Обобщенная схема оптической системы передачи

На рис. 1.1 представлена обобщенная схема оптической системы передачи, в которой блоками отображены возможные виды оборудования систем передачи.

Мультиплексор — устройство, обеспечивающее объединение нескольких независимых каналов на передаче и их разделение на приеме. Мультиплексор объединяет как электрические аналоговые, так и цифровые каналы. Основным аналоговым каналом является канал тональной частоты со спектром 0,3…3,4 кГц. Могут быть аналоговые каналы и с другими характеристиками, например, типовые: первичные (60…108 кГц), вторичные (312…552 кГц), третичные (812…2044 кГц) и специальные: звуковое вещание в спектре 0,03…15 кГц; телевизионные в спектре 0,05 кГц…6,5 МГц.

Цифровые каналы также имеют определенные стандарты скоростей передачи данных. Основной цифровой канал 64 кбит/с формируется на основе импульсно-кодовой модуляции ИКМ (дискретизация тонального сигнала во временном интервале 125 мкс и восьмиразрядное кодирование). Другие цифровые каналы определены следующим образом:

– первичный цифровой канал — 2 048 кбит/с;

– вторичный цифровой канал — 8 448 кбит/с;

– третичный цифровой канал — 34 368 кбит/с;

– четверичный цифровой канал — 139 264 кбит/с.

В аналоговых и цифровых каналах могут передаваться информационные сигналы с соответствующим спектром или скоростью данных.

В оптических системах передачи основное применение получили цифровые мультиплексоры, т.к. образуемые ими групповые сигналы представлены в двоичном коде, который придает высокую помехоустойчивость передаваемой информации. Однако в коротких линиях оптической связи применяются и аналоговые методы мультиплексирования, например, телевизионных каналов для сетей кабельного телевидения.

Широкое распространение получили электронные цифровые мультиплексоры технологий PDH, SDH, АТМ.

В 2001–2007 годах МСЭ-Т принял ряд новых стандартов на цифровое мультиплексирование и передачу по волоконным линиям. Это стандарт оптической транспортной иерархии OTH и стандарт оптической передачи Ethernet.

Мультиплексирование также может быть реализовано для оптических каналов (аналоговых и цифровых). Аналоговые оптические мультиплексоры позволяют объединять/делить определенное количество каналов, образованных на различных оптических несущих частотах в окнах прозрачности одномодовых оптических волокон. Например, в третьем окне прозрачности (1530–1565 нм) определено местоположение 41 оптического канала в полосе волн от 1528,77 нм до 1560,61 нм с интервалом не более 2 нм, согласно рекомендации МСЭ-Т G.692. Такой вид мультиплексирования получил название мультиплексирование с разделением по длине волны — WDM.

Цифровое оптическое мультиплексирование, называемое оптическим мультиплексированием с разделением по времени OTDM и кодовым делением OCDM, пока не получило широкого распространения из-за ряда технологических проблем реализации оптических мультиплексоров коротких импульсов. Однако OTDM может найти примене-__ние в оптических системах передачи с использованием оптических солитонов, а OCDM — в пассивных оптических сетях доступа FTTx (PON).

Промежуточные станции системы передачи могут быть представлены различными устройствами: электронными регенераторами, оснащенными оптическими конверторами; электронными мультиплексорами с доступом к определенному числу каналов; оптическими усилителями, служащими для ретрансляции оптических сигналов, оптическими мультиплексорами с формированием доступа к отдельным оптическим каналам.

В состав мультиплексоров промежуточных станций могут входить электрические и оптические кроссовые коммутаторы.

Цифровые оптические системы передачи, как правило, снабжены средствами телеконтроля и управления, что позволяет контролировать работу всех компонентов системы передачи и быстро ликвидировать аварийные состояния. Электрические и оптические секции мультиплексирования и регенерации (ретрансляции) определяются как участки системы передачи с отдельным встроенным контролем и управлением.

Физические среды оптических систем передачи могут быть представлены стекловолокном, пластиковым волокном, фотонно-кристаллическим волокном и атмосферой

Благодаря очень малым потерям оптической мощности и малым искажениям сигналов основное применение в системах передачи получили стеклянные волоконные световоды, которым в учебной и научной литературе уделено очень много внимания. Пластиковые и фотонно-кристаллические волокна имеют ограниченное использование и в основном в опытных системах, и их использование в транспортных сетях не замечено. Атмосфера в качестве среды передачи может использоваться на коротких участках (обычно не более 3 км) как альтернатива оптическому кабелю, для которого могут быть сложными условия прокладки или подвески. При этом достижимая скорость передачи не превышает 155 Мбит/с.

Детальное описание оптических компонент (лазеров, фотодетекторов, оптических усилителей, оптических коммутаторов, компенсаторов дисперсии, модуляторов оптического излучения, оптических фильтров, линейных кодеров и декодеров, оптических регенераторов 2R и 3R, и т.д.) можно найти в уже перечисленной литературе, в периодических научных изданиях, в Интернете.