Etapele dezvoltării sistemelor de comunicații prin fir. Pagini de istorie: Apariția și dezvoltarea comunicațiilor la distanță lungă în Rusia

Istoria dezvoltării liniilor de comunicații în Rusia Prima linie aeriană de lungă distanță a fost construită între Sankt Petersburg și Varșovia în 1854. În anii 1870, a fost instalată o linie de comunicații aeriene de la Sankt Petersburg la Vladivostok L = 10 mii km. Operațiune. În 1939, o linie de comunicație de înaltă frecvență a fost pusă în funcțiune de la Moscova la Khabarovsk L = 8.300 mii km. În 1851, a fost pus un cablu telegrafic de la Moscova la Sankt Petersburg, izolat cu bandă de gutapercă. În 1852 a fost pus primul cablu submarin peste Dvina de Nord.În 1866 a fost pusă în funcțiune o linie telegrafică transatlantică prin cablu între Franța și Statele Unite.

Istoria dezvoltării liniilor de comunicație în Rusia În anii din Rusia, au fost construite primele rețele telefonice aeriene urbane (cablul a însumat până la 54 de fire cu izolație aer-hârtie) În 1901, a început construcția unei rețele de telefonie subterană a orașului. în Rusia bobină pentru a crește artificial inductanța. Din 1917, pe linie a fost dezvoltat și testat un amplificator de telefon bazat pe tuburi vidate, în 1923 s-a realizat comunicarea telefonică cu amplificatoare pe linia Harkov-Moscova-Petrograd. De la începutul anilor 1930 au început să se dezvolte sistemele de transmisie multicanal bazate pe cabluri coaxiale.

Istoria dezvoltării liniilor de comunicație în Rusia În 1936, a fost pus în funcțiune primul HF coaxial linie telefonică pentru 240 de canale. În 1956, a fost construit un telefon coaxial subacvatic și un trunchi de telegraf între Europa și America. În 1965, primele linii de ghid de undă experimentale și criogenice linii de cablu cu foarte puțină amortizare. Până la începutul anilor 1980, sistemele de comunicații prin fibră optică fuseseră dezvoltate și testate în condiții reale.

Tipuri de linii de comunicație (LS) și proprietățile lor Există două tipuri principale de LS: - linii în atmosferă (legături radio RL) - linii de transmisie ghid (linii de comunicație). lungimi de undă și frecvențe radio tipice Unde extra lungi (VLF) Unde lungi (LW) Unde medii (MW) Unde scurte (HF) Unde ultrascurte (VHF) Unde decimetrice (DCM) Unde centimetrice (CM) Unde milimetrice (MM) Rază optică 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

Principalele dezavantaje ale RL (comunicatii radio) sunt: -dependenta calitatii comunicarii de starea mediului de transmisie si a campurilor electromagnetice externe; -viteza mica; compatibilitate electromagnetică insuficient de ridicată în domeniul undelor de măsurare și mai sus; - complexitatea echipamentului emițător și receptor; - sisteme de transmisie în bandă îngustă, în special la lungimi de undă mari și mai mari.

Pentru a reduce dezavantajele radarului, mai mult frecvente inalte(centimetru, intervale optice) interval decimetru milimetru. Acesta este un lanț de repetoare instalate la fiecare 50 km-100 km. RRL vă permite să primiți numărul de canale () pe distanțe (până la km); Aceste linii sunt mai puțin susceptibile la interferențe, oferă o conexiune destul de stabilă și de înaltă calitate, dar gradul de securitate a transmisiei prin ele este insuficient. Linii de releu radio (RRL)

Gama undelor centimetrice. SL-urile permit comunicarea pe mai multe canale pe o distanță „infinită”; Liniile de comunicație prin satelit (SL) Avantajele SL - o zonă mare de acoperire și transmitere a informațiilor pe distanțe lungi. Dezavantajul SL este costul ridicat al lansării unui satelit și complexitatea organizării comunicațiilor telefonice duplex.

Avantajele direcționării rețelelor LAN - calitate înaltă a transmisiei semnalului, - viteză mare de transmisie, - protecție mare împotriva influenței câmpurilor terțe, - simplitatea relativă a dispozitivelor terminale. Dezavantajele direcționării LS - cost ridicat al capitalului și costuri de exploatare, - durata relativă de stabilire a conexiunii.

Radarul și LS nu se opun, ci se completează reciproc În prezent, semnalele de la curent continuu la intervalul de frecvență optică, iar intervalul de lungimi de undă de operare se extinde de la 0,85 microni la sute de kilometri. - cablu (CL) - aer (VL) - fibră optică (FOCL). Principalele tipuri de medicamente direcționale:

CERINȚE DE BAZĂ PENTRU LINII DE COMUNICARE - comunicare pe distanțe de până la km în interiorul țării și până la pentru comunicare internațională; - bandă largă și adecvare pentru transmisie diferite feluri informație modernă (televiziune, telefonie, transmisie de date, difuzare, transmitere de pagini de ziare etc.); - protecția circuitelor de interferențe reciproce și externe, precum și de fulgere și coroziune; - stabilitatea parametrilor electrici ai liniei, stabilitatea si fiabilitatea comunicarii; - eficienţa sistemului de comunicaţii în ansamblu.

Dezvoltare modernă tehnologie prin cablu 1. Dezvoltarea predominantă a sistemelor coaxiale care permit organizarea unor pachete de comunicații puternice și transmiterea de programe de televiziune către distante lungi printr-un singur sistem de comunicații prin cablu. 2.Crearea și implementarea de OK-uri de comunicare promițătoare care oferă un număr mare de canale și nu necesită metale rare (cupru, plumb) pentru producerea lor. 3. Introducerea pe scară largă a materialelor plastice (polietilenă, polistiren, polipropilenă etc.) în tehnologia cablurilor, care au o bună electricitate și caracteristici mecaniceși să automatizeze producția.

4. Introducerea carcaselor din aluminiu, oțel și plastic în locul plumbului. Învelișurile trebuie să fie etanșe și să asigure stabilitatea parametrilor electrici ai cablului pe toată durata de viață. 5. Dezvoltarea și introducerea în producție a modelelor economice de cabluri pentru comunicații intrazonale (single-coaxiale, single-quad, neblindate). 6. Crearea de cabluri ecranate care protejează în mod fiabil informațiile transmise prin acestea de influențele electromagnetice externe și de furtuni, în special cabluri în mantale cu două straturi, cum ar fi oțel aluminiu și plumb de aluminiu.

7. Cresterea rezistentei electrice a izolatiei cablurilor de comunicatie. Un cablu modern trebuie să aibă simultan proprietățile atât ale unui cablu de înaltă frecvență, cât și ale unui cablu electric de putere și să asigure transmiterea curenților. tensiune înaltă pentru alimentarea de la distanță a punctelor de amplificare nesupravegheate pe distanțe lungi.

Primii pași către cunoaștere. Stephen Gray (1670-1736)

Structura conductivă a constat dintr-un tub de sticlă și un dop plasat în el. Când tubul a fost frecat, pluta a început să atragă bucăți mici de hârtie și paie. Mărind treptat lungimea dopului, punând așchii de lemn în el, Gray a remarcat că același efect a fost valabil până la sfârșitul lanțului.

Prin înlocuirea dopului cu o frânghie umedă de cânepă, a reușit să atingă o lungime a distanței de încărcare electrică transmisă de până la 250 de metri.

Dar a fost necesar să se asigure că electricitatea nu a fost transmisă prin gravitație în poziție verticală, iar Gray a repetat experimentul, plasând structura în poziție orizontală. Experimentul a avut un succes dublu, deoarece s-a constatat că aceasta nu se transmite pe pământ.

Mai târziu s-a dovedit că nu toate substanțele au proprietatea conductivității electrice. În cursul cercetărilor ulterioare, aceștia au fost împărțiți în „conductori” și „neconductori”. După cum știți, conductorii principali sunt toate tipurile de metale, soluții de electroliți, săruri, cărbune.

Neconductorii includ substanțe în care sarcinile electrice nu se pot mișca liber, cum ar fi gaze, lichide, sticlă, plastic, cauciuc, mătase și altele.

Astfel, Stephen Gray a dezvăluit și dovedit existența unor fenomene precum inducția electrostatică, precum și distribuția și mișcarea sarcinii electrice între corpuri.

Pentru realizările și contribuția sa la dezvoltarea științei, omul de știință a fost nu numai primul nominalizat, ci și primul care a primit cel mai înalt premiu al Societății Regale - Medalia Copley.

Pe drumul spre izolare. Tiberio Cavallo (1749–1809)

Un adept al lui Stefano Gray în domeniul cercetării conductivității electrice, Tiberio Cavallo, un om de știință italian care trăiește în Anglia, a dezvoltat o metodă pentru izolarea firelor în 1780.

Schema lor propusă a fost următoarea secvență de acțiuni:

Două fire întinse din cupru și alamă trebuie calcinate fie la foc de lumânare, fie cu o bucată de fier încins, apoi acoperite cu un strat de rășină, iar apoi se înfășoară în jurul lor o bucată de bandă de in impregnată cu rășină.

Apoi a fost acoperit cu un strat protector suplimentar „copertă de lână”. Era menit să fabrice astfel de produse pe segmente de la 6 la 9 metri. Pentru a obține o lungime mai mare, piesele erau legate prin înfășurare pe bucăți de mătase impregnate cu ulei.

