromagnetici esterni; -bassa velocità; compatibilità elettromagnetica insufficientemente elevata nell'intervallo delle onde del metro e oltre; - la complessità delle apparecchiature trasmittenti e riceventi; - sistemi di trasmissione a banda stretta, soprattutto a lunghezze d'onda lunghe e superiori.
Al fine di ridurre gli svantaggi del radar, di più alte frequenze(centimetro, campi ottici) decimetro campo millimetro. Questa è una catena di ripetitori installati ogni 50 km-100 km. RRL consente di ricevere il numero di canali () su distanze (fino a km); Queste linee sono meno suscettibili alle interferenze, forniscono una connessione abbastanza stabile e di alta qualità, ma il grado di sicurezza della trasmissione attraverso di esse è insufficiente. Linee di ritrasmissione radio (RRL)
Gamma di onde centimetriche. Gli SL consentono la comunicazione multicanale su una distanza "infinita"; Linee di comunicazione satellitare (SL) Vantaggi di SL: un'ampia area di copertura e trasmissione di informazioni su lunghe distanze. Lo svantaggio di SL è l'alto costo del lancio di un satellite e la complessità dell'organizzazione della comunicazione telefonica duplex.
Vantaggi della direzione delle LAN - alta qualità di trasmissione del segnale, - elevata velocità di trasmissione, - grande protezione dall'influenza di campi di terze parti, - relativa semplicità dei dispositivi terminali. Svantaggi della direzione di LS - alto costo del capitale e costi operativi, - durata relativa della creazione di un collegamento.
Radar e LS non si oppongono, ma si completano a vicenda Attualmente, segnali da corrente continua alla gamma di frequenza ottica e la gamma di lunghezze d'onda operative si estende da 0,85 micron a centinaia di chilometri. - cavo (CL) - aria (VL) - fibra ottica (FOCL). I principali tipi di farmaci direzionali:
REQUISITI BASE PER LE LINEE DI COMUNICAZIONE - comunicazioni su distanze fino a km all'interno del Paese e fino a comunicazioni internazionali; - banda larga e idoneità alla trasmissione vari tipi informazione moderna (televisione, telefonia, trasmissione dati, radiodiffusione, trasmissione di pagine di giornali, ecc.); - protezione dei circuiti da interferenze reciproche ed esterne, nonché da fulmini e corrosione; - stabilità dei parametri elettrici della linea, stabilità e affidabilità della comunicazione; - efficienza del sistema di comunicazione nel suo complesso.
Sviluppo moderno tecnologia via cavo 1. Lo sviluppo predominante di sistemi coassiali che consentono di organizzare potenti fasci di comunicazione e trasmettere programmi televisivi a lunghe distanze su un unico sistema di comunicazione via cavo. 2.Creazione e implementazione di promettenti OK di comunicazione che forniscono un gran numero di canali e non richiedono metalli scarsi (rame, piombo) per la loro produzione. 3. Introduzione diffusa di materie plastiche (polietilene, polistirene, polipropilene, ecc.) nella tecnologia dei cavi, che hanno buone caratteristiche elettriche e caratteristiche meccaniche e per automatizzare la produzione.
4. L'introduzione di gusci di alluminio, acciaio e plastica al posto del piombo. Le guaine devono essere ermetiche e garantire la stabilità dei parametri elettrici del cavo per tutta la vita utile. 5. Sviluppo e introduzione in produzione di modelli economici di cavi per comunicazioni intrazonali (single-coassiali, single-quad, non armati). 6. Realizzazione di cavi schermati che proteggano in modo affidabile le informazioni trasmesse attraverso di essi da influenze elettromagnetiche esterne e temporali, in particolare cavi in guaine a due strati come alluminio acciaio e piombo alluminio.
7. Aumentare la rigidità elettrica dell'isolamento dei cavi di comunicazione. Un cavo moderno deve avere contemporaneamente le proprietà sia di un cavo ad alta frequenza che di un cavo elettrico di potenza, e garantire la trasmissione delle correnti alta tensione per l'alimentazione remota di punti di amplificazione non presidiati su lunghe distanze.
Primi passi verso la conoscenza. Stephen Gray (1670-1736)
La struttura conduttiva era costituita da un tubo di vetro e da un tappo di sughero posto al suo interno. Quando il tubo è stato strofinato, il tappo ha iniziato ad attirare piccoli pezzi di carta e paglia. Aumentando gradualmente la lunghezza del sughero, inserendo trucioli di legno, Gray ha notato che lo stesso effetto era valido fino alla fine della catena.
Sostituendo il sughero con una corda di canapa bagnata, riuscì a raggiungere una lunghezza della carica elettrica trasmessa fino a 250 metri.
Ma era necessario assicurarsi che l'elettricità non fosse trasmessa per gravità in posizione verticale, e Gray ripeté l'esperimento, posizionando la struttura in posizione orizzontale. L'esperimento ha avuto un doppio successo, poiché si è riscontrato che questo non viene trasmesso sulla terra.
Successivamente si è scoperto che non tutte le sostanze hanno la proprietà della conduttività elettrica. Nel corso di ulteriori ricerche, sono stati divisi in "conduttori" e "non conduttori". Come sapete, i principali conduttori sono tutti i tipi di metalli, soluzioni di elettroliti, sali, carbone.
I non conduttori includono sostanze in cui le cariche elettriche non possono circolare liberamente, come gas, liquidi, vetro, plastica, gomma, seta e altri.
Così, Stephen Gray ha rivelato e dimostrato l'esistenza di fenomeni come l'induzione elettrostatica, nonché la distribuzione e il movimento della carica elettrica tra i corpi.
Per i suoi risultati e il contributo allo sviluppo della scienza, lo scienziato non è stato solo il primo candidato, ma anche il primo a ricevere il più alto riconoscimento della Royal Society: la Medaglia Copley.
Sulla via dell'isolamento. Tiberio Cavallo (1749–1809)
Seguace di Stefano Gray nel campo della ricerca sulla conducibilità elettrica, Tiberio Cavallo, uno scienziato italiano che vive in Inghilterra, sviluppò un metodo per isolare i fili nel 1780.
Lo schema proposto era la seguente sequenza di azioni:
- Due fili tesi di rame e ottone devono essere calcinati o a fuoco di candela o con un pezzo di ferro rovente, quindi rivestiti con uno strato di resina e quindi avvolti su di essi con un pezzo di nastro di lino impregnato di resina.
- Quindi è stato coperto con uno strato protettivo aggiuntivo "copertura di lana". Doveva produrre tali prodotti in segmenti da 6 a 9 metri. Per ottenere una maggiore lunghezza, le parti venivano collegate mediante avvolgimento su pezzetti di seta impregnati d'olio.
Il primo cavo e la sua applicazione. Francisco de Salva (1751–1828)
Francisco Salva, noto scienziato e medico in Spagna, nel 1795 si presentò ai membri dell'Accademia delle Scienze di Barcellona con una relazione sul telegrafo e le sue linee di comunicazione, in cui fu usato per la prima volta il termine "Cavo".
Ha affermato che i fili non possono essere posizionati a distanza, ma al contrario potrebbero essere attorcigliati sotto forma di un cavo, il che consente di posizionarlo sospeso in aria.
Ciò è stato rivelato nel corso degli esperimenti con l'isolamento dei cavi: tutti i fili inclusi nella composizione sono stati prima avvolti con carta impregnata di resina, quindi sono stati attorcigliati e ulteriormente avvolti in carta multistrato. Si è così ottenuta l'eliminazione della perdita di energia elettrica.
Allo stesso tempo, Salva ha suggerito la possibilità di impermeabilizzare, dato che lo scienziato non poteva conoscere i materiali applicabili a questo tipo di costruzione.
Francisco Salva ha sviluppato un progetto per le linee di trasmissione aeree tra Madrid e Aranjuez, che è stato realizzato per la prima volta nel 1796 nel mondo. Successivamente, nel 1798, fu eretta una linea di comunicazione "reale".
All'alba della formazione della società umana, la comunicazione tra le persone era molto scarsa. Un ramo conficcato nel terreno indicava in quale direzione e quanto lontano era andato il popolo; pietre appositamente posizionate avvertevano della comparsa di nemici; tacche su bastoni o alberi segnalavano la caccia di prede, ecc. C'era anche una trasmissione primitiva di segnali a distanza. I messaggi codificati come un certo numero di grida o ritmi di batteria con un ritmo variabile contenevano questa o quella informazione.
Il decimo volume della "Storia generale" dell'antico storico greco Polibio (201-120 aC circa) descrive un metodo per trasmettere messaggi a distanza mediante torce (telegrafo torcia), inventato dagli scienziati alessandrini Cleoxen e Democlitus.
