Fiber optic na komunikasyon. Mga Fiber Optic Network

Fiber optic na komunikasyon- isang paraan ng paghahatid ng impormasyon gamit ang electromagnetic radiation ng optical (near infrared) range bilang carrier ng signal ng impormasyon, at fiber optic cable bilang guide system. Dahil sa mataas na dalas ng carrier at malawak na kakayahan sa multiplexing, ang throughput ng fiber-optic na mga linya ay maraming beses na mas malaki kaysa sa throughput ng lahat ng iba pang sistema ng komunikasyon at maaaring masukat sa Terabits bawat segundo. Ang mababang attenuation ng liwanag sa isang optical fiber ay ginagawang posible na gumamit ng fiber-optic na komunikasyon sa malalaking distansya nang hindi gumagamit ng mga amplifier. Ang fiber-optic na komunikasyon ay libre mula sa electromagnetic interference at mahirap i-access para sa hindi awtorisadong paggamit: ito ay teknikal na lubhang mahirap na maharang ang isang signal na ipinadala sa isang optical cable na hindi napapansin.

Pisikal na batayan

Ang komunikasyon ng fiber-optic ay batay sa kababalaghan ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ng mga electromagnetic wave sa interface sa pagitan ng mga dielectric na may iba't ibang mga indeks ng repraktibo. optical fiber ay binubuo ng dalawang elemento - ang core, na isang direktang gabay sa liwanag, at ang shell. Ang refractive index ng core ay medyo mas mataas kaysa sa refractive index ng shell, dahil sa kung saan ang light beam, na nakakaranas ng maraming reflection sa core-shell interface, ay nagpapalaganap sa core nang hindi umaalis dito.

Aplikasyon

Ang fiber optic na komunikasyon ay nagiging mas at higit pa malawak na aplikasyon sa lahat ng lugar - mula sa mga computer at onboard space, sasakyang panghimpapawid at mga sistema ng barko, hanggang sa mga sistema para sa pagpapadala ng impormasyon sa malalayong distansya, halimbawa, ang Western Europe-Japan fiber-optic na linya ng komunikasyon ay kasalukuyang matagumpay na ginagamit, karamihan sa mga ito ay dumadaan sa teritoryo ng Russia. Bilang karagdagan, ang kabuuang haba ng submarine fiber-optic na mga linya ng komunikasyon sa pagitan ng mga kontinente ay tumataas.

Hibla sa bawat tahanan Fiber sa lugar, FTP o Hibla sa tahanan, FTTH ) ay isang terminong ginagamit ng mga provider ng Internet ng telekomunikasyon upang sumangguni sa mga broadband na sistema ng telekomunikasyon batay sa pag-install ng fiber channel at pagkumpleto nito sa teritoryo ng end user sa pamamagitan ng pag-install ng optical terminal equipment upang magbigay ng hanay ng mga serbisyo ng telekomunikasyon, kabilang ang:

mataas na bilis ng pag-access sa Internet;
mga serbisyo sa komunikasyon sa telepono;
mga serbisyo sa pagtanggap sa telebisyon.

Bumababa ang halaga ng paggamit ng teknolohiyang fiber optic, na ginagawang mapagkumpitensya ang serbisyong ito sa mga tradisyunal na serbisyo.

Kwento

Ang kasaysayan ng mga sistema ng paghahatid ng data sa malalayong distansya ay dapat magsimula sa sinaunang panahon, kapag ang mga tao ay gumamit ng mga signal ng usok. Simula noon, ang mga sistemang ito ay bumuti nang husto, unang telegraph ang lumitaw, pagkatapos ay coaxial cable. Sa kanilang pag-unlad, ang mga sistemang ito maaga o huli ay tumakbo sa mga pangunahing limitasyon: para sa mga de-koryenteng sistema, ito ang kababalaghan ng pagpapahina ng signal sa isang tiyak na distansya, para sa mga sistema ng microwave, ito ay isang dalas ng carrier. Samakatuwid, ang paghahanap para sa panimula ng mga bagong sistema ay nagpatuloy, at sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo ay natagpuan ang isang solusyon - lumabas na ang paghahatid ng signal gamit ang ilaw ay mas mahusay kaysa sa parehong mga signal ng kuryente at microwave.

Noong 1966, ipinakilala nina Kao at Hokam ng STC Laboratory (STL) ang ordinaryong glass optical filament na mayroong attenuation na 1000 dB/km (samantalang ang attenuation sa coaxial cable ay 5-10 dB/km lamang) dahil sa mga impurities, na naglalaman ng mga ito. at kung saan, sa prinsipyo, ay maaaring alisin.

May dalawa mga suliraning pandaigdig kapag umuunlad optical system paghahatid ng data: pinagmumulan ng ilaw at tagadala ng signal. Ang una ay nalutas sa pag-imbento ng mga laser noong 1960, ang pangalawa sa pagdating ng mga de-kalidad na optical cable noong 1970. Ito ay binuo ng Corning Incorporated (Ingles) . Ang attenuation sa naturang mga cable ay humigit-kumulang 20 dB/km, na medyo katanggap-tanggap para sa paghahatid ng signal sa mga sistema ng telekomunikasyon. Kasabay nito, ang medyo compact na semiconductor na GaAs lasers ay binuo.

Pagkatapos ng matinding pagsasaliksik sa pagitan ng 1975 at 1980, lumitaw ang unang komersyal na fiber optic system, na tumatakbo gamit ang liwanag sa wavelength na 0.8 microns at gumagamit ng gallium arsenide (GaAs) semiconductor laser. Ang bitrate ng mga sistema ng unang henerasyon ay 45 Mbps, ang distansya sa pagitan ng mga repeater ay 10 km.

Noong Abril 22, 1977 sa Long Beach, California, ang General Telephone at Electronics ang unang gumamit ng optical link upang dalhin ang trapiko ng telepono sa 6 Mbps.

Ang ikalawang henerasyon ng fiber optic system ay binuo para sa komersyal na paggamit noong unang bahagi ng 1980s. Gumana sila gamit ang liwanag na may wavelength na 1.3 microns mula sa InGaAsP lasers. Gayunpaman, ang mga naturang sistema ay limitado pa rin dahil sa pagkalat na nangyayari sa channel. Gayunpaman, noong 1987, ang mga sistemang ito ay tumatakbo sa bilis na hanggang 1.7 Gbit/s na may distansya sa pagitan ng mga repeater na 50 km.