Primul cablu și aplicarea lui. Francisco de Salva (1751–1828)

Francisco Salva, un cunoscut om de știință și medic din Spania, a apărut în 1795 în fața membrilor Academiei de Științe din Barcelona cu un raport despre telegraf și liniile sale de comunicare, în care a fost folosit pentru prima dată termenul „cablu”.

El a susținut că firele nu pot fi amplasate de la distanță, ci, dimpotrivă, ar putea fi răsucite sub formă de cablu, ceea ce face posibilă plasarea lui suspendată în aer.

Acest lucru a fost dezvăluit în cursul experimentelor cu izolarea cablurilor: toate firele conținute în compoziție au fost mai întâi înfășurate cu hârtie impregnată cu rășină, apoi au fost răsucite și în plus învelite în hârtie multistrat. Astfel, s-a realizat eliminarea pierderii de energie electrică.

Totodată, Salva a sugerat și posibilitatea hidroizolației, dat fiind faptul că omul de știință nu putea ști despre materialele aplicabile pentru acest gen de construcție.

Francisco Salva a dezvoltat un proiect pentru liniile aeriene de transport între Madrid și Aranjuez, care a fost realizat pentru prima dată în 1796 în lume. Mai târziu, în 1798, a fost ridicată o linie de comunicație „regale”.

În zorii formării societății umane, comunicarea între oameni era foarte rară. O creangă înfiptă în pământ indica în ce direcție și cât de departe au mers oamenii; pietre special așezate avertizează de apariția dușmanilor; crestăturile de pe bețe sau copaci raportau vânătoarea de pradă etc. A existat și o transmisie primitivă a semnalelor la distanță. Mesajele codificate ca un anumit număr de strigăte sau bătăi de tobe cu un ritm schimbător conțineau cutare sau cutare informație.

Volumul al zecelea din „Istoria generală” a istoricului grec antic Polybius (c. 201-120 î.Hr.) descrie o metodă de transmitere a mesajelor la distanță cu ajutorul torțelor (telegraf cu torță), inventată de oamenii de știință alexandrini Cleoxenus și Democlitus.

În 1800, omul de știință italian A. Volta a creat prima sursă de curent chimic. Această invenție a făcut posibil ca omul de știință german S. Semmering să construiască și să prezinte în 1809 Academiei de Științe din München un proiect pentru un telegraf electrochimic. În octombrie 1832, prima demonstrație publică a telegrafului electromagnetic a savantului rus P.L. Schilling. În același an, cu ajutorul telegrafului lui Schilling, s-a stabilit o legătură între Palatul de Iarnă și Ministerul Căilor Ferate.

O adevărată revoluție în domeniul telecomunicațiilor prin fir a fost făcută de academicianul rus B.S. Jacobi și omul de știință american S. Morse, care a propus independent un telegraf de scriere.

În 1841 B.S. Jacobi a pus în funcțiune o linie dotată cu un telegraf de scriere și de legătură Palatul de iarnă cu Sediul. Doi ani mai târziu, a fost construită o linie similară cu o lungime de 25 km între Sankt Petersburg și Țarskoie Selo. În 1850 B.S. Jacobi a proiectat prima mașină de imprimare directă. În iunie 1866, a fost trecut un cablu Oceanul Atlantic. Europa și America erau conectate prin telegraf.

Nașterea telegrafului a dat impuls apariției telefonului. Din 1837, mulți inventatori au încercat să transmită vorbirea umană la distanță folosind electricitate. În 1876 Inventatorul american A.G. Bell a brevetat un dispozitiv pentru transmiterea vocii prin fire - telefonul. În 1878, omul de știință rus M. Makhalsky a proiectat primul microfon sensibil cu pulbere de carbon.

La început, liniile telegrafice au fost folosite pentru comunicațiile telefonice. O linie telefonică specială cu două fire a fost proiectată în 1895 de profesorul P.D. Voinarovsky și a fost construit în 1898 între Sankt Petersburg și Moscova.

În 1886, fizicianul rus P.M. Golubitsky a dezvoltat o nouă schemă de comunicare telefonică. Conform acestei scheme, microfoanele telefoanelor de abonat erau alimentate de o baterie (centrala) situata la centrala telefonica. Primele centrale telefonice din Rusia au fost construite în 1882–1883. la Moscova, Petersburg, Odesa.

Prima demonstrație publică a A.S. Popov pentru recepția undelor electromagnetice a avut loc pe 7 mai 1895. Această zi a intrat în istorie ca fiind ziua inventării radioului.

Angajații laboratorului Nijni Novgorod înființat în 1918 (a fost condus de M.A. Bonch-Bruevich) deja în 1922 au construit la Moscova prima stație de emisie din lume cu o capacitate de 12 kW.

În 1935, între New York și Philadelphia, a fost pusă în funcțiune o legătură radio pe unde ultrascurte, care mai târziu a fost numită „linia de releu radio”.

De acum înainte, lanțuri de linii de relee radio s-au întins până la toate capetele globului. Construcția primei linii de releu radio din țara noastră a fost realizată în 1953 între Moscova și Ryazan.

„Bip... bip... bip.” Aceste semnale au fost auzite pe 4 octombrie 1957 de întreaga lume. Era explorării spațiale a sosit. Un timp foarte scurt ne desparte de această dată, iar mii de sateliți artificiali au fost deja lansați pe orbite spațiale, servind în mod regulat omului.

La 23 aprilie 1965, satelitul artificial Molniya-1 a fost lansat în URSS, la bordul căruia se afla o stație de emisie-recepție și releu.

În 1960, în America a fost creat primul laser din lume. Acest lucru a devenit posibil după apariția lucrărilor oamenilor de știință sovietici V.A. Fabricant, N.G. Basova si A.M. Prokhorov și omul de știință american C. Towns, care a primit Premiul Nobel.

„Învățați” laserele să transmită informații la distanță a început la scurt timp după inventarea lor. Primele linii de comunicație cu laser au apărut la începutul anilor 60 ai acestui secol. În țara noastră, prima astfel de linie a fost construită în 1964 la Leningrad.

Moscoviții sunt bine familiarizați cu astfel de colțuri ale capitalei precum Leninskiye Gory și Piața Zubovskaya. În 1966, un fir roșu de lumină laser a strălucit între ei. Ea a conectat două schimburi de orașe situate la o distanță de 5 km una de alta.

În 1970, sticla ultrapură a fost produsă de firma americană Corning Glass Company. Acest lucru a făcut posibilă crearea și introducerea cablurilor optice de comunicații peste tot.

În 1947, a apărut prima mențiune despre un sistem de modulare a codului de impulsuri (PCM) dezvoltat de Bell. Sistemul s-a dovedit a fi greoi și nefuncționabil. Abia în 1962 a fost pus în funcțiune primul sistem comercial de transmisie IKM-24.

Tendințele moderne în dezvoltarea telecomunicațiilor.În anii următori, comunicațiile s-au dezvoltat pe calea digitalizării tuturor tipurilor de informații. Aceasta a devenit direcția generală, oferind metode economice nu numai pentru transmiterea acestuia, ci și pentru distribuție, depozitare și procesare.

Dezvoltarea intensivă a sistemelor de transmisie digitală se explică prin avantajele semnificative ale acestor sisteme în comparație cu sistemele de transmisie analogică: imunitate ridicată la zgomot; dependență slabă a calității transmisiei de lungimea liniei de comunicație; stabilitatea parametrilor electrici ai canalelor de comunicație; utilizarea eficientă a lățimii de bandă în transmiterea de mesaje discrete etc.

În anul 2002, dezvoltarea comunicațiilor telefonice locale s-a realizat în principal pe baza unor centrale digitale moderne, ceea ce a făcut posibilă îmbunătățirea calității și extinderea gamei de servicii oferite. Coeficientul de capacitate al posturilor digitale din capacitatea totală instalată a rețelei de telefonie locală în anul 2002. a constituit aproximativ 40% față de 36,2% în 2001. Începând cu 1 ianuarie 2003, în rețelele rusești funcționau aproximativ 195.000 de telefoane cu plată la distanță lungă și locale, inclusiv 63.000 de telefoane universale. Numărul de telefoane publice a crescut cu 13% și s-a ridicat la 127,5 mii de unități. Creșterea numărului de telefoane principale în rețeaua de telefonie locală a fost de 1,8 milioane de unități, în principal datorită telefoanelor instalate de populație. Numărul total de abonați ai comunicațiilor mobile celulare în Rusia la sfârșitul anului 2002 a fost de 17,7 milioane, creșterea bazei de abonați în raport cu 2001 a fost de 2,3 ori. În 2002, de-a lungul anului, parcul de calculatoare din Rusia a crescut cu 20% față de 2001. Numărul utilizatorilor obișnuiți de internet a crescut cu 39% și a ajuns la 6 milioane de oameni. Volumul pieței interne IT a crescut cu 9% și sa ridicat la peste 4 miliarde de ruble. dolari. În 2002, au fost puse în funcțiune peste 50.000 km de linii de comunicații prin cablu și releu radio, 3 milioane de numere de centrale telefonice automate, peste 13 milioane de numere de telefon mobil și peste 70.000 de canale internaționale și la distanță lungă.

