Файл: 1. Жобаланатын желіге ойылатын техникалы талаптарды зірлеу.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 154
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
●талшықты-оптикалық кабельдегі шудың төмен деңгейі кодтың артықтығы аз сигналдардың әртүрлі модуляциясын беру арқылы өткізу қабілеттілігін арттыруға мүмкіндік береді.
●жоғары кедергіге қарсы. Талшық диэлектрлік материалдан жасалғандықтан, ол электромагниттік сәулеленуді (электр беру желілері, электр қозғалтқыштары және т.б.) индукциялауға қабілетті қоршаған мыс кабельдік жүйелері мен электр жабдықтарының электромагниттік кедергілеріне қарсы тұрады. Көп талшықты кабельдерде көп жұпты мыс кабельдеріне тән электромагниттік сәулеленудің кросс-әсер ету мәселесі де болмайды.
●жеңіл салмақ және көлем. Талшықты-оптикалық кабельдер (ВОК) бірдей өткізу қабілеттілігі үшін мыс кабельдерімен салыстырғанда салмағы мен көлемі аз. Мысалы, диаметрі 7,5 см болатын 900 жұп телефон кабелін диаметрі 0,1 см болатын бір талшықпен ауыстыруға болады.
●рұқсатсыз кіруден жоғары қауіпсіздік. ВОК радио диапазонында іс жүзінде сәуле шығармайтындықтан, ол арқылы берілетін ақпаратты қабылдау-беруді бұзбай тыңдау қиын. Талшықтың жоғары сезімталдық қасиеттерін қолдана отырып, оптикалық байланыс желісінің тұтастығын бақылау (үздіксіз бақылау) жүйелері "бұзылатын" байланыс арнасын бірден өшіріп, дабыл бере алады. Таратылатын Жарық сигналдарының интерференциялық әсерін қолданатын сенсорлық жүйелер (әр түрлі талшықтарда да, әр түрлі поляризацияда да) тербелістерге, қысымның шамалы өзгеруіне өте жоғары сезімталдыққа ие. Мұндай жүйелер, әсіресе, деректерді қорғауға жоғары талаптар қоятын үкіметтік, банктік және басқа да арнайы қызметтерде байланыс желілерін құру кезінде қажет. Талшықты-оптикалық сенсорлық жүйелерді қарастыру осы кітаптың материалынан асып түседі.
●желі элементтерін гальваникалық ажырату. Оптикалық талшықтың бұл артықшылығы оның оқшаулау қасиетінде. Талшық мыс кабелімен байланысқан оқшауланбаған есептеу желісінің екі желілік құрылғысы ғимараттың әртүрлі нүктелерінде, мысалы, әртүрлі қабаттарда Жерге тұйықталған кезде пайда болатын электрлік "жер" ілмектерінен аулақ болуға көмектеседі. Бұл жағдайда желілік жабдықты зақымдауы мүмкін үлкен потенциалдық айырмашылық болуы мүмкін. Талшық үшін бұл мәселе жоқ.
●жарылыс және өрт қауіпсіздігі. Ұшқынның болмауына байланысты Оптикалық талшық жоғары қауіпті технологиялық процестерге қызмет көрсету кезінде химиялық, мұнай өңдеу кәсіпорындарында желінің қауіпсіздігін арттырады.
●ВОК үнемділігі. Талшық кварцтан жасалған, оның негізі кремний диоксиді, мысқа қарағанда кең таралған, сондықтан арзан материал. Қазіргі уақытта талшықтың мыс жұпына қатысты құны 2:5-ке тең. Бұл жағдайда ВОК сигналдарды релесіз айтарлықтай ұзақ қашықтыққа жіберуге мүмкіндік береді. ВОКТЫ қолданған кезде ұзартылған сызықтардағы қайталағыштардың саны азаяды. Солитонды беру жүйелерін пайдалану кезінде регенерациясыз 4000 км қашықтыққа қол жеткізілді (яғни тек аралық түйіндерде оптикалық күшейткіштерді қолдану арқылы), беру жылдамдығы 10 Гбит/с-тан жоғары.
●ұзақ қызмет ету мерзімі. Уақыт өте келе талшық деградацияға ұшырайды. Бұл дегеніміз, кабельдегі әлсіреу біртіндеп артады. Алайда, оптикалық талшықтарды өндірудің заманауи технологияларының жетілдірілуіне байланысты бұл процесс айтарлықтай баяулады және ВОК-тың қызмет ету мерзімі шамамен 25 жылды құрайды. Осы уақыт ішінде қабылдау-беру жүйелерінің бірнеше буыны/стандарттары өзгеруі мүмкін.
