Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

GOS_NovyE

.pdf
Скачиваний:
51
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
2.48 Mб
Скачать

Класс Е зарезервирован для экспериментального использования.

Класс A

x .x.x.x.

0÷127

 

 

 

 

 

 

Nсети Nузла

 

 

Класс B

x.x. x.x .

128÷191

 

 

 

 

 

 

Nсети Nузла

 

 

Класс C

x.x.x. x.

192÷223

 

 

 

 

 

 

Nсети Nузла

 

 

Класс D

зарезервирован,

224÷239

 

Исп.для multicast

 

 

 

пакетов

 

 

Класс E

зарезервирован, исп. 240÷254

 

в экспериментальных

 

 

целях.

 

 

Существуют выделенные диапазоны адресов:

 

 

 

маска

Класс A

10.0.0.0

 

255.0.0.0.

Класс B

172.16.0.0-172.31.0.0.

255.255.0.0.

Класс C

192.168.0.0-192.168.255.0.

255.255.255.0.

Маска подсети Поля номеров сети и подсети образуют расширенный сетевой префикс. Для выделения

расширенного сетевого префикса используется маска подсети (subnet mask). Маска подсети - это 32-разрядное двоичное число (по длине IP-адреса), в разрядах расширенного префикса содержащая единицу, в остальных разрядах находится нуль. Расширенный сетевой префикс получается побитным сложением по модулю два IP-адреса и маски подсети.

При таком построении очевидно, что число подсетей представляет собой степень двойки - , где n- длина поля номера подсети.

Таким образом, характеристики IP-адреса полностью задаются собственно IP-адресом и маской подсети.

Для упрощения применяют следующую нотацию (CIDR-нотация): IP-адрес/длина расширенного сетевого префикса. Например, адрес 192.168.0.1 с маской 255.255.255.0 будет в данной нотации выглядеть как 192.168.0.1/24 (24-число единиц, содержащихся в маске подсети).

Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:

Класс А - 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0); длина расширенного сетевого префикса - 8.

Класс В - 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0); длина расширенного сетевого префикса - 16.

Класс С - 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0); длина расширенного сетевого префикса - 24.

Снабжая каждый IP-адрес маской, можно отказаться от понятий классов адресов и сделать более гибкой систему адресации. В масках количество единиц в последовательности, определяющей границу номера сети, не обязательно должно быть кратным 8, чтобы повторять деление адреса на байты.

20. Стек ТСР/ IP

1. Поверхностный эффект. Эффект близости

Поверхностный эффект. С увеличением частоты тока активное сопротивление проводника растет, а индуктивность уменьшается. Это явление получило название поверхностного эффекта и объясняется особенностями распространения электромагнитной энергии вдоль проводников. В отличие от постоянного тока, плотность распределения которого одинакова по всему сечению проводника, плотность переменного тока н а и б о л ь ш а я у п о в е р х н о с т и проводника и убывает по направлению к его центру. Ток проводимости может существовать только в той части проводника, которая пронизывается электромагнитным полем. Поэтому при слабом поверхностном эффекте плотность тока больше у поверхности проводника и меньше в средней части его сеч е н и я ( р и с . 1.1а), а при сильном — ток течет только в поверхностном слое ( р и с . 1.1б). Неполное

использование с е ч е н и я проводника приводит к увеличению его сопротивления при переменном токе.

рис.1.1

Эффект близости. Если вблизи провода, поля которого определяются для в ы ч и с л е н и я п е р в и ч н ы х параметров, находится другой провод или проводящая поверхность (земля, экран, оболочка кабеля), то в результате взаимодействия зарядов и токов в этих сближенных проводниках распределение полей меняется. Это и з м е н е н и е полей по с р а в н е н и ю с полями уединенного проводника называется эффектом близости.

В двухпроводных цепях переменное магнитное поле провода в ы з ы вает в массе соседнего провода перераспределение плотности тока по его сечению ( р и с . 1.2а ) , направления токов показаны стрелками и влияют н а параметры цепи.

Рис. 1 . 2

Эффект близости прямо пропорционален частоте, магнитной проницаемости и диаметру проводника и, кроме того, зависит от расстояния между проводниками цепи. При сближении проводников друг к другу действие эффекта близости возрастает пропорционально квадрату расстояния.

2. Волновые параметры ВЛС и КЛС

При решении таких задач, как определение дальности передачи, оценка искажений сигналов и т.п. удобно пользоваться волновыми (вто ричными)

параметрами цепей: волновым сопротивлением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(R j L) /(G j C)

 

(2.1)

 

 

 

 

 

 

- чтобы цепи включать согласованно со стороны генератора.

