Общие сведения об волоконно-оптических линиях связи

Содержание

 

Введение.............................................................................................................. 3

1 Цели и задачи................................................................................................... 4

2 Обзор литературы........................................................................................... 5

3 Теоретическая часть......................................................................................... 6

3.1 Общие сведения о волоконно-оптических линиях связи......................... 6

3.2.Оптический рефлектометр и выполнение измерений с его помощью.... 8

3.3.Автоматизированный метод анализа рефлектограмм оптических волокон 10

4 Исследовательская часть................................................................................ 12

4.1 Анализ рефлектограмм оптических волокон коротких линий автоматизированным методом.......................................................................................................... 12

4.2.Анализ рефлектограмм оптических волокон длинных линий автоматизированным методом.......................................................................................................... 16

4.3 Сравнительный анализ рефлектограмм оптических волокон по различным показателям................................................................................................... 20

Заключение........................................................................................................ 24

Список использованных источников................................................................ 25

 

 

Введение

Волоконно-оптические линии связи постепенно занимают ведущую позицию в системах передачи информации, становятся важнейшим звеном в информационной структуре современного общества. Низкие потери при передаче сигнала позволяет прокладывать значительные по дальности участки кабеля без установки дополнительного оборудования. Оптические волокна имеют хорошую помехозащищенность, легкость прокладки и длительные сроки работы кабеля практически в любых условиях.

По сравнению с медными кабелями волоконно-оптические обладают большими преимуществами. На качество передачи данных не влияют различные электромагнитные помехи, а сама линия не имеет собственного электромагнитного излучения. Это гарантирует целостность информации, а также исключает возможность несанкционированного бесконтактного доступа. Небольшая величина затухания сигнала позволяет передавать информацию без промежуточного усиления на расстояния, большие чем по медному проводу.

Однако на современном этапе развития волоконно-оптических линий связи необходимо уделять внимание такому критерию, как эффективность. А эффективность в значительной мере зависит от качественно проведенных плановых измерений оптических линий, а также своевременно обнаруженных повреждений в них. Автоматизированный метод позволяет улучшить качество обслуживания волоконно-оптических систем передачи.

Цели и задачи

Целью данной работы является исследование работы сетей передачи данных, организованных по волоконно-оптическим линиям связи, и выявление особенностей автоматизированного метода анализа рефлектограмм. Эти исследования позволят упростить и сократить время измерений волоконно-оптических линий, выполняемых операторами на производстве.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1 Изучить основные принципы функционирования волоконно-оптических линий связи и особенности их измерения при помощи оптических рефлектометров.

2 Изучить автоматизированный метод анализа рефлектограмм оптических волокон и исследовать с его помощью рефлектограммы волоконно-оптических линий связи различной длительности с различным сроком эксплуатации.

Обзор литературы

В соответствие с темой исследования был выполнен обзор литературных источников. В книге [1] приведены характеристики оптических рефлектометров, характеристики современных типов одномодовых и многомодовых оптических волокон и описаны методики измерения основных параметров волокон, определяющих качество линии связи. Четкий и понятный язык, большое количество иллюстраций и численных примеров делает ее полезной не только для опытных специалистов, но и для студентов только начинающих знакомится с этой технологией.

В книге [2] рассмотрены физические принципы волоконно-оптических сетей, их компоненты. Описаны технологии и стандарты волоконно-оптических сетей. Приведены примеры расчета технических параметров волоконно-оптических сетей передачи.

В статье [3] описана методика обнаружения мест возможных повреждений в волоконно-оптическом кабеле автоматизированным методом путем анализа числовых данных, полученных в результате конвертации рефлектограмм.

 

Теоретическая часть

Общие сведения об волоконно-оптических линиях связи

При проектировании, монтаже и эксплуатации систем передачи данных необходимо учитывать множество различных факторов. Необходимый объем и скорость передачи данных, протяженность линий, возможные внешние воздействия, стоимость являются основными вопросами, требующими принятия правильного решения. При решении таких вопросов все большее распространение получают оптоволоконные технологии. Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) представляет собой вид системы передачи, при котором передача информации происходит по оптическим диэлектрическим волноводам, называемым оптическими волокнами.