Nel 1800 lo scienziato italiano A. Volta creò la prima fonte di corrente chimica. Questa invenzione permise allo scienziato tedesco S. Semmering di costruire e presentare nel 1809 all'Accademia delle scienze di Monaco un progetto per un telegrafo elettrochimico. Nell'ottobre 1832, la prima dimostrazione pubblica del telegrafo elettromagnetico dello scienziato russo P.L. Scellino. Nello stesso anno, con l'aiuto del telegrafo di Schilling, fu stabilito un collegamento tra il Palazzo d'Inverno e il Ministero delle Ferrovie.
Una vera rivoluzione nel campo delle telecomunicazioni via cavo è stata fatta dall'accademico russo B.S. Jacobi e lo scienziato americano S. Morse, che ha proposto in modo indipendente un telegrafo di scrittura.
Nel 1841 B.S. Jacobi mise in funzione una linea dotata di un telegrafo di scrittura e di collegamento Palazzo d'Inverno con il Quartier Generale. Due anni dopo, una linea simile con una lunghezza di 25 km fu costruita tra San Pietroburgo e Carskoe Selo. Nel 1850 BS Jacobi ha progettato la prima macchina per la stampa diretta. Nel giugno 1866 fu posato un cavo oceano Atlantico. L'Europa e l'America erano collegate via telegrafo.
La nascita del telegrafo diede impulso alla comparsa del telefono. Dal 1837, molti inventori hanno cercato di trasmettere la voce umana a distanza usando l'elettricità. Nel 1876 L'inventore americano A.G. Bell ha brevettato un dispositivo per la trasmissione di voice over wire: il telefono. Nel 1878, lo scienziato russo M. Makhalsky progettò il primo microfono sensibile con polvere di carbone.
Inizialmente, le linee telegrafiche venivano utilizzate per le comunicazioni telefoniche. Una speciale linea telefonica a due fili fu progettata nel 1895 dal professor P.D. Voinarovsky ed è stato costruito nel 1898 tra San Pietroburgo e Mosca.
Nel 1886, il fisico russo P.M. Golubitsky ha sviluppato un nuovo schema di comunicazione telefonica. Secondo questo schema, i microfoni dei telefoni degli abbonati erano alimentati da una batteria (centrale) situata presso la centrale telefonica. I primi centralini telefonici in Russia furono costruiti nel 1882–1883. a Mosca, Pietroburgo, Odessa.
La prima manifestazione pubblica di A.S. Popov per la ricezione di onde elettromagnetiche ha avuto luogo il 7 maggio 1895. Questo giorno è passato alla storia come il giorno in cui è stata inventata la radio.
I dipendenti del laboratorio di Nizhny Novgorod fondato nel 1918 (era guidato da M.A. Bonch-Bruevich) già nel 1922 costruirono a Mosca la prima stazione di trasmissione al mondo con una capacità di 12 kW.
Nel 1935, tra New York e Filadelfia, fu messo in funzione un ponte radio ad onde ultracorte, che in seguito fu chiamato “radio relay line”.
D'ora in poi, catene di linee di trasmissione radio si estendevano a tutte le estremità del globo. La costruzione della prima linea di trasmissione radio nel nostro paese è stata effettuata nel 1953 tra Mosca e Ryazan.
"Bip...bip...bip." Questi segnali furono ascoltati il 4 ottobre 1957 dal mondo intero. L'era dell'esplorazione spaziale è arrivata. Poco tempo ci separa da questa data, e migliaia di satelliti artificiali sono già stati lanciati in orbite spaziali, regolarmente al servizio dell'uomo.
Il 23 aprile 1965, il satellite artificiale della Terra Molniya-1 fu lanciato in URSS, a bordo del quale c'era un ricetrasmettitore e una stazione di ritrasmissione.
Nel 1960 fu creato in America il primo laser al mondo. Ciò è diventato possibile dopo la comparsa delle opere degli scienziati sovietici V.A. Fabrikant, NG Basova e A.M. Prokhorov e lo scienziato americano C. Towns, che ha ricevuto il premio Nobel.
I laser "insegnano" a trasmettere informazioni a distanza sono iniziati poco dopo la loro invenzione. Le prime linee di comunicazione laser sono apparse all'inizio degli anni '60 di questo secolo. Nel nostro paese, la prima linea di questo tipo è stata costruita nel 1964 a Leningrado.
I moscoviti conoscono bene angoli della capitale come Leninskiye Gory e Piazza Zubovskaya. Nel 1966 un filo rosso di luce laser brillava tra di loro. Ha collegato due centrali cittadine situate a una distanza di 5 km l'una dall'altra.
Nel 1970, il vetro ultrapuro è stato prodotto dalla società americana Corning Glass Company. Ciò ha permesso di creare e introdurre ovunque cavi di comunicazione ottica.
Nel 1947 apparve la prima menzione di un sistema di modulazione del codice di impulso (PCM) sviluppato da Bell. Il sistema si è rivelato ingombrante e impraticabile. Fu solo nel 1962 che fu messo in funzione il primo sistema di trasmissione commerciale IKM-24.
Tendenze moderne nello sviluppo delle telecomunicazioni. Negli anni successivi la comunicazione si sviluppò lungo il percorso della digitalizzazione di ogni tipo di informazione. Questa è diventata la direzione generale, fornendo metodi economici non solo per la sua trasmissione, ma anche per la distribuzione, lo stoccaggio e la lavorazione.
L'intenso sviluppo dei sistemi di trasmissione digitale si spiega con i vantaggi significativi di questi sistemi rispetto ai sistemi di trasmissione analogici: elevata immunità al rumore; debole dipendenza della qualità di trasmissione dalla lunghezza della linea di comunicazione; stabilità dei parametri elettrici dei canali di comunicazione; uso efficiente della larghezza di banda nella trasmissione di messaggi discreti, ecc.
Nel 2002 lo sviluppo della comunicazione telefonica locale è stato realizzato principalmente sulla base di moderni centralini digitali, che hanno permesso di migliorare la qualità e ampliare la gamma dei servizi erogati. Il coefficiente di capacità delle stazioni digitali rispetto alla capacità installata totale della rete telefonica locale nel 2002. ammontava a circa il 40% contro il 36,2% del 2001. Al 1 gennaio 2003, circa 195.000 telefoni pubblici locali e interurbani operavano su reti russe, di cui 63.000 universali. Il numero dei telefoni a pagamento è aumentato del 13% e si è attestato a 127,5 mila unità. L'incremento del numero dei principali apparecchi telefonici della rete telefonica locale è stato pari a 1,8 milioni di unità, principalmente a causa degli apparecchi telefonici installati dalla popolazione. Il numero totale di abbonati alle comunicazioni mobili cellulari in Russia alla fine del 2002 ammontava a 17,7 milioni, l'aumento della base di abbonati rispetto al 2001 era di 2,3 volte. Nel 2002, nel corso dell'anno, il parco di computer in Russia è aumentato del 20% rispetto al 2001. Il numero di utenti Internet regolari è aumentato del 39% e ha raggiunto i 6 milioni di persone. Il volume del mercato IT interno è cresciuto del 9% e ammontava a oltre 4 miliardi di rubli. dollari. Nel 2002 sono stati attivati più di 50.000 km di linee di comunicazione via cavo e radio, 3 milioni di centralini telefonici automatici, oltre 13 milioni di numeri di telefonia mobile e oltre 70.000 canali interurbani e internazionali.
Le reti di comunicazione radiomobile si stanno sviluppando a un ritmo particolarmente veloce nel mondo e nel nostro Paese. Dal numero di abbonati al sistema di comunicazione mobile si può già giudicare il livello e la qualità della vita in un determinato paese. In questo senso, il tasso di crescita degli abbonati mobili in Russia (quasi il 200% all'anno) è un indicatore della crescita del benessere della società.
Basato indicatori macroeconomici sviluppo Federazione Russa, definito nelle Linee guida per la politica socioeconomica del Governo della Federazione Russa a lungo termine, il mercato dei servizi di telecomunicazioni entro il 2010 sarà caratterizzato come segue (Tabella 1).
Tabella 1. Indicatori dello sviluppo delle telecomunicazioni in Russia per il periodo fino al 2010
L'umanità si sta muovendo verso la creazione della Società dell'Informazione Globale. La sua base sarà la Global Information Infrastructure, che includerà potenti reti di comunicazione di trasporto e reti di accesso distribuito che forniscono informazioni agli utenti. Globalizzazione della comunicazione e sua personalizzazione(portare servizi di comunicazione a ciascun utente) - questi sono due problemi correlati che vengono risolti con successo in questa fase dello sviluppo umano dagli specialisti delle telecomunicazioni.
L'ulteriore evoluzione delle tecnologie di telecomunicazione andrà nella direzione di aumentare la velocità di trasferimento delle informazioni, l'intellettualizzazione delle reti e garantire la mobilità degli utenti.
alte velocità. Necessario per la trasmissione di immagini, anche televisive, l'integrazione di vari tipi di informazioni in applicazioni multimediali, l'organizzazione della comunicazione tra reti locali, urbane e territoriali.
