Содержание дисциплины «Волоконно-оптические системы передачи» Введение

Общая характеристика предмета: цели и задачи его изучения, место и роль предмета в подготовке техника – электросвязи, связь предмета с другими дисциплинами. Достижения науки и техники в области оптической связи. Передовой отечественный и зарубежный опыт развития средств связи. Достоинства волоконно-оптических кабелей и актуальность их использования на телекоммуникационных, локальных и глобальных сетях.

Раздел 1. Основы построения оптических систем передачи

Тема 1.1 Структурная схема волоконно- оптической системы передачи, иерархия цифровых систем передачи.

Принципы построения ВОСП. Обобщенная структурная схема ВОСП. Назначение компонентов схемы. Принцип передачи сигналов по ВОЛС

Тема 1.2 Характеристика диапазонов электромагнитных волн для оптической связи

Виды излучений. Источники света. Спектры и виды спектров. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Электромагнитные волны. Диапазоны длин волн, для передачи сигнала по оптоволокну.

Тема 1.3 Характеристики физических сред для передачи оптических сигналов.

Характеристики материалов для изготовления источников, приемников оптического излучения и волноводов. Характеристики оптического волокна.

Раздел 2. Основы передачи информации по волоконным световодам

Тема 2.1 Волоконный световод, принцип действия.

Конструкция волоконного световода, принцип действия и основные параметры.

Практическая работа № 1 « Расчет конструктивных параметров оптического волокна»

Тема 2.3 Типы волоконных световодов

Типы оптических волокон. Конструкция одномодового и многомодового волокон. Распределение различных мод по оптоволокну. Ступенчатое и градиентное оптическое волокно. Выбор длины волны для передачи оптических сигналов.

Практическая работа № 2 «Расчет энергетических параметров оптического волокна»

Тема 2.4 Передаточные и оптические параметры, затухание сигналов в световодах.

Основные передаточные характеристики ОК: затухание и дисперсия.

Потери или ослабление сигнала в оптическом волокне. Причины потерь: собственные внутренние потери, потери, вызванные примесями,

Рэлеевское рассеяние, и потери, вызванные несовершенством оптоволокна.

Зависимость величины потерь от длины волны.

Понятие о дисперсии, виды дисперсии и их краткая характеристика, причины дисперсии.

Практическая работа № 3 «Расчет дисперсионных параметров оптического волокна»

Тема 2.5 Защитные покрытия волоконных световодов.

Плотное буферное покрытие и свободная буферная.

Раздел 3.Оптическая кабельная система

Тема 3.1 Оптические кабели.

Кклассификация и конструктивные особенности. Система маркировки, нумерация. Кабели отечественного и импортного производства.

Тема 3.2 Оптические разъемы, сростки.

Кабельная арматура, коммутационно распределительные устройства

оптические разъемные соединители, разветвители, ответвители и волоконно-оптические шнуры.

Тема 3.3 Пассивные оптические устройства.

Оптические разветвители, оптические изоляторы, Волоконно-оптические фильтры, оптические аттенюаторы, оптические коммутаторы, волоконно-оптические терминаторы.

Раздел 4. Передающие оптоэлектронные компоненты

Тема 4.1 Основные требования к источникам излучения. Светоизлучающие диоды. Требования к источникам оптического излучения. Светоизлучающие диоды. Конструкции, принцип действия, основные электрические и оптические характеристики.

Тема 4.2 Лазерные диоды

Лазеры. Лазерные диоды. Конструкции, принцип действия, основные электрические и оптические характеристики. Согласование источников излучения с физическими средами.

Лабораторная работа 1. Изучение источников оптического излучения (светодиоды и лазеры)

Раздел 5. Приемные оптоэлектронные компоненты

Тема 5.1 Функциональный состав ПРОМ

Фотоприемники для оптических систем передачи. Требования к приемникам оптического излучения. Определение фотодетектора. Виды фотодетекторов.

Тема 5.2 P-I-N фотодиоды

Фотодиоды конструкции p-i-n. Принцип действия, основные характеристики.

Тема 5.3 Лавинные фотодиоды

Лавинные фотодиоды. Конструкции, принцип действия, основные характеристики. Преимущества ЛФД.

Лабораторная работа 2. Изучение фотодетекторов (фотодиоды конструкций p-i-n, APD)

Раздел 6. Методы уплотнения информационных потоков

Тема 6.1 Методы пространственного уплотнения ОК и временного уплотнения (TDM)

Суть пространственного уплотнения и метода временного уплотнения. Временное уплотнение на уровне оптических сигналов ОTDM. Схема, назначение основных элементов схемы. Достоинства и недостатки, область применения. Экономическая эффективность

Тема 6.2 Методы частотного уплотнения (FDM) и спектрального уплотнения (WDM)

Суть методов частотного и спектрального уплотнения. Схема тракта передачи и тракта приема. Назначение отдельных устройств. Достоинства и недостатки, область применения.