 

Z a

 

 

L

,

а

раб

а

 

 

 

агл ал н аг н

где г-н –

собств

 

 

собств

 

 

 

 

 

 

 

генератор линия, н – нагрузка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеет предельные значения: 1)ω=0 , то

 

R

2) ω=∞, то

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

На

достаточно

высоких

частотах

сопротивление

становится

активным. На

промежуточных частотах сопротивление реактивное, вопрос согласования не решается. Волновое сопротивление определяет собой отношение амплитуд напряжения к

току бегущей по цепи волны, а также разность их фаз в любой точке цепи. Для уменьшения потерь энергии при передаче сиг налов передатчики и приемники должны иметь сопротивления, равные волновому сопротивлению цепи. Действительная составляющая коэффициента распространения волны — километрический коэффициент затухания α показывает степень убывания амплитуды напряжения или тока бегущей по цепи волны на расстоянии 1 км

(1/ l)20lg |Uн /Uк |

(2.2)

где l — длина линии;

UH и U K — амплитуда напряжения в начале и конце цепи.

Мнимая составляющая коэффициента распространения волны километрический коэффициент фазы β — представляет собой разность фаз векторов напряжений или токов волны в точках цепи, отстоящих одна от другой на расстояние 1 км.

Коэффициент распространения волны и его зависимость от частоты характеризуют возможную дальность передачи сигнала, определяя его затухание и искажения.

Волновое сопротивление в общем случае для всех типов цепей является комплексом, который удобно представлять в показательной форме, т.е. в виде модуля и угла

(аргумента) сопротивления:

 

| Z

 

| e j e

 

(R j L) /(G j C)

в

(2.3)

 

 

 

 

 

У всех типов цепей, применяемых в технике связи, угол волнового сопротивления отрицателен, а модуль его уменьшается с ростом частоты, т.е. реактивная составляющая его носит емкостной характер. Объясняется это тем, что прямой и обратный провод любой цепи по конструктивным и экономическим соображениям расположены настолько близко друг к другу, что емкость цепи относительно велика, а индуктивность мала.

Волновое сопротивление цепей воздушных линий связи со стальными проводами намного больше, чем у цепей с медными и биметаллическими проводами, а также сильнее зависит от частоты, так как у первых заметно большая внутренняя индуктивность, которая значительно уменьшается с ростом частоты. При прочих условиях волновое сопротивление несколько уменьшается с увеличением диаметра проводов, так как при этом растет емкость.

коэффициентом распространения волны

Y

 

j

 

 

 

(R j L)(G j C)

(2.4)

 

 

α определяет потери в линии a L , β – фазовый коэффициент

2

, где λ –

 

 

 

 

 

 

путь, который проходит волна от одного фазового состояния до другого фазового состояния.

Коэффициент распространения волны, определяемый выражением (2.4), представляет собой комплекс километрического затухания α и километрического коэффициента фазы β.

3. М е т о д ы с и м м е т р и р о в а н и я К Л С

Симметрирование - комплекс мероприятий при монтаже линий связи, направленных на уменьшение взаимных влияний между цепями и помех от внешних источников.

Способы симметрирования. Взаимные влияния возникают в результате наличия между цепями электромагнитных связей. При этом в низкочастотных (до 4 кГц) кабелях преобладают электрические связи, а в высокочастотных — электромагнитные комплексные связи. Исходя из этого в НЧ-кабелях достаточно проводить симметрирование емкостных связей; в ВЧ-кабелях необходимо симметрировать все составляющие (активные и реактивные) электрических и магнитных связей. Для симметрирования НЧ-кабелей применяют метод скрещивания жил и конденсаторный метод. Симметрирование ВЧ-кабелей производят методами скрещивания жил и концентрированного симметрирования контурами противосвязи.

Сущность симметрирования скрещиванием жил заключается в компенсации электромагнитных связей между цепями на одном участке кабельной линии связями другого участка. Компенсация объясняется тем, что при скрещивании связи изменяют свой знак.

При симметрировании конденсаторным методом последние устанавливают в промежуточной муфте, соединяющей два участка кабельной линии, и включают между жилами цепей. Емкость их выбирают такой, чтобы сумма частичных емкостей С13 + С24 (рис3.1) была близка к сумме С14 + С23. В случае равенства сумм достигается равновесие электрического моста, и емкостная связь равна нулю.

