ДС Радиооптика_1 / Литература ч.1 / Введение в радиооптику

Г.Г. Червяков, В.В. Роздобудько

где Рпер − уровень мощности источника излучения, вводимой в ОВ; Рлт − потери линейного тракта, учитывающие погонное затухание в ВОК, потери в разъемных и неразъемных соединениях. Рлт можно представить в виде

где α′ − приведенные суммарные потери на единицу длины (1 км) линии. Тогда соотношение (9.4) перепишем в виде

накладывающем ограничения на величину L. Величина L определяется из условий одновременного выполнения неравенств (9.3) и (9.7). Таким образом, возможна ситуация, когда одно из неравенств (9.3) или (9.7) будет выполняться с запасом. Это означает, что при заданных требованиях на линию (Рош, Fт, L) можно ослабить требования к линейному сигналу, аппаратуре или кабелю, удешевив тем самым систему связи. Уширение импульса из-за временных характеристик системы можно уменьшить выравниванием частотной характеристики в последетекторных цепях, но это сопряжено либо с увеличением Рош, либо с необходимостью увеличения мощности на входе фотодетектора М [77]. Тогда два рассмотренных неравенства, в которых определялось значение L, (9.3) и (9.7) сводятся к одному [77]:

Значения М зависят от формы и длительности импульсов [85, 104], Поскольку ошибки, возникающие в каждом регенераторе цифрового линейного тракта, Рош можно считать независимыми случайными величинами, вероятность ошибки при включении n регенераторов увеличивается в n раз:

т.е. в цифровых системах передачи для сохранения защищенности от шума при увеличении числа регенерационных участков необходимо уменьшить в n раз вероятность ошибки в каждом регенераторе, для чего потребуется лишь незначительно увеличить защищенность от шума (уровень сигнала) на входе каждого регенератораторе, для чего потребуется лишь незначительно увеличить защищенность от шума (уровень сигнала) на выходе каждого регенератора.

Вероятность Рош в системах с ИКМ сигналами наиболее часто рассчитывают на основе методики [105], когда сигналы на выходе приемника представляются гауссовскими случайными величинами и Рош ориентировочно оценивается через величину отношения с/ш системы

242

Введение в радиооптику

График изменения вероятности ошибки Рош при изменении от-

ношения пикового сигнала is к среднеквадратичному шумовому току ( iN = (iN-2)0,5 показан на рис. 9.7 [80]. При ic2/ iN 2 > l хорошей аппроксимаци-

ей зависимости Рош от отношения ic2/ iN 2 является выражение

На основе методики, описанной выше, выполнен расчет междугородной ВОСС для передачи цифровой ИКМ информации со скоростью 34,368 Мбит/с (480 телефонных каналов) при Рош = 10−9 для усилительного участка и не менее 10−6 − для всей линии на расстояние 136 км.

Рисунок 9.7 − Зависимость Рош от отношения сигнала к шуму на выходе детектора

Результаты расчета цифровой междугородной ВОСС

бронированный, в пластмассовой оболочке с расположенными в центре и по периферии сердечника кабеля силовыми элементами из кевлара; в кабеле имеются две металлические (медные) жилы диаметром 1,2 мм для дистанционного питания; масса кабеля, кг/км

243

244

Введение в радиооптику

Быстродействие передающего

модуля t21, нс Быстродействие приемного

модуля с ЛФД, нс Погонное среднеквадратичное уширение импуль-

сов с учетом модовой и материальной дисперсий не превысит σ, нс/км Уширение импульсов на усилительном

участке, длиной Lyy: t24 = σLyy = 1·13,9, нс Сумма квадратов характеристических времен

S = t221 + t222 +t224, нс

Быстродействие системы

T28 = 1,11S0,5 = 1,11(227,2)0,5, нс

Поскольку t26 < t20, длина усилительного участка 13,88 ограничивается потерями в системе и равна Lyy, км Запас по быстродействию в системе t28 − t20 невелик и не позволяет существенно снизить значения

t21, t22, t23, t24, т.е. ослабить требования к элементам ВОСС Число усилительных (регенерационных)

участков на трассе ВОСС m = L/Lyy = 136/13,88 Значение Рош для всей линии

Рош.лин = Рош/m = 10−9/10

Допустимая величина Рош линии в целом при передаче телефонных сообщений считается 10−6, т.е. рассчитанная величина Рош.лин удовлетворяет нормам.

9.4 Типовые волоконно-оптические системы связи

В большинстве промышленно развитых стран мира налажен промышленный выпуск отдельных ВОСС различного назначения. Указанные системы связи все более широко применяют в различных областях науки и техники. В табл. 9.14 − 9.20 приведены данные по типовым ВОСС. В табл. 9.10 показаны параметры отечественных ВОСС, продемонстрированные на международной выставке «Связь-81» [106], в табл. 9.11 − 9.12 − системы, выпускаемые зарубежными фирмами США, Японии, ФРГ и Франции. В табл. 9.13 указаны рекомендуемые [107, 108] величины разноса длин волн для систем оптического спектрального уплотнения каналов, в табл. 9.14 − параметры одной из реализованных ВОСС со спектральным уплотнением [107].

