Кодирование информации в волс и потери

ВОЛС основан на принципе передачи цифровой информации . это объясняется тремя основными причинами:

1. Появление ВОЛС совпало со временем преобладания цифровых методов обработки и передачи информации.

2. Широкополосность ВОЛС вполне удовлетворяла требованиям связи.

3. Оптоэлектрический канал лазер-волокно-фотодиод не обладают необходимой линейностью для обработки аналоговых сигналов и линеаризации передающей функции очень сложна.

Первичная аналоговая информация в виде оптического сигнала перед поступлением в ВОЛС проходит ряд преобразований : дискретизацию (стробирование), кодирование (аналогово-цифровое преобразование) и мультиплексирование (уплотнение отдельных информационных каналов).

Широко распространенными являются код без возврата к нулю БВН (NRZ в аналоговой) и двух фазный под типом L (Манчестер II). В большинстве случаев код БВН удовлетворяет требованиям передачи данных . он не требует операции кодирования и декодирования и эффективно использовать полосу частот связи. Характеристики кода БВН задают некоторый стандарт, относительно которого оцениваются показатели других кодов. Манчестер II занимает полосу от половины до полного значения тактовой частоты (поэтому приемник может быть узкополосным). Этот код самосинхронизируется одновременно с сообщением в нем просто обнаруживаются ошибки и сбалансированность постоянной составляющей. Эти особенности кода проявляются с наибольшим эффектом при мультиплексировании нескольких каналов передачи информации в одном световоде. Для одноканальной связи вполне достаточным и оптимальным является БВН код.

Ошибки на приемном конце (1 вместо 0 и наоборот) возникают из-за искажения сигнала при прохождении по тракту (затухание, дисперсия, шумы).

Мерой качества передачи сигнала является вероятность возникновения ошибки Y (приемлемый уровеньY<10^-9), то есть не более 1 сбоя на 10⁹ бита информации.

Дальнейшее повышение надежности передачи данных обеспечивается не апертурным , а логическими методами защиты.

Для этого при расчете системы учитываются последовательные ослабления сигнала во всех элементах ВОЛС.

(1)

Или рассмотрев

,

L – длина световода, км

(2)

b_м - собственно поглощение в материале световода , связанное с ее переходами между разрешенными энергетическими уровнями;

b_рел - релеевское рассеяние на различного рода нерегулярностей;

b_ион - ионизационное поглощение, связанное с наличием примесей (значительно для многоканальных стекол);

b_он - потери, связанные с пиками колебаний при возбуждении связей О-Н (соответственно рабочую волну стремятся поместить между пиками), наибольший пик попадаются при λ=2.72мкм; имеет место также при λ=1,24; 0,94; 0,88; 0,72 мкм;

b_техн - связана с разбросом технологических параметров световодва;

b_каб - связан с дефектами эксплуатации , проявляющиеся после изготовления волокна;

b_θ – температурные потери при перепаде температур Δθ раб;

b_R - обусловлены возможным проникающей реакции принципиально не установленные;

b_g – связаны с временными деградациоными явлениями.

Вернемся к уравнению (1) (b_тр=B_полн(2)), b_вв потери вода вывода b_изл – потери при излучении (естественные потери); N – число оптических соединений; b_фn – потери на фазовый переход.

Считается что практически не возможно оценить значения b_θ , b_R, b_g

Для обеспечения нормальной работы ВОЛС должен быть обеспечен запас энергетического потенсиала линии.

Расчет справедлив статического НЧ режима работы. С ростом частоты передачи информации необходимо минимальная мощноть непрерывного передаваемого сигнала.

Гетеродинный режим работы ВОЛС

Большинство ВОЛС используют приемники прямого детектирования, которые не являются оптимальными.

Гетеродинный фотоприемникимеет ряд принципиальных преимуществ перед рямым детектированием:

1. Улучшается отношение сигнал/шум, поскольку при достаточной мощности гетеродина уровень приема ограничивается только дробовыми шумами принимаемого сигнала.

2. Становится возможным принимание таких помехоустойчивых видов модуляции, как частотная ЧМ и фазовая ФМ, тогда как при прямом детектировании принимается лишь амплитудная модуляция.

Оба обстоятельства повышают избирательность и чувствительность ВОЛС, соответственно может быть увеличена длина межтрансляционного участка, либо повышена частота передачи данных.

Ф – частота колебаний в модуляторе

Важным достоинством гетеродирования является возможность переноса операции разделения каналов передачи многоканальной системы ВОЛС в радиочастотный диапазон , где она осуществляется более простыми и отработанными средствами , чем в оптическом диапазоне.

Однако это требует преодоления ряда технических трудностей. Прежде всего повышаются требования к когерентности лазеров. Становится обязательным применение внутреннего или внешнего резонатора, обеспечивающего избирательность мод, введение термостатирования и широкополосных устройств стабилизации несущей частоты, так как в приемнике появляется и осуществляется основная обработка принятого сигнала.

Требуется применение и создание новой элементной базы на основе интегральной оптики.