Rețelele de comunicații radio mobile se dezvoltă într-un ritm deosebit de rapid în lume și în țara noastră. După numărul de abonați ai sistemului de comunicații mobile, se poate judeca deja nivelul și calitatea vieții într-o anumită țară. În acest sens, rata de creștere a abonaților de telefonie mobilă în Rusia (aproape 200% pe an) este un indicator al creșterii bunăstării societății.

Bazat indicatori macroeconomici dezvoltare Federația Rusă, definită în Orientările pentru politica socio-economică pe termen lung a Guvernului Federației Ruse, piața serviciilor de telecomunicații până în 2010 va fi caracterizată după cum urmează (Tabelul 1).

Tabelul 1. Indicatori ai dezvoltării telecomunicațiilor în Rusia pentru perioada până în 2010

Omenirea se îndreaptă spre crearea Societății Informaționale Globale. Baza sa va fi Infrastructura Globală a Informației, care va include rețele puternice de comunicații de transport și rețele de acces distribuite care furnizează informații utilizatorilor. Globalizarea comunicării și personalizarea acesteia(aducerea serviciilor de comunicații fiecărui utilizator) - sunt două probleme interdependente care sunt rezolvate cu succes în această etapă a dezvoltării umane de către specialiștii în telecomunicații.

Evoluția ulterioară a tehnologiilor de telecomunicații va merge în direcția creșterii vitezei de transfer de informații, a intelectualizării rețelelor și a asigurării mobilității utilizatorilor.

viteze mari. Necesare pentru transmiterea imaginilor, inclusiv televiziunea, integrarea diverselor tipuri de informații în aplicații multimedia, organizarea comunicării între rețelele locale, urbane și teritoriale.

Inteligența. Va crește flexibilitatea și fiabilitatea rețelei, va facilita gestionarea rețelelor globale. Datorită intelectualizării rețelelor, utilizatorul încetează să mai fie un consumator pasiv de servicii, transformându-se într-un client activ - un client care va putea gestiona activ rețeaua comandând serviciile de care are nevoie.

Mobilitate. Succesele în domeniul miniaturizării dispozitivelor electronice, reducerea costului acestora creează premise pentru răspândirea globală a terminalelor mobile. Acest lucru face ca o sarcină reală să ofere servicii de comunicare tuturor, în orice moment și în orice loc.

În concluzie, remarcăm că cantitatea de informație transmisă prin infrastructura informațională și de telecomunicații a lumii se dublează la fiecare 2-3 ani. Apar și se dezvoltă cu succes noi ramuri ale industriei informaționale, componenta informațională a activității economice a entităților de piață și influența tehnologia Informatiei privind potențialul științific, tehnic, intelectual și sănătatea națiunilor. Începutul secolului XXI este văzut ca era societății informaționale, care necesită pentru ea dezvoltare eficientă crearea unei infrastructuri globale de informare și telecomunicații, al cărei ritm de dezvoltare ar trebui să fie înaintea ritmului de dezvoltare al economiei în ansamblu. În același timp, crearea infrastructurii de informații și telecomunicații din Rusia ar trebui considerată ca fiind cel mai important factor în creșterea economiei naționale, creșterea activității de afaceri și intelectuale a societății și întărirea autorității țării în plan internațional. comunitate.

(Document)

Gitin V.Ya., Kochanovsky L.N. Sisteme de transmisie prin fibră optică (document)

Prelegeri - Sisteme de transmisie prin fibră optică (Prelegere)

Sharvarko V.G. Linii de comunicații cu fibră optică (Document)

Degtyarev A.I., Tezin A.V. Sisteme de transmisie prin fibră optică (document)

Fokin V.G. Sisteme de transmisie prin fibră optică (document)

Ivanov V.A. Prelegeri: Măsurători pe sisteme de transmisie prin fibră optică (Document)

Okosi T. Senzori cu fibră optică (document)

n1.doc

Conţinut

Introducere
Parte principală

Istoria dezvoltării liniilor de comunicare
Design și caracteristici cabluri optice conexiuni
2. Fibre optice și caracteristici ale fabricării lor
3. Modele de cabluri optice
Cerințe de bază pentru liniile de comunicație
Avantajele și dezavantajele cablurilor optice

Concluzie
Bibliografie

Introducere
Astăzi, mai mult ca niciodată, regiunile țărilor CSI au nevoie de comunicare, atât cantitativ, cât și calitativ. Conducătorii regiunilor sunt preocupați în primul rând de aspectul social al acestei probleme, deoarece telefonul este o problemă de primă necesitate. Comunicarea afectează și dezvoltarea economică a regiunii, atractivitatea acesteia pentru investiții. În același timp, operatorii de telecomunicații, care cheltuie mult efort și bani pentru a susține rețeaua de telefonie decrepită, mai caută fonduri pentru dezvoltarea rețelelor lor, pentru digitalizare și introducerea tehnologiilor de fibră optică și wireless.

În acest moment, există o situație în care aproape toate departamentele majore din Rusia realizează o modernizare la scară largă a rețelelor lor de telecomunicații.

În ultima perioadă de dezvoltare în domeniul comunicațiilor, cele mai utilizate cabluri optice (OC) și sisteme de transmisie prin fibră optică (FOTS), care prin caracteristicile lor sunt cu mult superioare tuturor cablurilor tradiționale ale sistemului de comunicații. Comunicarea prin cabluri de fibră optică este una dintre principalele direcții ale progresului științific și tehnologic. Sistemele optice și cablurile sunt utilizate nu numai pentru organizarea comunicațiilor telefonice urbane și pe distanțe lungi, ci și pentru televiziune prin cablu, videotelefonie, radiodifuziune, tehnologie informatică, comunicații tehnologice etc.

Folosind comunicația prin fibră optică, cantitatea de informații transmise crește dramatic în comparație cu mijloace atât de răspândite precum comunicațiile prin satelit și liniile de releu radio, acest lucru se datorează faptului că sistemele de transmisie prin fibră optică au o lățime de bandă mai mare.

Pentru orice sistem de comunicare, trei factori sunt importanți:

Capacitatea de informare a sistemului, exprimată în numărul de canale de comunicație, sau rata de transfer de informații, exprimată în biți pe secundă;

Atenuare, care determină lungimea maximă a secțiunii de regenerare;

Rezistență la influențele mediului;

Cel mai important factor în dezvoltarea sistemelor optice și a cablurilor de comunicație a fost apariția opticei generator cuantic- laser. Cuvântul laser este alcătuit din primele litere ale expresiei Light Amplification by Emission of Radiation - amplificarea luminii prin radiații induse. Sistemele laser funcționează în intervalul de lungimi de undă optice. Dacă frecvențele sunt utilizate pentru transmisia prin cablu - megaherți și pentru ghiduri de undă - gigaherți, atunci pentru sistemele laser se utilizează spectrul vizibil și infraroșu al gamei de unde optice (sute de gigaherți).

Sistemul de ghidare pentru sistemele de comunicație cu fibră optică sunt ghiduri de undă dielectrice, sau fibre, așa cum sunt numite din cauza dimensiunilor transversale mici și a metodei de obținere. La momentul producerii primei fibre, atenuarea era de ordinul a 1000 dB/km, aceasta datorita pierderilor datorate diferitelor impuritati prezente in fibra. În 1970 au fost create fibre optice cu o atenuare de 20 dB/km. Miezul acestei fibre a fost realizat din cuarț cu adaos de titan pentru a crește indicele de refracție, iar cuarțul pur a servit drept placare. În 1974 atenuarea a fost redusă la 4 dB/km, iar în 1979. Au fost obținute fibre optice cu o atenuare de 0,2 dB/km la o lungime de undă de 1,55 µm.

Progresele în tehnologia de obținere a ghidurilor de lumină cu pierderi reduse au stimulat munca la crearea liniilor de comunicație prin fibră optică.

Liniile de comunicații cu fibră optică au următoarele avantaje față de liniile de cablu convenționale:

Imunitate ridicată la zgomot, insensibilitate la câmpurile electromagnetice externe și practic nicio diafonie între fibrele individuale așezate împreună într-un cablu.

Lățime de bandă semnificativ mai mare.

Greutate mică și dimensiuni de gabarit. Acest lucru reduce costul și timpul de așezare a cablului optic.

Izolarea electrică completă între intrarea și ieșirea sistemului de comunicații, astfel încât nu este necesară împământarea comună a transmițătorului și receptorului. Puteți repara cablul optic fără a opri echipamentul.

Absența scurtcircuite, drept urmare fibrele optice pot fi folosite pentru a traversa zone periculoase fara teama de scurtcircuite, care sunt cauza unui incendiu in zonele cu medii combustibile si inflamabile.

Cost potențial scăzut. Deși fibrele optice sunt fabricate din sticlă ultra-clară cu impurități de mai puțin de câteva părți per milion, costul lor nu este ridicat atunci când sunt produse în masă. În plus, producția de fibre optice nu utilizează metale atât de scumpe precum cuprul și plumbul, ale căror rezerve pe Pământ sunt limitate. Costul este linii electrice Cererea de cabluri coaxiale și ghidaje de undă este în continuă creștere atât cu o penurie de cupru, cât și cu o creștere a costului costurilor cu energia pentru producția de cupru și aluminiu.