Intelligenza. Aumenterà la flessibilità e l'affidabilità della rete, semplificherà la gestione delle reti globali. Grazie all'intellettualizzazione delle reti, l'utente cessa di essere un consumatore passivo di servizi, trasformandosi in un cliente attivo, un cliente che potrà gestire attivamente la rete ordinando i servizi di cui ha bisogno.
Mobilità. I successi nel campo della miniaturizzazione dei dispositivi elettronici, la riduzione del loro costo creano i presupposti per la diffusione globale dei terminali mobili. Questo rende un vero compito fornire servizi di comunicazione a tutti, in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo.
In conclusione, notiamo che la quantità di informazioni trasmesse attraverso le infrastrutture informatiche e di telecomunicazioni del mondo raddoppia ogni 2-3 anni. Nuovi rami dell'industria dell'informazione stanno emergendo e si stanno sviluppando con successo, la componente dell'informazione dell'attività economica delle entità di mercato e l'influenza di Tecnologie informatiche sul potenziale scientifico, tecnico, intellettuale e sulla salute delle nazioni. L'inizio del 21° secolo è visto come l'era della società dell'informazione, che la richiede sviluppo efficace creazione di un'infrastruttura globale dell'informazione e delle telecomunicazioni, il cui ritmo di sviluppo dovrebbe essere in anticipo rispetto al ritmo di sviluppo dell'economia nel suo insieme. Allo stesso tempo, la creazione dell'infrastruttura russa dell'informazione e delle telecomunicazioni dovrebbe essere considerata il fattore più importante per l'ascesa dell'economia nazionale, la crescita degli affari e dell'attività intellettuale della società e il rafforzamento dell'autorità del paese a livello internazionale Comunità.
(Documento)
n1.doc
Contenuto
introduzione
Parte principale
Storia dello sviluppo delle linee di comunicazione
Design e caratteristiche cavi ottici connessioni
Fibre ottiche e caratteristiche della loro fabbricazione
Disegni di cavi ottici
Requisiti di base per le linee di comunicazione
Vantaggi e svantaggi dei cavi ottici
Conclusione
Bibliografia
introduzione
Oggi più che mai le regioni dei paesi della CSI hanno bisogno di comunicazione, sia quantitativa che qualitativa. I vertici delle regioni sono principalmente preoccupati per l'aspetto sociale di questo problema, perché il telefono è una questione di primaria necessità. La comunicazione riguarda anche lo sviluppo economico della regione, la sua attrattiva per gli investimenti. Allo stesso tempo, gli operatori di telecomunicazioni, che spendono molti sforzi e denaro per sostenere la decrepita rete telefonica, stanno ancora cercando fondi per lo sviluppo delle loro reti, per la digitalizzazione e l'introduzione delle tecnologie in fibra ottica e wireless.
In questo momento, c'è una situazione in cui quasi tutti i principali dipartimenti russi stanno effettuando una modernizzazione su larga scala delle loro reti di telecomunicazioni.
Nell'ultimo periodo di sviluppo nel campo delle comunicazioni, si sono diffusi maggiormente i cavi ottici (OC) ei sistemi di trasmissione in fibra ottica (FOTS), che per le loro caratteristiche superano di gran lunga tutti i cavi tradizionali del sistema di comunicazione. La comunicazione tramite cavi in fibra ottica è una delle principali direzioni del progresso scientifico e tecnologico. I sistemi ottici e i cavi sono utilizzati non solo per l'organizzazione delle comunicazioni telefoniche urbane e interurbane, ma anche per la televisione via cavo, la videotelefonia, le trasmissioni radiofoniche, l'informatica, le comunicazioni tecnologiche, ecc.
Utilizzando la comunicazione in fibra ottica, la quantità di informazioni trasmesse aumenta notevolmente rispetto a mezzi così diffusi come le comunicazioni satellitari e le linee di ritrasmissione radio, ciò è dovuto al fatto che i sistemi di trasmissione in fibra ottica hanno una larghezza di banda più ampia.
Per qualsiasi sistema di comunicazione, tre fattori sono importanti:
La capacità informativa del sistema, espressa nel numero di canali di comunicazione, o la velocità di trasferimento delle informazioni, espressa in bit al secondo;
Attenuazione, che determina la lunghezza massima della sezione di rigenerazione;
Resistenza agli influssi ambientali;
Il fattore più importante nello sviluppo di sistemi ottici e cavi di comunicazione è stato l'aspetto dell'ottica generatore quantistico- laser. La parola laser è composta dalle prime lettere della frase Light Amplification by Emission of Radiation - amplificazione della luce per radiazione indotta. I sistemi laser operano nella gamma di lunghezze d'onda ottiche. Se le frequenze vengono utilizzate per la trasmissione via cavo - megahertz e per le guide d'onda - gigahertz, per i sistemi laser viene utilizzato lo spettro visibile e infrarosso della gamma di onde ottiche (centinaia di gigahertz).
Il sistema di guida per i sistemi di comunicazione in fibra ottica sono guide d'onda dielettriche, o fibre, come vengono chiamate a causa delle piccole dimensioni trasversali e del metodo di ottenimento. All'epoca in cui venne prodotta la prima fibra, l'attenuazione era dell'ordine di 1000 dB/km, ciò era dovuto a perdite dovute a varie impurità presenti nella fibra. Nel 1970 sono state realizzate fibre ottiche con un'attenuazione di 20 dB/km. Il nucleo di questa fibra era costituito da quarzo con l'aggiunta di titanio per aumentare l'indice di rifrazione e quarzo puro fungeva da rivestimento. Nel 1974 l'attenuazione è stata ridotta a 4 dB / km e nel 1979. Sono state ottenute fibre ottiche con un'attenuazione di 0,2 dB/km ad una lunghezza d'onda di 1,55 µm.
I progressi nella tecnologia per ottenere guide di luce con basse perdite hanno stimolato il lavoro sulla creazione di linee di comunicazione in fibra ottica.
Le linee di comunicazione in fibra ottica presentano i seguenti vantaggi rispetto alle linee via cavo convenzionali:
Elevata immunità ai disturbi, insensibilità ai campi elettromagnetici esterni e praticamente nessuna diafonia tra le singole fibre posate insieme in un cavo.
Larghezza di banda notevolmente superiore.
Peso e ingombro ridotti. Ciò riduce i costi e i tempi di posa del cavo ottico.
Isolamento elettrico completo tra l'ingresso e l'uscita del sistema di comunicazione, quindi non è richiesta la messa a terra comune di trasmettitore e ricevitore. È possibile riparare il cavo ottico senza spegnere l'apparecchiatura.
Assenza corto circuiti, per cui le fibre ottiche possono essere utilizzate per attraversare aree pericolose senza timore di cortocircuiti, che sono causa di incendio in aree con sostanze combustibili e infiammabili.
Potenzialmente a basso costo. Sebbene le fibre ottiche siano realizzate in vetro ultra trasparente con impurità inferiori a poche parti per milione, il loro costo non è elevato se prodotte in serie. Inoltre, la produzione di fibre ottiche non utilizza metalli costosi come rame e piombo, le cui riserve sulla Terra sono limitate. Il costo è linee elettriche La domanda di cavi coassiali e guide d'onda è in costante aumento sia con la carenza di rame che con l'aumento del costo dei costi energetici per la produzione di rame e alluminio.
Sono stati compiuti enormi progressi nello sviluppo delle linee di comunicazione in fibra ottica (FOCL) in tutto il mondo. Attualmente, i cavi in fibra ottica e i relativi sistemi di trasmissione sono prodotti da molti paesi del mondo.
Particolare attenzione qui e all'estero è rivolta alla creazione e all'implementazione di sistemi di trasmissione monomodali su cavi ottici, che sono considerati la direzione più promettente nello sviluppo della tecnologia della comunicazione. Il vantaggio dei sistemi monomodali è la possibilità di trasmettere un grande flusso di informazioni sulle distanze richieste con grandi lunghezze di sezioni di rigenerazione. Già ora esistono linee in fibra ottica per un gran numero di canali con una lunghezza del tratto di rigenerazione di 100 ... 150 km. Di recente, negli Stati Uniti vengono prodotti 1,6 milioni di km all'anno. fibre ottiche, di cui l'80% in versione a focolare singolo.
I moderni cavi in fibra ottica domestici di seconda generazione sono stati ampiamente utilizzati, la cui produzione è stata dominata dall'industria dei cavi domestici, includono cavi del tipo:
OKK - per reti telefoniche urbane;
OKZ - per intrazonale;
OKL - per reti di comunicazione backbone;
I sistemi di trasmissione in fibra ottica sono utilizzati in tutte le sezioni della rete VSS primaria per le comunicazioni backbone, zonali e locali. I requisiti per tali sistemi di trasmissione differiscono per il numero di canali, parametri e indicatori tecnici ed economici.
Sulle reti dorsali e zonali vengono utilizzati i sistemi di trasmissione digitale in fibra ottica, sulle reti locali vengono utilizzati anche i sistemi di trasmissione digitale in fibra ottica per organizzare le linee di collegamento tra centrali e sulla sezione di abbonato della rete, entrambe analogiche (ad esempio, per organizzare un canale televisivo) e si possono utilizzare sistemi di trasmissione digitale.