В основе функционирования 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, использующими медные кабели или радиоэфир в качестве среды передачи. К преимуществам можно отнести:

- Малое затухание сигнала. Это обеспечивает возможность передачи информации на большие расстояния без использования усилителей. В волоконно-оптической линии связи усилители могут ставиться через 40, 80 и 120 км (расстояние зависит от класса оконечного оборудования).

- Высокая пропускная способность ВОК. Позволяет передавать данные на такой скорости, которая недостижима для других систем связи.

- Высокая надежность оптической среды. Оптические волокна не намокают, не окисляются, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.

- Безопасность информации. По оптическому волокну данные передаются «из точки в точку».

- Высокий уровень защищенности от межволоконного влияния. Излучение в одном оптическом волокне совершенно не оказывает влияния на сигнал в соседнем оптическом волокне.

- Пожаро- и взрывобезопасность.

- Малые масса и габариты.

Среди недостатков ВОЛС можно выделить относительную хрупкость оптических волокон, т.к. при значительном изгибании оптического кабеля волокна могут поломаться или помутнеть в связи с возникновением микротрещин. Также сложность представляет восстановление соединения в случае повреждения (разрыва). Сложность технологии изготовления оконечного оборудования ВОЛС предполагает его относительную дороговизну.

Преимущества от применения волоконно-оптических линий связи настолько значительны, что несмотря недостатки оптического волокна, дальнейшие перспективы развития технологии ВОЛС в информационных сетях более чем очевидны.

Оптическое волокно в кабеле характеризуется двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия распространяемого сигнала в волокне, тем больше может быть расстояние между регенерационными участками или повторителями. На затухание света в волокне влияют такие факторы, как: потери на поглощении; потери на рассеянии; кабельные потери. Потери на поглощении и на рассеянии вместе называют собственными потерями, в то время как кабельные потери в силу их природы называют также дополнительными потерями. Кабельные потери можно считать внешними факторами, а собственные потери – внутренними. Одним из факторов, сильно влияющих на качество передачи сигналов в световодах, является дисперсия. В общем случае, дисперсия - это "размывание" или растягивание светового импульса, происходящее во время передачи его в оптическом волокне. Дисперсия сильно ограничивает скорость работы оптических систем, заметно снижая граничную полосу пропускания.

 

Исследовательская часть

Содержание

 

Введение.............................................................................................................. 3

1 Цели и задачи................................................................................................... 4

2 Обзор литературы........................................................................................... 5

3 Теоретическая часть......................................................................................... 6

3.1 Общие сведения о волоконно-оптических линиях связи......................... 6

3.2.Оптический рефлектометр и выполнение измерений с его помощью.... 8

3.3.Автоматизированный метод анализа рефлектограмм оптических волокон 10

4 Исследовательская часть................................................................................ 12

4.1 Анализ рефлектограмм оптических волокон коротких линий автоматизированным методом.......................................................................................................... 12

4.2.Анализ рефлектограмм оптических волокон длинных линий автоматизированным методом.......................................................................................................... 16

4.3 Сравнительный анализ рефлектограмм оптических волокон по различным показателям................................................................................................... 20

Заключение........................................................................................................ 24

Список использованных источников................................................................ 25

 

 

Введение

Волоконно-оптические линии связи постепенно занимают ведущую позицию в системах передачи информации, становятся важнейшим звеном в информационной структуре современного общества. Низкие потери при передаче сигнала позволяет прокладывать значительные по дальности участки кабеля без установки дополнительного оборудования. Оптические волокна имеют хорошую помехозащищенность, легкость прокладки и длительные сроки работы кабеля практически в любых условиях.

По сравнению с медными кабелями волоконно-оптические обладают большими преимуществами. На качество передачи данных не влияют различные электромагнитные помехи, а сама линия не имеет собственного электромагнитного излучения. Это гарантирует целостность информации, а также исключает возможность несанкционированного бесконтактного доступа. Небольшая величина затухания сигнала позволяет передавать информацию без промежуточного усиления на расстояния, большие чем по медному проводу.

Однако на современном этапе развития волоконно-оптических линий связи необходимо уделять внимание такому критерию, как эффективность. А эффективность в значительной мере зависит от качественно проведенных плановых измерений оптических линий, а также своевременно обнаруженных повреждений в них. Автоматизированный метод позволяет улучшить качество обслуживания волоконно-оптических систем передачи.

