sisteme de transmisiuni a informatiei prin fibra optica

7/24/2019 Sisteme de Transmisiuni a Informatiei Prin Fibra Optica

1/12

Sistemele de transmisiune a informaiei prin fibreoptice (STIFO) cu deteciedirect asemnalului optic la recepie i avantajele lor

STIFO reprezint un ansamblu de mijloace tehnice care asigur organizareacanalelor de telecomunicaii prin intermediul circuitului fizic n baza cablului optic.

Schema de structur a STIFO depinde de destinaie, lungimea liniei detransmisiune, tipul informaiei ce se transmite i o serie de ali factori. In STIFO

poate fi utilizat at!t modulaia analogic ct i cea digital. In sistemele cumodulaie analogic comunicarea util nemijlocit moduleaz amplitudinea,frec"ena sau faza purttoarei optice a emitorului optic #$O%. &erformanele STIFO

pe deplin pot fi realizate n cazul utilizrii modulaiei digitale, dup , cum estemodulaia impulsurilor n cod #&'(%. &entru STIFO digitale comunicarea utilreprezint o serie de impulsuri care moduleaz purttoarea optic a $O conformintensitii, amplitudinii, frec"enei sau fazei. n prezent, de regul, se utilizeazmodulaia purttoarei optice conform intensitii.

Schema de structur a STIFO este reprezentat n fig.l i conine dou completede echipament terminal i traficul lineic optic.

In fig.l sunt utilizate urmtoarele abre"ieri)


2/12

'' * con"ertorul de cod+

- regeneratorul lineic+

/01 modulul optoelectronic de emisie+

(O modulul optoelectronic de recepie+

'O2 * conector optic demontabil+

30 cablu optic+

&4 punct de regenerare nedeser"it+

ST staie terminal+

T-O traficul lineic optic.

5tilajul terminal conform schemei fig.l se amplaseaz n punctele 6 i 7 iconst clin echipamentul digital standard S28 sau &28 de formare a canalelor grupelor, i utilajul de joncionare cu traficul lineic optic 5tilajul de joncionareconine) '', /01, (O i -.

'on"ertorul de cod n punctul 6 con"erteaz semnalul din codul 829: nsemnal electric unipolar.

/01 con"erteaz impulsurile electrice unipolare n impulsuri optice care maiapoi se transmit prin fibrele 30, iar la recepie n staia terminal 7 impulsurileoptice prin intermediul (O se con"erteaz n impulsuri electrice care ncontinuare sunt prelucrate n regeneratorul lineic #-% i con"ertorul de cod #''%fiind con"enate n codul 829: pentru a fi transmise n echipamentul S28 #&28%,6nalogic se nfptuiete transmisia n direcia de Ia 7 la 6.

Traficul lineic optic este constituit din 'O care conine minimum dou fibreoptice ce se conecteaz la echipament prin intermediu; 'O2. &este anumite

lungimi a traficului lineic se conecteaz punctele de regenerare deser"ite #&2% saupunctele de regenerare nedeser"ite #&4% destinate pentru regenerarea impulsurilorcare se atenueaz n rezultatul pierderilor i se distorsioneaz datorit dispersiei cese manifest n traficul lineic optic. -ungimea sectorului de regenerare depinde de"alorile pierderilor i dispersiei n fibrele cablului optic, "iteza i calitatea necesarde transmisiune a informaiei i indicii electrici < /01 i (O.

&rincipiul de funcionare al &4 poate fi e=plicat reieind din schema de

structur reprezentat n fig. >.


3/12

n fig.> sunt utilizate urmtoarele abre"ieri)6' amplificator corector+

2- dispoziti"ul de limit+

2S dispoziti"ul de sincronizare.

