Способы увеличения пропускной способности оптических волокон

Волновое мультиплексирование практически используется уже более 10 лет и первоначально было направлено на объединение двух основных несущих 1310 нм и

Способы увеличения пропускной способности оптических волокон

Курсовой проект

Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

 

Содержание

 

Обозначения и сокращения

Введение

1. Принципы передачи сигналов по оптическому волокну и основные параметры оптических волокон

1.1 Принципы передачи сигналов по оптическому волокну

.2 Основные параметры оптических волокон

.2.1 Затухание

.2.2 Полоса пропускания

.2.3 Дисперсия

. Дисперсия сигналов в оптических волокнах

.1 Хроматическая дисперсия

.2 Модовая дисперсия

.3 Поляризационная модовая дисперсия

.4 Дисперсия в многомодовых и одномодовых волокнах

3. Методы мультиплексирования и способы увеличения пропускной способ оптических волокон и кабелей

3.1 Метод временного мультиплексирования TDM

.2 Метод частотного мультиплексирования FDM

.3. Мультиплексирование по поляризации PDM

.4 Многоволновое мультиплексирование оптических несущих WDM

.4.1 Введение в WDM

.4.2 Модель взаимодействия WDM с транспортными технологиями

.4.3 Блок-схема систем c WDM

.4.4 Узкополосные и широкополосные WDM

.4.5 Классификация WDM на основе канального плана

.4.6 Схемы реализации мультиплексоров WDM

.4.7 Характеристики промышленных систем WDM

. Современные оптические волокна для широкополосной передачи

.1 Волокна с ненулевой смещенной дисперсией

.2 Волокна с ненулевой дисперсией для широкополосного оптического переноса

.3 Требования к оптическим волокнам для высокоскоростных магистралей

Заключение

Список использованных источников

 

Обозначения и сокращения

 

ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи

ВОСП - волоконно-оптическая система передачи

ОВ - оптическое волокно

ПМД - поляризационная модовая дисперсия

TDM (Time Division Multiplexing) - метод временного мультиплексирования

FDM (Frequency Division Multiplexing) - метод частотного мультиплексирования(Polarization Division Multiplexing) - метод мультиплексирования по поляризации(Wavelength Division Multiplexing) - метод многоволнового мультиплексирования

DWDM - (Dense Wavelength Division Multiplexing_ - метод многоволнового мультиплексирования с высокой плотностью частотных интервалов

ПУ - предварительный усилитель

МУ - мощный усилитель

АТМ - режим асинхронной передачи

SDH - синхронная цифровая иерархия

PDH - плезиохронная цифровая иерархия

LAN - локальная вычислительная сеть

WAN - магистральная сеть

МЧР - мультиплексирование с частотным разделением

МРДВ - мультиплексирование с разделением по длинам волн

АМ - амплитудная модуляция

ОБП - одна боковая полоса

ТЧ - тональная частота

STM - синхронный транспортный модуль

SONET - синхронная оптическая связь

 

Введение

 

В настоящее время телекоммуникационная индустрия претерпевает беспрецедентные изменения, связанные с переходом от голосоориентированных систем к системам передачи данных, что является следствием бурного развития Internet технологий и разнообразных сетевых приложений. Поэтому одним из основных требований, предъявляемых к транспортным сетям для передачи данных, является возможность быстрого увеличения их пропускной способности в соответствии с ростом объемов трафика.

Цифровая связь по оптическим кабелям, приобретающая всё большую актуальность, является одним из главных направлений научно-технического прогресса.

Преимущества цифровых потоков в их относительно лёгкой обрабатываемости с помощью ЭВМ, возможности повышения отношения сигнал/шум и увеличения плотности потока информации.

Преимущества оптических систем передачи перед системами передачи работающими по металлическому кабелю заключается в:

возможности получения световодов с малым затуханием и дисперсией, а значит увеличение дальности связи;

широкой полосе пропускания, т.е. большой информационной ёмкости;

оптический кабель не обладает электропроводностью и индуктивностью, то есть кабели не подвергаются электромагнитным воздействием;

пренебрежимо малых перекрестных помех;

низкой стоимостью материла оптического кабеля, его малый диаметр и масса;

высокой скрытности связи;

возможности усовершенствования системы при полном сохранении совместимости с другими системами передачи.