●қашықтан қуат беру. Кейбір жағдайларда ақпараттық желі Түйініне қашықтан қуат беру қажет. Оптикалық талшық қуат кабелінің функцияларын орындай алмайды. Алайда, бұл жағдайларда аралас кабельді оптикалық талшықтармен бірге кабель мыс өткізгіш элементпен жабдықталған кезде пайдалануға болады. Мұндай кабель Ресейде де, шетелде де кеңінен қолданылады.
●интерфейс жабдығының құны. Электрлік сигналдар оптикалық және керісінше түрлендірілуі керек. Оптикалық таратқыштар мен қабылдағыштардың бағасы әлі де жоғары. Оптикалық байланыс желісін құру кезінде жоғары сенімділік қажет мамандандырылған коммутациялық пассивті жабдық, аз шығынды оптикалық қосқыштар және қосылу үшін үлкен ресурс-ажырату, оптикалық сплиттерлер, аттенюаторлар.
●оптикалық желілерді орнату және техникалық қызмет көрсету Талшықты-оптикалық байланыс желілерін орнату, сынау және қолдау жұмыстарының құны да жоғары болып қала береді. Егер ВОК зақымдалған болса, онда талшықтарды жыртылған жерде дәнекерлеу керек және кабельдің бұл бөлігін сыртқы ортаның әсерінен қорғау керек. Сонымен қатар, өндірушілер нарыққа олардың бағасын төмендете отырып, ВОК-пен монтаждау жұмыстарына арналған жетілдірілген құралдарды жеткізеді.
●талшықты қорғаудың арнайы талабы. Сенімділікті арттыру үшін өндірістегі оптикалық талшық эпоксиакрилат негізіндегі арнайы лакпен қапталған, ал оптикалық кабельдің өзі, мысалы, Кевлар (Кевлар) негізіндегі жіптермен нығайтылған. Егер одан да қатал жыртылу жағдайларын қанағаттандыру қажет болса, кабельді арнайы болат кабельмен немесе шыны талшықты шыбықтармен қатайтуға болады. Бірақ мұның бәрі оптикалық кабельдің қымбаттауына әкеледі.
Талшықты-оптикалық байланыс желілерін пайдаланудың артықшылықтары соншалықты маңызды, оптикалық талшықтың аталған кемшіліктеріне қарамастан, ақпараттық желілерде ТОБЖ технологиясын одан әрі дамыту перспективалары айқын емес.
2.2 Бір режимді және көп режимді талшық
Жарықтың таралу жолына байланысты бір режимді және көп режимді талшықтар ажыратылады. Көп режимді (көп жиілікті) талшық (MMF – Multi mode Fiber) өте үлкен өзек диаметріне ие - 50 немесе 62,5 мкм, қабық диаметрі 125 мкм немесе 100 мкм poi қабығы 140 мкм. Бір режимді (бір жиілікті) талшық (SMF – Single Mode Fiber) бірдей қабық диаметрімен 8 немесе 9,5 мкм өзек диаметріне ие. 2.1-суретте бір режимді және көп режимді талшықтың мысалы келтірілген, мұнда:
а-бір режимді, б-көп режимді;
1-өзек;
2-оптикалық қабық;
3-қорғаныс жабыны;
4-буфер (міндетті емес).
Сыртта қабықтың қалыңдығы 60 мкм болатын пластикалық қорғаныс жабыны бар, оны қорғаныс қабығы деп те атайды. Қорғаныш жабыны бар жарық өткізгіш (қабықтағы өзек) оптикалық талшық деп аталады.
2.1-сурет-бір режимді және көп режимді талшық.
Талшық, ең алдымен, өзек пен қабықтың диаметрлерімен сипатталады, бұл өлшемдер микрометрлерде бөлшек арқылы жазылады: 50/125, 62,5/125, 100/140, 8/125, 9,5/125 мкм. Талшықтың сыртқы диаметрі (қапталған) да стандартталған, телекоммуникацияда негізінен диаметрі 250 мкм талшықтар қолданылады. Сондай-ақ, буферлік жабыны бар талшықтар немесе жай буфер (буфер), диаметрі 900 мкм, бастапқы 250 мкм жабынға қолданылады.