 

 

С30

С13

3

С23

С10

 

С20

1

 

2

С14

4

С24

 

 

 

 

 

С40

Рис. 3.1.

Концентрированное симметрирование контурами противосвязи заключается в том, что токи помех, вызываемые электромагнитными связями между цепями, компенсируются токами влияния противоположной фазы, создаваемыми с помощью контуров, включаемых между жилами взаимовлияющих цепей.

4. Внешние влияния в ЛС

Источники внешних электромагнитных влияний на цепи автоматики, телемеханики и связи весьма разнообразны как по своей природе, так и степени воздействия. Наряду с тяговыми сетями электрифицированных железных дорог, высоковольтными линиями электропередачи (ВЛ), к ним можно отнести и грозовые разряды, оказывающие при различных условиях как опасные, так и мешающие влияния, радиостанции, создающие помехи в цепях, разнообразные промышленные источники электромагнитных полей (двигатели, генераторы, сварочные агрегаты и т. п.).

Так, радиостанции, работающие в диапазоне длинных волн, могут оказывать мешающее влияние на цепи кабельных линий связи с частотными системами, работающими в том же диапазоне частот, а грозовые разряды могут создавать как опасные, так и мешающие напряжения на линиях автоматики и связи различного типа..

В пределах одного усилительного участка цепи связи на длине гальванически неразделенной цепи, не имеющей усилителей, размещается, как правило, несколько тяговых плеч тяговой сети или плеч питания ВЛ автоблокировки. Опасные и мешающие влияния в таких случаях рассчитывают отдельно для каждого влияющего плеча, а затем геометрически суммируют на всем протяжении сближения. Высоковольтные линии энергосистем имеют с железнодорожными линиями связи протяженность сближения, не превышающую нескольких десятков километров. Поэтому для расчетов влияний ВЛ и тяговых сетей должен быть рассмотрен наиболее общий случай, когда длина цепи, подверженной влиянию, больше длины сближения с влияющей линией. Волновые процессы во влияющих линиях не учитываются, для чего в расчетах полагают, что их коэффициент распространения γ1=0.

Высокие уровни энергии, передаваемой по ВЛ и тяговым сетям, обусловливают необходимость расчета влияний для нормального и аварийного их состояния. При этом учитывают электрическое и / или магнитное влияния в зависимости от характера влияющей линии. При одновременном воздействии электрических и магнитных влияний, применяют закон квадратичного сложения указанных составляющих. При расчетах влияний на двухпроводные цепи принимают во внимание только продольную асимметрию цепей, подверженных влиянию.

5. Типы и параметры оптических волокон

Главное отличие волоконного световода от кабельной пары заключается в том, что последняя используется для возбуждения электромагнитной волны, которая распространяется в окружающем жилы пространстве, в то время как в случае волоконного световода волны возбуждаются и распространяются внутри волоконного световода. Волоконный световод изготовленный на основе плавленного кварца называется оптическим волокном.

Оптические волокна могут быть классифицированы по двум параметрам:

1.Числу распространяющихся мод.

2.Профилю распределения показателя преломления в поперечном сечении сердцевины.

По числу распространяющихся в оптическом волокне мод они подразделяются на одномодовые и многомодовые. Волокно с малым диаметром сердцевины, по которому в рабочем диапазоне длин волн может распространяться только одна фундаментальная мода, называется одномодовым. Волокно с большим диаметром сердцевины по сравнению с длиной волны распространяемого света, и в котором вследствие этого могут распространяться две или большее число мод, называется многомодовым.

При рассмотрении изменений показателя преломления п волоконного световода как функции радиуса используется термин профиль распределения показателя преломления. Он определяет радиальное изменение значений показателя преломления от оси волокна в сердцевине в направлении оболочки.

Внастоящее время изготавливаются следующие профили распределения

показателя преломления в поперечном сечении сердцевины: ступенчатый (для многомодовых и одномодовых волокон); градиентный (для многомодовых волокон); сегментный и треугольный (для одномодовых волокон).

Ступенчатый профиль. При ступенчатом профиле показатель преломления п1 одинаков по всему поперечному сечению сердцевины и при переходе от сердцевины к оболочке показатель преломления уменьшается ступенчато и остается неизменным в оболочке со значением п2(рис. 5 а.) Ступенчатый профиль могут иметь как одномодовые, так и многомодовые волокна.

Одномодовые волокна со ступенчатым профилем изготавливаются также с так называемой поглощающей оболочкой (рис. 5, б), имеющей провал показателя преломления оболочки.