OPTIKAL NA KOMUNIKASYON- paghahatid ng impormasyon gamit ang e-magn. ay optical. saklaw. Ang ideya ni O. kasama. kilala sa sangkatauhan sa mahabang panahon (ordinaryong sunog, mula noong katapusan ng ika-18 siglo, ang alpabeto ng semaphore), ngunit sa paglikha lamang ng mga laser ay naging posible na bumuo ng mga broadband optical system.
Optical na tampok. impormasyon. Ang mga system ay isang malaking bandwidth dahil sa mataas na halaga ng dalas ng carrier, at, dahil dito, ang kakayahang magpadala ng malaking halaga ng impormasyon sa mataas na bilis ( kasama). Maliit na anggulo ang divergence ng laser beam ay nagbibigay ng mga puwang. lihim at mataas na enerhiya. kaligtasan sa ingay ng paghahatid ng impormasyon sa pamamagitan ng optical. channel ng komunikasyon na may maliliit na sukat ng mga transceiver device.

Pisikal na modelo ng O. s system. impormasyon ba iyon ang signal sa encoder ay na-convert sa isang form na maginhawa para sa modulasyon, pagkatapos ay pumapasok ito sa submodulator-amplifier at pagkatapos ay sa excitation circuit ng modulator. Sa tulong ng panlabas o int. Binabago ng modulator ang amplitude, intensity, frequency, phase o carrier frequency signal alinsunod sa impormasyon. signal (tingnan Banayad na modulasyon).Pagkatapos ay modulate. ang laser beam ay na-collimate optically. system at ipinadala sa bagay. Sa tulong ng isang receiving optical system, ang signal ay nakatutok sa photodetector, ang output electric. ang signal na to-rogo ay pinoproseso pa upang makakuha ng impormasyon. hudyat. Mayroong dalawang paraan upang makatanggap ng optical. signal - direktang pagtuklas at pagtanggap ng heterodyne. Sa mga sistema ng pagtanggap ng heterodyne at sa mga sistema ng komunikasyon sa dalas ng subcarrier, ang signal ay kino-convert o inililipat sa rehiyon na may mababang dalas.
sa mata nahahati ang mga sistema ng komunikasyon sa open - terrestrial o space, at closed - light guide. sa mata Ang mga linya ng komunikasyon sa atmospera ay lubos na nakadepende sa mga kondisyon ng panahon, sa pagkakaroon ng alikabok, usok, at iba pang mga inklusyon. Ang magulong phenomena sa atmospera ay humahantong sa mga pagbabago sa refractive index ng medium at, dahil dito, sa beam distortion at pagbabagu-bago sa anggulo ng pagdating sa photodetector.
Ang mataas na antas ng laser radiation ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mga pamamaraan ng modulasyon na lumalaban sa ingay - dalas, yugto at polariseysyon. modulasyon. Ang mga sistema ni O. ay kilala. gamit ang mga polarizer. modulasyon ng radiation ng tuloy-tuloy na gas lasers (laser He - Ne na may - 0.03 μm at CO 2 laser na may - 10.6 μm) para sa paghahatid ng parehong analog at digital na impormasyon. Upang ipadala ang huling napb. kumportableng intensity mga laser ng semiconductor kasalukuyang bomba.
Saklaw ng pagkilos ng O. linya na may. sa terrestrial na kondisyon ay limitado sa linya ng paningin. Gayunpaman, posible na magsagawa ng over-the-horizon na komunikasyon gamit ang kapaligiran - mga linya ng komunikasyon ng laser na may atm. nakakalat na channel.
Kabilang sa mga bukas na linya ng komunikasyon, ang mga linya ng komunikasyon sa Earth-space at space-space ay nangangako, kung saan sa malalaking distansya (halimbawa, 1.6 x 10 8 km sa planetang Mars) kinakailangan na magpadala ng isang malaking halaga ng impormasyon sa mataas na bilis. (10 6 bit / s).

Mga saradong linya ng komunikasyon. Sa mga kondisyong terrestrial, max. promising closed fiber-optic. mga linya ng komunikasyon (FOCL). Mababang optical attenuation signal sa single-mode optical fibers batay sa quartz glass (tingnan ang Fig. fiber optics) at ang ilan sa kanilang mga pangunahing pakinabang sa mga wired na komunikasyon ay ginagawang posible na malawakang gamitin ang mga ito sa pinahabang linya ng komunikasyon.
Ang mga Multimode FOCL ay may mga pangunahing limitasyon sa mga tuntunin ng haba at bilis ng paghahatid ng digital na impormasyon, na tinutukoy ng pagpapalambing at pagpapalawak ng mga optical pulse. mga senyales. Ang huli ay dahil sa modal at chromatic. pagpapakalat ng multimode optical. mga hibla. Ang paggamit ng mga low-attenuation na single-mode na optical fibers (0.2 dB/km) kasabay ng mga semiconductor laser na tumatakbo sa min. lapad ng emission spectrum, ay nagbibigay-daan sa iyong mabawasan ang epekto ng dispersion sa =1.3 μm at magpadala ng digital na impormasyon sa mataas na bilis at sa malalayong distansya.
Ang parameter para sa pagsusuri ng mga posibilidad ng high-speed na paglipat ng impormasyon ay ang produkto ng rate ng paglilipat ng impormasyon at ang distansya. Para sa mga single-mode na FOCL sa radiation wavelength na 1.55 µm, ang parameter na ito ay maaaring lumampas sa 200 (Gbit/s)-km.
Tukoy tampok ng mga sistema ni O. na may. kumpara sa radyo Ang mga sistema ay isang limitadong halaga ng enerhiya. potensyal - ang ratio ng kapangyarihan ng pinagmulan ng radiation sa kapangyarihan ng optical. signal na nagmumula sa output ng fiber line patungo sa photodetector at kinakailangan para sa pagpaparehistro ng signal na may kinakailangang error probability (hindi hihigit sa 10 -9).
Upang i-highlight ang impormasyon isang tiyak na bilang ng mga photon ang dapat dumating sa receiver. Sa pagtaas ng rate ng paglilipat ng impormasyon at habang pinapanatili ang parehong posibilidad ng error, dapat tumaas ang optical. kapangyarihan na nakita ng photodetector. Samakatuwid, ang isang kagyat na gawain ay upang bumuo ng fiber light guides na may mababang attenuation at eff. mga sistema para sa input at output ng radiation mula sa fiber.
Kasama ng bilis at ingay na kaligtasan sa sakit, ang mga linya ng hibla para sa pagpapadala ng mga signal ng impormasyon ay dapat magkaroon ng pagiging maaasahan at katatagan ng metrological data. katangian. Ito ay halos inaalis ang paggamit ng amplitude modulation sa FOCL, dahil ang magnitude ng signal sa output ng linya ng komunikasyon ay nakasalalay sa sitwasyon sa linya ng komunikasyon, sa partikular, sa pagpapalambing. Bilang karagdagan, ang pagkasira sa paglipas ng panahon ng mga naglalabas at tumanggap, mga epekto sa temperatura, at iba pang mga kadahilanan ay maaaring humantong sa pagkasira sa kalidad ng komunikasyon. Naib. promising ay ang paghahatid ng digital na impormasyon gamit ang pulse modulation method.
Pag-unlad ng mahabang buhay (~10 4 h) mga laser ng semiconductor c=1.3 µm at modulation bandwidth hanggang 10 GHz, broadband na napakasensitibo. Ang mga photodetector, pati na rin ang mga light guide na may mababang pagkalugi, ay hahantong sa nangingibabaw na posisyon ng O. s. na sa malapit na hinaharap.
Sa ngayon oras (90s) na binuo at matagumpay na pinamamahalaan ng marami. hibla na linya O. may. Ito ay nangangako na gamitin ang FOCL para sa cable television, paglilipat ng impormasyon upang kalkulahin. espesyal na kagamitan at sistema. intra-object na komunikasyon, intercontinental na mga linya ng komunikasyon.
Pagbuo ng mga linya ni O. na may. nauugnay sa pag-unlad pinagsamang optika. Ang paggamit ng plenary waveguide modulator, switch, coupler, filter, atbp. ay magbibigay-daan sa iyo na lumikha ng high-speed, broadband, eff. Ang mga linya ni O. kay. para sa mabilis na paglipat ng impormasyon.

