22.2. Основні види дисперсії волоконних світловодів. Світловоди зі зміщеною дисперсією.

Под дисперсией понимают увеличение длительности оптического импульса при прохождении им волоконного световода определенной длины, обычно 1 км.

Дисперсия определяет полосу пропускания световода и возникает из-за рассеяния во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Наличие этого эффекта приводит к увеличению длительности оптического импульса в процессе его прохождения по оптическому кабелю, к появлению межсимвольной интерференции (наложению фронтов двух соседних импульсов друг на друга). Дисперсия в общем случае характеризуется тремя основными факторами, рассматриваемыми ниже:

• различием скоростей распростр. направляемых мод (межмодовой дисперсией )

• направляющими свойствами световодной структуры (волноводной дисперсией ),

• свойствами материала оптического волокна (материальной дисперсией )

Чем меньше значение дисперсии, тем больший поток информации можно передать по волокну. Результирующая дисперсия определяется из формулы:

Межмодовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения у мод, и имеет место только в многомодовом волокне.

Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих и имеет место при распространении как в одномодовом, так и в многомодовом волокне, возникает из-за конечной спектральной ширины оптической несущей выходного сигнала передатчик. Однако наиболее отчетливо она проявляется в одномодовом волокне, в виду отсутствия межмодовой дисперсии. Она обусловлена зависимостью условий распространения света по волокну от длины волны. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления волокна от длины волны. Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны.

обычное одномодовое волокно

В олокна со смещенной дисперсией

Далеко не во всех одномодовых волокнах используется ступеньчатый профиль показателя преломления. Некоторые имеют более сложную структуру, позволяющую оптимизировать работу волокна на какой-либо одной длине волны.

Отличие в затухании и дисперсионных характеристиках волокна на двух приведенных длинах волн может быть использовано для дальнейшего улучшения его свойств. Волокно может работать в режиме с большей скоростью передачи на длине 1300 нм, но на меньшие расстояния, или при меньших скоростях, но на большие расстояния при 1550 нм.

22.3. Вибір сигналів для кцлт: код з чпі, модифікований код з чпі,блокові коди (алгоритм кодування, переваги та недоліки, порівняльний аналіз енергетичних спектрів).

Реальный линейный цифровой сигнал, передаваемый по участку регенерации– это определенная последовательность видеоимпульсов. Учитывая, что на участке регенерации есть ограничение снизу (ЛТ) и сверху (цепь кабеля св.), линейный цифровой сигнал с одной стороны не должен содержать постоянную составляющую, чтобы уменьшить влияние ограничения снизу , с другой стороны быть сосредоточен в области частот наименьшего затухания, чтобы уменьшить ограничение сверху.

Н еобходимым требования удовлетворяет код с чередующейся полярностью импульсов (ЧПИ), который широкое распространение. Алгоритм перехода от двоичного сигнала к коду ЧПИ состоит в том, что символу «0» в обоих случаях соответствует пауза, а символу «1» в коде ЧПИ соответствуют импульсы положительной или отрицательной полярности. Строгое чередование полярности импульсов позволяет резко уменьшить линейные искажения второго рода и частично ослабить линейные искажения первого рода. Достоинством кода ЧПИ является чрезвычайная простота обратного перехода к двоичному сигналу, что производится в ПК_ПР. Для этого достаточно осуществить двухполупериодное выпрямление сигналов кода ЧПИ. Наиболее мощные частотные компоненты сигналов кода ЧПИ расположены в области частот, прилегающих к 0,5f_Т, поэтому условия прохождения сигналов по линии связи рассматриваются на полутактовой частоте. Недостатки: 1)нет fт; 2) в коде ЧПИ возможно появление подряд множество символов «0».

Модифицированный код ЧПИ. Существенным недостатком кода ЧПИ является трудность реализаций, если подряд идет множество «0», - на входе УВТЧ будет действовать длительная пауза, что может привести к срыву его работы.

Суть модификации кода ЧПИ состоит в том, что в паузу, длина которой превышает n нулей, помещают балластные сигналы. Они препятствуют ухудшению работы УВТЧ, но в то же время легко могут быть обнаружены и изъяты на приеме. В качестве примера рассмотрим получивший широкое распространение код высокой плотности следования единиц (КВП-3/HDB-3), у которого n=3. В качестве балластных используются два типа сигналов, имеющих условное обозначение «000V» и «B00V». При выборе конкретного вида балластного сигнала исходят из следующих условий:

• полярность импульса «B» всегда противоположна полярности предшествующего импульса;

• полярность импульса «V» всегда совпадает с полярностью предшествующего импульса;

• если между двумя соседними паузами в двоичном сигнале с числом нулей n1 4 и n2 4 четное число единиц, то заполнение второй паузы начинается с балластного сигнала «B00V»;

• если число единиц между двумя вышеупомянутыми паузами нечетное, то заполнение второй паузы начинается с балластного сигнала «000V».

000+

-00-

Рис. 4.3

-00-

+00+

Рис. 4.4

Блочные коды. Основное назначение блочных кодов состоит в уменьшении тактовой частоты f_Т, что связано с использованием кодов с основанием М >2. При блочном кодировании двоичный сигнал разбивается на блоки, состоящие из l элементов, и каждому блоку по определенному правилу ставится в соответствие блок, содержащий k элементов кода с основанием М, причем, т.к. М >2, то l > k. Для блочных кодов принято условное обозначение «lBkM», где l и k указывают на число элементов в исходном и результирующем блоках, соответственно. Буква «В» означает, что в исходном блоке используется бинарный код (с основанием 2), а вместо М используются буквы, определяющие основание кода в результирующем блоке: Т – троичное, Q – четверичное, QT – пятеричное и т.д.

Важнейшими параметрами блочных кодов с точки зрения их использования в ЦСП являются коэффициент уменьшения тактовой частоты и избыточность кода . Недостатком, мешающим широкому использованию блочных кодов в ЦСП, является необходимость дополнительной синхронизации по блокам с целью нахождения начала (конца) каждого блока.