Дипломная работа на тему: Обоснование реконструкции магистральной ВОЛС

Введение

Мир телекоммуникаций и передачи данных сталкивается с динамично растущим спросом на частотные ресурсы. Эта тенденция в основном связана с увеличением числа пользователей Internet и также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Поэтому поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно (ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации.

Широкомасштабное использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) началось примерно 40 лет назад, когда прогресс в технологии изготовления волокна позволил строить линии большой протяженности. Сейчас объемы инсталляций ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном масштабе следует выделить строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH). Стремительно входят в нашу жизнь волоконно-оптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM.

В настоящее время по всему миру поставщики услуг связи прокладывают за год десятки тысяч километров волоконно-оптических кабелей под землей, по дну океанов, рек, на ЛЭП, в тоннелях и коллекторах. Множество компаний, в том числе крупнейшие: IBM, Lucent Technologies, Nortel, Corning, Alcoa Fujikura, Siemens, Pirelli ведут интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий. К числу наиболее прогрессивных можно отнести технологию сверхплотного волнового мультиплексирования по длине волны DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую значительно увеличить пропускную способность существующих волоконно-оптических магистралей.

Область возможных применений ВОЛС весьма широка - от линии городской и сельской связи и бортовых комплексов (самолеты, ракеты, корабли) до систем связи на большие расстояния с высокой информационной емкостью. На основе оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы передачи информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть многоцелевого назначения. Весьма перспективно применение волоконно-оптических систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания абонентов.

Многоканальные ВОСП широко используются на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это тем, что по одному ОВ может одновременно распространяться много информационных сигналов на разных длинах волн, т.е. по оптическим кабелям (ОК) можно передавать очень большой объем информации. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) цифровые системы передачи нашли самое широкое распространение как наиболее приемлемые по своим физическим принципам для передачи.

На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.

Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и других мобильных устройств.

Оглавление

- Введение 4

- Обоснование реконструкции магистральной ВОЛС

- Основные принципы цифровой системы передачи STM-64

- Основы синхронной цифровой иерархии

- Методы мультиплексирования информационных потоков

- Метод временного мультиплексирования ТDМ

- Метод частотного уплотнения FDM

- Уплотнение по поляризации PDM

- Многоволновое мультиплексирование оптических несущих WDM

- Основные сведения о ВОЛС

- Волоконно-оптические кабели

- Соединение оптических волокон

- Оптическое волокно. Общие положения

- Распространение световых лучей в оптических волокнах

- Моды, распространяющиеся в оптических волноводах

- Одномодовые оптические волокна

- Константа распространения и фазовая скорость

- Процессы, происходящие в оптическом волокне, и их влияние на скорость и дальность передачи информации

- Затухание оптического волокна

- Дисперсия

- Распространение световых импульсов в среде с дисперсией

- Физическая природа хроматической дисперсии

- Влияние хроматической дисперсии на работу систем связи

- Поляризационная модовая дисперсия

- Природа поляризационных эффектов в одномодовом оптическом волокне

- Контроль PMD в процессе эксплуатации ВОСП

- Методы компенсации хроматической дисперсии

- Обзор методов компенсации дисперсии

- Оптическое волокно, компенсирующее дисперсию

- Компенсаторы на основе брэгговских решеток с переменным периодом

- Компенсаторы хроматической дисперсии на основе планарных интерферометров и микро-оптических устройств

- Способы компенсации дисперсии, основанные на управлении передатчиком или приемником излучения

- Расчет технических характеристик магистральной ВОЛС

- Паспортные технические данные приемопередающего оборудования и ВОК, используемые при расчетах дисперсии и затухания

- Расчет дисперсии ВОЛС

- Расчет поляризационной модовой дисперсии

- Расчет хроматической дисперсии

- Расчет энергетического бюджета

- Расчет линии связи с учетом компенсации дисперсии

- Заключение 69

- Список использованных источников информации

- Список принятых сокращений

- Приложение

Заключение

В данной дипломной работе перед исполнителем поставлены задачи, для решения которых были изучены следующие вопросы:

1. Основы теории волоконно-оптических линий связи, параметры оптического волокна и его конструкция. Конструкция волоконно-оптического кабеля, его технические характеристики.

2. Основные принципы цифровой системы передачи STM-64, основы синхронной цифровой иерархии и методы мультиплексирования информационных потоков.

3. Процессы, происходящие при распространении света в оптическом волокне. Их влияние на скорость и дальность передачи информационных сигналов.

4. Обзор методов компенсации хроматической дисперсии.

В ходе работы над дипломом из предварительных расчетов было обнаружено, что по эксплуатируемому в настоящий момент ВОК невозможна передача информации со скоростью 9953,28 Мбит/с (STM-64) из-за значительного уширения оптических импульсов вследствие хроматической дисперсии на выходе оптического волокна. Для решения образовавшейся проблемы автором работы была предложена компенсация дисперсии специальным устройством (модулем компенсации дисперсии). Было произведено сравнение возможных методов компенсации дисперсии, и на основании соответствующих технических характеристик из предлагаемых на сегодняшний момент модулей был выбран наиболее эффективный.

С учетом компенсации дисперсии были проведены повторные расчеты. На основе полученных результатов исполнитель дипломной работы сделала вывод, что после компенсации дисперсии технические характеристики данного ВОК полностью удовлетворяют требованиям цифровой системы передачи STM-64 по дисперсии и затуханию.

Таким образом, согласно полученным результатам автор дипломной работы заключила, что по волоконно-оптическому кабелю, входящему в состав реконструируемой ВОЛС Тюмень-Ялуторовск возможна передача сигнала STM-64 (9953,28 Мбит/с), но для этого необходима установка приемопередающего оборудования Optix 10G фирмы Huawei Technologies и применение для компенсаци дисперсии модуля DК-80 Lucent Technologies.

Список литературы

- Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDН. - М.

- Рекомендации IТU-Т Rес. G.

- Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. - М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС.

- L. Fibеr-орtiс соmmuniсаtiоn sistеms. - 2nd еd., Jоhn Wilеy&Sоns, Inс.

- Л. Нелинейная волоконная оптика. - М., Мир.

- Зельдович Б.Я., Шкунов В.В. Обращение волнового фронта. - В мире науки.

- Листвин А.В., Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. - Вэлком.

- Приложение - технические данные на ВОК.