S-au înregistrat progrese uriașe în dezvoltarea liniilor de comunicații prin fibră optică (FOCL) în întreaga lume. În prezent, cablurile de fibră optică și sistemele de transmisie pentru acestea sunt produse de multe țări ale lumii.

O atenție deosebită este acordată aici și în străinătate creării și implementării sistemelor de transmisie monomod prin cabluri optice, care sunt considerate drept cea mai promițătoare direcție în dezvoltarea tehnologiei comunicațiilor. Avantajul sistemelor monomode este posibilitatea de a transmite un flux mare de informații pe distanțele necesare cu lungimi mari de secțiuni de regenerare. Deja acum există linii de fibră optică pentru un număr mare de canale cu o lungime a secțiunii de regenerare de 100 ... 150 km. Recent, 1,6 milioane de km sunt fabricați anual în SUA. fibre optice, cu 80% dintre ele într-o versiune cu un singur focar.

Cablurile moderne de fibră optică de a doua generație au fost utilizate pe scară largă, a căror producție a fost stăpânită de industria internă a cablurilor, acestea includ cabluri de tipul:

OKK - pentru rețelele de telefonie urbană;

OKZ - pentru intrazonal;

OKL - pentru rețele de comunicații backbone;

Sistemele de transmisie prin fibră optică sunt utilizate în toate secțiunile rețelei primare VSS pentru comunicații backbone, zonale și locale. Cerințele pentru astfel de sisteme de transmisie diferă în funcție de numărul de canale, parametri și indicatori tehnici și economici.

Pe rețelele backbone și zonale se folosesc sisteme digitale de transmisie prin fibră optică, pe rețelele locale se folosesc și sisteme digitale de transmisie prin fibră optică pentru organizarea liniilor de legătură între centrale, cât și pe secțiunea de abonat a rețelei, ambele analogice (de exemplu, pentru a organiza un canal de televiziune) și pot fi utilizate sisteme de transmisie digitală.

Lungimea maximă a traseelor liniare ale principalelor sisteme de transport este de 12.500 km. Cu o lungime medie de aproximativ 500 km. Lungimea maximă a căilor liniare ale sistemelor de transport ale rețelei primare intrazonale nu poate depăși 600 km. Cu o lungime medie de 200 km. Lungimea maximă a liniilor trunchiului orașului pt diverse sisteme transmisia este de 80...100 km.
Omul are cinci simțuri, dar unul dintre ele este deosebit de important - aceasta este viziunea. Prin ochi, o persoană percepe majoritatea informațiilor despre lumea din jurul său de 100 de ori mai mult decât prin auz, ca să nu mai vorbim de atingere, miros și gust.

a folosit focul și apoi diverse tipuri de surse de lumină artificială pentru a da semnale. Acum în mâinile omului se afla atât sursa de lumină, cât și procesul de modulare a luminii. El a construit de fapt ceea ce astăzi numim o linie de comunicație optică sau un sistem de comunicație optică, inclusiv un transmițător (sursă), un modulator, o linie de cablu optic și un receptor (ochi). După ce am definit ca modulare transformarea unui semnal mecanic într-unul optic, de exemplu, deschiderea și închiderea unei surse de lumină, putem observa procesul invers în receptor - demodulare: conversia unui semnal optic într-un semnal de alt fel pentru prelucrare ulterioară în receptor.

O astfel de prelucrare poate fi, de exemplu, transformarea

a imaginii luminoase din ochi într-o succesiune de impulsuri electrice

sistemul nervos uman. Creierul este inclus în procesul de procesare ca ultima verigă a lanțului.

Un alt parametru foarte important folosit în transmiterea mesajelor este rata de modulație. Ochiul este limitat în acest sens. Este bine adaptat la percepția și analiza imaginilor complexe ale lumii înconjurătoare, dar nu poate urmări fluctuațiile simple de luminozitate atunci când acestea urmează mai repede de 16 ori pe secundă.

Istoria dezvoltării liniilor de comunicare

Liniile de comunicație au apărut odată cu apariția telegrafului electric. Primele linii de comunicație au fost prin cablu. Cu toate acestea, din cauza imperfecțiunii designului cablului, liniile de comunicație prin cablu subterane au cedat curând loc celor aeriene. Prima linie aeriană de lungă distanță a fost construită în 1854 între Sankt Petersburg și Varșovia. La începutul anilor 70 ai secolului trecut, a fost construită o linie telegrafică aeriană de la Sankt Petersburg până la Vladivostok, cu o lungime de aproximativ 10 mii de km. În 1939, a fost pusă în funcțiune cea mai mare linie telefonică de înaltă frecvență din lume Moscova-Khabarovsk, lungă de 8300 km.

Crearea primelor linii de cablu este asociată cu numele savantului rus P. L. Schilling. Încă din 1812, Schilling din Sankt Petersburg a demonstrat exploziile minelor marine, folosind un conductor izolat pe care el îl crease în acest scop.

În 1851, concomitent cu construcția calea ferataîntre Moscova și Sankt Petersburg a fost pus un cablu telegrafic, izolat cu gutapercă. Primele cabluri submarine au fost așezate în 1852 peste Dvina de Nord și în 1879 peste Marea Caspică între Baku și Krasnovodsk. În 1866, a fost pusă în funcțiune o linie telegrafică transatlantică prin cablu între Franța și Statele Unite,

În 1882-1884. la Moscova, Petrograd, Riga, Odesa au fost construite primele rețele de telefonie urbană din Rusia. În anii 90 ai secolului trecut, primele cabluri, în număr de până la 54 de fire, au fost suspendate pe rețelele telefonice ale orașului Moscova și Petrograd. În 1901, a început construcția unei rețele de telefonie subterană a orașului.

Primele modele de cabluri de comunicații, datând de la începutul secolului al XX-lea, au făcut posibilă efectuarea transmisiei telefonice pe distanțe scurte. Acestea au fost așa-numitele cabluri telefonice urbane, cu izolație de aer-hârtie și răsucite în perechi. În 1900-1902. s-a încercat cu succes creșterea intervalului de transmisie prin creșterea artificială a inductanței cablurilor prin includerea inductoarelor în circuit (propunerea lui Pupin), precum și utilizarea miezurilor conductoare cu înfășurare feromagnetică (propunerea lui Kruppa). Astfel de metode în acea etapă au făcut posibilă creșterea de mai multe ori a gamei de comunicații telegrafice și telefonice.

O etapă importantă în dezvoltarea tehnologiei comunicațiilor a fost invenția, iar începând cu anii 1912-1913. stăpânirea producţiei de lămpi electronice. În 1917, V. I. Kovalenkov a dezvoltat și testat un amplificator de telefon folosind tuburi electronice pe linie. În 1923, s-a realizat o conexiune telefonică cu amplificatoare pe linia Harkov-Moscova-Petrograd.

În anii 1930 a început dezvoltarea sistemelor de transmisie multicanal. Ulterior, dorința de a extinde gama de frecvențe transmise și de a crește lățimea de bandă a liniilor a dus la crearea de noi tipuri de cabluri, așa-numitele coaxiale. Dar producția lor în masă datează abia din 1935, când au apărut noi dielectrici de înaltă calitate precum escapon, ceramica de înaltă frecvență, polistiren, styroflex etc.. Aceste cabluri permit transferul de energie la o frecvență curentă de până la mai multe milioane de hertzi și permit transmiterea programelor de televiziune pe distanțe lungi. Prima linie coaxială pentru 240 de canale de telefonie HF a fost pusă în 1936. Primele cabluri submarine transatlantice, puse în 1856, au organizat doar comunicații telegrafice, iar abia 100 de ani mai târziu, în 1956, a fost construit un trunchi coaxial subacvatic între Europa și America pentru multicanal. telefonie.

În 1965-1967. Au apărut linii de comunicație cu ghiduri de undă experimentale pentru transmiterea informațiilor în bandă largă, precum și linii de cablu supraconductoare criogenice cu atenuare foarte scăzută. Din 1970, s-a dezvoltat activ munca la crearea ghidurilor de lumină și a cablurilor optice folosind radiații vizibile și infraroșii în domeniul undelor optice.

Crearea unui ghid de lumină cu fibră și obținerea unei generații continue a unui laser semiconductor au jucat un rol decisiv în dezvoltarea rapidă a comunicației prin fibră optică. Până la începutul anilor 1980, sistemele de comunicații prin fibră optică fuseseră dezvoltate și testate în condiții reale. Principalele domenii de aplicare a unor astfel de sisteme sunt rețeaua de telefonie, televiziunea prin cablu, comunicarea intra-obiect, tehnologia calculatoarelor, sistemul de control și management al proceselor tehnologice etc.

În Rusia și în alte țări, au fost puse linii de comunicații urbane și de lungă distanță prin fibră optică. Li se acordă un loc de frunte în progresul științific și tehnologic al industriei comunicațiilor.
Proiectarea și caracteristicile cablurilor de comunicații optice
Varietăți de cabluri optice de comunicații

Un cablu optic este format din fibre optice de sticlă de cuarț (ghiduri de lumină) răsucite după un anumit sistem, închise într-o manta de protecție comună. Dacă este necesar, cablul poate conține elemente de putere (întărire) și de amortizare.

OK-urile existente în funcție de scopul lor pot fi clasificate în trei grupe: principale, zonale și urbane. Subacvatic, obiectul și instalația OK sunt alocate în grupuri separate.

