Волоконно-оптические системы передачи

Для этого используется явление полного внутреннего отражения при переходе света из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем

В оптическом волокне сердцевина имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка, а углы, под которыми лазерное излучение входит в волокно малы. При этом, мода самого высокого порядка претерпевает минимальное количество отражений, а значит меньше затухает и распространяется гораздо дальше.

Самые главные преимущества — это иммунитет к электромагнитным помехам, более безопасная передача, более широкая полоса пропускания и намного большая протяженность линии без усиления.

• Очень широкая полоса пропускания.

• Очень низкое ослабление сигнала, порядка 1.5 дБ/км по сравнению с 30 дБ/км для коаксиального кабеля RG-59 (для сигнала 10 МГц).

• Волокно (являющееся диэлектриком) создает электрическую (гальваническую) изоляцию между передающим и принимающим концом линии, поэтому невозможно возникновение «земляных петель».

• Свет как носитель сигнала полностью остается внутри оптоволоконного кабеля, поэтому не вызывает помех в соседних кабелях или других оптоволоконных кабелях.

• Стекловолокно не чувствительно к внешним сигналам и электромагнитным помехам (ЭМП), поэтому совершенно не важно, рядом с каким блоком питания будет проходить кабель — 110 В, 240 В, 10 000 В переменного тока или совсем близко от мегаваттного передатчика. Даже если молния ударит в одном сантиметре от кабеля — никаких наводок не будет.

• Оптоволоконный кабель миниатюрен и легок.

• Невозможно сделать ответвление оптоволоконного кабеля, не повредив при этом качества сигнала, что немедленно обнаруживается на принимающем конце линии. Это особенно важно для систем безопасности.

• Цена оптоволоконного кабеля падает с каждым днем. Обычный оптоволоконный кабель стоит от т $1 до $5 метр в зависимости от типа.

• Оптический кабель обычно выполняется многоволоконным, чтобы иметь возможность передавать любые сигналы – аналоговый видео, цифровые сигналы, телеметрию

• Для многомодовых систем типичная дальность передачи около 5-7 км. Она несколько больше при длине волны излучателя 1,55 мкм.

• Для одномодовых передатчиков достигает десятков километров без ретрансляции. При этом повышается помехозащищённость и конфиденциальность передачи информации.

 

26. Оптоволоконные линии связи. Их преимущества и недостатки.

 

Для этого используется явление полного внутреннего отражения при переходе света из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем

В оптическом волокне сердцевина имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка, а углы, под которыми лазерное излучение входит в волокно малы. При этом, мода самого высокого порядка претерпевает минимальное количество отражений, а значит меньше затухает и распространяется гораздо дальше.

Самые главные преимущества — это иммунитет к электромагнитным помехам, более безопасная передача, более широкая полоса пропускания и намного большая протяженность линии без усиления.

• Очень широкая полоса пропускания.

• Очень низкое ослабление сигнала, порядка 1.5 дБ/км по сравнению с 30 дБ/км для коаксиального кабеля RG-59 (для сигнала 10 МГц).

• Волокно (являющееся диэлектриком) создает электрическую (гальваническую) изоляцию между передающим и принимающим концом линии, поэтому невозможно возникновение «земляных петель».

• Свет как носитель сигнала полностью остается внутри оптоволоконного кабеля, поэтому не вызывает помех в соседних кабелях или других оптоволоконных кабелях.

• Стекловолокно не чувствительно к внешним сигналам и электромагнитным помехам (ЭМП), поэтому совершенно не важно, рядом с каким блоком питания будет проходить кабель — 110 В, 240 В, 10 000 В переменного тока или совсем близко от мегаваттного передатчика. Даже если молния ударит в одном сантиметре от кабеля — никаких наводок не будет.

• Оптоволоконный кабель миниатюрен и легок.

• Невозможно сделать ответвление оптоволоконного кабеля, не повредив при этом качества сигнала, что немедленно обнаруживается на принимающем конце линии. Это особенно важно для систем безопасности.

• Цена оптоволоконного кабеля падает с каждым днем. Обычный оптоволоконный кабель стоит от т $1 до $5 метр в зависимости от типа.

• Оптический кабель обычно выполняется многоволоконным, чтобы иметь возможность передавать любые сигналы – аналоговый видео, цифровые сигналы, телеметрию

• Для многомодовых систем типичная дальность передачи около 5-7 км. Она несколько больше при длине волны излучателя 1,55 мкм.

• Для одномодовых передатчиков достигает десятков километров без ретрансляции. При этом повышается помехозащищённость и конфиденциальность передачи информации.