'onform structurii prezentate n fig. > principiul de funcionare al &4 estebazat pe con"ertarea dubl a semnalelor din optic n electric i din electric noptic. ?i anume, impulsurile optice atenuate i distorsionate prin intermediul (Osunt con"ertate n impulsuri electrice care se amplific, li se restabilesc formainiial i relaiile n timp dup ce ele din nou se con"erteaz n impulsuri optice

prin intermediul /01. &entru asigurarea comunicaiilor duple=e din 6 i din 7ctre &4 sunt instalate dou fibre optice) una se instaleaz pentru transmisiuneasemnalului n direcia de la 6 la 7 i cealalt de la 7 la 6.

2ac n cablul optic se utilizeaz m perechi de FO pentru funcionarea a msisteme de transmisiune, atunci n punctul de regenerare se instaleaz (regeneratoare. STIFO pot s funcioneze at!t n regim multimod, pentru aceasta seutilizeaz 'O multimod, ct n regim monomod, pentru aceasta se utilizeaz 'Omonomod. -a fel sunt elaborate STIFO care funcioneaz n regim monomod in care este posibil combaterea dispersiei semnalului optic ce propag prinfibra monomod prin alegerea lungimii de und a purttoarei optice,

parametrilor FO i diodei laser. @n astfel de STIFO regeneratoarele n traficul


4/12

liniar optic sunt nlocuite cu amplificatoare optice #A0% care compenseazpierderile i sunt amplasate peste anumite sectoare de amplificare #fig. :%

STIFO posed o serie de a"antaje care pot fi di"izate n doua grupe

&rimul grup de a"antaje a STI'O se datoreaz naturii lumina i particularitilorfibrei optice. 2intre ele pot fi menionate urmtoarele)

1. 6tenuarea mic a 'O ce asigur o lungime major a sectoarelor de regenerarei, ca urmare, se reduce numrul de regeneratoare, adic, concomitent se reducecostul STI'O+

. &osibilitatea de transmisiune a semnalelor ntro banda larg de frec"ene ce

ne permite s organizm un numr major de canale de telecomunicaii printrosingur fibr optic #pot fi organizate p!n la la BCDcanale digitale de baz a c!te EGbps%+

!. 4erecepti"itatea fibrei optice #ghidului dielectric% i purttoarei optice labruiajul electromagnetic sau inducerile electromagnetice e=terioare. 6ceastacontribuie la sporirea lungimii sectoarelor de regenerare i la dez"oltareacomunicaiilor optice n interiorul cldirilor, "aselor maritime i aparatelor de zbor+

". 2iafonie redus ntre fibrele "ecine ale 'O+#. Izolarea electric a emitorului de receptor i lipsa necesitii n priza de sol

comun pentru emitor i receptor+$. 2iametrul mic i durabilitatea mecanic nalt a fibrei i, ca urmare,

diametrul i masa reduse ale 'O sporesc fle=ibilitatea i comoditatea de instalarea cablului optic+

%. 5tilizarea 'O permite economia metalelor colorate deficitare i poate n generes nu conin elemente metalice, fiind un cablu pur dielectric+

&. STI'O se utilizeaz tot mai pe larg n acordarea ser"iciilor de telecomunicaii

i costul lor treptat se reduce.


5/12

6l doilea grup de a"antaje a STI'O se datoreaz transmisiunii semnalelorprin 'O n form digital. 2intre aceste a"antaje pot fi menionate urmtoarele)

B. Stabilitate sporit a semnalului informaional faa de zgomot ce se datoreazutilizrii modulaiei impulsurilor n cod &'(+

>. Hrad nalt de tehnologie la producerea bazei de elemente din componenaechipamentului STI'O+

:. 5tilizarea minimal sau omiterea ca atare elemente din echipamentulSTI'O, cum sunt bobinele de inducan i filtrele tip -'+

. &arametrii constani ai STI'O i independena lor fa de oscilaiileatenurii n fibrele 'O+

. Identitatea caracteristicilor tuturor canalelor i independena caracteristicilorde temperatur i de lungimea liniei de transmisiune+