La lunghezza massima dei percorsi lineari dei principali sistemi di trasmissione è di 12.500 km. Con una lunghezza media di circa 500 km. La lunghezza massima dei percorsi lineari dei sistemi di trasmissione della rete primaria intrazonale non può essere superiore a 600 km. Con una lunghezza media di 200 km. Lunghezza massima delle linee urbane per vari sistemi la trasmissione è di 80...100 km.
L'uomo ha cinque sensi, ma uno di questi è particolarmente importante: questa è la visione. Attraverso gli occhi, una persona percepisce la maggior parte delle informazioni sul mondo che lo circonda 100 volte di più che attraverso l'udito, per non parlare del tatto, dell'olfatto e del gusto.
usava il fuoco e poi vari tipi di sorgenti luminose artificiali per dare segnali. Ora nelle mani dell'uomo c'era sia la fonte di luce che il processo di modulazione della luce. In realtà costruì quella che oggi chiamiamo una linea di comunicazione ottica o un sistema di comunicazione ottica, comprendente un trasmettitore (sorgente), un modulatore, una linea di cavi ottici e un ricevitore (occhio). Avendo definito la conversione di un segnale meccanico in uno ottico come modulazione, ad esempio aprendo e chiudendo una sorgente luminosa, possiamo osservare il processo inverso nel ricevitore - demodulazione: la conversione di un segnale ottico in un segnale di tipo diverso per l'ulteriore elaborazione nel ricevitore.
Tale trattamento può essere, ad esempio, la trasformazione
dell'immagine luminosa nell'occhio in una sequenza di impulsi elettrici
sistema nervoso umano. Il cervello è incluso nel processo di elaborazione come l'ultimo anello della catena.
Un altro parametro molto importante utilizzato nella trasmissione dei messaggi è la velocità di modulazione. L'occhio è limitato in questo senso. Si adatta bene alla percezione e all'analisi di immagini complesse del mondo circostante, ma non può seguire semplici fluttuazioni di luminosità quando si succedono a una velocità superiore a 16 volte al secondo.
Storia dello sviluppo delle linee di comunicazione
Le linee di comunicazione sorsero contemporaneamente all'avvento del telegrafo elettrico. Le prime linee di comunicazione erano via cavo. Tuttavia, a causa dell'imperfezione del design dei cavi, le linee di comunicazione via cavo interrate presto cedettero il posto a quelle aeree. La prima linea aerea a lunga percorrenza fu costruita nel 1854 tra San Pietroburgo e Varsavia. All'inizio degli anni '70 del secolo scorso fu costruita una linea telegrafica aerea da San Pietroburgo a Vladivostok, lunga circa 10 mila km. Nel 1939 fu messa in funzione la più grande linea telefonica ad alta frequenza del mondo Mosca-Khabarovsk, lunga 8300 km.
La creazione delle prime linee di cavi è associata al nome dello scienziato russo P. L. Schilling. Già nel 1812 Schilling a San Pietroburgo ha dimostrato le esplosioni di mine marine, utilizzando un conduttore isolato che aveva creato per questo scopo.
Nel 1851, contemporaneamente alla costruzione ferrovia tra Mosca e San Pietroburgo è stato posato un cavo telegrafico, isolato con guttaperca. I primi cavi sottomarini furono posati nel 1852 attraverso la Dvina settentrionale e nel 1879 attraverso il Mar Caspio tra Baku e Krasnovodsk. Nel 1866 fu messa in funzione una linea telegrafica transatlantica via cavo tra la Francia e gli Stati Uniti,
Nel 1882-1884. a Mosca, Pietrogrado, Riga, Odessa furono costruite le prime reti telefoniche urbane in Russia. Negli anni '90 del secolo scorso, i primi cavi, fino a 54 fili, furono sospesi sulle reti telefoniche cittadine di Mosca e Pietrogrado. Nel 1901 iniziò la costruzione di una rete telefonica cittadina sotterranea.
I primi progetti di cavi di comunicazione, risalenti all'inizio del 20° secolo, hanno permesso di effettuare trasmissioni telefoniche su brevi distanze. Questi erano i cosiddetti cavi telefonici urbani con isolamento air-paper e intrecciati a coppie. Nel 1900-1902. si è tentato con successo di aumentare il raggio di trasmissione aumentando artificialmente l'induttanza dei cavi includendo induttori nel circuito (proposta di Pupin), nonché utilizzando fili conduttivi con avvolgimento ferromagnetico (proposta di Kruppa). Tali metodi in quella fase hanno permesso di aumentare più volte la portata delle comunicazioni telegrafiche e telefoniche.
Una tappa importante nello sviluppo della tecnologia della comunicazione fu l'invenzione, ea partire dal 1912-1913. padroneggiare la produzione di lampade elettroniche. Nel 1917, V. I. Kovalenkov sviluppò e testò un amplificatore telefonico utilizzando tubi elettronici sulla linea. Nel 1923 fu stabilito un collegamento telefonico con amplificatori sulla linea Kharkov-Mosca-Pietrogrado.
Negli anni '30 iniziò lo sviluppo dei sistemi di trasmissione multicanale. Successivamente, la volontà di ampliare la gamma delle frequenze trasmesse e aumentare la larghezza di banda delle linee ha portato alla realizzazione di nuove tipologie di cavi, i cosiddetti coassiali. Ma la loro produzione in serie risale solo al 1935, quando apparvero nuovi dielettrici di alta qualità come escapon, ceramiche ad alta frequenza, polistirene, styroflex, ecc. Questi cavi consentono il trasferimento di energia a una frequenza di corrente fino a diversi milioni di hertz e consentono la trasmissione di programmi televisivi su lunghe distanze. La prima linea coassiale per 240 canali telefonici HF fu posata nel 1936. I primi cavi sottomarini transatlantici, posati nel 1856, organizzavano solo comunicazioni telegrafiche e solo 100 anni dopo, nel 1956, fu costruito un tronco coassiale sottomarino tra Europa e America per la multicanale telefonia.
Nel 1965-1967. Sono apparse linee di comunicazione sperimentali in guida d'onda per la trasmissione di informazioni a banda larga, nonché linee di cavi superconduttori criogenici con attenuazione molto bassa. Dal 1970, il lavoro è stato attivamente sviluppato sulla creazione di guide di luce e cavi ottici che utilizzano radiazioni visibili e infrarosse nella gamma delle onde ottiche.
La creazione di una guida di luce in fibra e l'ottenimento della generazione continua di un laser a semiconduttore hanno giocato un ruolo decisivo nel rapido sviluppo della comunicazione in fibra ottica. All'inizio degli anni '80, i sistemi di comunicazione in fibra ottica erano stati sviluppati e testati in condizioni reali. Le principali aree di applicazione di tali sistemi sono la rete telefonica, la televisione via cavo, la comunicazione intra-oggetto, l'informatica, i sistemi di controllo e gestione dei processi, ecc.
In Russia e in altri paesi sono state posate linee di comunicazione in fibra ottica urbane ea lunga distanza. Ad essi viene assegnato un posto di primo piano nel progresso scientifico e tecnologico dell'industria delle comunicazioni.
Design e caratteristiche dei cavi di comunicazione ottica
Varietà di cavi di comunicazione ottica
Un cavo ottico è costituito da fibre ottiche di vetro di quarzo (guide di luce) attorcigliate secondo un certo sistema, racchiuse in una comune guaina protettiva. Se necessario, il cavo può contenere elementi di alimentazione (rafforzamento) e di smorzamento.
Gli OK esistenti in base al loro scopo possono essere classificati in tre gruppi: principali, zonali e urbani. Subacqueo, oggetto e installazione OK sono assegnati in gruppi separati.
Trunk OK hanno lo scopo di trasmettere informazioni su lunghe distanze e un numero significativo di canali. Devono avere una bassa attenuazione e dispersione e un'elevata velocità di trasmissione delle informazioni. Viene utilizzata una fibra monomodale con un nucleo e un rivestimento di 8/125 µm. Lunghezza d'onda 1,3...1,55 µm.
Gli OK zonali servono a organizzare la comunicazione multicanale tra il centro regionale e le regioni con un raggio di comunicazione fino a 250 km. Vengono utilizzate fibre a gradiente con dimensioni di 50/125 µm. Lunghezza d'onda 1,3 µm.
City OK si applicano come collegamento tra centrali telefoniche automatiche cittadine e centri di comunicazione. Sono progettati per brevi distanze (fino a |10 km) e un gran numero di canali. Fibre - gradiente (50/125 micron). Lunghezza d'onda 0,85 e 1,3 µm. Queste linee, di regola, funzionano senza rigeneratori lineari intermedi.