Lit.: Pratt V., Laser communication systems, trans. mula sa English, M., 1972; Fiber optic na komunikasyon. Mga device, scheme at system, trans. mula sa English, M., 1982; Optical system para sa pagpapadala ng impormasyon sa pamamagitan ng atmospheric channel, M., 1985; Hinrikus X. V., Mga ingay sa mga sistema ng impormasyon ng laser M., 1987; Optical na teknolohiya ng komunikasyon. Mga Photodetector, bawat. mula sa English, M., 1988; Gouer D., Optical system spleen bawat. mula sa English, M., 1989.

Yu. V. Popov, V. B. Volkonsky.

Optical fiber ( optika, salamin, optical fiber, hibla) - isa sa pinakamoderno at maaasahang data transmission media para sa pagtula at pag-set up ng LAN. Ito ay isang multi-pair cable, na binubuo ng mga core - nakabalot sa isang espesyal na tirintas. Ang mga core ay ginawa mula sa isang espesyal na polimer - at ginawa sa paraang - na ang "mga pader" nito ay perpektong makinis.

Ang paghahatid ng data sa optical fiber ay isinasagawa sa tulong ng liwanag - tulad ng alam mo - isa sa pinakamabilis na bagay sa uniberso. signal ng kuryente tansong kable dumaan sa isang espesyal converter at nagiging liwanag. Ang bawat strand ng optika ay parang isang glass tube sa isang mirror tube. ( Polimer ng iba't ibang density. hal. 9/125 microns) Ang liwanag, na tumatagos dito, ay makikita mula sa junction ng mga hangganan ng mga ugat ng ugat at lumilipad nang palayo nang palayo. Sa pagtatapos ng paglalakbay, ito ay natatanggap ng receiving device at na-convert pabalik sa isang electrical signal.

Gayunpaman, ang paghahatid ng data sa optical fiber ay mas mabagal kaysa sa bilis ng liwanag (~1 bilyon km/h). Dahil ang mga microlaser na ginamit upang magpadala ng liwanag sa fiber optics ay hindi gumagawa ng liwanag sa bilis na iyon. At dahil din sa mga pagkalugi dahil sa repraksyon ng mga sinag.

Ang attenuation rate ng isang signal sa isang optical fiber ay nag-iiba depende sa uri ng optical core. Kaya multimode cable ( 50/125, 62/125 ) ay nagbibigay-daan sa iyo na magpadala ng signal sa loob ng 2-3 kilometro nang walang makabuluhang pagkawala. Single mode cable ( 9/125 ) - gumagana sa layo na hanggang 10 km. Malamang, marami ang nakasalalay sa materyal na ginagamit sa paggawa ng mga cable. Ang mga tinukoy na haba ay tumutugma sa mga modernong polymer cable. Malamang, ang isang ugat ng isang mas siksik na materyal ay magpapahintulot sa liwanag na maipadala sa mas mahabang distansya. Gayundin, ang lahat ay nakasalalay sa pinagmulan ng signal. Alinsunod dito - kung mas malakas ito, mas malayo ang liwanag ay "lumipad".

Ang fiber optics ay ginagamit sa maraming lugar ng industriya - gayundin sa pang-araw-araw na buhay. Una, ang optical cable ay isang dielectric, na ginagawang ligtas para sa paghahatid ng data sa mga refinery ng langis at iba pang pasilidad ng paputok.

Pangalawa, sa parehong dahilan, ang mga optika ay nakakaipon ng napakakaunting static na kuryente. Ang mga halaga ay napakaliit na hindi sila isinasaalang-alang. Alinsunod dito, ang mga fiber optic cable ay maaaring gamitin sa mga network sa iba't ibang mga site na nauugnay sa mataas na boltahe.

Ang mga fiber-optic cable ay maaaring ilagay sa tubig, sa lupa sa isang agresibong kapaligiran - gamit ang mga espesyal na kaluban. Gayunpaman, ang pangunahing layunin ng optika ay upang magpadala ng data sa malalayong distansya.

Sa hangganan ng mga kakayahan ng isang optical cable, isang espesyal na aparato ang inilalagay - isang repeater, na nagpapataas ng distansya sa susunod na haba. Kapag kumokonekta ng optical fiber, ginagamit ang mga optical coupling kung saan ang mga hibla ay hinangin nang magkasama.

