Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Оптические системы связи
Содержание
- 1. Оптические системы связи
- 2. Распространение оптических сигналовВ пределах прямой видимости – лазерные системы связиПо кабелю – оптоволоконные сети связи
- 3. Оптические сигналы
- 4. Основные достоинстваВысокая информационная емкость оптического канала (частота
- 5. Основные достоинстваВозможность двойной-временной пространственной модуляции-модуляции светового лучаИдеальная гальваническая развязка входа и выхода, бесконтактностьВозможность непосредственного оперирования образами
- 6. Параметры светового сигналаСкорость распространения световой волны в
- 7. Когерентность светового лучаКогерентность(согласованность во времени разность фаз-постоянна)
- 8. Модуляция излучения Только с помощью модуляции возможен
- 9. Источники излученияИсточники некогерентного излученияТепловыеЛюминесцентныеГазоразрядныеСветодиодынекогерентным излучением обладают так же естественные объекты
- 10. Источники когерентного излученияГазовые лазеры( гелий-неоновый λ=0,63мкм, аргоновый-
- 11. Энергия лазерного излученияВысокая пространственная когерентность лазерного излучения
- 12. Спецификация лазерного светаЛазер является специфическим источником излученияСвет
- 13. Характеристики некоторых лазеров
- 14. Приемники излучения Тепловыефотоэликтрические( на внутреннем и внешнем фотоэфекте)фотохимическиепрочие
- 15. Тепловые приемники излученияОснованы на преобразовании оптического излучения
- 16. Фотоэликтрические приемникиНа внутреннем фотоэффект: фоторезисторы, фототранзисторы, ПЗСНА внешнем: фотоэлементы, фотоумножители, электронной-оптические преобразователи
- 17. Распространение оптических сигналовВ атмосфереПо кабелю
- 18. Лазерные системы связиЛазерные системы связи могут быть
- 19. Модель лазерной системы связи
- 20. Методы модуляции лазерного излучения
- 21. О размерах светового пятнаШирина главного лепестка диаграммы
- 22. Распространение светового луча в атмосфереОптический сигнал претерпивает
- 23. Слайд 23
- 24. Сильное поглощение при дожде
- 25. Коэффициент поглощения в тумане
- 26. Волны оптического диапазона можно применять только в окнах прозрачности атмосферы
- 27. Волоконно-оптическая сетьЭто информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи
- 28. Развитие оптических коммуникаций
- 29. Для сравненияУже проложены подводные магистрали через Атлантический
- 30. Основные достоинстваШирокая полоса пропускания (частота несущей 1014
- 31. Типы оптических волокон
- 32. Передаточные характеристики волоконЗатухание, ослабление(дБ/км-обусловлено потерями мощности из-за
- 33. Рабочие длины волн оптических систем
- 34. Формы входного и выходного импульсов
- 35. Характеристики оптических кабелей
- 36. Потери мощности при передачеПри вводе света в волокноВ оптическом волокнеВ точках соединения коннекторов В муфтах
- 37. Потери мощности передаваемого сигнала
- 38. Сети FDDIFDDI-волоконно-оптический распределенный интерфейс данных)-один из наиболее
- 39. Основные характеристикиСкорость передачи-100 Мбит/сТип доступа к середе-маркерныйМаксимальный
- 40. Основные отличия от Token RingВ FDDI станция
- 41. ВОЛСПо сравнению с существующими системами связи на
- 42. Возможности ВОЛСАбоненту предоставляются любые виды услуг связи(телевидение,
- 43. Терминология SONET – Synchronous Optical NET –
- 44. Скорости технологий SDH/SONET
- 45. Передающая частьНа передающей станции первичные сигналы в
- 46. Коррекция и регенерацияПри распространении оптического сигнала по
- 47. Двойное преобразованиеНа промежуточных станциях производится обработка(регенерация) электрического
- 48. Метод модуляцииДля модуляции оптической несущей информационным сигналом
- 49. ПолеМгновенное значение электрического поля монохроматического оптического излученияE(t)=Emcos(ω0t+φ0),где
- 50. Усредняя интенсивностьМгновенное значение интенсивностиPt=E2(t)=Em2cos2(ω0t+φ0), а усреднение по
- 51. Модуляция интенсивностиПри МИ именно величина P изменяется в соответствии с модулирующим сигналом s(t), т.е. P(t)~s(t)
- 52. Цифровые сигналыОптические сигналы являются, как правило, цифровымиЭто
- 53. Используются однополярные сигналыОсобенность оптических цифровых систем состоит
- 54. ОсобенностиВ двухуровневый
- 55. Временное мультиплексированиеКоммутатор мультиплексора может последовательно отирать из
- 56. Виды чередованияЧередование бит- «бит-интерливинг»-коммутируется по одному биту на каналчередование байт- «байт-интерливинг»-по байту на каналЧередование символовчередование блоков
