Контрольные вопросы
1. Функция фотодетектора состоит:
а) в преобразовании электрического сигнала в оптический;
б) преобразовании оптического сигнала в электрический;
в) усилении оптического сигнала;
г) нет правильного ответа.
2. Каким требованиям должны удовлетворять фотодетекторы?
а) работать в требуемом динамическом диапазоне;
б) обладать заданной широкополосностью;
в) точно воспроизводить форму оптического сигнала, без внесениядополнительного шума;
г) все вышеперечисленные.
3. Основным элементом приемных оптических модулей является:
а) малошумящий усилитель;
б) согласующее устройство;
в) корректирующий фильтр;
г) фотодиод.
4. В диапазонах 1,3 и 1,55 мкм преобладают:
а) кремниевые фотодиоды;
б) германиевые фотодиоды;
в) лавинные фотодиоды;
г) нет правильного ответа.
5. Величина токовой чувствительности у лавинных фотодиодов состав-
ляет:
а) 2 ... 4 А/Вт;
б) 0,4 ... 0,7 А/Вт;
в) 22 ... 60 А/Вт;
г) нет правильного ответа.
6. Фототок обратно пропорционален:
а) заряду электрона;
б) энергии фотона;
в) токовой чувствительности фотодиода;
г) падающей мощности оптического излучения.
7. Когерентные оптические приемники превосходят по чувствительности приемные устройства прямого усиления:
а) на 5 ... 10 дБ;
б) 10 ... 15 дБ;
в) 20 ... 25 дБ
г) нет правильного ответа.
8. Принцип действия полупроводникового диода основан на принципе:
а) внешнего фотоэффекта;
б) внутреннего фотоэффекта;
в) внутреннего и внешнего фотоэффектов;
г) нет правильного ответа.
9. Быстродействие фотоприемника зависит:
а) от подвижности носителей заряда;
б) длины волны света;
в) ширины обедненной зоны;
г) все вышеперечисленные.
10. С какой целью в фотодиодах используется просветляющий слой?
а) для ускорения фотонов света;
б) для уменьшения отражаемой мощности падающего излучения;
в) для изменения направления падающего излучения;
г) нет правильного ответа.
Лекция 4. ЛИНЕЙНЫЙ ТРАКТ ВОСП
4.1. Структура и параметры линейного тракта цифровой
волоконно-оптической системы передачи
Волоконно-оптические системы передачи занимают особое место в ряду существующих систем передачи информации. Область рабочих частот ВОСП лежит выше радиочастотного диапазона, в котором применение электрических кабелей уже невозможно. При этом ВОСП остается кабельной системой, в которой средой распространения сигналов служит оптическое волокно. Принципиальные отличия многоканальных ВОСП от многоканальных радиосистем или многоканальных систем передачи по электрическим кабелям связаны с особенностями их линейных трактов.
Определение: Линейным трактом любой цифровой системы передачи называется совокупность комплекса технических средств и среды распространения сигналов электросвязи, обеспечивающих передачу цифрового сигнала со скоростью, принятой для данной системы передачи с Рош Pош зад.
В настоящее время ВОСП создаются в виде оборудования волоконно-оптических линейных трактов, предназначенных для совместной работы с унифицированной каналообразующей аппаратурой с временным или частотным разделением каналов. При этом предусмотрена и унификация параметров стыка, что позволяет применять одну и ту же каналообразующую аппаратуру для организации связи по линиям передачи с использованием других сред распространения сигналов электросвязи.
Состав и назначение основных элементов цифрового
волоконно-оптического линейного тракта
Цифровые линейные тракты кабельных систем передачи строятся по единой структуре и состоят из оконечных пунктов ОП, промежуточных пунктов (обслуживаемых или необслуживаемых регенераторов) ПП и участков регенерации.
Рис. 4.1. Структура цифрового волоконно-оптического линейного тракта
В состав технических средств ЦВОЛТ входят следующие основные элементы (рис. 4.1):
1. Линейная информационная аппаратура, к которой относятся:
а) оконечная аппаратура линейного тракта (ОАЛТ);
б) промежуточная аппаратура линейного тракта (ПАЛТ) линейные регенераторы, размещенные в обслуживаемых (ОРП) или необслуживаемых (НРП) пунктах.
2. Сервисная аппаратура, к которой относятся:
а) аппаратура телемеханики (АТМ);
б) аппаратура служебной связи (АСС).
3. Контрольно-измерительная аппаратура.
4. Аппаратура вторичного электропитания.