Trunk OK au scopul de a transmite informații pe distanțe mari și pe un număr semnificativ de canale. Ele trebuie să aibă o atenuare și dispersie scăzute și un randament mare de informații. Se folosește o fibră monomod cu un miez și o placare de 8/125 µm. Lungime de undă 1,3...1,55 µm.

OK-urile zonale servesc la organizarea comunicațiilor multicanal între centrul regional și regiunile cu o rază de comunicare de până la 250 km. Se folosesc fibre gradient cu dimensiuni de 50/125 µm. Lungime de undă 1,3 µm.

City OK sunt aplicate ca conectare între centralele telefonice automate ale orașului și centrele de comunicații. Sunt proiectate pentru distanțe scurte (până la |10 km) și un număr mare de canale. Fibre - gradient (50/125 microni). Lungime de undă 0,85 și 1,3 µm. Aceste linii, de regulă, funcționează fără regeneratoare liniare intermediare.

Submarin OK destinat comunicarii prin bariere mari de apa. Ele trebuie să aibă o rezistență mecanică ridicată la tracțiune și să aibă acoperiri fiabile rezistente la umiditate. De asemenea, este important ca comunicațiile submarine să aibă o atenuare scăzută și lungimi mari de regenerare.

Obiectele OK servesc pentru a transmite informații în interiorul unui obiect. Aceasta include telefonie de birou și video, rețeaua internă televiziune prin cablu, precum și sistemele informaționale la bord ale obiectelor mobile (aeronave, navă etc.).

Montarea OK sunt utilizate pentru montarea în interior și între unități a echipamentelor. Sunt realizate sub formă de mănunchiuri sau panglici plate.
Fibre optice și caracteristici ale fabricării lor

Elementul principal al fibrei optice este o fibră optică (ghid de lumină), realizată sub forma unei fibre de sticlă cilindrică subțire, prin care se transmit semnale luminoase cu lungimi de undă de 0,85 ... 1,6 μm, ceea ce corespunde unui interval de frecvență de (2,3 ... 1 ,2) 10 14 Hz.

Ghidul de lumină are un design cu două straturi și este format dintr-un miez și o placare cu diferiți indici de refracție. Miezul servește la transmiterea energiei electromagnetice. Scopul Shell - Creare conditii mai bune reflexii la interfața „core - shell” și protecție împotriva interferențelor din spațiul înconjurător.

Miezul fibrei, de regulă, este format din cuarț, iar placarea poate fi cuarț sau polimer. Prima fibră se numește cuarț-cuarț, iar a doua se numește cuarț-polimer (compus organosiliciului). Pe baza caracteristicilor fizico-optice, se preferă primul. Sticla de cuarț are următoarele proprietăți: indice de refracție 1,46, conductivitate termică 1,4 W/mk, densitate 2203 kg/m 3 .

În afara ghidajului de lumină există un strat protector care îl protejează de influențele mecanice și aplică culori. Învelișul de protecție este de obicei realizat în două straturi: mai întâi, un compus organosiliciu (SIEL) și apoi un epoxi acrilat, fluoroplastic, nailon, polietilenă sau lac. Diametrul total al fibrei 500...800 µm

Trei tipuri de fibre optice sunt utilizate în modelele existente de fibre optice: trepte cu un diametru al miezului de 50 μm, gradient cu un profil complex (parabolic) al indicelui de refracție al miezului și monomod cu un miez subțire (6 ... 8). μm)
În ceea ce privește lățimea de bandă de frecvență și intervalul de transmisie, fibrele monomod sunt cele mai bune, iar cele în trepte sunt cele mai proaste.

Cea mai importantă problemă a comunicării optice este crearea de fibre optice (OF) cu pierderi reduse. Sticla de cuarț este folosită ca materie primă pentru fabricarea fibrelor optice, care este un mediu bun pentru propagarea energiei luminoase. Cu toate acestea, de regulă, sticla conține o cantitate mare de impurități străine, cum ar fi metale (fier, cobalt, nichel, cupru) și grupări hidroxil (OH). Aceste impurități duc la o creștere semnificativă a pierderilor datorită absorbției și împrăștierii luminii. Pentru a obține OF cu pierderi și atenuări mici, este necesar să scapi de impurități astfel încât să existe o sticlă pură chimic.

În prezent, cea mai utilizată metodă de creare a OF cu pierderi reduse este prin depunerea chimică în vapori.

Obținerea OF prin depunere chimică de vapori se realizează în două etape: se fabrică o preformă de cuarț cu două straturi și se extrage o fibră din aceasta. Piesa de prelucrat este realizată după cum urmează
Un jet de cuarț clorurat și oxigen este introdus într-un tub gol de cuarț cu un indice de refracție de 0,5...2 m lungime și 16...18 mm în diametru. Ca urmare reactie chimica la temperaturi ridicate (1500...1700°C), cuarțul pur se depune în straturi pe suprafața interioară a tubului. Astfel, întreaga cavitate internă a tubului este umplută, cu excepția centrului. Pentru eliminarea acestui canal de aer se aplică o temperatură și mai mare (1900°C), datorită căreia se produce colapsul și țagla tubulară este transformată într-o țagle cilindrică solidă. Cuarțul pur depus devine apoi miezul fibrei optice cu indice de refracție , iar tubul în sine acționează ca o înveliș cu indice de refracție . Extragerea fibrei din piesa de prelucrat și înfășurarea acesteia pe tamburul de primire se realizează la temperatura de înmuiere a sticlei (1800...2200°C). Dintr-o preforma de 1 m lungime se obtine peste 1 km de fibra optica.
Demnitate aceasta metoda nu este doar obținerea de OF cu un miez de cuarț chimic pur, ci și posibilitatea de a crea fibre gradient cu un anumit profil de indice de refracție. Acest lucru se realizează: prin utilizarea cuarțului dopat cu titan, germaniu, bor, fosfor sau alți reactivi. În funcție de aditivul utilizat, indicele de refracție al fibrei poate varia. Deci, germaniul crește, iar borul reduce indicele de refracție. Prin selectarea rețetei de cuarț dopat și observând o anumită cantitate de aditiv în straturile depuse pe suprafața interioară a tubului, este posibil să se asigure modelul necesar de schimbare asupra secțiunii transversale a miezului fibrei.

Modele de cabluri optice

Construcțiile OK sunt determinate în principal de scopul și domeniul de aplicare al acestora. În acest sens, există multe opțiuni constructive. În prezent, un număr mare de tipuri de cabluri sunt dezvoltate și fabricate în diferite țări.

Cu toate acestea, întreaga varietate de tipuri de cabluri existente poate fi împărțită în trei grupuri

cabluri spiralate concentrice
cabluri cu miez modelate
cabluri plate tip curea.

Cablurile din primul grup au un miez concentric răsucit tradițional, similar cablurilor electrice. Fiecare înfășurare ulterioară a miezului are încă șase fibre în comparație cu cea anterioară. Astfel de cabluri sunt cunoscute în principal cu numărul de fibre 7, 12, 19. Cel mai adesea, fibrele sunt amplasate în tuburi de plastic separate, formând module.

Cablurile din al doilea grup au un miez de plastic figurat în centru cu caneluri în care sunt plasate fibrele optice. Canelurile și, în consecință, fibrele sunt situate de-a lungul elicoidului și, prin urmare, nu experimentează un efect longitudinal asupra golului. Astfel de cabluri pot conține 4, 6, 8 și 10 fibre. Daca trebuie sa ai un cablu capacitate mare, apoi se aplică mai multe module primare.

Un cablu tip panglică este format dintr-un teanc de benzi plate din plastic în care sunt montate un anumit număr de fibre optice. Cel mai adesea, în bandă există 12 fibre, iar numărul de benzi este de 6, 8 și 12. Cu 12 benzi, un astfel de cablu poate conține 144 de fibre.

În cablurile optice cu excepția OB , are de obicei următoarele elemente:

tije de putere (de armare) care preiau sarcina longitudinala, la rupere;
umpluturi sub formă de fire de plastic continue;
elemente de armare care cresc rezistenta cablului la solicitari mecanice;
mantale de protecție exterioare care protejează cablul de pătrunderea umezelii, a vaporilor Substanțe dăunătoareşi influenţe mecanice externe.

În Rusia, sunt fabricate diverse tipuri și modele de OK. Pentru organizarea comunicațiilor multicanal, se folosesc în principal cabluri cu patru și opt fibre.

Sunt de interes OK producția franceză. Ele, de regulă, sunt completate din module unificate constând dintr-o tijă de plastic cu un diametru de 4 mm cu nervuri de-a lungul perimetrului și zece OB situate de-a lungul periferiei acestei tije. Cablurile conțin 1, 4, 7 astfel de module. La exterior, cablurile au o manta din aluminiu si apoi o manta din polietilena.
Cablul american, utilizat pe scară largă pe GTS, este un teanc de benzi plate din plastic care conține 12 OF-uri. Cablul poate avea de la 4 la 12 benzi care conțin 48-144 de fibre.

În Anglia, a fost construită o linie experimentală de transmisie a energiei electrice cu fire de fază care conțin OF pentru comunicarea tehnologică de-a lungul liniilor electrice. Există patru OB-uri în centrul firului liniei de alimentare.