Sottomarino OK destinato alla comunicazione attraverso grandi barriere d'acqua. Devono avere un'elevata resistenza meccanica alla trazione e avere rivestimenti resistenti all'umidità affidabili. È anche importante che le comunicazioni sottomarine abbiano una bassa attenuazione e lunghe lunghezze di rigenerazione.
Gli oggetti OK servono a trasmettere informazioni all'interno di un oggetto. Ciò include ufficio e videotelefonia, rete interna televisione via cavo, nonché sistemi informativi di bordo di oggetti mobili (aeromobili, navi, ecc.).
Il montaggio OK viene utilizzato per il montaggio all'interno e all'interno di unità di apparecchiature. Sono realizzati sotto forma di fasci o nastri piatti.
Fibre ottiche e caratteristiche della loro fabbricazione
L'elemento principale della fibra ottica è una fibra ottica (fibra ottica), realizzata sotto forma di una sottile fibra di vetro cilindrica, attraverso la quale vengono trasmessi segnali luminosi con lunghezze d'onda di 0,85 ... 1,6 μm, che corrispondono a un intervallo di frequenza di (2.3 ... 1 ,2) 10 14 Hz.
La guida di luce ha un design a due strati ed è composta da un'anima e un rivestimento con diversi indici di rifrazione. Il nucleo serve a trasmettere energia elettromagnetica. Scopo della shell - Creazione condizioni migliori riflessi all'interfaccia "core - shell" e protezione dalle interferenze dallo spazio circostante.
Il nucleo della fibra, di regola, è costituito da quarzo e il rivestimento può essere quarzo o polimero. La prima fibra è chiamata quarzo-quarzo e la seconda è chiamata quarzo-polimero (composto di organosilicio). In base alle caratteristiche fisico-ottiche viene data preferenza alla prima. Il vetro al quarzo ha le seguenti proprietà: indice di rifrazione 1,46, conducibilità termica 1,4 W/mk, densità 2203 kg/m 3 .
All'esterno della guida di luce è presente un rivestimento protettivo per proteggerla dalle influenze meccaniche e applicare i colori. Il rivestimento protettivo è solitamente realizzato in due strati: in primo luogo, un composto organosilicio (SIEL), quindi un epossiacrilato, fluoroplastico, nylon, polietilene o vernice. Diametro totale della fibra 500...800 µm
Tre tipi di fibre ottiche vengono utilizzati nei progetti di fibre ottiche esistenti: a gradini con un diametro del nucleo di 50 μm, gradiente con un profilo dell'indice di rifrazione complesso (parabolico) del nucleo e monomodale con un nucleo sottile (6 ... 8 μm)
In termini di larghezza di banda di frequenza e gamma di trasmissione, le fibre monomodali sono le migliori e quelle a gradini le peggiori.
Il problema più importante della comunicazione ottica è la creazione di fibre ottiche (OF) con basse perdite. Il vetro al quarzo viene utilizzato come materiale di partenza per la produzione di fibre ottiche, che è un buon mezzo per la propagazione dell'energia luminosa. Tuttavia, di norma, il vetro contiene una grande quantità di impurità estranee, come metalli (ferro, cobalto, nichel, rame) e gruppi ossidrile (OH). Queste impurità portano ad un aumento significativo delle perdite dovute all'assorbimento e alla dispersione della luce. Per ottenere OF con basse perdite e attenuazioni, è necessario eliminare le impurità in modo da ottenere un vetro chimicamente puro.
Attualmente, il metodo più utilizzato per creare OF con basse perdite è la deposizione chimica da vapore.
L'ottenimento dell'OF mediante deposizione chimica da vapore avviene in due fasi: viene prodotta una preforma di quarzo a due strati e da essa viene estratta una fibra. Il pezzo è realizzato come segue
Un getto di quarzo clorurato e ossigeno viene immesso in un tubo cavo di quarzo con indice di rifrazione lungo 0,5...2 m e diametro 16...18 mm. Di conseguenza reazione chimica ad alte temperature (1500...1700°C), il quarzo puro si deposita a strati sulla superficie interna del tubo. Pertanto, l'intera cavità interna del tubo viene riempita, ad eccezione del centro stesso. Per eliminare questo canale d'aria si applica una temperatura ancora più elevata (1900° C.), per cui si verifica il collasso e la billetta tubolare si trasforma in una billetta cilindrica solida. Il quarzo puro depositato diventa quindi il nucleo della fibra ottica con un indice di rifrazione ,
e il tubo stesso funge da guscio con un indice di rifrazione .
Il prelievo della fibra dal pezzo e il suo avvolgimento sul tamburo ricevente avviene alla temperatura di rammollimento del vetro (1800...2200°C). Da una preforma lunga 1 m si ricava più di 1 km di fibra ottica.
Dignità questo metodo non è solo l'ottenimento di OF con un nucleo di quarzo chimicamente puro, ma anche la possibilità di creare fibre a gradiente con un determinato profilo di indice di rifrazione. Questo avviene: attraverso l'uso di quarzo drogato con titanio, germanio, boro, fosforo o altri reagenti. A seconda dell'additivo utilizzato, l'indice di rifrazione della fibra può variare. Quindi, il germanio aumenta e il boro riduce l'indice di rifrazione. Selezionando la ricetta del quarzo drogato e osservando una certa quantità di additivo negli strati depositati sulla superficie interna del tubo, è possibile fornire lo schema di variazione richiesto sulla sezione trasversale dell'anima di fibra.
Disegni di cavi ottici
Le costruzioni OK sono determinate principalmente dallo scopo e dall'ambito della loro applicazione. A questo proposito, ci sono molte opzioni costruttive. Attualmente, un gran numero di tipi di cavi vengono sviluppati e prodotti in vari paesi.
Tuttavia, l'intera varietà di tipi di cavi esistenti può essere suddivisa in tre gruppi
cavi a trefoli concentrici
cavi con anima sagomata
cavi piatti tipo di cintura.
I cavi del primo gruppo hanno un nucleo concentrico ritorto tradizionale, simile ai cavi elettrici. Ogni successivo avvolgimento del nucleo ha sei fibre in più rispetto al precedente. Tali cavi sono noti principalmente con il numero di fibre 7, 12, 19. Molto spesso, le fibre si trovano in tubi di plastica separati, formando moduli.
I cavi del secondo gruppo hanno al centro un'anima in plastica figurata con scanalature in cui sono poste le fibre ottiche. Le scanalature e, di conseguenza, le fibre si trovano lungo l'elicoide e quindi non subiscono un effetto longitudinale sulla fessura. Tali cavi possono contenere 4, 6, 8 e 10 fibre. Se hai bisogno di un cavo grande capacità, quindi vengono applicati diversi moduli primari.
Un cavo a nastro è costituito da una pila di nastri di plastica piatti in cui è montato un certo numero di fibre ottiche. Molto spesso, ci sono 12 fibre nel nastro e il numero di nastri è 6, 8 e 12. Con 12 nastri, un tale cavo può contenere 144 fibre.
Nei cavi ottici eccetto OB , di solito ha i seguenti elementi:
aste di potenza (di rinforzo) che assumono il carico longitudinale, a rottura;
riempitivi sotto forma di fili di plastica continui;
elementi di rinforzo che aumentano la resistenza del cavo alle sollecitazioni meccaniche;
guaine protettive esterne che proteggono il cavo dalla penetrazione di umidità, vapori sostanze nocive e influenze meccaniche esterne.
Interessano OK produzione francese. Di norma, sono completati da moduli unificati costituiti da un'asta di plastica con un diametro di 4 mm con nervature lungo il perimetro e dieci OB situati lungo la periferia di questa asta. I cavi contengono 1, 4, 7 di questi moduli. All'esterno i cavi hanno una guaina in alluminio e poi in polietilene.
Il cavo americano, ampiamente utilizzato sulla GTS, è una pila di nastri di plastica piatti contenenti 12 OF. Il cavo può avere da 4 a 12 nastri contenenti 48-144 fibre.
In Inghilterra è stata realizzata una linea sperimentale di trasmissione di potenza con fili di fase contenenti OF per la comunicazione tecnologica lungo le linee elettriche. Ci sono quattro OB al centro del cavo della linea di alimentazione.
Vengono utilizzati anche gli OK sospesi. Hanno un cavo metallico incorporato nella guaina del cavo. I cavi sono destinati alla sospensione lungo i supporti delle linee aeree e le pareti degli edifici.
Per le comunicazioni subacquee, OK è progettato, di regola, con una copertura dell'armatura esterna realizzata con fili di acciaio (Fig. 11). Al centro c'è un modulo con sei OB. Il cavo ha un tubo di rame o alluminio. La corrente viene fornita attraverso il circuito “tubo-acqua”. alimentazione a distanza ai punti di amplificazione sott'acqua non presidiati.