Ngayon, sa halaga ng isang metro ng optika na katumbas ng halaga ng isang twisted pair, maaari nating pag-usapan ang pagbuo ng mga network nang buo dito. Ngunit hindi ito nangangahulugan na ang pag-install nito ay maaaring ipagkatiwala sa mga low-skilled installer.

Karaniwan, sa anumang kumpanya na nag-i-install ng mga cable optical network, isang hiwalay na koponan, o kahit isang buong departamento, ay kasangkot sa disenyo at pag-install ng mga optical network. Ito ay konektado sa iba't ibang katangian kapag nag-i-install ng optika.

Halimbawa, ang isang optical cable ay hindi maaaring baluktot sa mga anggulo na mas mababa sa 110-120 degrees. Ito ay kanais-nais na mag-install ng optical fiber sa isang corrugated pipe - dahil sa mababang lakas ng isang maginoo optical cable. Madaling basagin ito.

Kadalasan, ang mga optika ay inilalagay sa isang hiwalay na channel. At iba pa - medyo maraming katulad na mga subtleties ng trabaho kapag nagtatrabaho sa ganitong uri ng mga cable. Bilang karagdagan, ang isang hiwalay na seksyon ay nararapat sa isang paraan ng pagkonekta at pagwawakas ng isang optical fiber.

Ang cable ay tinapos sa mga espesyal na konektor - mga konektor. Mayroong ilang mga uri ng mga ito.

Para sa koneksyon ( hinang) ang mga optical cable ay nangangailangan ng isang espesyal na mamahaling aparato - welding machine. Ang halaga ng isang kalidad na aparato ay nagsisimula mula sa 150,000 rubles. Ngayon ang merkado ay nabahaan ng mga murang solusyon sa Tsino para sa 30-40 libong rubles, ngunit ang paggamit ng naturang mga aparato ay gumagawa ng mga mababang kalidad na koneksyon. Bilang karagdagan, ang mga naturang device ay mabilis na nabigo.

Ang isang de-kalidad na aparato ay tahimik na gumagawa ng mga 2000 welds, pagkatapos nito ay nagbabago ang mga electrodes dito at patuloy itong gumagana. Ang merkado para sa mga ginamit na aparato ay medyo popular. Umaasa ako na sa hinaharap ay gagawa kami ng isang buong artikulo kung paano magwelding ng isang optical cable. Sa ngayon -

Gamitin ang mga serbisyo ng aming kumpanya para sa pag-install ng mga optical na ruta, welding ng optika at sertipikasyon. Maaari kang magsumite ng aplikasyon, alinman sa pamamagitan ng pagtawag sa kumpanya sa pamamagitan ng manager.

ANG MUNDO NG MGA BILANG AT SALA

PANIMULA

Ang fiber optics ay may maraming kilalang pakinabang sa twisted-pair at coaxial cables, tulad ng immunity sa electrical noise at walang kapantay na bandwidth.

Sa nakalipas na quarter century, ang fiber optic na komunikasyon ay naging malawakang paraan para sa pagpapadala ng video, audio, iba pang analog signal, at digital data. Ang fiber optics ay may maraming kilalang pakinabang sa twisted-pair at coaxial cables, tulad ng immunity sa electrical interference at walang kapantay na bandwidth. Para sa mga ito at maraming iba pang mga kadahilanan, ang fiber-optic na mga sistema ng paghahatid ng impormasyon ay lalong tumatagos sa iba't ibang larangan ng teknolohiya ng impormasyon.

Ang mga digital system ay nagbibigay ng napakataas na pagganap, kakayahang umangkop at pagiging maaasahan, at nagkakahalaga ng hindi hihigit sa mga analog na solusyon na pinapalitan nila

Gayunpaman, sa kabila ng mga kalamangan na ito, hanggang kamakailan ang mga fiber optic system ay gumamit ng parehong mga teknolohiya ng paghahatid ng analog signal bilang kanilang mga nauna sa tanso. Ngayong lumitaw ang isang bagong henerasyon ng kagamitan, batay lamang sa mga pamamaraan sa pagproseso ng digital na signal, muling dinadala ng fiber optic na komunikasyon ang telekomunikasyon sa isang ganap na bagong antas. bagong antas. Nag-aalok ang mga digital system ng napakataas na performance, flexibility at reliability, at nagkakahalaga ng hindi hihigit sa mga analog na solusyon na pinapalitan nila.

Tinatalakay ng manwal na ito ang pamamaraan ng paghahatid ng digital na signal sa mga fiber optic cable at ang mga pang-ekonomiya at teknolohikal na pakinabang nito.

ANALOG TRANSMISSION OVER FIBER

Upang lubos na pahalagahan ang mga benepisyo ng digital na teknolohiya, tingnan muna natin ang mga tradisyonal na pamamaraan ng pagpapadala ng mga analog signal sa fiber. Upang magpadala ng mga analog signal, ginagamit ang amplitude (AM) at frequency (FM) modulation. Sa parehong mga kaso, ang input ng optical transmitter ay tumatanggap ng isang mababang-dalas na analog audio at video signal o data, na na-convert sa isang optical signal. Ginagawa ito sa iba't ibang paraan.

Sa amplitude modulated system, ang optical signal ay isang light flux na may intensity na nagbabago alinsunod sa mga pagbabago sa input electrical signal. Ang alinman sa mga LED o laser ay ginagamit bilang pinagmumulan ng liwanag. Sa kasamaang palad, pareho ay hindi linear, iyon ay, sa buong hanay ng liwanag mula sa walang radiation hanggang sa pinakamataas na halaga, walang proporsyonalidad sa pagitan ng input signal at ang intensity ng liwanag. Gayunpaman, ito ang paraan ng kontrol na ginagamit sa mga system na may amplitude modulation. Bilang resulta, nangyayari ang iba't ibang mga pagbaluktot ng ipinadalang signal:

pagbaba sa signal-to-noise ratio habang lumalaki ang haba ng cable;
non-linear differential gain at phase error sa video signal transmission;
nililimitahan ang dynamic na hanay ng audio signal.