Основное отличие одномодовых волокон от многомодовых состоит в существенно меньшем радиусе сердечника и меньшем значении относительной разности ∆.

Градиентный профиль. У оптических волокон с градиентным профилем показатель преломления изменяется не ступенчато, а плавно. В этом случае сердцевина состоит из большого числа слоев концентрических колец. При удалении от оси сердцевины показатель преломления каждого слоя снижается.

Сегментный и треугольный профили показателя преломления.(5г, 5д) Многомодовые волокна изготавливаются со ступенчатым профилем, (рис. 5, а) и градиентные, (рис. 5, в). В настоящее время для электросвязи изготавливаются только многомодовые градиентные оптические волокна.

Тип многомодовых волокон обозначается дробью, в числителе, указывается диаметр сердцевины, а в знаменателе — оболочки. Например, 50/125 означает, что диаметр сердцевины волокна равен 50 мкм, а диаметр оболочки – 125 мкм.

Параметры одномодовых оптических волокон: Коэффициент затухания (дБ/км), Длина волны нулевой дисперсии (нм), Хроматическая дисперсия (пс/нм o км), Наклон кривой дисперсии в нулевой точке (пс/кмoнм2), Длина волны отсечки (нм), Поляризационная модовая дисперсия (пс/км1/2).

Параметры многомодовых оптических волокон: Диаметр сердцевины мкм, Диаметр оболочки мкм, Эксцентриситет сердцевины оболочки мкм, Некруглость оболочки %, Диаметр защитного покрытия мкм, Рабочая длина волны нм, Коэффициент затухания, не более дБ/км, Числовая апертура, Коэффициент широкополосности, более МГц o км

6. Затухание в ОВ и ОК

В общем случае затухание – это ослабление светового потока в оптоволокне. Природа затухания может быть различной:

Затухание света в оптическом волокне, вызванное поглощением света. Поглощение может быть определено как превращение мощности светового импульса в тепло, и связано с резонансом в материале волокна. Существуют внутренние поглощения, связанные со свойствами материала волокна и молекулярным резонансом, и внешние поглощения, определяемые наличием микропримесей в материале волокна (например ОН-ионов). Современные оптические волокна имеют очень небольшое количество микропримесей, поэтому величина внешнего поглощения минимальна и может не приниматься в расчет. Затухание света в оптическом волокне, вызванное рассеиванием излучения. Рассеивание - один из основных факторов затухания света в оптическом волокне. Наличие этого типа затухания связано, прежде всего, с дефектами сердцевины оптического волокна, а также с наличием посторонних вкраплений и примесей в оптическом волокне. Подобные посторонние включения значительно влияют на возможность прохождения светового потока по правильной траектории, приводят к его отклонению и, как следствие, превышению угла преломления и выходу части светового луча через оболочку. Кроме того, наличие неоднородностей волокна приводит к отражению части светового потока в обратную сторону - обратное рассеивание.

Затухания, связанные с изгибами оптического волокна. Различают два типа изгиба волокна: микроизгиб и макроизгиб.

Микроизгиб - это микроскопические изменения геометрии сердечника волокна, появляющиеся при производстве.

Макроизгибом называют большой изгиб оптического волокна, который превышает минимально допустимый радиус и заставляет световой поток (или часть его) покинуть сердцевину оптического волокна. Минимальный радиус изгиба одномодовых волокон составляет 10 сантиметров. При таком изгибе световой импульс распространяется без сильных искажений. Уменьшение же радиуса изгиба приводит к значительному повышению эффекта рассеивания оптического импульса через оболочку волокна. Для определения полного коэффициента затухания оптического волокна должны быть учтены все факторы, перечисленные выше.

Коэффициент затухания для заданной длины волны оптического излучения определяется как отношение вводимой в волокно оптической мощности к мощности принятого из волокна оптического сигнала. Обычно коэффициент затухания измеряется в децибелах (дБ) и зависит как от параметров оптического волокна, так и от длины волны светового потока. Последняя зависимость имеет нелинейный характер.

Затухание в кабеле

На затухание в оптическом кабеле оказывают влияния потери в кабеле. Потери в кабеле выражены потерями на поглощении, потерями на рассеянии и кабельными потерями.

Типы потерь в волокне

Расчет затухания в кабеле Полное затухание измеряется в Дб/км. Потери на поглощении включают в себя

потери самого кварцевого стекла и потери на поглощение света стеклом.

Потери на рассеянии оказывают минимальные воздействия, т.к. изготавливаемое волокно является чистейшим и составляет 99,9999% (на длине волны 800нм потери равны

1,5 км/дб).