Бір режимді және көп режимді талшықтың негізгі айырмашылығы-өзек пен қабықтың қалыңдығы. Бір режимді Жарық өткізгіштің қалыңдығы әдетте 8/125 мкм, ал көп режимді талшық 50/125 МКМ құрайды. Бұл мәндер өзектің диаметріне және біріктірілген диаметрге сәйкес келеді: өзек пен қабық.
Бір режимді кабельдің салыстырмалы түрде жұқа өзегіне таралатын жарық сәулесі қабықтан көп режимді кабельдің қалың өзегіндегідей жиі шағылыспайды. Соңғысында деректерді беру үшін полихромды (көп жиілікті) қолданылады
жарық, ал бір режимде тек бір жиіліктегі жарық қолданылады (монохромды сәулелену), сондықтан олар өз атауларын алды. Бір режимді кабель арқылы берілетін Сигнал лазер арқылы жасалады және табиғи түрде бір ұзындықтағы толқын болып табылады, ал жарықдиодты (LED – light Emitted Diode) шығаратын мультимодты сигналдар әртүрлі ұзындықтағы толқындарды тасымалдайды. Бір режимді кабельде сигналдың әлсіреуі (сигнал қуатының жоғалуы) іс жүзінде алынып тасталады. Бұл және жоғарыда аталған бірқатар қасиеттер бір режимді кабельдің көп режимді кабельмен салыстырғанда үлкен өткізу қабілеттілігімен жұмыс істеуіне және қашықтықты 50 есе ұзағырақ жүруіне мүмкіндік береді.
Екінші жағынан, бір режимді кабель әлдеқайда қымбат және көп режимді оптикалық кабельмен салыстырғанда иілу радиусы салыстырмалы түрде үлкен, бұл онымен жұмыс істеуді ыңғайсыз етеді. Талшықты-оптикалық желілердің көпшілігі мультимодты кабельді пайдаланады, ол бір режимді кабельден төмен болса да, мысқа қарағанда әлдеқайда тиімді. Телефон компаниялары мен кабельдік теледидар бір режимді кабельді қолдануға тырысады, өйткені ол көп деректерді және ұзақ қашықтықты жібере алады. 2.2-суретте толқын өткізгішке Жарық енгізу көрсетілген:
1-кіріс косинусы;
2-осьтік сән;
3-төмен ретті сән;
4-жоғары деңгейлі сән;
5-сыни бұрыш.
Сәуленің жарық өткізгіш бойымен таралуы үшін ол оған талшық осіне қатысты критикалық емес бұрышпен енуі керек, яғни қиялдағы кіріс конусына түсуі керек. Бұл критикалық бұрыштың синусы na жарық диодты сандық диафрагма деп аталады.
2.2-сурет-жарықты талшыққа енгізу.
Мультимодты талшықта өзек пен қабықтың сыну көрсеткіштері тек 1-1,5% – ға өзгереді (мысалы, 1,515:1,50), ал na-0,2-0,3 апертурасы және сәуленің Жарық өткізгішке ену бұрышы осьтен 12-18° аспайды. Бір режимді талшықта сыну көрсеткіштері одан да аз (1,505:1,50), na апертурасы 0,122 және бұрышы осьтен 7° аспайды. Диафрагма неғұрлым үлкен болса, сәулені талшыққа енгізу оңайырақ болады, бірақ мод дисперсиясы жоғарылайды және өткізу қабілеттілігі тарылады.
Сандық диафрагма оптикалық арнаның барлық компоненттерін сипаттайды — Жарық өткізгіштер, сәулелену көздері және қабылдағыштар. Энергия шығынын азайту үшін қосылатын элементтердің диафрагмалары бір-біріне сәйкес келуі керек.
Көп жағдайда геометриялық оптика жуықтауын қолдануға болады. 2.3-суретте әртүрлі жарық өткізгіштердегі толқындардың таралуы көрсетілген (а-бір режимді, в-көп режимді сатылы профильмен, в-көп режимді градиент профилімен), мұнда:
1-сыну көрсеткішінің профилі;
2-кіріс импульсі;
3-шығу импульсі.