Sunt folosite și suspendate OK. Au un cablu metalic încorporat în mantaua cablului. Cablurile sunt destinate suspendării de-a lungul liniilor aeriene și a pereților clădirilor.

Pentru comunicațiile subacvatice, OK este proiectat, de regulă, cu un capac de blindaj exterior din fire de oțel (Fig. 11). În centru este un modul cu șase OB-uri. Cablul are un tub de cupru sau aluminiu. Curentul este furnizat prin circuitul „tub-apă”. alimentare de la distanță la punctele de amplificare nesupravegheate sub apă.

Cerințe de bază pentru liniile de comunicație

În general, cerințele pentru un foarte dezvoltat tehnologie moderna telecomunicațiile către liniile de comunicații la distanță lungă pot fi formulate după cum urmează:

comunicare pe distanțe de până la 12.500 km în interiorul țării și până la 25.000 pentru comunicații internaționale;
bandă largă și adecvare pentru transmiterea diverselor tipuri de informații moderne (televiziune, telefonie, transmisie de date, difuzare, transmitere de pagini de ziare etc.);
protecția circuitelor de interferențe reciproce și externe, precum și de fulgere și coroziune;
stabilitatea parametrilor electrici ai liniei, stabilitatea și fiabilitatea comunicațiilor;
eficiența sistemului de comunicații în ansamblu.

O linie de cablu interurbană este o structură tehnică complexă, constând dintr-un număr mare de elemente. Deoarece linia este proiectată pentru funcționare pe termen lung (zeci de ani) și trebuie asigurată funcționarea neîntreruptă a sutelor și mii de canale de comunicație pe ea, atunci la toate elementele echipamentelor de cablu liniar și în primul rând la cablurile și accesoriile de cablu incluse în calea de transmisie a semnalului liniar sunt cerințe ridicate. Alegerea tipului și a designului liniei de comunicație este determinată nu numai de procesul de propagare a energiei de-a lungul liniei, ci și de necesitatea de a proteja circuitele RF adiacente de influențele interferente reciproce. Dielectricii cablurilor sunt selectați pe baza cerinței de a oferi cea mai mare rază de comunicare în canalele RF cu pierderi minime.

În conformitate cu aceasta, tehnologia cablului se dezvoltă în următoarele direcții:

Dezvoltarea predominantă a sistemelor coaxiale, care fac posibilă organizarea fasciculelor de comunicare puternice și transmiterea de programe de televiziune pe distanțe lungi printr-un sistem de comunicație cu un singur cablu.
Crearea și implementarea OK-urilor de comunicare promițătoare care oferă un număr mare de canale și nu necesită metale rare (cupru, plumb) pentru producerea lor.
Introducerea pe scară largă a materialelor plastice (polietilenă, polistiren, polipropilenă etc.) în tehnologia cablurilor, care au caracteristici electrice și mecanice bune și fac posibilă automatizarea producției.
Introducerea de teci de aluminiu, oțel și plastic în locul plumbului. Învelișurile trebuie să fie etanșe și să asigure stabilitatea parametrilor electrici ai cablului pe toată durata de viață.
Dezvoltarea și introducerea în producție a proiectelor economice de cabluri pentru comunicații intrazonale (single-coaxial, single-quad, armorless).
Crearea de cabluri ecranate care protejează în mod fiabil informațiile transmise prin acestea de influențele electromagnetice externe și de furtuni, în special cabluri în carcasă cu două straturi de tip aluminiu-oțel și aluminiu-plumb.
Creșterea rezistenței electrice a izolației cablurilor de comunicație. Un cablu modern trebuie să aibă simultan proprietățile atât ale unui cablu de înaltă frecvență, cât și ale unui cablu electric de putere și să asigure transmiterea curenților de înaltă tensiune pentru alimentarea de la distanță a punctelor de amplificare nesupravegheate pe distanțe mari.

Avantajele cablurilor optice și domeniul lor de aplicare

Pe lângă economisirea metalelor neferoase și în principal a cuprului, cablurile optice au următoarele avantaje:

bandă largă, capacitatea de a transmite un flux mare de informații (câteva mii de canale);
pierderi reduse și, în consecință, lungimi mari de tronsoane de difuzare (30...70 și 100 km);
dimensiuni generale și greutate reduse (de 10 ori mai puțin decât cablurile electrice);
protecție ridicată împotriva influențelor externe și a diafoniei;
tehnologie de siguranță fiabilă (fără scântei și scurtcircuite).

Dezavantajele cablurilor optice includ:

susceptibilitatea fibrelor optice la radiații, din cauza cărora apar pete negre și crește atenuarea;
coroziunea cu hidrogen a sticlei, ducând la microfisuri în fibra optică și deteriorarea proprietăților acesteia.

Avantajele și dezavantajele comunicării prin fibră optică
Avantajele sistemelor de comunicare deschise:

Raport mai mare dintre puterea semnalului primit și puterea radiată, cu deschideri mai mici ale antenelor emițătorului și receptorului.
Rezoluție spațială mai bună cu deschideri mai mici ale antenei emițătorului și receptorului
Dimensiuni foarte mici ale modulelor de transmisie și recepție utilizate pentru comunicații pe distanțe de până la 1 km
Secret de comunicare bun
Dezvoltarea unei părți neutilizate a spectrului de radiații electromagnetice
Nu este nevoie să obțineți permisiunea pentru a opera sistemul de comunicații

Dezavantajele sistemelor de comunicare deschise:

Adecvare scăzută pentru difuzarea radio datorită directivității ridicate a fasciculului laser.
Precizie ridicată de punctare necesară a antenelor emițătorului și receptorului
Eficiență scăzută a emițătorilor optici
Relativ nivel inalt zgomot în receptor, datorat în parte naturii cuantice a procesului de detectare a semnalului optic
Influența caracteristicilor atmosferice asupra fiabilității comunicării
Posibilitatea defecțiunii hardware.

Avantajele sistemelor de comunicare de ghidare:

Posibilitatea de a obține fibre optice cu atenuare și dispersie reduse, ceea ce face posibilă realizarea unor distanțe mari între repetoare (10 ... 50 km)
Cablu cu o singură fibră cu diametru mic
Permisibilitatea îndoirii fibrelor sub raze mici
Greutate redusă a cablului optic, cu debit mare de informații
Material din fibre cu cost redus
Posibilitatea de a obține cabluri optice care nu au conductivitate și inductanță electrică
Diafonie neglijabilă

Secret de comunicare ridicat: preluarea semnalului este posibilă numai cu o conexiune directă la o fibră separată
Flexibilitate în implementarea lățimii de bandă necesare: fibre optice tipuri variate vă permite să înlocuiți cablurile electrice în sistemele de comunicații digitale de toate nivelurile ierarhiei
Posibilitatea de îmbunătățire continuă a sistemului de comunicații

Dezavantajele sistemelor de comunicare de ghidare:

Dificultate de îmbinare (splicing) a fibrelor optice
Necesitatea de a așeza miezuri electrice conductoare suplimentare într-un cablu optic pentru a furniza energie echipamentelor controlate de la distanță
Sensibilitatea fibrei optice la efectele apei atunci când intră în cablu
Sensibilitatea fibrei optice la radiațiile ionizante
Eficiență scăzută a surselor de radiații optice cu putere de radiație limitată
Dificultăți în implementarea modului de acces multiplu (paralel) folosind o magistrală de divizare a timpului
Nivel ridicat de zgomot în receptor

Direcții de dezvoltare și aplicare a fibrei optice

Orizonturi largi se deschid aplicație practică Sisteme OK și de transmisie prin fibră optică în sectoare ale economiei naționale precum radioelectronica, informatica, comunicațiile, tehnologia calculatoarelor, spațiul, medicina, holografia, inginerie mecanică, energia nucleară etc. Fibra optică se dezvoltă în șase domenii:

Sisteme de transmitere a informațiilor multicanal;
televiziune prin cablu;
rețele locale de calculatoare;
Senzori si sisteme pentru colectarea, procesarea si transmiterea informatiilor;
comunicatii si telemecanica pe linii de inalta tensiune;
echipamente si instalarea obiectelor mobile.

FOTS multicanal încep să fie utilizat pe scară largă pe coloana vertebrală și rețelele de comunicații zonale ale țării, precum și pentru dispozitivul de conectare a liniilor între centralele urbane. Acest lucru se explică prin capacitatea mare de informare a OK și imunitatea lor ridicată la zgomot. Autostrăzile optice subacvatice sunt deosebit de eficiente și economice.

Utilizarea sistemelor optice în televiziunea prin cablu asigură o calitate ridicată a imaginii și extinde semnificativ posibilitățile de servicii de informare pentru abonații individuali. În acest caz, este implementat un sistem de recepție personalizat și abonaților li se oferă posibilitatea de a primi imagini cu pagini de ziare, pagini de reviste și date de referință de la bibliotecă și centrele educaționale pe ecranele lor TV.

Pe baza OK, sunt create rețele locale de calculatoare de diverse topologii (inel, stea etc.). Astfel de rețele fac posibilă unirea centrelor de calcul într-un singur Sistem informatic cu lățime de bandă mare, calitate îmbunătățită și securitate împotriva accesului neautorizat.