E. Independena caracteristicilor canalelor de numrul canalelor ce se utilizeaz+D. -ipsa fenomenului de acumulare a zgomotului+J. 'omoditatea de transmisiune a informaiei digitale n STIFO cu oferirea

ser"iciilor integrate, n care metodele digitale se utilizeaz att la multiple=area, cti la comutarea canalelor i liniilor de transmisiune+K. (icorarea neconsiderabil a lungimii sectorului de regenerare ne permite sasigurm regenerarea semnalului practic fr erori+

BC. Organizarea simpl a punctelor de tranzit pentru introducerea sau sustragereagrupelor de canale sau flu=urilor digitale primare n staiile intermediare+

BB. 'erine reduse ctre caracteristicile elementelor de amplificare.deoarece de laele nu se cere o liniaritate nalt+

B>. 'orecia comparati" simpl a distorsiunilor semnalului ce se datoreazfaptului c corectorul nu corecteaz forma semnalului, ns funcia lui este de adepista cu certitudine nalt ni"elul unitii logice

LBL sau ni"elul zeroului logic LCL asigur!nd o "aloare redus a probabilitiierorii de prelucrare a semnalului la recepie+

2e r!nd cu a"antajele enumerate ale STI'O urmeaz s lum n considerare i acelfapt, c dez"oltarea opticii integrate i tehnicii; sensorilor cu fibr optic deschide

perspecti"e de producere a echipamentului de telecomunicaii pur optic.

STIFO cu detecia coerent a semnalului optic la recepie i avantajele lor


6/12

ecepia coerent a semnalelor optice, n particular prin heterodinare saude tip homodin, permite s transferm spectrul semnalului informaional ndomeniul frec"enelor intermediare #inclusi" pn la gama de microunde% sau ndomeniul frec"enelor joase. 6stfel se simplific prelucrarea i demultiple=area

semnalelor, i la fel restructurarea semnalelor ntro band larg de frec"enpentru STIFO cu multiple=are spectral. Tot odat prin alegerea corespunztoarea puterii heterodinei locale se reuete suprimarea tuturor zgomotelor, cue=cepia zgomotului de alice al heterodinei. 6ceast circumstan permiteasigurarea "alorii ma=ime a raportului semnalMzgomot n sistemul de recepie.

'etoda eterodin de recepie a semnalelor optice

-a recepia heterodin, c!mpul semnalului optic informaional se sumeazcu c!mpul optic a heterodinei locale pe suprafaa fotosensibil afotoreceptorului. 5tilizarea c!mpului optic suplimentar a heterodinei locale

permite mbuntirea recepiei i e"idenierea semnalelor optice de "alorireduse n condiiile aciunii zgomotelor de alice e=terne i zgomotelor termiceinterne a fotoreceptorului. '!mpul sumar #al semnalului informaional iheterodinei% este detectat astfel ca i n cazul cum ar fi c la intrarea

receptorului se comunic un singur c!mp optic. Sumarea a dou c!mpurioptice la intrarea fotoreceptorului cu ajutorul sistemului oglindlentilnecesit acordarea spaialN precis a fronturilor de und. ectorii de und adou c!mpuri trebuie s coincid cu e=actitatea de la BB pn la >,P ndependen de lungimea de und i de diametrul suprafeei fotosensibile afotoreceptorului. Ins la utilizarea pentru sumarea c!mpurilor a conectoruluighid de und monomod problema acordrii spaiale a c!mpurilor poate fie=clus. @ntrade"r, dac conectorul optic este produs din fibra monomod,

atunci c!mpul semnalului optic e=cit o und longitudinal. 6ceast unda estee=citat i de cmpul optic al heterodinei. -a distana de BC...>C lungimi deund aceste c!mpuri de"in staionare. 6stfel, dac ambele c!mpuri suntanalizate n planul aperturic a fotoreceptorului, atunci ele pot fi prezentate subforma undelor plane normale #cu frec"ene diferite n cazul heterodinrii% nuna i aceeai mod spaial. 2e aceea procedura heterodinrii poate fianalizat numai n domeniul temporal, iar c!mpurile urmeaz a fi prezentate

prin intermediul undei spaiale.

