7.2. Принципы построения двухсторонних линейных трактов цвосп

Оптический сигнал при прохождении по оптическому кабелю (ОК) испы­тывает затухание, обусловленное собственными потерями из-за поглощения светового излучения и его рассеяния в материале ОВ. Спектральная зависи­мость этих потерь обусловливает амплитудно-частотные (просто частотные) искажения сигналов и, следовательно, изменение их формы. Дисперсионные явления в ОВ приводят к рассеянию во времени спектральных или модовых составляющих сигнала, т. е. к различному времени их распространения.

Различие групповых скоростей различных составляющих оптического излучения приводит к изменению формы и длительности оптических им­пульсных сигналов, т. е. к их уширению. Эти искажения аналогичны фазочастотным (фазовым) искажениям и при определенных значениях могут вызвать межсимвольные или интерференционные помехи.

Таким образом, прохождение оптических сигналов по ОВ сопровож­дается линейными искажениями: частотными и фазовыми. Кроме того, происходят затухание и отражения оптических сигналов в разъемных и неразъемных соединителях строительных длин ОК и компонентов ВОСП.

Совокупность технических устройств, предназначенных для передачи оптического излучения определенной длины волны и обеспечивающих компенсацию затухания светового потока, коррекцию искажений сигна­лов, требуемую защищенность или вероятность ошибки, называется опти­ческим линейным трактом (ОЛТ).

Обобщенная структурная схема ОЛТ приведена на рис. 7.6. Назначе­ние элементов схемы и их условные обозначения следующие:

Рис. 7.6. Обобщенная структурная схема оптического линейного тракта

ОП-А(Б) - оконечный пункт (оконечная станция) ВОСП, включающий в себя весь комплекс оборудования каналообразования, сопряжения и формирования оптического линейного сигнала (ОЛС);

ООЛТ-0 - оборудование ОЛТ оконечного пункта, где происходит формирование ОЛС, параметры которого максимально согласованы с параметрами передачи оптического волокна (ОВ), а также ввод его в ОВ с минимально возможными потерями и искажениями;

УССЛК - устройство стыка (согласования) станционного (объектово­го) оптического кабеля (ОК) с линейным;

ТК - устройства телеконтроля, обеспечивающие контроль состояния оборудования ОЛТ и отображение информации о наличии неисправностей или предотказного состояния, поступающей от датчиков состояния контролируемых параметров;

ТМ - устройства телемеханики;

СС - устройства служебной связи различного типа и назначения, т. е. участковой, постанционной, магистральной;

- устройства передачи дистанционного питания необслужи­ваемых ретрансляционных пунктов (НРтП), если их электропитание осу­ществляется по металлическим жилам оптического кабеля;

УВК-О - устройство ввода линейного ОК в оконечный, обслуживае­мый и необслуживаемый ретрансляционные пункты;

ЛРт - линейный ретранслятор, осуществляющий компенсацию затуха­ния ОК, разъемных и неразъемных соединений, устройство ввода-вывода оптического излучения, коррекцию формы оптических и электрических сигналов, восстановление необходимых временных и спектральных соот­ношений в исходных сигналах; ретранслятор может быть реализован как оптический усилитель или как регенератор электрического сигнала;

- устройство приема и распределения дистанционного питания НРтП;

- приемное и передающее оборудование ОЛТ обслужи­ваемого ретрансляционного пункта (ОртП);

АВ и ПП - аппаратура выделения или переприема групп каналов в ОртП (возможно и в НРтП) или ОП.

Основным элементом ОРтП и НРтП является линейный ретранслятор, обеспечивающий передачу оптического сигнала с заданными показателя­ми качества. От ЛРт зависят основные технико-экономические показатели ОЛТ и ВОСП в целом.

Структура ОЛТ и соответствующих ему ЛРт определяется выбранными способами передачи оптического и электрического сигнала (аналоговый, импульсный, цифровой и др.), видом модуляции (МИ, AM, ЧМ, ФМ и др.) и приема (непосредственное детектирование, когерентный прием и др.).

Поскольку в настоящее время самое широкое распространение полу­чили цифровые волоконно-оптические системы передачи с непосредст­венной модуляцией оптического излучения и прямым детектированием, в дальнейшем будем пользоваться привычной терминологией цифровых систем передачи (ЦСП): регенератор (вместо ретранслятор), регенерационный участок (вместо ретрансляционный), обслуживаемый (ОРП) или необслуживаемый (НРП) регенерационный (вместо ретрансляционный) пункт.

Обобщенная структурная схема линейного цифрового регенератора приведена на рис. 7.7.

Рис. 7.7. Обобщенная структурная схема линейного цифрового регенератора

Назначение элементов и их условные обозначения следующие:

ОИ - оптическое излучение, поступающее из оптического кабеля;

ПРОМ - приемный оптический модуль, преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал, скорректированный и усиленный;

УО - усилитель-ограничитель, срезающий пиковые значения электри­ческого сигнала, а следовательно и аддитивные помехи;

ПУ - пороговое устройство;

РУ - решающее устройство;

ВТЧ - выделитель тактовой частоты;

ФУ - формирующее устройство импульсов заданной амплитуды, дли­тельности и формы;

ПОМ - передающий оптический модуль, преобразующий электриче­ский сигнал в оптическое излучение.

Назначение элементов регенератора очевидно из рассмотрения вре­менных диаграмм его работы (рис. 7.8.). Здесь 1...6 - формы сигналов в различных точках схемы регенератора.

С выхода ПРОМ электрический сигнал совместно с аддитивной поме­хой поступает на У О (кривая 1). В У О происходит усиление этого сигна­ла и ограничение его амплитуды значением Если входной сигнал больше пороговогото на выходе УО появится сигнал. Если входной сигнал меньшето сигнал на выходе У О не появится. При этом про­исходит подавление части помех (кривая 2). С выхода УО свободный от аддитивных помех сигнал поступает на вход ПУ и ВТЧ, (кривая 3).

Сигнал на выходе ВТЧ представляет собой периодическую последова­тельность импульсов (кривая 4), следующих с тактовой частотой где Т- период следования импульсов.

На один из входов РУ подается информационная последовательность с выхода ПУ, а на другой - тактовая последовательность импульсов. В слу­чае их совпадения на выходе РУ появляются импульсы (кривая 5) опреде­ленной амплитуды и длительности, необходимые для запуска ФУ.

Рис. 7.8. Временные диаграммы работы цифрового линейного регенератора

В ФУ происходит полная регенерация формы импульсов (кривая 6), которые затем поступают на вход ПОМ, где может осуществляться модуляция оптического излучения.

Необходимо отметить, что периодическая последовательность им­пульсов на выходе ВТЧ (4, рис. 7.8.) обязательно фазируется с откоррек­тированными импульсами на выходе ПУ с целью уменьшения так назы­ваемых фазовых дрожаний (флуктуации), обусловленных погрешностями работы ВТЧ.

Пороговое устройство и усилитель-ограничитель являются основными элементами регенератора, обеспечивающими его помехоустойчивость, и требуют точной установки порогового напряжения и стабильного усиления. Изменение порогового напряжения в любую сторону снижает помехоустойчивость регенератора, так как приводит к нарушению опти­мального соотношения между максимальным значением откорректиро­ванного импульса на входе УО и пороговым напряжением ПУ. Для под­держания постоянства такого оптимального соотношения в регенераторе применяется автоматическая регулировка усиления (АРУ).