Recent, a apărut o nouă direcție în dezvoltarea tehnologiei cu fibră optică - utilizarea intervalului de lungime de undă în infraroșu mijlociu de 2 ... 10 microni. Este de așteptat ca pierderile în acest interval să nu depășească 0,02 dB/km. Acest lucru va permite comunicarea pe distanțe lungi cu locuri de regenerare de până la 1000 km. Studiul sticlelor cu fluor și calcogenură cu adaosuri de zirconiu, bariu și alți compuși care posedă supertransparență în domeniul lungimii de undă în infraroșu face posibilă creșterea în continuare a lungimii secțiunii de regenerare.

Sunt așteptate noi rezultate interesante în utilizarea fenomenelor optice neliniare, în special, modul soliton de propagare a impulsului optic, când un impuls se poate propaga fără a-și schimba forma sau își poate schimba periodic forma în timpul propagării de-a lungul unei fibre. Utilizarea acestui fenomen în fibrele optice va crește semnificativ cantitatea de informații transmise și raza de comunicare fără utilizarea repetitoarelor.

Este foarte promițătoare implementarea metodei de împărțire a frecvenței canalelor în FOCL, care constă în faptul că radiațiile din mai multe surse care funcționează la frecvențe diferite sunt introduse simultan în fibră, iar semnalele sunt separate la capătul de recepție folosind filtre optice. Această metodă de separare a canalelor în FOCL se numește multiplexare spectrală sau multiplexare.

La construirea rețelelor de abonați FOCL, pe lângă structura tradițională a unei rețele de telefonie de tip radial-nodal, se are în vedere organizarea de rețele de inel care să asigure economii de cablu.

Se poate presupune că în FOTS de a doua generație, amplificarea și conversia semnalelor în regeneratoare se vor produce la frecvențe optice folosind elemente și circuite de optică integrată. Acest lucru va simplifica circuitele amplificatoare regenerative, va îmbunătăți eficiența și fiabilitatea acestora și va reduce costurile.

În a treia generație de FOTS, se presupune să folosească conversia semnalelor de vorbire în cele optice direct cu ajutorul traductoarelor acustice. Un telefon optic a fost deja dezvoltat și se lucrează la crearea unor centrale telefonice automate fundamental noi, care comută lumina, mai degrabă decât semnalele electrice. Există exemple de creare a comutatoarelor optice cu mai multe poziții de mare viteză care pot fi utilizate pentru comutarea optică.

Pe baza sistemelor OK și de transmisie digitală, se realizează o rețea multifuncțională integrată, care include diverse tipuri de transmisii de informații (telefonie, televiziune, transmisie de date pe computere și sisteme automate de control, videotelefon, fototelegraf, transmisie pagini de ziare, mesaje de la bănci etc.). Un canal PCM digital cu o rată de transmisie de 64 Mbps (sau 32 Mbps) a fost adoptat ca unul unificat.

Pentru aplicare largă QA și VOSP trebuie să rezolve o serie de probleme. Acestea includ în principal următoarele:

studiul problemelor sistemice și determinarea indicatorilor tehnici și economici ai utilizării OK pe rețelele de comunicații;
producția industrială în masă de fibre monomodale, ghidaje de lumină și cabluri, precum și dispozitive optoelectronice pentru acestea;
creșterea rezistenței la umiditate și a fiabilității OK prin utilizarea de carcase metalice și umplutură hidrofobă;
stăpânirea intervalului de lungimi de undă în infraroșu de 2...10 µm și materiale noi (fluor și calcogenură) pentru fabricarea ghidurilor de lumină care permit comunicarea pe distanțe mari;
creare rețele locale pentru tehnologia calculatoarelor si informatica;
dezvoltarea echipamentelor de testare și măsurare, reflectometre, testere necesare producerii OK, configurarea și funcționarea FOCL;
mecanizarea tehnologiei de pozare și automatizarea instalației OK;
îmbunătățirea tehnologiei de producție industrială a ghidajelor de lumină din fibre și OK, reducând costul acestora;
cercetarea și implementarea modului de transmisie soliton, în care pulsul este comprimat și dispersia este redusă;
dezvoltarea și implementarea unui sistem și echipamente pentru multiplexarea spectrală a OK;
crearea unei rețele integrate de abonați multifuncțional;
crearea de emițătoare și receptoare care transformă direct sunetul în lumină și lumina în sunet;
creșterea gradului de integrare a elementelor și crearea de unități de mare viteză ale echipamentelor de formare a canalelor PCM folosind elemente optice integrate;
crearea de regeneratoare optice fără a converti semnalele optice în cele electrice;
îmbunătățirea dispozitivelor optoelectronice de transmisie și recepție pentru sistemele de comunicații, dezvoltarea recepției coerente;
dezvoltare metode eficienteși dispozitive de alimentare cu energie pentru regeneratoare intermediare pentru rețele de comunicații zonale și de coloană vertebrală;
optimizarea structurii diferitelor secțiuni ale rețelei, ținând cont de particularitățile utilizării sistemelor pe OK;
îmbunătățirea echipamentelor și metodelor de separare în frecvență și timp a semnalelor transmise prin fibre optice;
dezvoltarea unui sistem și dispozitive de comutare optică.

Concluzie
În prezent, s-au deschis orizonturi largi pentru aplicarea practică a sistemelor OK și de transmisie prin fibră optică în sectoare ale economiei naționale precum radioelectronica, informatica, comunicațiile, tehnologia calculatoarelor, spațiul, medicina, holografia, inginerie mecanică, energia nucleară. , etc.

Fibra optică se dezvoltă în multe direcții, iar fără ea, producția și viața modernă nu sunt posibile.

Utilizarea sistemelor optice în televiziunea prin cablu asigură o calitate ridicată a imaginii și extinde semnificativ posibilitățile de servicii de informare pentru abonații individuali.

Senzorii cu fibră optică sunt capabili să funcționeze în medii agresive, sunt de încredere, de dimensiuni mici și nu sunt supuși influențelor electromagnetice. Acestea vă permit să evaluați la distanță diverse mărimi fizice (temperatură, presiune, curent etc.). Senzorii sunt utilizați în industria petrolului și gazelor, în sistemele de securitate și de alarmă împotriva incendiilor, în tehnologia auto, etc.

Este foarte promițător să folosiți OK pe liniile electrice de înaltă tensiune (TL) pentru organizarea comunicațiilor tehnologice și a telemecanicii. Fibrele optice sunt încorporate într-o fază sau cablu. Aici, canalele sunt foarte protejate de efectele electromagnetice ale liniilor electrice și ale furtunilor.

Lejeritatea, dimensiunile reduse, neinflamabilitatea OK le-au făcut foarte utile pentru instalarea și echiparea aeronavelor, navelor și a altor dispozitive mobile.
Bibliografie

Sisteme de comunicaţii optice / J. Gower - M .: Radio şi comunicare, 1989;
Linii de comunicare / I. I. Grodnev, S. M. Vernik, L. N. Kochanovsky. - M.: Radio şi comunicare, 1995;
Cabluri optice / I. I. Grodnev, Yu. T. Larin, I. I. Teumen. - M.: Energoizdat, 1991;
Cabluri optice ale liniilor de comunicație multicanal / A. G. Muradyan, I. S. Goldfarb, V. N. Inozemtsev. - M.: Radio şi comunicare, 1987;
Ghiduri de lumină cu fibre pentru transmiterea informației / J. E. Midwinter. - M.: Radio şi comunicare, 1983;
Linii de comunicații prin fibră optică / II Grodnev. - M.: Radio și comunicare, 1990

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru

1. O scurtă trecere în revistă a dezvoltării liniilor de comunicare

Crearea primelor linii de cablu este asociată cu numele omului de știință rus P.L. Schilling. Încă din 1812, Schilling din Sankt Petersburg a demonstrat exploziile minelor marine, folosind un conductor izolat pe care el îl crease în acest scop.

În 1851, odată cu construirea căii ferate între Moscova și Sankt Petersburg, a fost pus un cablu telegrafic, izolat cu gutapercă. Primele cabluri submarine au fost așezate în 1852 peste Dvina de Nord și în 1879 peste Marea Caspică între Baku și Krasnovodsk. În 1866 a fost pusă în funcțiune linia telegrafică prin cablu transatlantică între Franța și Statele Unite.

O etapă importantă în dezvoltarea tehnologiei comunicațiilor a fost invenția, iar începând cu anii 1912-1913. stăpânirea producţiei de lămpi electronice. În 1917 V.I. Kovalenkov a dezvoltat și testat pe linie un amplificator de telefon bazat pe tuburi electronice. În 1923, s-a realizat o conexiune telefonică cu amplificatoare pe linia Harkov-Moscova-Petrograd.

În anii 1930 a început dezvoltarea sistemelor de transmisie multicanal. Ulterior, dorința de a extinde gama de frecvențe transmise și de a crește lățimea de bandă a liniilor a dus la crearea de noi tipuri de cabluri, așa-numitele coaxiale. Dar producția lor în masă datează abia din 1935, când au apărut noi dielectrici de înaltă calitate precum escapon, ceramică de înaltă frecvență, polistiren, styroflex etc. Aceste cabluri permit transmiterea energiei la o frecvență a curenților de până la câteva milioane de herți și le permit să transmită programe de televiziune pe distanțe mari. Prima linie coaxială pentru 240 de canale de telefonie HF a fost pusă în 1936. Primele cabluri submarine transatlantice, puse în 1856, organizau doar comunicații telegrafice. Și doar 100 de ani mai târziu, în 1956, a fost construită o linie coaxială subacvatică între Europa și America pentru comunicații telefonice multicanal.