@n afar de aceasta heterodinarea optic depinde n mare msur decoincidena polarizrii c!mpurilor heterodinate. In practic pentru soluionarea


7/12

acestei probleme se utilizeaz sau fibra monomod cu polarizare stabil,controlere de polarizare, sau recepia cu decalaj de polarizare. 2e aceea laanaliza teoretic a procesului heterodinrii se poate de considerat c polarizrilec!mpurilor heterodinate coincid.

'!mpul semnalului optic de intrare ntro mod spaial poate fi scris n

urmtoarea form)

unde as#t%Q6se=pRis#t% este nfurtoarea comple= a c!mpului optic deintrare+

6sQUas#t%U amplitudinea c!mpului+

Vs* frec"ena c!mpului+

Vs* faza c!mpului.

Forma nfurtoarei semnalului, i de asemenea spectrul corespunztor aacestui semnal depind de tipul modulaiei purttoarei optice prin intermediulsemnalului informaional. &resupunem c radiaia optic a heterodinei locale

poate fi prezentat sub forma undei plane i analizm aceast und n planulfotoreceptorului. 6tunci putem nota cmpul heterodinei locale sub formaundei plane monocromatice cu frec"ena VCprin urmtoarea e=presie)

unde aCQ6Ce=p#iC% este nfurtoarea comple= a c!mpului optic a heterodinei+

6CQUaCU , VC, C amplitudinea, frec"ena i faza c!mpului heterodinei.

'!mpul sumar poate fi e=primat prin formula)

Intensitatea c!mpului sumar pe o unitate de suprafa afotoreceptorului se e=prim prin relaia)


8/12

Suprim!nd factorul constant, proporional suprafeei fotodetectorului i

lu!nd n considerare corelaia dintre curentul de ieire a fotodetectorului iputerea semnalului optic obinem+

unde)

i curentul de ieire al fotoreceptorului cu coeficientul de multiplicare ( poatefi notat prin relaia)

@n formulele #>C%, #>B%, #>>% figureaz urmtoarele notaii)

Ri- sensibilitatea fotoreceptorului conform curentului+

- randamentul cuantic+ h constanta &lancG+

f frec"ena semnalului optic+

Pc-puterea semnalului util+

P0-puterea radiaiei heterodinei.

-a ieirea fotoreceptorului se instaleaz filtrul treceband cu frec"enacentral, care coincide cu diferena frec"enelor semnalului informaional i aheterodinei locale sau la ieirea fotodetectorului se instaleaz amplificatorul defrec"en intermediar #6FI%. 6stfei "aloarea instantanee a curentului frec"eneiintermediare #componenta "ariabil% se determin conform formulei)


9/12

6stfel curentul semnalului de frec"en intermediar depinde deamplitudinea, frec"ena i faza purttoarei optice. 2e aceea dac oricare dinaceti parametri se moduleaz cu semnalul informaional, atunci pentrudemodularea semnalului poate fi utilizat metoda cunoscut din radiorecepie #demodularea sincron sau de faz, demodularea decalajului de faz,detecia ptratic i conform nfaurtoarei, etc.%.

Schema metodei optice de recepie prin heterodinare este prezentatn fig.B>.

aloarea instantanee a tensiunii n dependen de frec"en intermediarla ieirea filtrului, raportat la rezistena sarcinii sa fotodiodei #F2% poate fi

scris sub forma)

'etoda omodin de recepie a semnalelor optice


10/12

&entru metoda homodin de recepie se utilizeaz principiul fotomi=riioptice, ns spre deosebire de metoda heterodin, frec"enele oscilaiilor

purttoarei optice i a heterodinei locale trebuie s fie egale #fsQ fC%, iar fazelesincrone.