Upang mapabuti ang kalidad ng mga sistema ng paghahatid ng signal ng fiber optic, iminungkahi na gumamit ng frequency modulation, kung saan ang pinagmumulan ng ilaw ay palaging ganap na naka-off o naka-on sa buong kapangyarihan, at ang rate ng pag-uulit ng pulso ay nagbabago alinsunod sa amplitude ng input signal. Para sa mga pamilyar sa frequency modulation ng mga signal sa radio engineering, ang paggamit ng term na ito dito ay maaaring mukhang hindi makatwiran, dahil sa konteksto ng fiber optic system ito ay itinuturing bilang isang paraan ng pagkontrol sa dalas ng light emission mismo. Hindi ito ang kaso, at sa katunayan ito ay magiging mas tama na gamitin ang terminong "pulse phase modulation" (PPM), ngunit sa larangan ng fiber optic na teknolohiya, ang naturang terminolohiya ay naitatag. Dapat palaging tandaan na ang salitang "dalas" sa pangalan ng paraan ng modulasyon ay nangangahulugang ang dalas ng mga pulso, at hindi ang dalas ng mga ilaw na alon na nagdadala sa kanila.

Sa modulation ng amplitude, ang antas ng signal ng input ay kinakatawan ng intensity ng light beam

Sa frequency modulation, ang input signal level ay kinakatawan ng repetition rate ng light pulses
kanin. 1. Paghahambing ng amplitude at frequency modulation

Bagama't inaalis ng frequency modulation ang marami sa mga problema sa pagkontrol ng ningning na likas sa mga AM system, mayroon itong sariling mga hamon. Isa sa mga ito ay ang kilalang crosstalk sa mga FM system. Ang mga ito ay sinusunod, sa partikular, kapag nagpapadala ng ilang mga signal na may frequency modulation sa isang hibla, halimbawa, kapag gumagamit ng isang multiplexer. Nagaganap ang Crosstalk sa isang transmitter o receiver bilang resulta ng kawalang-tatag ng pag-tune sa mahahalagang signal filtering circuits na idinisenyo upang paghiwalayin ang mga frequency ng carrier. Kung ang mga filter ay hindi maayos na nakatutok, ang frequency-modulated na mga carrier ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa at nasira. Ang mga inhinyero ng fiber optic ay maaaring magdisenyo ng mga FM system na nagpapaliit sa pagkakataon ng crosstalk, ngunit ang anumang pagpapabuti ng disenyo ay may halaga.

Ang isa pang uri ng pagbaluktot ay tinatawag na intermodulation. Tulad ng crosstalk, ang intermodulation ay nangyayari sa mga system na idinisenyo upang magpadala ng maraming signal nang sabay-sabay sa iisang hibla. Ang intermodulation distortion ay nangyayari sa isang transmitter nang madalas bilang resulta ng mga non-linearity sa mga circuit na karaniwan sa iba't ibang mga carrier ng FM. Bilang resulta, bago pagsamahin ang ilang mga carrier sa isang optical signal, kumikilos sila sa isa't isa, na binabawasan ang katumpakan ng paghahatid ng orihinal na signal.

DIGITAL SYSTEMS

Tulad ng mga analog system, ang mga digital system transmitters ay tumatanggap ng mababang frequency ng analog na audio at video signal o digital data, na na-convert sa isang optical signal. Ang receiver ay tumatanggap ng optical signal at naglalabas ng native format na electrical signal. Ang pagkakaiba ay nakasalalay sa kung paano pinoproseso at ipinadala ang mga signal mula sa transmitter patungo sa receiver.

kanin. 2. Digital analog signal transmission system

Sa mga purong digital system, ang input na low-frequency na signal ay agad na pinapakain sa analog-to-digital converter, na bahagi ng transmitter. Doon, ang signal ay na-convert sa isang pagkakasunud-sunod ng mga lohikal na antas - mga zero at isa, na tinatawag na digital stream. Kung ang transmitter ay multichannel, ibig sabihin, idinisenyo upang gumana sa ilang mga signal, kung gayon ang ilang mga digital na stream ay pinagsama sa isa, at kinokontrol nito ang on at off ng isang emitter, na nangyayari sa napakataas na frequency.

Sa dulo ng pagtanggap, ang signal ay reverse-convert. Mula sa pinagsamang digital stream, ang mga indibidwal na stream ay kinukuha na naaayon sa mga indibidwal na ipinadalang signal. Ang mga ito ay pinapakain sa mga digital-to-analog converter, pagkatapos nito ay ilalabas ang mga ito sa mga output sa orihinal na format (Fig. 2).

Ang dalisay na digital signal transmission ay may maraming pakinabang sa tradisyonal na AM at FM system, mula sa versatility at mas mahusay na kalidad ng signal hanggang sa mas mababang gastos sa pag-install. Tingnan natin ang ilan sa mga benepisyo nang mas detalyado, at habang daan talakayin ang mga benepisyo sa parehong installer ng system at user ng system.

TUMPAK NG SIGNAL

Sa mga analog system na may amplitude modulation, ang signal ay nawawala ang kalidad sa proporsyon sa landas na nilakbay sa hibla. Ang katotohanang ito, na sinamahan ng katotohanan na ang mga sistema ng AM ay gumagana lamang sa mga multimode fibers, nililimitahan ang paggamit ng mga naturang sistema sa medyo maikling distansya ng paghahatid. Ang mga sistema ng FM ay gumagana nang medyo mas mahusay: sa kanila, kahit na ang kalidad ng signal ay bumababa, ito ay nananatiling humigit-kumulang na pare-pareho sa hindi masyadong mahaba na mga linya, na bumababa lamang kapag ang isang tiyak na limitasyon ng haba ay naabot. Tanging sa ganap na mga digital system ay ginagarantiyahan ang pagpapanatili ng kalidad ng signal sa panahon ng paghahatid sa isang fiber optic na linya ng komunikasyon, anuman ang distansya sa pagitan ng transmitter at receiver at ang bilang ng mga transmitted na channel (siyempre, sa loob ng mga kakayahan ng system).

Ang katumpakan ng pagpaparami ng ipinadalang signal ay isang makabuluhang problema sa pagbuo ng mga sistema para sa pag-aayos ng ilang mga channel ng paghahatid sa isang solong optical fiber (multiplexers). Halimbawa, sa isang analog system na idinisenyo upang magpadala ng apat na channel ng video o audio, upang mapanatili sa loob ng bandwidth ng system, kinakailangang limitahan ang bandwidth na inilalaan sa mga indibidwal na channel. Sa mga digital system, hindi na kailangang gumawa ng ganoong kompromiso: isa, apat, o kahit sampung signal ay maaaring ipadala sa pamamagitan ng isang hibla nang hindi binabawasan ang kalidad.

