ВСТУП

Початок ХХІ століття характеризується надзвичайно швидким розвитком різних, особливо кабельних систем і комп’ютерних технологій, синтез яких поклав початок створенню широкосмугової світової інфраструктури. Прогрес в області електроніки, оптичних, квантових і оптоелектронних технологій дозволив різко підвищити швидкодію кінцевих пристроїв систем передачі інформації (40...80 Гбіт/с) і розширити їхню смугу пропущення (близько 100 ГГц). При цьому смуга пропущення середовища передачі (оптичних кабелів - ОК) складає десятки ТГц. Завдяки цьому обсяг переданої інформації з одного волокна у волоконно-оптичних лініях зв'язку (ВОЛЗ) збільшився в багато разів. Дальність передачі сигналів без проміжних пунктів регенерації зросла до декількох сотень кілометрів і в перспективі досягне тисяч кілометрів.

На сьогоднішній день мідні кабельні лінії зв’язку повсюдно витісняються оптичними лініями зв’язку. Це відбувається тому, що мідні кабельні лінії вже майже досягли своїх граничних можливостей. Зі швидким ростом темпів урбанізації, соціально-економічного і науково-технологічного прогресу, вимоги до ліній зв’язку тільки збільшуються. Тому використання ВОЛЗ стають все більш актуальними та економічно виправданими.Вимоги до смуги пропускання ВОЛЗ подвоюються кожні два роки. Споживачі бажають користуватися мережами з усе більшою смугою пропускання. Тільки ОК можуть забезпечити транспортування необхідної смуги. Інженери, що проектують оптоволоконні лінії зв’язку мають спроектувати та збудувати велику кількість ВОЛЗ зараз та у найближчому майбутньому.

Паралельно зі створенням і будівництвом ВОЛЗ для систем передачі цифрової інформації, експлуатуються і продовжують створюватися системи передачі аналогової інформації. У першу чергу це системи кабельного телебачення (СКТ). Створюються також ВОЛЗ для передачі сигналів телебачення високої чіткості. Збільшення числа абонентів при зрослих вимогах до якості і кількості видів послуг зв'язку приводить до необхідності збільшення обсягу і швидкості передачі на магістральних, зонових і міських лініях зв'язку, по яких передається груповий сигнал, і до розширення смуги переданих частот на абонентській ділянці до 1000 МГц. Для рішення цих задач розробляються і впроваджуються нові для оптичного зв'язку методи ущільнення групових каналів: по довжинах хвиль (WDM), оптичне часове (OTDM). Успішно здійснені польові випробування солітонних систем передачі.

У майбутньому планується створення повністю оптичних фотонних мереж, ліній і систем. Я маю на увазі, що в таких системах усі процеси передачі, прийому, обробки і комутації сигналів будуть відбуватися винятково на фотонному рівні, без участіелектронних пристроїв. На сьогоднішній день вже розроблені оптичні комутатори з оптичним керуванням оптичні підсилювачі з дистанційним оптичним живленням, генератори оптичних імпульсів із заданими параметрами і низка пасивних оптичних елементів – оптичні відгалужувачі й розгалужувачі, оптичні вентилі (ізолятори), компенсатори хроматичної дисперсії, оптичні фільтри, поляризатори і циркулятори, мультиплексори і демультиплексори. На їхній основі розробляються оптичні процесори.

У даній дипломній роботі буде розглянуто питання проектування магістральної волоконно-оптичної лінії зв’язку між м. Харків та м. Суми.

1 Організація волз

Волоконно-оптичні системи передачі (ВОСП) – це сукупність апаратури, оптичних пристроїв та оптичних кабелів (ОК), що використовуються на волоконно-оптичних лініях зв’язку (ВОЛЗ) , на основі та з допомогою яких здійснюються, передаються та обробляються оптичні сигнали.