Semnalul demodulat la ieirea fotodetectorului are un spectru de

frec"ene deplasat n domeniul frec"enelor joase #n domeniul semnaluluiinformaional%.

'onform formulei #>>% rezult c curentul fotoreceptorului se determinprin e=presia)

2ac de neglijat cu componenta permanent a curentului atunci la ieireafiltrului trecejos obinem curentul semnalului)

-a modulaia digital a fazei #s QC % la transmisia LBL i #s Q W%la transmisia

LCL, considernd CQ C obinem

5sQXi(6s6CY adic amplitudinea tensiunii la ieire se modific ncorespundere cu simbolul recepionat.

-a modulaia digital a amplitudinii #considernd CQs% transmisiuniisimbolului LBL i corespunde tensiunea de ieire 5s*i(6s6os, iar transmisiunii simbolului LCL tensiunea de ieire 5sQC.

Schema de structur a metodei de recepie de tip homodina este prezentatn fig. B:.


11/12

Fig. B:. Schema de recepie a metodei optice homodine

-a a"antajele STIFO coerente se refer)

B. Sensibilitatea schemelor de recepie heterodine i homodine a STIFOcoerente se limiteaz numai de ni"elul zgomotului de alice la radiaiaheterodinei locale #cu condiia c puterea heterodinei este destul de mare%.6stfel de sensibilitate corespunde limitei cuantice de detecie n diapazonuloptic. 'onform sensibilitii STIFO coerente sunt mai perfecte dec!t STIFOcu detecie direct #bugetul energetic al sistemului sporete apro=imati" cu>C...>d9 n dependen de schema modulriiMdemodulrii%+

>. In STIFO coerente pot fi utilizate modulaiile purttoarei optice n frec"eni n faz cu utilizarea metodei de recepie a diferenei de faza ceea cecontribuie la sporirea sensibilitii la recepia semnalelor+

:. &osibilitatea multiple=rii spectrale a canalelor permite s utilizm pe deplincapacitatea informaional a fibrei optice n fereastra de transparen B,Zm+

. Selecti"itatea spectral sporit a detectrii optice coerente oferposibilitatea de a utiliza amplificatoarele optice semiconductoare cucaracteristici de zgomot performante i la fel permite realizareaamplificatoarelor etajate.

. 'aracteristica spectral de emisie a diodelor laser foarte ngust, icaracteristicile performante a sistemelor coerente, n mare msur reduccerinele pri"ind lungimea canalului de comunicaii, condiionate de"aloarea mic a dispersiei semnalului ce se manifest n fibra optic iatunci factorul principal ce limiteaz distana de transmisiune a informaieisunt pierderile lineice ce se manifest n fibrele cablului optic. @n

particular, la recepia heterodin a semnalelor modulate digital namplitudine, frec"en i faz raportul [f/B trebuie s alctuiasc BC>... \BC:, unde [f este lrgimea caracteristicii de emisie a diodei laser, n (8z+ 7 este"iteza de transmisiune a informaiei, n (bps. -a recepia homodin


12/12

i modulaia n faz acest raport este egal cu C,\BC: .E. Tehnica detectrii coerente mbuntete la fel sensibilitatea

dispoziti"elor de msurare a caracteristicilor i parametrilor fibrei optice, dee=emplu dup cum este reflectometrul optic temporal.Interesul ctre STIFO coerente este determinat de o serie de particulariti.

STIFO coerente permit asigurarea transmisiunii informaiei cu "iteze dep!n la BC...C Hbps, sporirea lungimii sectorului de regenerare pn la>C...:CC Gm, utilizarea amplificatoarelor optice n linie, realizarea total acapacitii sporite de transmisiune a informaiei prin fibra optic datoritmultiple=rii.

Un nou portal informaional!

Dac deii informaie interesant si doreti s te impari cu noi atunci scrie la

adresa de e-mail : [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]

sisteme de transmisiuni a informatiei prin fibra optica

Documents