КОУ, Л.34, стр.1

КОУ, Л.34. ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ ВОЛОКОННО -

ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ

Вопросы лекции:

34.1. Принципы построения цифровой волоконно-оптической

линии связи (ЦВОЛС).

34.2. Приемники цифровых волоконно-оптических систем связи.

34.1. Принципы построения цифровой волоконно-оптической

линии связи (ЦВОЛС).

Наиболее распространенной волоконно-оптической системой связи является цифровая система с временным разделением каналов и импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), использующая модуляцию интенсивности излучения источника (рис. 34.1).

Рис. 34.1. Структурная схема волоконно-оптической связи:

ОПУ, ОПрУ – оптические передающее и приемное устройства;

ПК – преобразователь кода; ЭОП, ОЭП – электронно-оптический и оптоэлектронный преобразователи; ОК – оптический кабель; ЛР – линейный регенератор; СУ – согласующее устройство.

Станции 1 и 2 представляют собою системы ИКМ на 30, 120, 480 и 1920 каналов. Показана передача информации в направлении от станции 1 к станции 2; эта передача осуществляется по одному световоду оптического кабеля. Для обеспечения дуплексной связи организуется аналогичный обратный канал по другому световоду того же кабеля.

В передатчике ЭОП преобразует электрический сигнал в оптический. Этот сигнал по оптическому кабелю (с периодическим восстановлением его в линейных регенераторах ЛР) поступает в

КОУ, Л.34, стр.2

оптоэлектронный преобразователь приемника и далее уже групповой электрический сигнал приходит на станцию 2.

Преобразователи кодов перекодируют последовательность импульсов, согласуя кодировку станций ИКМ (псевдотроичную) с бинарным кодом, передаваемым по оптоволокну, и наоборот.

Согласующие устройства формируют и согласовывают диаграммы направленности и апертуру (апертура - действующее отверстие) между приемо-передающими устройствами и кабелем.

Линейный регенератор (рис.34.2) содержит два приемо-передающих канала, в каждый из которых включена схема усиления и восстановления импульса.

Рис. 34.2. Структурная схема линейного регенератора: А1, А2 – усилители, Р1, Р2 – регенераторы формы импульсов

В качестве светоизлучателей для ЦВОЛС применяют полупроводниковые лазеры, имеющие следующие основные характеристики:

- Мощность порядка единиц (для одномодовых) и десятков (для многомодовых) мВт,

- Эффективность излучения – (2-4)%,

- Скорость передачи информации – до 5 Гбит/с,

- Ширина спектральной линии – (0,1 – 0,5) нм,

- Длина волны- (1,3 – 1,55) мкм.

В качестве источников излучения могут работать также светодиоды. В отличие от лазеров, они являются некогерентными источниками излучения, работают на длине волны (0,82 – 0,85) мкм и могут передавать цифровой поток со скоростью 100 Мбит/с.

Весь оптический диапазон делится на три области: Ультрафиолетовый (0,01…0,4 мкм), видимый (0,4…..0,76 мкм) и инфракрасный (0,76…100 мкм). Наименее освоен ультрафиолетовый участок диапазона.

КОУ, Л.34, стр.3

В качестве оптоэлектронных преобразователей применяют устройства с фотонные детекторы, такие как фотодиоды, лавинные фотодиоды, фоторезисторы и другие.

Конструктивно все элементы оптических передатчика и приемника изготовляются в виде компактного устройства – квантово-электронного модуля (КЭМ). При необходимости передающий и приемный КЭМ содержат схемы стабилизации параметров излучателя и фотодетектора.

Приведем для примера некоторые параметры КЭМ приемника – КЭМ – 34 – 4ПРА:

- Скорость сигнала – 34,5 Мбит/с,

- Чувствительность – 4 10 В/Вт,

- Ток потребления – 60 мкА.

Параметры соответствующего модуля передатчика

(КЭМ – 34 – 4ПДА) следующие:

- Длина волны излучения – 0,82….0,88 мкм,

- Ширина спектра излучения – 4 нм,

- Средняя мощность излучения – 1 мВт,

- Скорость передачи информации – 34,5 Мбит/с,

- Напряжение питания – 4,5 В,

- Ток потребления – 300 мкА.

Характеристики некоторых волоконно-оптических систем передачи приведены в табл. 34.1

Таблица 34.1. Характеристики волоконно-оптических систем передачи

Характеристика	Городская связь, «Соната -3»	Зоновая связь, «Сопка – 3»	Магистральная связь, «Сопка – 4м»
Система передачи	ИКМ - 120	ИКМ -480	ИКМ -1920
Скорость передачи, Мбит/с	8,5	34	140
Длина волны, мкм	0,85	1,3	1,55
Коэффициент затухания, дБ/км	5	1	0,4
Длина регенерационного участка, км	8	41	38
Полоса пропускания , МГц км	500	800	5000
Дальность связи, км	Десятки	Сотни	Тысячи

КОУ, Л.34, стр.4