Тема 6.3 Оптические компоненты для систем передачи и оптических сетей. Оптические мультиплексоры/демультиплексоры. Оптические коммутаторы и маршрутизаторы. Оптические вентили и фильтры. Оптические преобразователи: конверторы длин волн и транспондеры. Компенсаторы дисперсии.

Тема 6.4 Сравнительная оценка методов уплотнения

Оценка экономической эффективности каждого метода. Сравнение способов реализации каждого метода. Оценка перспектив применения методов, выбор наиболее перспективного метода.

Лабораторные работы 3 и 4. «Изучение методов уплотнения информационных потоков»

Раздел 7. Линейный тракт ВОСП

Способы построения линейных трактов оптических систем передачи. Требования к линейным сигналам одноволновых оптических цифровых систем передачи.

Тема 7.1 Выбор линейных кодов ВОСП

Линейные коды оптических систем передачи. Классификация кодов и их характеристики, алгоритмы формирования кодов. Линейные коды 1В2В, mBnB, скремблированные коды и их характеристики. Проектирование линейных одноволновых трактов. Ограничения длины регенерационного участка. Требования к линейным трактам систем с многоволновой передачей. Код HDB-3 как стыковой.

Практическая работа № 4 «Линейные коды ВОСП»

Тема 7.2 Принцип построения двухволоконной однополосной ВОСП

Схема двухволоконной однополосной ВОСП. Назначение узлов схемы.

Достоинства и недостатки, область применения.

Тема 7.3 Принцип построения одноволоконной двухполосной ВОСП

Схема одноволоконной двухполосной ВОСП. Назначение узлов схемы.

Достоинства и недостатки, область применения.

Лабораторная работа 5 «Изучение схемы организации ВОСП»

Тема 7.4 Оптические ретрансляторы

Способы построения ретрансляторов: с обработкой сигнала в оптической форме и с обработкой сигнала в электрической форме.

Схемная реализация ретрансляторов. Назначение узлов схемы.

Тема 7.5 Оптические усилители

Принципы оптического усиления. Классификация усилителей. Назначение. Полупроводниковые оптические усилители. Конструкции, принцип действия, основные характеристики.

Раздел 8. Волоконно-оптические системы передачи

Тема 8.1 Аппаратура ВОСП для местных сетей

Системы связи для организации соединительных линий первичной цифровой иерархии.

Характеристика систем передачи, источников излучения, применяемых в них. Состав оборудования. Организация телеконтроля и служебной связи. Структурная схема оборудования линейного оптического тракта. Назначение отдельных устройств.

Лабораторная работа № 6 «Изучение аппаратуры местных сетей»

Тема 8.2 Аппаратура ВОСП для внутризоновых сетей

Системы связи для организации внутризоновых сетей.

Техническая характеристика систем передачи, источников излучения, применяемых в них, выбор типа линейного кода, определение скорости передачи линейного сигнала. Состав оборудования. Организация телеконтроля и служебной Лабораторная работа № 7 «Изучение аппаратуры внутризоновых сетей»

Тема 8.3 Аппаратура ВОСП для магистральных сетей

Системы связи для организации магистральных сетей.

Техническая характеристика систем передачи, источников излучения, применяемых в них, выбор типа линейного кода, определение скорости передачи линейного сигнала. Состав оборудования. Организация телеконтроля и служебной связи.

Структурная схема оборудования линейного оптического тракта. Назначение отдельных устройств.

Лабораторная работа № 8 «Изучение аппаратуры магистральных сетей»

Раздел 9. Диагностика и эксплуатация оптической сети

Тема 9.1 Измерительные и тестирующие оборудование.

Оптические методы измерений. Классификация оптических измерений.

Измерение длины волны.

Тема 9.2 Монтаж и настройка оборудования ВОСП

Состав работ и требования к методам монтажа оборудования. Монтаж питающей проводки. Прокладка и монтаж станционных кабелей.

Состав работ и требования к настройке оборудования. Электрические проверки основных стоек и блоков аппаратуры ВОСП. Проверка оборудования в режиме «на магистраль».

Лабораторная работа № 9 «Изучение методов электрических проверок ВОСП»

Тема 9.3 Расчет длины регенерационного участка по затуханию и дисперсии

Причины затухания и его влияние на длину участка регенерации.

Порядок расчетов длины регенерационного участка. Необходимость учета потерь на разъемных и неразъемных соединениях. Потери на вводе. Величина строительных длин современных кабелей. Причины дисперсии и ее влияние на длину участка регенерации. Порядок расчетов длины регенерационного участка. Сравнение результатов расчетов длины участка регенерации по дисперсии и по затуханию и выбор оптимальной длины.

Возможность изменения расчетных величин за счет выбора другого вида кабеля.

Практическая работа № 5 «Расчет длины регенерационного участка по затуханию»

Практическая работа № 6 «Расчет длины регенерационного участка по дисперсии»