MAS MAGANDANG KALIDAD NG SIGNAL

kanin. 3

Ang paghahatid ng mga analog signal sa digital form ay nagbibigay ng mas mataas na kalidad kaysa sa purong analog. Ang pagbaluktot ng signal sa ganitong paraan ng paghahatid ay maaari lamang mangyari sa analog-to-digital at inverse digital-to-analog na conversion. Bagama't walang perpektong conversion, napaka-advance ng modernong teknolohiya na kahit na ang mga murang ADC at DAC ay nagbibigay ng mas mahusay na kalidad ng video at audio kaysa sa maaaring makamit sa mga analog AM at FM system. Ito ay madaling makita mula sa paghahambing ng signal-to-noise ratios at harmonics (differential phase at differential gain) ng mga digital at analog system na idinisenyo upang magpadala ng mga signal ng parehong format sa parehong uri ng fiber sa parehong wavelength.

Ang mga digital na teknolohiya ay nagbibigay sa mga inhinyero ng walang katulad na kakayahang umangkop kapag lumilikha ng mga fiber optic system. Ngayon ay madaling mahanap ang tamang antas ng pagganap para sa iba't ibang mga merkado, mga gawain at mga badyet. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagbabago ng bit depth ng isang analog-to-digital converter, maaaring maimpluwensyahan ng isa ang bandwidth ng system na kinakailangan para sa pagpapadala ng signal, at, bilang resulta, ang pangkalahatang pagganap at gastos. Kasabay nito, ang iba pang mga katangian ng digital system - ang kawalan ng pagbaluktot at ang kalayaan ng kalidad ng trabaho mula sa haba ng linya - ay napanatili hanggang sa maximum na distansya ng paghahatid. Kapag nagdidisenyo ng mga analog system, ang mga inhinyero ay palaging nasa gitna ng isang trade-off sa pagitan ng gastos ng system at pagganap, sinusubukang balansehin ang dalawa nang hindi nakompromiso ang mga kritikal na parameter ng signal ng paghahatid. Sa mga digital system, ang pag-scale ng mga system at pamamahala ng kanilang performance at gastos ay hindi gaanong hamon.

UNLIMITED TRANSMISSION DISTANCE

Ang isa pang bentahe ng mga digital system sa mga analog predecessors ay ang kanilang kakayahang ibalik ang signal nang hindi nagpapakilala ng karagdagang pagbaluktot dito. Ang ganitong pagpapanumbalik ay isinasagawa sa isang espesyal na aparato na tinatawag na repeater o linear amplifier.

Ang kalamangan na ibinigay ng mga digital system ay halata. Sa kanila, ang signal ay maaaring maipadala sa mga distansya na higit na lumalampas sa mga kakayahan ng mga sistema ng AM at FM, habang ang developer ay maaaring makatiyak na ang natanggap na signal ay eksaktong tumutugma sa ipinadala at nakakatugon sa mga kinakailangan ng mga teknikal na pagtutukoy.

Habang ang liwanag ay naglalakbay sa hibla, ang intensity nito ay unti-unting bumababa at kalaunan ay nagiging hindi sapat para sa pagtuklas. Kung, gayunpaman, kaunti bago maabot ang punto kung saan ang ilaw ay nagiging masyadong mahina, ang isang linear amplifier ay naka-install, pagkatapos ay palakasin nito ang signal sa orihinal na kapangyarihan nito, at posible na ipadala ito nang higit pa sa parehong distansya. Mahalagang tandaan na ang digital stream ay naibalik sa linear amplifier, na walang anumang epekto sa kalidad ng analog na video o audio signal na naka-encode dito, gaano man karaming beses ang pagpapanumbalik ay isinagawa sa mga linear amplifiers kasama ang signal path sa kahabaan ng mahabang fiber optic na linya.

MABABANG GASTOS

Isinasaalang-alang ang maraming mga pakinabang na mayroon ang mga digital fiber optic system, maaari itong ipagpalagay na ang mga ito ay dapat na mas mahal kaysa sa tradisyonal na mga analog system. Gayunpaman, hindi ito ang kaso, at ang mga gumagamit ng mga digital system, sa kabaligtaran, ay nakakatipid ng kanilang pera.

Sa isang mapagkumpitensyang merkado, palaging mayroong isang tagagawa na nag-aalok ng digital na kalidad sa presyo ng isang analog system.

Ang halaga ng mga digital na bahagi ay bumaba nang malaki sa mga nakalipas na taon, at ang mga OEM ay nakapag-develop at nakapag-market ng mga produkto na pareho ang halaga o mas mababa pa kaysa sa mga nakaraang henerasyong analog na instrumento. Siyempre, nais ng ilang kumpanya na kumbinsihin ang publiko na ang higit na mataas na kalidad ng mga digital system ay maaari lamang makuha sa karagdagang halaga, ngunit sa katotohanan ay nagpasya lang silang huwag ibahagi ang mga matitipid sa kanilang mga customer. Ngunit sa isang mapagkumpitensyang merkado ay palaging mayroong isang tagagawa na nag-aalok ng digital na kalidad sa presyo ng isang analog system.

Ang mga digital system ay nagbibigay-daan sa higit pang impormasyon na maipadala sa isang cable, sa gayon ay binabawasan ang pangangailangan para dito.

Ang iba pang mga kadahilanan ay nakakaapekto rin sa gastos ng pag-install at pagpapatakbo ng fiber optic system. Ang pinaka-halata sa mga ito ay ang mga gastos sa cable. Ang mga digital system ay nagbibigay-daan sa higit pang impormasyon na maipadala sa isang cable, sa gayon ay binabawasan ang pangangailangan para dito. Ang kalamangan ay lalong kapansin-pansin kung saan kinakailangan na magpadala ng mga signal nang sabay-sabay iba't ibang uri, gaya ng video at audio o audio at data. Nang walang masyadong problema, ang mga inhinyero ay maaaring magdisenyo ng isang cost-effective na digital system na maaaring magdala ng iba't ibang uri ng mga signal, tulad ng dalawang channel ng video at apat na channel ng audio, sa loob ng isang fiber. Sa teknolohiyang analog, malamang na kailangan mong gumawa ng dalawang magkahiwalay na sistema, o hindi bababa sa gumamit ng dalawang magkahiwalay na cable para sa pagpapadala ng mga signal ng audio at video.