Requisiti di base per le linee di comunicazione
In generale, i requisiti per un altamente sviluppato tecnologia moderna telecomunicazioni a linee di comunicazione a lunga distanza possono essere formulate come segue:
comunicazioni su distanze fino a 12.500 km all'interno del Paese e fino a 25.000 per comunicazioni internazionali;
banda larga e idoneità alla trasmissione di vari tipi di moderne informazioni (televisione, telefonia, trasmissione dati, radiodiffusione, trasmissione di pagine di giornali, ecc.);
protezione dei circuiti da interferenze reciproche ed esterne, nonché da fulmini e corrosione;
stabilità dei parametri elettrici della linea, stabilità e affidabilità della comunicazione;
efficienza del sistema di comunicazione nel suo complesso.
Di conseguenza, la tecnologia dei cavi si sta sviluppando nelle seguenti direzioni:
Sviluppo predominante di sistemi coassiali, che consentono di organizzare potenti fasci di comunicazione e trasmettere programmi televisivi su lunghe distanze tramite un sistema di comunicazione a cavo singolo.
Creazione e implementazione di promettenti OK di comunicazione che forniscono un gran numero di canali e non richiedono metalli scarsi (rame, piombo) per la loro produzione.
Introduzione diffusa di materie plastiche (polietilene, polistirene, polipropilene, ecc.) nella tecnologia dei cavi, che presentano buone caratteristiche elettriche e meccaniche e consentono di automatizzare la produzione.
Introduzione di guaine in alluminio, acciaio e plastica al posto del piombo. Le guaine devono essere ermetiche e garantire la stabilità dei parametri elettrici del cavo per tutta la vita utile.
Sviluppo e introduzione nella produzione di progetti economici di cavi per la comunicazione intrazonale (single-coassial, single-quad, armorless).
Realizzazione di cavi schermati che proteggano in modo affidabile le informazioni trasmesse attraverso di essi da influenze elettromagnetiche esterne e temporali, in particolare cavi in guaina a due strati del tipo alluminio-acciaio e alluminio-piombo.
Aumentare la rigidità elettrica dell'isolamento dei cavi di comunicazione. Un cavo moderno deve avere contemporaneamente le proprietà sia di un cavo ad alta frequenza che di un cavo elettrico di alimentazione e garantire la trasmissione di correnti ad alta tensione per l'alimentazione remota di punti di amplificazione non presidiati su lunghe distanze.
Oltre al risparmio di metalli non ferrosi, e principalmente di rame, i cavi ottici presentano i seguenti vantaggi:
banda larga, la capacità di trasmettere un ampio flusso di informazioni (diverse migliaia di canali);
basse perdite e, di conseguenza, grandi lunghezze di tratti di trasmissione (30...70 e 100 km);
ingombro e peso ridotti (10 volte inferiori rispetto ai cavi elettrici);
elevata protezione da influenze esterne e diafonia;
tecnologia di sicurezza affidabile (senza scintille e cortocircuiti).
Gli svantaggi dei cavi ottici includono:
suscettibilità delle fibre ottiche alle radiazioni, a causa della quale compaiono punti di oscuramento e aumenta l'attenuazione;
corrosione da idrogeno del vetro, che porta a microfessure nella fibra ottica e deterioramento delle sue proprietà.
Vantaggi e svantaggi della comunicazione in fibra ottica
Vantaggi dei sistemi di comunicazione aperti:
Rapporto più alto tra potenza del segnale ricevuto e potenza irradiata con aperture più piccole delle antenne trasmittenti e riceventi.
Migliore risoluzione spaziale con aperture dell'antenna del trasmettitore e del ricevitore più piccole
Dimensioni molto ridotte dei moduli trasmittenti e riceventi utilizzati per la comunicazione su distanze fino a 1 km
Buona segretezza di comunicazione
Sviluppo di una parte inutilizzata dello spettro della radiazione elettromagnetica
Non è necessario ottenere l'autorizzazione per utilizzare il sistema di comunicazione
Svantaggi dei sistemi di comunicazione aperti:
Bassa idoneità alla trasmissione radiofonica a causa dell'elevata direttività del raggio laser.
Elevata precisione di puntamento richiesta per le antenne trasmittenti e riceventi
Bassa efficienza degli emettitori ottici
Relativamente alto livello rumore nel ricevitore, dovuto in parte alla natura quantistica del processo di rilevamento del segnale ottico
Influenza delle caratteristiche atmosferiche sull'affidabilità della comunicazione
Possibilità di guasto hardware.
Vantaggi di guidare i sistemi di comunicazione:
La possibilità di ottenere fibre ottiche con bassa attenuazione e dispersione, che consente di rendere grandi le distanze tra i ripetitori (10 ... 50 km)
Cavo a fibra singola di piccolo diametro
Ammissibilità di curvatura della fibra sotto piccoli raggi
Basso peso del cavo ottico con un'elevata velocità di trasmissione delle informazioni
Materiale in fibra a basso costo
La possibilità di ottenere cavi ottici che non hanno conducibilità elettrica e induttanza
Diafonia trascurabile
Elevata segretezza di comunicazione: il rilevamento del segnale è possibile solo con una connessione diretta a una fibra separata
Flessibilità nell'implementazione della banda richiesta: le fibre ottiche vari tipi consente di sostituire i cavi elettrici nei sistemi di comunicazione digitale di tutti i livelli della gerarchia
Possibilità di miglioramento continuo del sistema di comunicazione
Svantaggi dei sistemi di comunicazione di guida:
Difficoltà di giunzione (impiombatura) di fibre ottiche
La necessità di posare ulteriori nuclei elettricamente conduttivi in un cavo ottico per fornire alimentazione ad apparecchiature controllate a distanza
La sensibilità della fibra ottica agli effetti dell'acqua quando entra nel cavo
Sensibilità della fibra ottica alle radiazioni ionizzanti
Bassa efficienza delle sorgenti di radiazioni ottiche con potenza di radiazione limitata
Difficoltà nell'implementazione della modalità di accesso ad accesso multiplo (parallelo) utilizzando un bus a divisione di tempo
Alto livello di rumore nel ricevitore
Direzioni di sviluppo e applicazione della fibra ottica
Si aprono ampi orizzonti applicazione pratica OK e sistemi di trasmissione in fibra ottica in settori dell'economia nazionale come radioelettronica, informatica, comunicazioni, informatica, spazio, medicina, olografia, ingegneria meccanica, energia nucleare, ecc. La fibra ottica si sta sviluppando in sei aree:
sistemi di trasmissione di informazioni multicanale;
tv via cavo;
reti informatiche locali;
sensori e sistemi per la raccolta, l'elaborazione e la trasmissione di informazioni;
comunicazioni e telemeccanica su linee ad alta tensione;
attrezzatura e installazione di oggetti mobili.
L'uso di sistemi ottici nella televisione via cavo fornisce un'elevata qualità dell'immagine e amplia notevolmente le possibilità di servizi di informazione per i singoli abbonati. In questo caso viene implementato un sistema di ricezione personalizzato e viene offerta agli abbonati la possibilità di ricevere sui propri schermi TV immagini di pagine di giornali, pagine di riviste e dati di riferimento della biblioteca e dei centri educativi.
Sulla base di OK vengono create reti di computer locali di varie topologie (anello, stella, ecc.). Tali reti consentono di unire i centri di calcolo in un unico sistema informativo con larghezza di banda elevata, qualità migliorata e sicurezza da accessi non autorizzati.
Di recente è apparsa una nuova direzione nello sviluppo della tecnologia in fibra ottica: l'uso della gamma di lunghezze d'onda del medio infrarosso di 2 ... 10 micron. Si prevede che le perdite in questo intervallo non supereranno 0,02 dB/km. Ciò consentirà la comunicazione su lunghe distanze con siti di rigenerazione fino a 1000 km. Lo studio di vetri fluorurati e calcogenuri con aggiunte di zirconio, bario e altri composti dotati di supertrasparenza nella gamma di lunghezze d'onda dell'infrarosso permette di aumentare ulteriormente la lunghezza della sezione di rigenerazione.
Nuovi interessanti risultati sono attesi nell'uso dei fenomeni ottici non lineari, in particolare il regime solitonico di propagazione dell'impulso ottico, quando l'impulso può propagarsi senza cambiare forma o cambiare periodicamente la sua forma nel processo di propagazione lungo la fibra. L'uso di questo fenomeno nelle guide di luce in fibra aumenterà notevolmente la quantità di informazioni trasmesse e il raggio di comunicazione senza l'uso di ripetitori.
È molto promettente implementare il metodo di divisione della frequenza dei canali in FOCL, che consiste nel fatto che la radiazione da più sorgenti operanti a frequenze diverse viene introdotta contemporaneamente nella fibra e i segnali vengono separati all'estremità ricevente mediante filtri ottici. Questo metodo di separazione dei canali in FOCL è chiamato multiplexing spettrale o multiplexing.
Nella realizzazione delle reti di abbonato FOCL, oltre alla tradizionale struttura di una rete telefonica di tipo radiale-nodale, è prevista l'organizzazione di reti ad anello che garantiscano il risparmio di cavi.