Линейные тракты волоконно-оптических систем передачи строятся как двухволоконные однополосные одно кабельные, одноволоконные одно полосные однокабельные, одноволоконные многополосные одно кабельные (со спектральным уплотнением).

Учитывая, что доля затрат на кабельное оборудование составляет значительную часть стоимости связи, а цены на оптический кабель в настоящее время остаются достаточно высокими, возникает задача повышения эффективности использования пропускной способности оптического волокна за счёт одновременной передачи по нему большего объёма информации.

Цель работы - рассмотрение различных способов увеличения пропускной способности оптического волокна.

 

1. Принципы передачи сигналов по оптическому волокну и основные параметры оптических волокон

 

.1 Принципы передачи сигналов по оптическому волокну

 

В основе применения оптических волоконных сетей лежит принцип распространения световых волн по оптическим световодам на большие расстояния. При этом электрические сигналы, несущие информацию, преобразуются в световые импульсы, которые с минимальными искажениями передаются по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС). Большое распространение подобные системы получили благодаря целому ряду достоинств, которые есть у ВОЛС по сравнению с системами передачи, использующие медные кабели или радиолинии в качестве среды передачи. К числу преимуществ ВОЛС следует отнести широкую полосу пропускания, обусловленную высокой несущей частотой - до 1014 Гц. Такая полоса дает возможность передавать потоки информации со скоростью несколько терабит в секунду. Важным преимуществом ВОЛС являются также такие факторы, как малое затухание сигналов, позволяющее, при использовании современных технологий, строить участки оптических систем в сто и более километров без ретрансляторов, высокая помехозащищенность, связанная с малой восприимчивостью оптического волокна к электромагнитным помехам, и многое другое.

Оптические волокна - один из основных компонентов ВОЛС. Они представляют собой комбинацию материалов, имеющих различные оптические и механические свойства.

Внешняя часть волокна изготавливается обычно из пластмасс или эпоксидных композиций, сочетающих высокую механическую прочность и большой коэффициент преломления света. Этот слой обеспечивает механическую защиту световода и его устойчивость к воздействию внешних источников оптического излучения.

Основная часть волокна состоит из сердцевины и оболочки. Материалом сердцевине служит сверхчистое кварцевое стекло, которое и является основной средой передачи оптических сигналов. Удержание светового импульса происходит вследствие того, что коэффициент преломления материала сердцевины больше, чем у оболочки. Таким образом, при оптимально подобранном соотношении коэффициентов преломления материалов происходит полное отражение светового луча внутрь сердцевины.

Для передачи свет вводится под небольшим углом в торец оптического волокна. Максимальный угол проникновения светового импульса в сердечник волокна α0 называется угловой апертурой оптического волокна. Синус угловой апертуры называется числовой апертурой NA и рассчитывается по формуле:

 

(1)

 

Из приведенной формулы следует, что числовая апертура световода NA зависит только от показателей преломления сердцевины и оболочки - n1 и n2. При этом всегда выполняется условие: n1>n2 (рисунок 1).

 

Рисунок 1 - Распространение света в оптическом волокне. Числовая апертура световода.

 

Если угол падения света α больше, чем α0, то луч света полностью преломляется и не попадает в сердечник оптического волокна (рис.2а). Если угол α меньше, чем α0, то происходит отражение от границы материалов сердечника о оболочки, и световой луч распространяется внутри сердечника (рис.2б).

 

Рисунок 2 - Условия распространения света в оптическом волокне

 

Скорость распространения света в оптическом волокне зависит от коэффициента преломления сердечника волокна и определяется как:

 

См=С/n(2)

 

где С - скорость света в вакууме, n - коэффициент преломления сердечника.

Типичные коэффициенты преломления материала сердечника лежат в пределах 1,45 - 1,55.

Для того, чтобы передавать свет по оптическим волноводам, необходим источник строго когерентного света. Для увеличения дальности передачи ширина спектра передатчика должна быть как можно меньше. Для этой цели особенно подходят лазеры, которые, благодаря индуцированному излучению света, позволяют поддерживать постоянную разность фаз при одинаковой длине волн. В связи с тем, что диаметр сердцевины волокна сравним с длиной волны оптического излучения, в световоде возникает явление интерференции. Это может быть док5азано тем, что свет распространяется в стекле сердцевины только под определенными углами, а именно в направлениях, в которых введенные световые волны при их наложении усиливаются. Возникает так называемая конструктивная интерференция. Разреш

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>