Содержание

Введение. 4

Обоснование реконструкции магистральной ВОЛС 6

Глава 1. Основные принципы цифровой системы передачи STM-64. 7

1.1. Основы синхронной цифровой иерархии. 7

1.2. Методы мультиплексирования информационных потоков. 10

1.2.1. Метод временного мультиплексирования (ТDМ) 10

1.2.2. Метод частотного уплотнения (FDM) 11

1.2.3. Уплотнение по поляризации (PDM) 11

1.2.4. Многоволновое мультиплексирование оптических несущих (WDM) 12

Глава 2. Основные сведения о ВОЛС 15

2.1. Волоконно-оптические кабели. 18

2.1.1. Соединение оптических волокон. 19

2.2. Оптическое волокно. Общие положения. 20

2.3. Распространение световых лучей в оптических волокнах. 21

2.4. Моды, распространяющиеся в оптических волноводах. 22

2.5. Одномодовые оптические волокна. 25

2.6. Константа распространения и фазовая скорость. 28

Глава 3. Процессы, происходящие в оптическом волокне, и их влияние на скорость и дальность передачи информации. 31

3.1. Затухание оптического волокна. 31

3.2. Дисперсия. 34

3.3. Распространение световых импульсов в среде с дисперсией. 38

3.3.1. Физическая природа хроматической дисперсии. 43

3.3.2. Влияние хроматической дисперсии на работу систем связи. 44

3.4. Поляризационная модовая дисперсия. 44

3.4.1. Природа поляризационных эффектов в одномодовом оптическом волокне 45

3.4.2. Контроль PMD в процессе эксплуатации ВОСП. 50

Глава 4. Методы компенсации хроматической дисперсии. 51

4.1. Обзор методов компенсации дисперсии. 51

4.1.1. Оптическое волокно, компенсирующее дисперсию. 53

4.1.2. Компенсаторы на основе брэгговских решеток с переменным периодом. 55

4.1.3. Компенсаторы хроматической дисперсии на основе планарных интерферометров и микро-оптических устройств. 58

4.1.4. Способы компенсации дисперсии, основанные на управлении передатчиком или приемником излучения. 60

Глава 5. Расчет технических характеристик магистральной ВОЛС 62

5.1. Паспортные технические данные приемопередающего оборудования и ВОК, используемые при расчетах дисперсии и затухания. 62

5.2. Расчет дисперсии ВОЛС 63

5.2.1. Расчет поляризационной модовой дисперсии. 64

5.2.2. Расчет хроматической дисперсии. 64

5.3. Расчет энергетического бюджета. 66

5.4. Расчет линии связи с учетом компенсации дисперсии. 66

Заключение. 69

Список использованных источников информации. 71

Список принятых сокращений. 72

Приложение Введение

Мир телекоммуникаций и передачи данных сталкивается с динамично растущим спросом на частотные ресурсы. Эта тенденция в основном связана с увеличением числа пользователей Internet и также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Поэтому поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно (ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации.

Широкомасштабное использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) началось примерно 40 лет назад, когда прогресс в технологии изготовления волокна позволил строить линии большой протяженности. Сейчас объемы инсталляций ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном масштабе следует выделить строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH). Стремительно входят в нашу жизнь волоконно-оптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM.

В настоящее время по всему миру поставщики услуг связи прокладывают за год десятки тысяч километров волоконно-оптических кабелей под землей, по дну океанов, рек, на ЛЭП, в тоннелях и коллекторах. Множество компаний, в том числе крупнейшие: IBM, Lucent Technologies, Nortel, Corning, Alcoa Fujikura, Siemens, Pirelli ведут интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий. К числу наиболее прогрессивных можно отнести технологию сверхплотного волнового мультиплексирования по длине волны DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую значительно увеличить пропускную способность существующих волоконно-оптических магистралей.

Область возможных применений ВОЛС весьма широка — от линии городской и сельской связи и бортовых комплексов (самолеты, ракеты, корабли) до систем связи на большие расстояния с высокой информационной емкостью. На основе оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы передачи информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть многоцелевого назначения. Весьма перспективно применение волоконно-оптических систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания абонентов.

Многоканальные ВОСП широко используются на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это тем, что по одному ОВ может одновременно распространяться много информационных сигналов на разных длинах волн, т.е. по оптическим кабелям (ОК) можно передавать очень большой объем информации. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) цифровые системы передачи нашли самое широкое распространение как наиболее приемлемые по своим физическим принципам для передачи.

На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.

Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и других мобильных устройств.

Обоснование реконструкции магистральной ВОЛС

На участке Тюмень - Ялуторовск проложен волоконно-оптический кабель Fujikura OGNMLJFLAP-WAZE SM·10/125x8C тип 3, по которому осуществляется работа цифровой системы передачи (ЦСП) STM-4, обеспечивающей передачу информации со скоростью 622,08 Мбит/с.

Используемая в настоящее время ЦСП не удовлетворяет растущим потребностям клиентов в пропускной способности волоконно-оптической линии связи. Так как объем передаваемой информации постоянно возрастает, необходимо увеличить скорость передачи сигналов по ВОЛС путем реконструкции, которая заключается в замене приемопередающего оборудования ЦСП STM-4 на STM-64.