Dahil sa mas kaunting mga bahagi na maaaring mabigo sa paglipas ng panahon, ang mga digital system ay mas matatag at maaasahan.

Kahit na sa mga kaso kung saan ang ilang mga signal ng parehong uri ay dapat ipadala sa isang solong hibla, ang mga digital system ay mas kanais-nais dahil gumagana ang mga ito nang mas maaasahan at nagbibigay ng mas mataas na kalidad ng signal. Halimbawa, sa isang digital video multiplexer, ang sampung channel ay maaaring ipadala na may parehong mataas na kalidad, habang sa isang analog system na ito ay hindi posible sa lahat.

Kinakailangan din na isaalang-alang ang mga hindi maiiwasang gastos para sa mga taon ng pagpapatakbo ng mga fiber optic system. Pagpapanatili at pagkukumpuni. At narito ang kalamangan ay nasa mga digital system. Una, hindi nila kailangan ang paunang pag-setup pagkatapos ng pag-install - ang transmitter at receiver ay konektado lamang sa pamamagitan ng fiber optic cable, at handa na ang system. Ang mga analog system ay karaniwang nangangailangan ng pag-tune para sa isang partikular na linya ng transmission, na isinasaalang-alang ang haba at lakas ng signal nito. Ang karagdagang oras para sa pagsasaayos ay nangangailangan ng mga karagdagang gastos.

Ang mga transmiter at receiver para sa mga digital system ay mas mura, ang pagkonsumo ng cable ay mas mababa, ang mga gastos sa pagpapatakbo ay mas mababa

Dahil sa mas kaunting mga bahagi na maaaring mabigo sa paglipas ng panahon, ang mga digital system ay mas matatag at maaasahan. Hindi nila kailangan ang muling pag-tune at mas mabilis ang pag-troubleshoot dahil wala silang crosstalk, drift, at iba pang disadvantage ng tradisyonal na analog system.

Ibuod. Ang mga transmitters at receiver para sa mga digital system ay mas mura, ang pagkonsumo ng cable ay mas mababa, at ang mga gastos sa pagpapatakbo ay mas mababa. Ang mga digital fiber optic system ay nagbibigay ng malinaw na pang-ekonomiyang kalamangan sa lahat ng antas.

KONKLUSYON

Paano ang fiber optic na teknolohiya ay may maraming mga pakinabang sa tradisyonal mga wire na tanso at mga coaxial cable, at digital transmission ng impormasyon ay sumusulong sa fiber optic na teknolohiya ng ilang hakbang pataas, na nagbibigay sa mga user ng isang buong bagong hanay ng mga kapaki-pakinabang na katangian. Ang mga digital system ay may mga natatanging katangian: ang katumpakan ng paghahatid ng signal sa buong haba ng linya ng komunikasyon, minimal na ipinakilalang distortion (kabilang ang kawalan ng crosstalk at intermodulation), ang kakayahang paulit-ulit na ibalik ang digital stream kapag ito ay ipinadala sa mahabang linya nang hindi nakompromiso ang kalidad ng analog signal na naka-encode dito. Ginagarantiyahan nito ang antas ng katapatan sa pagpaparami ng analog signal na hindi makakamit ng mga analog system.

Ang mga presyo ng bahagi para sa mga digital at analog fiber system ay maihahambing, at kapag pinagsama sa mga gastos sa pag-install, pagpapatakbo, at pagpapanatili, ang mga digital system ay nag-aalok ng malinaw na mga benepisyo sa ekonomiya.

Kapag nagdidisenyo ng bagong fiber optic system, huwag mag-aksaya ng oras sa pagsusuri ng mga pakinabang at disadvantages ng digital versus analog system, dahil malinaw ang pagpipilian: mas mahusay ang mga digital system sa lahat ng paraan. Mas magiging kapaki-pakinabang na limitahan ang ating sarili sa kanila lamang at kunin ang mga produktong iyon ang pinakamahusay na paraan tumugma sa iyong mga pangangailangan. Kahit na sa mga digital system, mayroong isang malaking iba't ibang mga solusyon. Narito ang ilang tanong upang matulungan kang suriin ang mga ito:

Gaano kadali ang pag-install ng system?
- kung ang transmitter at receiver ay user configurable, gaano kadali itong gawin at ano ang mga problema?
Ang disenyo ba ng instrumento ay compact, matatag at maaasahan?
Available ba ang mga instrumento sa mga desktop case o idinisenyo ba ang mga ito para sa pag-mount ng rack? Mayroon bang mga opsyon sa parehong uri ng kaso?
- Angkop ba ang mga device para gamitin sa parehong single-mode at multi-mode fibers?
- Ang tagagawa ba ay may sapat na karanasan at reputasyon sa merkado para sa mga produktong inaalok nito?
- paano maihahambing ang presyo ng produkto sa presyo ng tradisyonal na analog system? (Ang mga digital na device sa produksyon ay hindi mas mahal kaysa sa mga analog at ang kanilang gastos ay hindi dapat mas mataas).

Ang pagsusuri sa merkado at paghahambing ng mga katangian ng mga katulad na produkto ay magbibigay-daan sa iyo upang sa wakas ay piliin ang mga elemento ng mga digital fiber optic system na matapat na maglilingkod sa iyo sa loob ng maraming taon.

naging posible na ilipat sa optical range ang iba't ibang paraan at prinsipyo para sa pagtanggap, pagproseso at pagpapadala ng impormasyon na binuo para sa hanay ng radyo. Ang napakalaking paglaki sa dami ng ipinadalang impormasyon at, sa parehong oras, ang halos kumpletong pag-ubos ng kapasidad ng banda ng radyo ay naging sanhi ng problema sa pag-master ng optical band para sa mga layunin ng komunikasyon ng pambihirang kahalagahan. Pangunahing pakinabang optical na komunikasyon kumpara sa komunikasyon sa mga frequency ng radyo, na tinutukoy ng mataas na halaga ng optical frequency (maikling wavelength): isang malaking bandwidth para sa pagpapadala ng impormasyon, 10 4 na beses ang bandwidth ng buong hanay ng radyo, at mataas na radiation directivity sa input at output mga siwang , mas maliit na antenna aperture sa hanay ng radyo. Huling Dignidad optical na komunikasyon nagbibigay-daan sa paggamit ng mga generator na may medyo mababang kapangyarihan sa mga transmitters ng optical communication system at nagbibigay ng mas mataas na kaligtasan sa ingay at lihim ng komunikasyon.