5. Оборудование ввода и стыка.
Средой распространения для ЦВОСП является непрерывная направляющая система, состоящая из последовательно соединенных оптических компонентов: волокон станционных и линейных кабелей, оптических соединителей, оптических разветвителей, оптических вентилей.
Линейная информационная аппаратура (ОАЛТ и ПАЛТ) обеспечивает передачу непосредственно информационного сигнала по линейному тракту и предназначена:
для преобразования электрических сигналов в оптические и обратно;
обработки (усиления, коррекции, регенерации) электрических сигналов;
преобразования кода цифрового сигнала;
детектирования ошибок.
Сервисная аппаратура (АТМ и АСС), а также контрольно-измерительная аппаратура предназначены для организации технической эксплуатации и обслуживания ЦВОЛТ.
Аппаратура вторичного электропитания предназначена для бесперебойного энергоснабжения аппаратуры оконечных и промежуточных пунктов как дистанционно, так и от автономных источников: термоэлектрогенераторов (ТЭГ) и радиоизотопных термоэлектрогенераторов (РИТЭГ).
Оборудование ввода и стыка обеспечивает кабельные соединения станционных и линейных элементов ЦВОЛТ.
Прохождение информационного сигнала в линейном тракте ЦВОСП
Многоканальный цифровой сигнал из передающей части каналообразущей аппаратуры ЦСП (рис.4.2) оконечного пункта А (ОП А) поступает в
ОАЛТпер на преобразователь кода ПКпер, который осуществляет преобразование цифрового сигнала, представленного в виде кода стыка КС, в линейный код КЛ.
Цифровой сигнал в линейном коде поступает на передающий оптический модуль ПОМ, где этим сигналом осуществляется модуляция интенсивности излучения лазерного диода или светодиода.
Через разъемный оптический соединитель, устанавливаемый на корпусе ПОМ, цифровой сигнал в оптическом диапазоне частот поступает в одноволоконный станционный кабель и далее в линейный кабель ОК.
Принимаемый из линии оптический цифровой сигнал через станционный оптический кабель и разъемный оптический соединитель, установленный на корпусе приемного оптического модуля ПРОМ, поступает в приемное оборудование линейного тракта промежуточного или оконечного пункта, где осуществляется регенерация цифрового сигнала. В настоящее время экономически целесообразней осуществлять регенерацию электрического цифрового сигнала. Применение оптических ретрансляторов на основе полупроводниковых квантовых и волоконных усилителей находится в стадии исследования, а их реализация достаточно сложна, поэтому промежуточная информационная аппаратура строится с двойным преобразованием: оптический сигнал в электрический регенерация электрический сигнал в оптический. На промежуточном пункте преобразований кода цифрового сигнала не происходит.
В ПРОМ осуществляются преобразование оптического сигнала в электрический сигнал и обработка электрического сигнала (усиление, фильтрация, коррекция). С выхода ПРОМ электрический сигнал поступает на вход электронного регенератора ЭР, где восстанавливаются амплитуда, форма и временные соотношения импульсов цифрового сигнала. Восстановленный цифровой сигнал с выхода ЭР поступает:
Рис. 4.2. Обобщенная структурная схема линейного тракта ЦВОСП
на промежуточном пункте на вход ПОМ, где осуществляются операции, аналогичные ПОМ ОАЛТ пер и далее в линию;
на оконечном пункте на вход преобразователя кода ПКпр, который преобразует цифровой электрический сигнал, представленный линейным кодом, в код стыка, и далее в приемную часть каналообразующей аппаратуры ЦСП оконечного пункта Б.
В ПАЛТ и ОАЛТпр осуществляется контроль качества прохождения информации по линейному тракту ЦВОСП при помощи детекторов ошибок ДО, а также из принятого цифрового сигнала выделяется тактовая частота fт, необходимая для работы ДО и ПКпр.
Параметры ЦВОЛТ условно можно разделить на оперативно-технические и электрические.
К оперативно-техническим параметрам относятся:
максимальная дальность связи, L;
скорость передачи, B;
достоверность, pош ;
надежность.
К электрическим параметрам относятся:
вид линейного кода;
тактовая частота, fт;
вероятность ошибки одиночного регенератора, pош1;
средняя мощность оптического излучения, Рпер;
энергетический потенциал, Э.
Перечисленные параметры являются общими для большинства МСПИ, применяющихся на первичных сетях связи, поэтому их сравнительный анализ позволяет сделать вывод о преимуществах или недостатках той или иной системы передачи.