У загальному випадку основними компонентами волоконно-оптичної лінії зв’язку є:

- Кодер\декодер

- Оптичний передавач;

- Оптичний приймач;

- Повторювач (НРП);

- Пасивні оптичні компоненти;

- Волоконно-оптичний кабель;

Рис. 1.1 Узагальнена схема ВОЛЗ

Оптичний передавач – пристрій, що трансформує вхідний електричний сигнал у вихідний оптичний сигнал , що передається в оптичному кабелі. Існують різні оптичні передавачі, що відрізняються по конструкції, а також по типу джерела випромінювання. Одні працюють на невеликих швидкостях на лініях з максимальною довжиною до декількох метрів, інші передають сотні та навіть тисячі мегабіт за секунду на відстані у декілька тисяч кілометрів.

У склад оптичного передавача входять: джерело випромінювання(оптичного), узгоджуючий оптичний пристрій, електронні схеми модуляції та стабілізації режимів роботи джерела випромінювання. Головним елементом передавача є джерело випромінювання. Воно має випромінювати на довжині хвилі, що відповідає одному з вікон прозорості оптичного волокна; забезпечувати достатньо високу потужність випромінювання та ефективне потрапляння променів до волокна; мати високу швидкість роботи, що має забезпечити високошвидкісну модуляцію; відрізнятися простотою, якістю та малими габаритами.

Оптичний приймач здійснює зворотне перетворення вхідних оптичних імпульсів у вихідні імпульси електричного струму. Основними елементами оптичних приймачів є фотодетектор, що перетворює отриманий оптичний сигнал в електричний, та каскад оптичних підсилювачів, що підсилюють сигнал та перетворюють його у форму, що можна обробити. Фотодетектор, як і джерело оптичного випромінювання має відповідати деяким вимогам: мати високу чутливість та швидкодію, вносити мінімальні шуми у приймаючу систему, відрізнятися стабільністю робочих характеристик, мати невеликі розміри, бути високонадійним та недорогим. Найбільше цим вимогам відповідають напівпровідникові фотодетектори. Якщо приймаюча та передаюча станції знаходяться дуже далеко одна від одної, наприклад за декількасот кілометрів, то може додатково знадобитися одне чи декілька проміжних регенераційних пунктів для підсилення послабленого у процесі розповсюдження оптичного сигналу , а також для відновлення фронтів імпульсів. У якості таких пристроїв використовуються оптичні ретранслятори – повторювачі та оптичні підсилювачі.

Повторювач спочатку перетворює оптичний сигнал у електричну форму, підсилює, корегує, а потім знову перетворює в оптичний сигнал. Повторювач можна представити як послідовно з’єднані приймальний та передаючий оптичні модулі. Блок регенерації відновлює прямокутну форму імпульсів, прибирає шум.

Оптичний підсилювач, на відміну від повторювача не здійснює оптоеклектричного перетворення, а відразу виконує підсилення оптичного сигналу. Оптичні підсилювачі у однаковій мірі підсилюють як вхідний сигнал так і шум. Окрім того, вони вносять власні шуми у вихідний оптичний канал. Однією з основних переваг підсилювача є простота конструкції, в котрій переважають пасивні компоненти, що мають низьку ціну та меншу кількість компонентів, ніж у повторювача.

До пасивних оптичних компонентів відносять: оптичні з’єднувачі, розетки, шнури, розподільчі панелі, кросові шафи, з’єднувальні муфти, оптичні розгалужувачі, атенюатори, системи спектрального ущільнення та інші – все, що необхідно для забезпечення передачі оптичного сигналу по волоконно-оптичному приймачу.

Оптичний з’єднувач – це пристрій, що призначений для з’єднання різних компонентів волоконно-оптичного лінійного тракту у місцях вводу та виводу випромінювання. Такими місцями є: оптичні з’єднання оптоелектричних модулів.(приймачів та передавачів) з волокном кабелю, з’єднання відрізків оптичних кабелів між собою, а також іншими компонентами. Розрізняють нероз’ємні та роз’ємні з’єднувачі. Нероз’ємні з’єднувачі використовуються у місцях постійного монтажу кабельних систем. Основним методом монтажу, що забезпечує нероз’ємне з’єднання є сварка. Роз’ємні з’єднувачі (конектори) допускають багатократні з’єднання роз’єднання. Проміжне положення займають з’єднання типу механічного сплайса – пристрої для швидкої стиковки оголених волокон з покриттям діаметром 250 мкм – 1мм за допомогою спеціальних механічних зажимів. Використовується для одноразового та для багатократного користування.