linya ng istruktura optical na komunikasyon katulad ng linya mga komunikasyon sa radyo . Upang i-modulate ang radiation ng isang optical generator, ang proseso ng pagbuo ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagkilos sa pinagmumulan ng kapangyarihan o ang optical resonator ng generator, o ang mga karagdagang panlabas na aparato ay ginagamit na nagbabago sa output radiation ayon sa kinakailangang batas (tingnan ang Fig. Banayad na modulasyon ). Sa tulong ng output optical unit, ang radiation ay nabuo sa isang low-divergent beam na umaabot sa input optical unit, na nakatutok ito sa aktibong ibabaw ng photoconverter. Mula sa output ng huli, ang mga de-koryenteng signal ay pumapasok sa mga node sa pagpoproseso ng impormasyon. Pagpili ng dalas ng carrier sa system optical na komunikasyon- isang kumplikadong kumplikadong gawain, kung saan ang mga kondisyon para sa pagpapalaganap ng optical radiation sa daluyan ng paghahatid ay dapat isaalang-alang, mga pagtutukoy mga laser, modulator, mga tatanggap ng ilaw , mga optical node. Sa mga sistema optical na komunikasyon dalawang paraan ng pagtanggap ng mga signal ang ginagamit - direktang pagtuklas at pagtanggap ng heterodyne. Ang pamamaraan ng pagtanggap ng heterodyne, na may maraming mga pakinabang, ang pangunahing kung saan ay nadagdagan ang sensitivity at diskriminasyon ng ingay sa background, ay teknikal na mas kumplikado kaysa sa direktang pagtuklas. Ang isang malubhang kawalan ng pamamaraang ito ay ang makabuluhang pag-asa ng halaga ng signal sa output ng photodetector sa mga katangian ng landas.

Depende sa hanay ng system optical na komunikasyon maaaring nahahati sa mga sumusunod na pangunahing klase: mga short-range open terrestrial system gamit ang pagpasa ng radiation sa mga layer sa ibabaw ng atmospera; terrestrial system gamit ang saradong light guide channels (fiber magaan na gabay , light-guiding mirror-lens structures) para sa mataas na kaalamang komunikasyon sa pagitan ng mga awtomatikong pagpapalitan ng telepono, mga computer, para sa malayuang komunikasyon; mataas na nagbibigay-kaalaman na mga linya ng komunikasyon (pangunahin ang relay) na tumatakbo sa malapit sa kalawakan; mga linya ng komunikasyon sa malayong espasyo.

Ang isang tiyak na karanasan sa pagtatrabaho sa mga bukas na linya ay naipon sa USSR at sa ibang bansa optical na komunikasyon sa mga layer sa ibabaw ng atmospera gamit ang mga laser. Ipinakita na ang malakas na pag-asa ng pagiging maaasahan ng komunikasyon sa mga kondisyon ng atmospera (na tumutukoy sa optical visibility) kasama ang landas ng pagpapalaganap ay naglilimita sa paggamit ng mga bukas na linya. optical na komunikasyon medyo maikling distansya (ilang kilometro) at para lamang sa pagdoble ng umiiral mga linya ng kable komunikasyon, paggamit sa mga mobile system na mababa ang impormasyon, mga sistema ng pagbibigay ng senyas, atbp. Gayunpaman, bukas na mga linya optical na komunikasyon promising bilang ang affinity ng koneksyon sa pagitan ng Earth at space. Halimbawa, gamit ang isang laser beam, ang impormasyon ay maaaring ipadala sa layo na ~10 8 km sa bilis na hanggang 10 5 bit sa sec, habang ang teknolohiya ng microwave sa mga distansyang ito ay nagbibigay ng transmission rate na ~10 lamang bit sa sec. Talaga, optical na komunikasyon sa kalawakan ay posible sa mga distansyang hanggang 10 10 km, na hindi maiisip para sa iba pang mga sistema ng komunikasyon; gayunpaman, ang pagtatayo ng mga linya ng kalawakan optical na komunikasyon technically napakahirap.

Sa ilalim ng terrestrial na kondisyon, ang pinaka-promising na mga sistema optical na komunikasyon gamit ang closed light guide structures. Noong 1974, ang posibilidad ng paggawa ng mga gabay sa ilaw ng salamin na may pagpapahina ng mga ipinadalang signal na hindi hihigit sa ilang db/km. Sa kasalukuyang antas ng teknolohiya, gamit ang mga semiconductor diode emitters na tumatakbo sa parehong laser (coherent) at non-coherent na mga mode, mga cable na may light-fiber core at semiconductor receiver, posible na bumuo ng mga linya ng komunikasyon para sa libu-libong mga channel ng telepono na may mga repeater na matatagpuan sa mga distansyang humigit-kumulang 10 km mula sa isa't isa. Ang masinsinang gawain sa paglikha ng mga laser emitters na may buhay ng serbisyo na ~10-100 libong taon. h, ang pagbuo ng mga high-sensitivity broadband receiver, mas mahusay na light guide structures, at long-range fiber fabrication na teknolohiya ay malamang na makagawa optical na komunikasyon mapagkumpitensya sa komunikasyon sa mga kasalukuyang cable at relay lines na sa susunod na dekada. Maasahan na optical na komunikasyon ay magkakaroon ng mahalagang lugar sa pambansang network ng komunikasyon kasama ng iba pang paraan. Perspektibo ng System optical na komunikasyon na may magaan na mga linya ng gabay, sa mga tuntunin ng kanilang mga kakayahan sa impormasyon at gastos sa bawat yunit ng impormasyon, maaari silang maging pangunahing uri ng backbone at intracity na komunikasyon.

Lit.: Chernyshev V. N., Sheremetiev A. G., Kobzev V. V., Laser sa mga sistema ng komunikasyon, M.,; Pratt V.K., Laser communication system, trans. mula sa English, M., 1972; Ang paggamit ng mga laser, trans. mula sa English, M., 1974.

A. V. Ievsky, M. F. Stelmakh.

Artikulo tungkol sa salita optical na komunikasyon" sa Great Soviet Encyclopedia ay nabasa nang 7148 beses