Цели и задачи

Целью данной работы является исследование работы сетей передачи данных, организованных по волоконно-оптическим линиям связи, и выявление особенностей автоматизированного метода анализа рефлектограмм. Эти исследования позволят упростить и сократить время измерений волоконно-оптических линий, выполняемых операторами на производстве.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1 Изучить основные принципы функционирования волоконно-оптических линий связи и особенности их измерения при помощи оптических рефлектометров.

2 Изучить автоматизированный метод анализа рефлектограмм оптических волокон и исследовать с его помощью рефлектограммы волоконно-оптических линий связи различной длительности с различным сроком эксплуатации.

Обзор литературы

В соответствие с темой исследования был выполнен обзор литературных источников. В книге [1] приведены характеристики оптических рефлектометров, характеристики современных типов одномодовых и многомодовых оптических волокон и описаны методики измерения основных параметров волокон, определяющих качество линии связи. Четкий и понятный язык, большое количество иллюстраций и численных примеров делает ее полезной не только для опытных специалистов, но и для студентов только начинающих знакомится с этой технологией.

В книге [2] рассмотрены физические принципы волоконно-оптических сетей, их компоненты. Описаны технологии и стандарты волоконно-оптических сетей. Приведены примеры расчета технических параметров волоконно-оптических сетей передачи.

В статье [3] описана методика обнаружения мест возможных повреждений в волоконно-оптическом кабеле автоматизированным методом путем анализа числовых данных, полученных в результате конвертации рефлектограмм.

 

Теоретическая часть

Общие сведения об волоконно-оптических линиях связи

При проектировании, монтаже и эксплуатации систем передачи данных необходимо учитывать множество различных факторов. Необходимый объем и скорость передачи данных, протяженность линий, возможные внешние воздействия, стоимость являются основными вопросами, требующими принятия правильного решения. При решении таких вопросов все большее распространение получают оптоволоконные технологии. Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) представляет собой вид системы передачи, при котором передача информации происходит по оптическим диэлектрическим волноводам, называемым оптическими волокнами.

В основе функционирования 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, использующими медные кабели или радиоэфир в качестве среды передачи. К преимуществам можно отнести:

- Малое затухание сигнала. Это обеспечивает возможность передачи информации на большие расстояния без использования усилителей. В волоконно-оптической линии связи усилители могут ставиться через 40, 80 и 120 км (расстояние зависит от класса оконечного оборудования).

- Высокая пропускная способность ВОК. Позволяет передавать данные на такой скорости, которая недостижима для других систем связи.

- Высокая надежность оптической среды. Оптические волокна не намокают, не окисляются, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.

- Безопасность информации. По оптическому волокну данные передаются «из точки в точку».

- Высокий уровень защищенности от межволоконного влияния. Излучение в одном оптическом волокне совершенно не оказывает влияния на сигнал в соседнем оптическом волокне.

- Пожаро- и взрывобезопасность.

- Малые масса и габариты.

Среди недостатков ВОЛС можно выделить относительную хрупкость оптических волокон, т.к. при значительном изгибании оптического кабеля волокна могут поломаться или помутнеть в связи с возникновением микротрещин. Также сложность представляет восстановление соединения в случае повреждения (разрыва). Сложность технологии изготовления оконечного оборудования ВОЛС предполагает его относительную дороговизну.

Преимущества от применения волоконно-оптических линий связи настолько значительны, что несмотря недостатки оптического волокна, дальнейшие перспективы развития технологии ВОЛС в информационных сетях более чем очевидны.

Оптическое волокно в кабеле характеризуется двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия распространяемого сигнала в волокне, тем больше может быть расстояние между регенерационными участками или повторителями. На затухание света в волокне влияют такие факторы, как: потери на поглощении; потери на рассеянии; кабельные потери. Потери на поглощении и на рассеянии вместе называют собственными потерями, в то время как кабельные потери в силу их природы называют также дополнительными потерями. Кабельные потери можно считать внешними факторами, а собственные потери – внутренними. Одним из факторов, сильно влияющих на качество передачи сигналов в световодах, является дисперсия. В общем случае, дисперсия - это "размывание" или растягивание светового импульса, происходящее во время передачи его в оптическом волокне. Дисперсия сильно ограничивает скорость работы оптических систем, заметно снижая граничную полосу пропускания.