7. Собственные потери и кабельные потери ОК

Для оптического кабеля (ОК) характерны два параметра: затухание и дисперсия. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия (уширение) передаваемого сигнала в волокне, тем больше может быть расстояние между регенерационными участками. Затухание ОК обусловлено двумя основными потерями = с + к Где

c – собственные потери к – потери кабеля

Собственные потери состоят из потерь на поглощение, потерь рассеивания и посторонних потерь.

= к + n + p + np

Собственные потери определяются поглощением энергии в материале ВС и рассеиванием ее в окружающее пространство.

Потери на поглощение возникают ( n) за счет наличия в материале световода посторонних примесей (ионы метала и т.д. ) Каждая примесь имеет свою резонансную частоту, на этой частоте и происходит пиковое поглощение энергии. Важны так же поглощения в ультрафиолетовой области, обусловленные электронными полосами поглощения (УФ – поглощение) и в инфракрасной области, обусловленные колебательными полосами поглощения в компонентах, входящих в состав стекла(ИКпоглощение)

Потери на рассеивание ( p) или Рэлеевское рассеивание вызвано наличием неоднородностей микроскопического масштаба в волокне. Свет попадая на такие неоднородности, рассеивается в разных направлениях. В результате часть его теряется в оболочке. Эти не однородности неизбежно появляются во время изготовления волокна, возникают при варке стекла и остаются замороженными в его массе.

p = Kp /

Где – Кр Коэфицент рассеивания, который для кварца равен 0,8 мкм. Дб/км. Прочие потери ( пр) связаны с изменением профиля границы ядра и оптической оболочки.

Кабельные (радиационные) потери каб. обусловлены скруткой, деформациями и изгибами волокон, возникающими при наложении покрытий и защитных оболочек, производства кабеля, а так же в процессе инсталляции ВОК. При соблюдении ТУ на прокладку кабеля номинальный вклад со стороны радиационных потерь составляет не больше 20 % от полного затухания. Дополнительные радиационные потери появляются, если радиус изгиба кабеля становится меньше минимального радиуса изгиба, указанного в спецификации на ВОК.

к = зп + мк Где зп – потери защитного покрытия мк – потери на микротрещинах

Потери на микротрещинах возникают при попадании влаги и возникновении микротрещин в ОВ, за счет чего происходит помутнения стекла.

8. Окна прозрачности ОК

Окно прозрачности (англ. Transmission Window, Telecom Window) — диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание излучения в среде, в частности — в оптическом волокне. Стандартное ступенчатое оптическое волокно (SMF) имеет три окна прозрачности: 850

нм, 1310 нм и 1550 нм.

Неоднородность затухания света в оптическом волокне в разных диапазонах длин волн обусловлено неидеальностью среды, наличием примесей, резонирующих на разных частотах.

Затухание в разных окнах прозрачности неодинаково: наименьшая его величина — 0,22 дБ/км наблюдается на длине волны 1550 нм, поэтому третье окно прозрачности используется для организации связи на большие расстояния. Во втором окне прозрачности (1310 нм) затухание выше, однако для этой длины волны характерна нулевая дисперсия, поэтому второе окно используется на городских и зоновых сетях небольшой протяжённости. Первое окно прозрачности используется в офисных оптических сетях; использование этого окна прозрачности незначительно.

Затухание сигнала в оптическом волокне обуславливается двумя основными факторами — рэлеевским рассеянием и инфракрасным поглощением. С ростом длины волны рассеяние уменьшается пропорционально четвёртой степени частоты, а поглощение — наоборот — возрастает. В то же время присутствующие в оптическом волокне ионы OH создают области сильного поглощения, называемые водяными пиками. Центральные частоты водяных пиков приходятся на длины волн 1290 и 1383 нм. Применение технологии очистки оптического волокна позволило уменьшить потери в водяном пике на длине 1383 нм до величины 0,31 дБ/км, что уже меньше потерь во втором окне прозрачности (0,35 дБ/км)[1]. 1,39-1,43 Водяной пик, убрали водяной пик получили доп. окна Коэффициент рэлеевского рассеяния зависит от режима тепловой обработки заготовки

для оптического волокна и уменьшается с понижением температуры. Так, при уменьшении температуры вытяжки волокна до 1800 °C и скорости вытяжки до 1 м/с величину потерь удалось уменьшить до 0,16 дБ/км в третьем окне и до 0,29 дБ/км во втором окне прозрачности.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]