În Ucraina și în alte țări au fost puse linii de comunicații urbane și de lungă distanță prin fibră optică. Li se acordă un loc de frunte în progresul științific și tehnologic al industriei comunicațiilor.

2. Liniile de comunicare și principalele proprietăți ale FOCL

Pe stadiul prezent Dezvoltarea societății în condițiile progresului științific și tehnologic crește continuu cantitatea de informații. După cum arată studiile teoretice și experimentale (statistice), producția industriei comunicațiilor, exprimată în cantitatea de informații transmise, crește proporțional cu pătratul creșterii produsului național brut al economiei naționale. Aceasta este determinată de necesitatea extinderii relației dintre diferitele legături ale economiei naționale, precum și de o creștere a cantității de informații în viața tehnică, științifică, politică și culturală a societății. Cerințele pentru viteza și calitatea transferului diferitelor informații sunt în creștere, distanțele dintre abonați cresc. Comunicarea este necesară pentru managementul operațional al economiei și activitatea organelor statului, pentru creșterea capacității de apărare a țării și pentru satisfacerea nevoilor culturale și cotidiene ale populației.

În epoca revoluției științifice și tehnologice, comunicarea a devenit o parte integrantă a procesului de producție. Este folosit pentru controlul proceselor tehnologice, calculatoarelor electronice, roboților, întreprinderilor industriale etc. Un indispensabil și unul dintre cele mai complexe și costisitoare elemente de comunicare sunt liniile de comunicație (LS), prin care semnalele electromagnetice informaționale sunt transmise de la un abonat (stație, emițător, regenerator etc.) la altul (stație, regenerator, receptor etc.). ) .) și înapoi. Este evident că eficiența sistemelor de comunicație este determinată în mare măsură de calitatea LS, de proprietățile și parametrii acestora, precum și de dependența acestor cantități de frecvență și de impactul diferiților factori, inclusiv de interferența câmpurilor electromagnetice externe.

Există două tipuri principale de medicamente: linii în atmosferă (legături radio radar) și linii de transmisie ghid (linii de comunicație).

O trăsătură distinctivă a liniilor de comunicație ghid este că propagarea semnalelor în acestea de la un abonat (stație, dispozitiv, element de circuit etc.) la altul se realizează numai prin circuite special create și căi LAN care formează sisteme de ghidare concepute pentru a transmite electromagnetice. semnale într-o direcție dată cu calitatea și fiabilitatea cuvenite.

În prezent, liniile de comunicație transmit semnale de la curent continuu la intervalul de frecvență optică, iar intervalul de lungimi de undă de funcționare se extinde de la 0,85 microni la sute de kilometri.

Există trei tipuri principale de LS: cablu (CL), aer (VL), fibră optică (FOCL). Liniile de cablu și aeriene se referă la linii de sârmă, în care sistemele de ghidare sunt formate din sisteme „conductor-dielectric”, iar liniile de fibră optică sunt ghiduri de undă dielectrice, al căror sistem de ghidare este format din dielectrici cu indici diferiți de refracție.

Liniile de comunicație prin fibră optică sunt sisteme de transmitere a semnalelor luminoase în gama de unde de la microunde de la 0,8 la 1,6 microni prin cabluri optice. Acest tip de linii de comunicare este considerată cea mai promițătoare. Avantajele FOCL sunt pierderile reduse, lățimea de bandă mare, greutatea mică și dimensiunile totale, economisirea metalelor neferoase și un grad ridicat de protecție împotriva interferențelor externe și reciproce.

3. Cerințe de bază pentru liniile de comunicație

cablu optic telefon microunde

În general, cerințele impuse de tehnologia modernă de telecomunicații foarte dezvoltată pe liniile de comunicații la distanță lungă pot fi formulate după cum urmează:

· comunicare pe distanțe de până la 12.500 km în interiorul țării și până la 25.000 pentru comunicații internaționale;

Banda largă și adecvarea pentru transmiterea diverselor tipuri de informații moderne (televiziune, telefonie, transmisie de date, difuzare, transmitere de pagini de ziare etc.);

protecția circuitelor de interferențe reciproce și externe, precum și de fulgere și coroziune;

stabilitatea parametrilor electrici ai liniei, stabilitatea și fiabilitatea comunicațiilor;

eficienţa sistemului de comunicaţii în ansamblu.

În conformitate cu aceasta, tehnologia cablului se dezvoltă în următoarele direcții:

1. Dezvoltarea predominantă a sistemelor coaxiale, care fac posibilă organizarea unor pachete de comunicații puternice și transmiterea de programe de televiziune pe distanțe lungi printr-un sistem de comunicații cu un singur cablu.

2. Crearea și implementarea OC-urilor de comunicare promițătoare care oferă un număr mare de canale și nu necesită metale rare (cupru, plumb) pentru producerea lor.

3. Introducerea pe scară largă a materialelor plastice (polietilenă, polistiren, polipropilenă etc.) în tehnologia cablurilor, care au caracteristici electrice și mecanice bune și permit automatizarea producției.

5. Dezvoltarea și introducerea în producție a proiectelor economice de cabluri pentru comunicații intrazonale (single-coaxial, single-quad, armorless).

6. Crearea de cabluri ecranate care protejează în mod fiabil informațiile transmise prin acestea de influențele electromagnetice externe și de furtuni, în special cabluri în carcasă cu două straturi de tip aluminiu-oțel și aluminiu-plumb.

7. Cresterea rezistentei electrice a izolatiei cablurilor de comunicatie. Un cablu modern trebuie să aibă simultan proprietățile atât ale unui cablu de înaltă frecvență, cât și ale unui cablu electric de putere și să asigure transmiterea curenților de înaltă tensiune pentru alimentarea de la distanță a punctelor de amplificare nesupravegheate pe distanțe mari.

Găzduit pe Allbest.ru

...

Documente similare

Tendință de dezvoltare retele optice conexiuni. Analiza stării comunicării intrazonale în Republica Bashkortostan. Principii de transmitere a informațiilor prin linii de comunicație prin fibră optică. Alegerea echipamentelor, cablului optic, organizarea lucrarilor de constructii.

teză, adăugată 20.10.2011

caracteristici generale comunicații prin fibră optică, proprietățile și aplicațiile sale. Proiectarea unei linii de transmisie prin fibră optică prin cablu (FOTL) prin agățarea pe suporturi linie de înaltă tensiune transmisie. Organizarea managementului acestei rețele de comunicații.

lucrare de termen, adăugată 23.01.2011

Etapele dezvoltării diverselor mijloace de comunicare: radio, telefon, televiziune, celulare, spațiale, comunicații videotelefonice, internet, fototelegraf (fax). Tipuri de linii de transmisie a semnalului. Dispozitive ale liniilor de comunicații cu fibră optică. Sistem de comunicare cu laser.

prezentare, adaugat 02.10.2014

Sarcina principală a dezvoltării comunicațiilor electrice. Calculul caracteristicilor de transmisie pentru fibre optice. Construcția unei linii de comunicații cu fibră optică, instalarea unui cablu optic și lucrul cu instrumente de masura. Sănătate și securitate la locul de muncă.

teză, adăugată 24.04.2012

Istoria dezvoltării liniilor de comunicare. Varietăți de cabluri optice de comunicații. Fibre optice și caracteristici ale fabricării lor. Proiectare de cabluri optice. Cerințe de bază pentru liniile de comunicație. Direcții de dezvoltare și caracteristici de utilizare a fibrei optice.

test, adaugat 18.02.2012

Liniile de comunicație prin fibră optică ca concept, fizice și caracteristici tehnice si dezavantaje. Fibra optică și tipurile sale. Cablu de fibra optica. Componente electronice ale sistemelor de comunicații optice. Module laser și fotodetector pentru FOCL.

rezumat, adăugat 19.03.2009

Principiul de funcționare al unei fibre optice bazat pe efectul reflexiei interne totale. Avantajele liniilor de comunicație cu fibră optică (FOCL), domenii de aplicare a acestora. Fibrele optice folosite pentru a construi FOCL, tehnologia lor de fabricație.

rezumat, adăugat 26.03.2019

Structura unei fibre optice. Tipuri de cabluri de fibră optică. Avantajele și dezavantajele unei linii de comunicație prin fibră optică. Domenii de aplicare a acestuia. Componentele căii de transmisie a supravegherii video. Multiplexarea semnalelor video. infrastructura rețelei de cablu.

lucrare de termen, adăugată 06.01.2014

Linie de comunicație cu fibră optică ca tip de sistem de transmisie în care informațiile sunt transmise prin ghiduri de undă dielectrice optice, familiaritate cu caracteristicile de proiectare. Analiza etapelor de calcul a parametrilor cablului și a lungimii secțiunii de regenerare.

lucrare de termen, adăugată 28.04.2015

Istoria dezvoltării sistemelor de ghidare a luminii și exploatarea lor de probă în transportul feroviar. Luarea în considerare a posibilității de a crea o linie de fibră optică de mare viteză de comunicare intrazonală, care conectează centrele regionale într-o schemă de inel.