Классификация ВОСП

ВОСП в зависимости от применяемого каналообразующего оборудования делятся на:

аналоговые волоконно-оптические системы передачи (АВОСП), если каналообразующее оборудование строится на основе аналоговых методов модуляции параметров гармонической несущей частоты (амплитудная, частотная, фазовая модуляции и их комбинации) или параметров периодической последовательности импульсов (амплитудно-импульсная, широтно-импульсная, фазоимпульсная модуляции и их комбинации);

цифровые волоконно-оптические системы передачи (ЦВОСП), если каналообразующее оборудование строится на основе импульсно-кодовой модуляции, дельта-модуляции и их разновидностей; самое широкое применение находят ЦВОСП.

По методам уплотнения оптического волокна, в основе кото­рых лежит процесс мультиплексирования, т.е. одновременной передачи нескольких потоков светового излучения по одному волокну, ВОСП подразделяются на:

а) ВОСП со спектральным уплотнением или мультиплексированием с разделением длин волн (wavelength - division multiplexing, WDM), при котором по одному ОВ одновременно передается несколько спектрально разнесенных оптических несущих, каждая из которых модулируется многоканальный сигналом, сформированным соответствующим каналообразующим оборудованием.

Применяя метод частотного разделения, по одному ОВ можно организовать несколько широкополосных оптических каналов, увеличив тем самым результирующую скорость передачи информации.

Уплотнение ВОСП

В основе уплотнения лежит процесс мультиплексирования, т.е. одновременной передачи нескольких потоков светового излучения по одному волокну.

ВОСП со спектральным уплотнением или мультиплексированием с разделением длин волн (wavelength - division multiplexing, WDM), при котором по одному ОВ одновременно передается несколько спектрально разнесенных оптических несущих, каждая из которых модулируется многоканальный сигналом, сформированным соответствующим каналообразующим оборудованием.

Применяя метод частотного разделения, по одному ОВ можно организовать несколько широкополосных оптических каналов, увеличив тем самым результирующую скорость передачи информации.

Оптическое волокно практически невосприимчиво к электромагнитным помехам природного и техногенного характера и в то же время является великолепным сенсором физических полей, в том числе механических и температурных.

Если распространяющиеся в многомодовом оптическом волокне моды лазера, работающего в режиме непрерывного излучения, являются когерентными, то на выходе света из такого волокна будет наблюдаться интерференционная картина. Даже небольшой изгиб оптического волокна, обусловленный внешним механическим воздействием, изменяет фазы распространяющихся мод – меняется интерференционная картина – происходит модуляция интенсивности света

Волоконно-оптические системы передачи видеовсигнала могут стать каналом утечки акустической информации. Промодулированное звуком световое излучение в оптоволокне выходит за пределы охраняемой зоны.

Потенциально опасным для формирования канала утечки с увеличенной глубиной модуляции светового потока звуком, являются внесённые в конструкцию соединения эластичные элементы, любые фиксированные контакты оптического кабеля с конструкцией здания, коробками для соединения волокон. Они являются мембраной с большой поверхностью.

Даже при отключённом оборудовании возможно временное подключение внешнего источника света из незащищённых помещений, чтобы активировать канал утечки и по отражённому излучению произвести съём информации.

Структура акусто-оптоволоконного канала утечки конфиденциальной речевой информации.

1 - акустический источник конфиденциальной информации,

2 - воздушная среда,

3 - акусто-вибрационное воздействие,

4 - акустические помехи,

5 - волоконно-оптический кабель,

6 - технические средства разведки (ТСР) конфиденциальной информации

В отличие от всех других сред передачи информации, для формирования канала утечки на участках волоконно-оптического тракта, как правило, требуется прямой доступ к оптоволокну и специальные способы отвода части излучения в приёмное устройство.

Основные физический принцип формирования отвода - нарушение полного внутреннего отражения

• за счёт изгиба, растяжения или скручивания волокна

• за счёт изменения соотношения показателей преломления сердцевины и оболочки, что обнаруживается рефлектометром

• за счёт туннельного эффекта

 

27. Аналоговые коммутирующие устройства.

 

Коммутирующие устройства

Аналоговые матричные коммутаторы обеспечивают полноматричное переключение большого количества входов (до 4096), позволяют структурировать видеоинформацию во времени (обрабатывать тревоги), вести протокол событий в системе, организовывать дополнительные рабочие места, проводить авторизацию операторов и разграничивать их права, а также управлять поворотными камерами и дополнительными внешними устройствами.