Si può presumere che nei FOTS di seconda generazione, l'amplificazione e la conversione dei segnali nei rigeneratori avverrà a frequenze ottiche utilizzando elementi e circuiti di ottica integrata. Ciò semplificherà i circuiti dell'amplificatore rigenerativo, migliorerà la loro efficienza e affidabilità e ridurrà i costi.
Nella terza generazione di FOTS, si suppone che utilizzi la conversione dei segnali vocali in segnali ottici direttamente con l'aiuto di trasduttori acustici. Un telefono ottico è già stato sviluppato ed è in corso il lavoro per creare centrali telefoniche automatiche fondamentalmente nuove che commutano la luce, anziché i segnali elettrici. Esistono esempi di creazione di interruttori ottici ad alta velocità multiposizione che possono essere utilizzati per la commutazione ottica.
Sulla base dei sistemi di trasmissione OK e digitale, è in corso la realizzazione di una rete integrata multiuso, comprensiva di diverse tipologie di trasmissione di informazioni (telefonia, televisione, trasmissione dati di computer e sistemi automatizzati di controllo, videotelefonia, fototelegrafia, trasmissione di pagine di giornali, messaggi da banche, ecc.). Un canale PCM digitale con una velocità di trasmissione di 64 Mbps (o 32 Mbps) è stato adottato come canale unificato.
Per ampia applicazione QA e VOSP devono risolvere una serie di problemi. Questi includono principalmente quanto segue:
studio di problematiche sistemiche e determinazione di indicatori tecnici ed economici dell'utilizzo di OK sulle reti di comunicazione;
produzione industriale di massa di fibre monomodali, guide di luce e cavi, nonché dispositivi optoelettronici per loro;
aumentare la resistenza all'umidità e l'affidabilità di OK attraverso l'uso di gusci di metallo e riempimento idrofobico;
padroneggiare la gamma di lunghezze d'onda dell'infrarosso di 2...10 µm e nuovi materiali (fluoruro e calcogenuro) per la produzione di guide di luce che consentono la comunicazione su lunghe distanze;
creazione reti locali per l'informatica e l'informatica;
sviluppo di apparecchiature di prova e misurazione, riflettometri, tester necessari per la produzione di OK, configurazione e funzionamento di FOCL;
meccanizzazione della tecnologia di posa e automazione dell'installazione OK;
migliorare la tecnologia di produzione industriale di guide di luce in fibra e OK, riducendone i costi;
ricerca e implementazione del modo di trasmissione solitonico, in cui l'impulso viene compresso e la dispersione viene ridotta;
sviluppo e implementazione di un sistema e di un'apparecchiatura per il multiplexing spettrale di OK;
creazione di una rete di abbonati integrata di multiuso;
la creazione di trasmettitori e ricevitori che convertono direttamente il suono in luce e la luce in suono;
aumentare il grado di integrazione degli elementi e la creazione di unità ad alta velocità di apparecchiature per la formazione di canali PCM utilizzando elementi ottici integrati;
realizzazione di rigeneratori ottici senza convertire segnali ottici in segnali elettrici;
miglioramento dei dispositivi optoelettronici trasmittenti e riceventi per sistemi di comunicazione, sviluppo di una ricezione coerente;
sviluppo metodi efficaci e dispositivi di alimentazione per rigeneratori intermedi per reti di comunicazione zonali e dorsali;
ottimizzazione della struttura delle varie sezioni della rete, tenendo conto delle peculiarità dell'utilizzo dei sistemi su OK;
miglioramento delle apparecchiature e dei metodi per la separazione di frequenza e tempo dei segnali trasmessi attraverso fibre ottiche;
sviluppo di un sistema e dispositivi per la commutazione ottica.
Conclusione
Allo stato attuale, si sono aperti ampi orizzonti per l'applicazione pratica dei sistemi di trasmissione OK e in fibra ottica in settori dell'economia nazionale come la radioelettronica, l'informatica, le comunicazioni, l'informatica, lo spazio, la medicina, l'olografia, l'ingegneria meccanica, l'energia nucleare , eccetera.
La fibra ottica si sta sviluppando in molte direzioni e senza di essa la produzione e la vita moderna non sono possibili.
L'uso di sistemi ottici nella televisione via cavo fornisce un'elevata qualità dell'immagine e amplia notevolmente le possibilità di servizi di informazione per i singoli abbonati.
I sensori a fibra ottica sono in grado di operare in ambienti aggressivi, sono affidabili, di piccole dimensioni e non soggetti a influenze elettromagnetiche. Consentono di valutare a distanza diverse grandezze fisiche (temperatura, pressione, corrente, ecc.). I sensori sono utilizzati nell'industria petrolifera e del gas, nei sistemi di sicurezza e antincendio, nella tecnologia automobilistica, ecc.
È molto promettente utilizzare OK sulle linee elettriche ad alta tensione (TL) per l'organizzazione delle comunicazioni tecnologiche e della telemeccanica. Le fibre ottiche sono incorporate in una fase o in un cavo. Qui i canali sono altamente protetti dagli effetti elettromagnetici di linee elettriche e temporali.
La leggerezza, le dimensioni ridotte, la non infiammabilità di OK li hanno resi molto utili per l'installazione e l'equipaggiamento di aeromobili, navi e altri dispositivi mobili.
Bibliografia
Sistemi di comunicazione ottica / J. Gower - M.: Radio e comunicazione, 1989;
Linee di comunicazione / I. I. Grodnev, S. M. Vernik, L. N. Kochanovsky. - M.: Radio e comunicazione, 1995;
Cavi ottici / I. I. Grodnev, Yu. T. Larin, I. I. Teumen. - M.: Energoizdat, 1991;
Cavi ottici di linee di comunicazione multicanale / A. G. Muradyan, I. S. Goldfarb, V. N. Inozemtsev. - M.: Radio e comunicazione, 1987;
Guide in fibra ottica per la trasmissione di informazioni / J. E. Midwinter. - M.: Radio e comunicazione, 1983;
Linee di comunicazione in fibra ottica / II Grodnev. - M.: Radio e comunicazione, 1990
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1. Una breve panoramica dello sviluppo delle linee di comunicazione
Le linee di comunicazione sorsero contemporaneamente all'avvento del telegrafo elettrico. Le prime linee di comunicazione erano via cavo. Tuttavia, a causa dell'imperfezione del design dei cavi, le linee di comunicazione via cavo interrate presto cedettero il posto a quelle aeree. La prima linea aerea a lunga percorrenza fu costruita nel 1854 tra San Pietroburgo e Varsavia. All'inizio degli anni '70 del secolo scorso fu costruita una linea telegrafica aerea da San Pietroburgo a Vladivostok, lunga circa 10 mila km. Nel 1939 fu messa in funzione la più grande linea telefonica ad alta frequenza del mondo Mosca-Khabarovsk, lunga 8300 km.
La creazione delle prime linee di cavi è associata al nome dello scienziato russo P.L. Scellino. Già nel 1812 Schilling a San Pietroburgo ha dimostrato le esplosioni di mine marine, utilizzando un conduttore isolato che aveva creato per questo scopo.
Nel 1851, contemporaneamente alla costruzione della ferrovia tra Mosca e San Pietroburgo, fu posato un cavo telegrafico, isolato con guttaperca. I primi cavi sottomarini furono posati nel 1852 attraverso la Dvina settentrionale e nel 1879 attraverso il Mar Caspio tra Baku e Krasnovodsk. Nel 1866 fu messa in funzione la linea telegrafica transatlantica via cavo tra la Francia e gli Stati Uniti.
Nel 1882-1884. a Mosca, Pietrogrado, Riga, Odessa furono costruite le prime reti telefoniche urbane in Russia. Negli anni '90 del secolo scorso, i primi cavi, fino a 54 fili, furono sospesi sulle reti telefoniche cittadine di Mosca e Pietrogrado. Nel 1901 iniziò la costruzione di una rete telefonica cittadina sotterranea.
I primi progetti di cavi di comunicazione, risalenti all'inizio del 20° secolo, hanno permesso di effettuare trasmissioni telefoniche su brevi distanze. Questi erano i cosiddetti cavi telefonici urbani con isolamento air-paper e intrecciati a coppie. Nel 1900-1902. si è tentato con successo di aumentare il raggio di trasmissione aumentando artificialmente l'induttanza dei cavi includendo induttori nel circuito (proposta di Pupin), nonché utilizzando fili conduttivi con avvolgimento ferromagnetico (proposta di Kruppa). Tali metodi in quella fase hanno permesso di aumentare più volte la portata delle comunicazioni telegrafiche e telefoniche.
Una tappa importante nello sviluppo della tecnologia della comunicazione fu l'invenzione, ea partire dal 1912-1913. padroneggiare la produzione di lampade elettroniche. Nel 1917 V.I. Kovalenkov ha sviluppato e testato sulla linea un amplificatore telefonico basato su tubi elettronici. Nel 1923 fu stabilito un collegamento telefonico con amplificatori sulla linea Kharkov-Mosca-Pietrogrado.