Широкое развитие получают так называемые «абонентские ВОСС», предназначенные для передачи информации от узлов связи к абонентам, территориально расположенным на относительно небольшом

245

Г.Г. Червяков, В.В. Роздобудько

удалении от этих узлов (не превышающем несколько километров). Такие ВОСС в перспективе, кроме традиционных телефонных, телеграфных сообщений и программ проводного вещания могут реализовать, например, следующие информационные услуги: скоростную передачу факсимильной информации; видеотелефон; кабельное телевидение и передачу факсимильных изображений; дистанционную передачу печатных текстов и контроль документов; быстрый дистанционный доступ к системам памяти большой емкости, например, к библиотекам, справочноинформационным службам, вычислительным центрам и др.

В этих системах в перспективе предполагается необходимым иметь оконечные абонентские устройства, включающие в свой состав телефон, устройство индикации изображения, клавиатуру и программируемый терминал, позволяющий обрабатывать различную информацию. Развитие сетей связи во всем мире идет в направлении создания интегральных цифровых сетей связи (ИЦСС) основанных на применении цифровых методов передачи и коммутации сигналов. Предполагается, что во всем коммутационном и передающем трактах будет использоваться одинаковый способ цифровой модуляции.

246

Введение в радиооптику

Одновременно с цифровизацией сетей связи предполагается объединение в одной сети возможностей передачи различных видов информации, например телефонной, телеграфной, различных видов видеосигналов и других, т.е. речь идет о создании многофункциональных цифровых сетей с интеграцией служб (ЦСИС). Наиболее эффективно для передачи сигналов в ИЦСС и ЦСИС использовать ВОСС.

Таблица 9.11.

Основные параметры японских ВОСС фирмы NTT

Согласно рекомендациям МККТТ в качестве основного канала, предоставляемого абоненту ЦСИС, принят канал со скоростью передачи В = 144 Кбит/с, состоящий из двух информационных каналов со скоростью 64 Кбит/с и канала сигнализации с В = 16 Кбит/с, который может быть применен также для низкоскоростной передачи данных и телеметрической информации.

Кроме того, для ЦСИС рекомендованы две группы широкополосных каналов. Если представить скорость передачи по каналам сети как 64·м Кбит/с (м − коэффициент кратности), то к первой группе будут отнесены все каналы с 2 ≤ м ≤ 30, а ко второй − с м ≥ 30.

247

Г.Г. Червяков, В.В. Роздобудько

Скорость передачи по каналам второго типа ограничена величиной 140 Мбит/с.

Широкополосные каналы подразделяются на две группы: диалоговые, предоставляющие услуги в основном индивидуальным пользователям по их выбору и требующие каналов в обоих направлениях связи, а также распределяемые (например, телевизионные программы), представляющие услуги группам абонентов и не требующие обратного канала.

Таблица 9.12.

Параметры высокоскоростных ВОСС, института Генриха Герца (ФРГ)

248

Введение в радиооптику

Таблица 9.13. Рекомендуемые величины разноса между длинами волн в систе-

мах со спектральным уплотнением

Таблица 9.14. Параметры экспериментальной системы со спектральным уплотнением

249

Г.Г. Червяков, В.В. Роздобудько

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выше изложены основные вопросы необходимые для понимания методов и средств решения ряда задач радиотехники оптическими приемами. Приведен достаточно детальный анализа наиболее часто встречающихся радиооптических систем и даны конкретные примеры проникновения методов радиотехники в оптический диапазон, с одной стороны, и внедрение оптических методов и устройств в радиотехнику − с другой. Их можно продолжить другими наглядными примерами: оптическая голография − радиоголография, оптические приборы видения −радиовизоры и т. д.

Следует отметить, что спектр радиооптических технологий гораздо шире. Это − оптические методы и устройства обработки информации, волоконно- и интегрально-оптические системы передачи и обработки информации, методы голографии для записи и обработки информации, голографические системы памяти и оптические запоминающие устройства, оптоэлектронные устройства управления электромагнитными полями, отдельные из которых рассмотрены в данном пособии, которое можно оценить как введение в достаточно молодое научное направление развития радиотехнических систем.

Характерной чертой радиооптических устройств является то, что они − гибридные, т.е. содержат как оптические, так и электронные блоки, объединенные в ряде случаев в единые оптоэлектронные устройства, технология которых постепенно переходит в область интегральной электроники и фотоники.

Следует ожидать, что радиоооптические технологии окажутся полезными при разработке, создании и обеспечении функционирования новых поколений радиотехнических устройств и систем.

250