Егер сигналдың геометриялық оптика тұрғысынан таралуын қарастыратын болсақ, онда әр түрлі бұрыштардан келетін жарық сәулелері әр түрлі траекторияларға таралады. Жоғары режимдер үлкен бұрышта келетін сәулелерге сәйкес келеді, олар жарық диодты жол бойында ішкі шағылысулардың көп санына ие болады және ұзақ жолдан өтеді. Белгілі бір жарық өткізгішке арналған мод саны оның дизайнына байланысты: сыну көрсеткіштері мен өзек пен қабықтың диаметрлері, сондай-ақ толқын ұзындығы.
2.3-сурет-жарық өткізгіштердегі толқындардың таралуы.
Дисперсия құбылысына байланысты талшық арқылы өтетін жарық импульсі пішінін өзгертеді - "жағылады". Дисперсияның бірнеше түрі бар: мод, материалдық және толқынды. Мод дисперсиясы мультимодты талшыққа тән және таралу уақыты әр түрлі болатын көптеген режимдердің болуына байланысты. Материалдық дисперсия сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына тәуелділігіне байланысты. Толқындық дисперсия сән ішіндегі процестерге байланысты және режимнің таралу жылдамдығының толқын ұзындығына тәуелділігімен сипатталады.
2.3 талшықтың өткізу қабілетін арттыру әдістері
Бүгінгі таңда елдің негізгі магистральдарында стандартты оптикалық талшықты (G. 652) пайдаланатын ТОБЖ тұр. Оларға уақытша каналды тығыздау жүйелері орнатылған (өткізу қабілеттілігі 2,5 Гбит/с дейінгі TDM – time Division Multiplexing жүйелері). Мұндай жүйелердің өткізу қабілеттілігін жаңа ультра жылдам электронды модуляция, коммутация және лазерлік сәулелену жүйелерін әзірлеу және қолдану арқылы арттыруға болады, бұл табиғи түрде соңғы жабдықты ауыстыруға әкеледі. Мұндай инновациялар осындай пайдалану мен түрлендірумен айналысатын ұйымдар үшін үлкен материалдық шығындарды талап етеді
байланыс желілерінің бір түрі. Бірақ өткізу қабілеттілігін арттыру үшін тек соңғы жабдықты ауыстыру жеткіліксіз, сонымен қатар техникалық қызмет көрсетілмейтін релелік пункттерді (NRP) қайта орнату және компенсаторлардың барлық түрлерін қосу қажет болады, сонымен қатар кабельді ауыстыру, бұл өз кезегінде өте үнемді емес.
Өткізу қабілетін арттырудың келесі әдістері бар:
●уақытша мультиплекстеу әдісі (TDM). TDM мәні: беру процесі уақыт циклдарының қатарына бөлінеді, олардың әрқайсысы өз кезегінде N субциклдерге бөлінеді, мұндағы N – тығыздалған арналардың саны. Әрбір субцикл сандық мультиплекстелетін ағындардың бірінің ақпаратының бір бөлігі берілетін уақыт позицияларына (уақыт слоттарына) бөлінеді. Сонымен қатар, сәйкестендіру синхроимпульстері, кірістірулер және қызметтік байланыстың сандық ағыны үшін кейбір позициялар бөлінеді. Уақытша мультиплекстеу кезінде жалпы оптикалық тасымалдаушы (бір сәулелену көзі) бар жүйенің ақпараттық арналарының әрқайсысына ақпаратты беру үшін белгілі бір уақыт аралығы немесе уақыт терезесі беріледі. Бірінші уақыт интервалында оптикалық тасымалдаушы бір ақпараттық арнаның сигналымен модуляцияланады, екіншісінде-екіншісінде және т.б. бұл Интервалдардың ұзақтығы әртүрлі факторлармен анықталады, бастысы – электр сигналдарының оптикалық сигналдарға айналу жылдамдығы және байланыс желісіндегі ақпараттың берілу жылдамдығы.
2.4-суретте көрсетілгендей, тарату бөлігінде уақытша мультиплексор бар, ол желі кірісінде ақпаратты берудің кезектілігі мен уақыт аралығын белгілейді. Желінің екінші жағында арна нөмірін анықтайтын демультиплексор орнатылып, оны анықтайды.
TDM әдісі екі түрге бөлінеді – асинхронды (плезиохронды) және синхронды уақытша мультиплекстеу.
Тиісінше, PDH плезиохронды цифрлық иерархиясы және синхронды SDH, олар Ice-T нұсқауларында ұсынылған.