Negli anni '30 iniziò lo sviluppo dei sistemi di trasmissione multicanale. Successivamente, la volontà di ampliare la gamma delle frequenze trasmesse e aumentare la larghezza di banda delle linee ha portato alla realizzazione di nuove tipologie di cavi, i cosiddetti coassiali. Ma la loro produzione in serie risale solo al 1935, quando apparvero nuovi dielettrici di alta qualità come escapon, ceramiche ad alta frequenza, polistirolo, styroflex, ecc. Questi cavi consentono la trasmissione di energia a una frequenza di correnti fino a diversi milioni di hertz e consentono loro di trasmettere programmi televisivi su lunghe distanze. La prima linea coassiale per 240 canali di telefonia HF fu posata nel 1936. I primi cavi sottomarini transatlantici, posati nel 1856, organizzavano solo comunicazioni telegrafiche. E solo 100 anni dopo, nel 1956, fu costruita una linea coassiale sottomarina tra Europa e America per la comunicazione telefonica multicanale.
Nel 1965-1967. Sono apparse linee di comunicazione sperimentali in guida d'onda per la trasmissione di informazioni a banda larga, nonché linee di cavi superconduttori criogenici con attenuazione molto bassa. Dal 1970, il lavoro è stato attivamente sviluppato sulla creazione di guide di luce e cavi ottici che utilizzano radiazioni visibili e infrarosse nella gamma delle onde ottiche.
La creazione di una guida di luce in fibra e l'ottenimento della generazione continua di un laser a semiconduttore hanno giocato un ruolo decisivo nel rapido sviluppo della comunicazione in fibra ottica. All'inizio degli anni '80, i sistemi di comunicazione in fibra ottica erano stati sviluppati e testati in condizioni reali. I principali ambiti di applicazione di tali sistemi sono la rete telefonica, la televisione via cavo, la comunicazione intra-oggetto, l'informatica, il sistema di controllo e gestione dei processi tecnologici, ecc.
In Ucraina e in altri paesi sono state posate linee di comunicazione in fibra ottica urbane ea lunga distanza. Ad essi viene assegnato un posto di primo piano nel progresso scientifico e tecnologico dell'industria delle comunicazioni.
2. Linee di comunicazione e principali proprietà dell'UFCL
Sul stadio attuale Lo sviluppo della società nelle condizioni del progresso scientifico e tecnologico aumenta continuamente la quantità di informazioni. Come dimostrato da studi teorici e sperimentali (statistici), la produzione dell'industria delle comunicazioni, espressa nella quantità di informazioni trasmesse, aumenta in proporzione al quadrato della crescita del prodotto nazionale lordo dell'economia nazionale. Ciò è determinato dalla necessità di ampliare i rapporti tra i vari anelli dell'economia nazionale, nonché da un aumento della quantità di informazioni nella vita tecnica, scientifica, politica e culturale della società. Aumentano i requisiti per la velocità e la qualità del trasferimento di varie informazioni, aumentano le distanze tra gli abbonati. La comunicazione è necessaria per la gestione operativa dell'economia e del lavoro degli enti statali, per aumentare la capacità di difesa del Paese e soddisfare i bisogni culturali e quotidiani della popolazione.
Nell'era della rivoluzione scientifica e tecnologica, la comunicazione è diventata parte integrante del processo produttivo. Viene utilizzato per controllare processi tecnologici, computer elettronici, robot, imprese industriali, ecc. Un elemento di comunicazione indispensabile e uno degli elementi di comunicazione più complessi e costosi sono le linee di comunicazione (LS), attraverso le quali i segnali elettromagnetici di informazione vengono trasmessi da un abbonato (stazione, trasmettitore, rigeneratore, ecc.) a un altro (stazione, rigeneratore, ricevitore, ecc. ) .) e ritorno. Ovviamente, l'efficienza dei sistemi di comunicazione è in gran parte determinata dalla qualità degli LS, dalle loro proprietà e parametri, nonché dalla dipendenza di questi valori dalla frequenza e dall'impatto di vari fattori, inclusa l'interferenza dei campi elettromagnetici esterni.
Esistono due tipi principali di farmaci: le linee nell'atmosfera (collegamenti radio radar) e le linee guida di trasmissione (linee di comunicazione).
Una caratteristica distintiva delle linee di comunicazione guida è che la propagazione dei segnali in esse contenuti da un abbonato (stazione, dispositivo, elemento del circuito, ecc.) All'altro avviene solo attraverso circuiti e percorsi LAN appositamente creati che formano sistemi di guida progettati per trasmettere segnali in una determinata direzione con la dovuta qualità e affidabilità.
Attualmente, le linee di comunicazione trasmettono segnali dalla corrente continua alla gamma di frequenze ottiche e la gamma di lunghezze d'onda operative si estende da 0,85 micron a centinaia di chilometri.
Esistono tre tipi principali di LS: cavo (CL), aria (VL), fibra ottica (FOCL). Le linee in cavo e aeree si riferiscono a linee in filo, in cui i sistemi di guida sono formati da sistemi "conduttore-dielettrico", e le linee in fibra ottica sono guide d'onda dielettriche, il cui sistema di guida è costituito da dielettrici con diversi indici di rifrazione.
Le linee di comunicazione in fibra ottica sono sistemi per la trasmissione di segnali luminosi nella gamma di onde delle microonde da 0,8 a 1,6 micron su cavi ottici. Questo tipo di linee di comunicazione è considerato il più promettente. I vantaggi di FOCL sono basse perdite, elevata larghezza di banda, peso e ingombro ridotti, risparmio di metalli non ferrosi e un elevato grado di protezione da interferenze esterne e reciproche.
3. Requisiti di base per le linee di comunicazione
cavo ottico telefono microonde
In generale, i requisiti imposti dalla moderna tecnologia delle telecomunicazioni altamente sviluppata sulle linee di comunicazione a lunga distanza possono essere formulati come segue:
· comunicazioni su distanze fino a 12.500 km all'interno del Paese e fino a 25.000 per le comunicazioni internazionali;
Banda larga e idoneità alla trasmissione di vari tipi di moderne informazioni (televisione, telefonia, trasmissione dati, radiodiffusione, trasmissione di pagine di giornali, ecc.);
protezione dei circuiti da interferenze reciproche ed esterne, nonché da fulmini e corrosione;
stabilità dei parametri elettrici della linea, stabilità e affidabilità della comunicazione;
l'efficienza del sistema di comunicazione nel suo complesso.
Una linea di cavi interurbani è una struttura tecnica complessa, costituita da un numero enorme di elementi. Poiché la linea è destinata a un funzionamento a lungo termine (decine di anni) e su di essa deve essere garantito il funzionamento ininterrotto di centinaia e migliaia di canali di comunicazione, quindi a tutti gli elementi dell'attrezzatura per cavi lineari e principalmente ai cavi e agli accessori per cavi inclusi nella percorso di trasmissione del segnale lineare sono requisiti elevati. La scelta del tipo e del design della linea di comunicazione è determinata non solo dal processo di propagazione dell'energia lungo la linea, ma anche dalla necessità di proteggere i circuiti RF adiacenti da influenze di interferenza reciproca. I dielettrici dei cavi vengono selezionati in base all'esigenza di fornire la più ampia portata di comunicazione nei canali RF con perdite minime.
Di conseguenza, la tecnologia dei cavi si sta sviluppando nelle seguenti direzioni:
1. Lo sviluppo predominante dei sistemi coassiali, che consentono di organizzare potenti fasci di comunicazione e trasmettere programmi televisivi su lunghe distanze tramite un sistema di comunicazione a cavo singolo.
2. Creazione e implementazione di promettenti OC di comunicazione che forniscono un gran numero di canali e non richiedono metalli scarsi (rame, piombo) per la loro produzione.
3. Introduzione diffusa di materie plastiche (polietilene, polistirene, polipropilene, ecc.) nella tecnologia dei cavi, che presentano buone caratteristiche elettriche e meccaniche e consentono l'automazione della produzione.
4. L'introduzione di gusci di alluminio, acciaio e plastica al posto del piombo. Le guaine devono essere ermetiche e garantire la stabilità dei parametri elettrici del cavo per tutta la vita utile.
5. Sviluppo e introduzione nella produzione di modelli economici di cavi per comunicazioni intrazonali (single-coassial, single-quad, armorless).
6. Realizzazione di cavi schermati che proteggano in modo affidabile le informazioni attraverso di essi trasmesse da influenze elettromagnetiche esterne e temporali, in particolare cavi in guaine a due strati del tipo alluminio-acciaio e alluminio-piombo.
7. Aumentare la rigidità elettrica dell'isolamento dei cavi di comunicazione. Un cavo moderno deve avere contemporaneamente le proprietà sia di un cavo ad alta frequenza che di un cavo elettrico di alimentazione e garantire la trasmissione di correnti ad alta tensione per l'alimentazione remota di punti di amplificazione non presidiati su lunghe distanze.
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