- 57. Передача и приемНа передаче используется полупроводниковый лазе,
- 58. Мультиплексирование по длинам волнВ современных оптических системах
- 59. Метод волнового мультиплексированияСуть метода волнового мультиплексирования заключается
- 60. АналогииВОЛС метод волнового мультиплексирования играет ту же
- 61. РазличияОднако по сути своей эти схемы (ЧРК
- 62. Преимущество МВРПри МВР несущие генерируются отдельными источниками(лазерами),
- 63. Модель взаимодействия транспортных технологий
- 64. ВзаимодействиеМодель имеет четыре уровняпромежуточный уровень WDV как
- 65. Изменения правил игры
- 66. На практикеВолновое мультиплексирование практически используется уже более
- 67. Широкополосные и узкополосные МВР системыШирокополостными называют МВР
- 68. Компонент ВОЛСЛазерные модули-предающие оптические модулиОптические усилителиОптические разветвителиОптические модуляторыОптические волновые конверторыОптические коммутаторыОптические аттенюаторыОптические приемники
- 69. Параметры передающих оптических модулей
- 70. Оптические разветвителиСимметричные (Х-образные), например , простейший из
- 71. Слайд 71
- 72. Типы разветвителейНаправленные и ненаправленные Спектрально-селективные и неселективные (нечувствительные к длине волн)
- 73. Коммутаторы
- 74. Иерархия скоростей коммутацииНизкие-время переключения порядка 10-3 сСредние-
- 75. Для сравненияОптический коммутатор 16х16 считается большим, хотя
- 76. Характеристики оптических коммутаторовКоэффициент ослабления коммутируемого сигнала(на выходе
- 77. Разновидности оптических коммутаторовМеханическиеЭлектрооптическиеТермо-оптическиеИнтегральные активно-волноводныена фотонных кристаллахНа световодных жидкокристаллических матрицахНа ИС с набором матриц оптоэлектронных вентилей
- 78. Коммутационные сети – сеть Омега
- 79. Скачать презентанцию
Распространение оптических сигналовВ пределах прямой видимости – лазерные системы связиПо кабелю – оптоволоконные сети связи
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Распространение оптических сигналов
В пределах прямой видимости – лазерные системы связи
По
кабелю –
Слайд 4Основные достоинства
Высокая информационная емкость оптического канала (частота световых колебаний в
103-105 раз выше, чем в освоенном радиотехническом диапазоне)
Острая направленность светового
излучения, обусловленная тем, что угловая расходимость луча пропорциональна величине λ и может быть меньше 1'
Слайд 5Основные достоинства
Возможность двойной-временной пространственной модуляции-модуляции светового луча
Идеальная гальваническая развязка входа
и выхода, бесконтактность
Возможность непосредственного оперирования образами
Слайд 6Параметры светового сигнала
Скорость распространения световой волны в средне равной v=c/n,
где n-показатель преломления
Поскольку n зависит от длины волны (обычно растет
с уменьшение λ)количество характеризуемая величиной dn/dλ
Слайд 7Когерентность светового луча
Когерентность(согласованность во времени разность фаз-постоянна) является важнейшей отличительной
особенностью источника, генерирующего это излучение
Реальный луч света представляет собой наложение
волн, генерируемых большим числом элементарных осцилляторовКогерентное излучение обеспечивают лишь лазеры, прочие источники света некогерентны
Слайд 8Модуляция излучения
Только с помощью модуляции возможен высокоскоростной ввод полезной информации
в световой луч
Модулироваться могут:амплитуда, частота, направление вектора поляризации
Выделяют внутреннюю и
внешнюю модуляциюВнутренняя( в самом излучателе)- за счет изменения режима возбуждения
Внешняя -с помощью специальных устройств, управляющих теми или иными параметрами колебаний
Слайд 9Источники излучения
Источники некогерентного излучения
Тепловые
Люминесцентные
Газоразрядные
Светодиоды
некогерентным излучением обладают так же естественные объекты
Слайд 10Источники когерентного излучения
Газовые лазеры( гелий-неоновый λ=0,63мкм, аргоновый- λ =0,488 и
0,515мкм, криптоновый- λ =0,568 мкм)
Твердотельные лазеры
(диэлектрик с центрами люминесценции: иттриево-алюминиевый
гранат с атомами неодима YAG:Nd, причем λ =1,06 мкм, что почти идеально для ВОЛС)
Слайд 11Энергия лазерного излучения
Высокая пространственная когерентность лазерного излучения позволяет осуществлять значительную
концентрацию световой энергии и получать световые пучки с интенсивностью 108-1011
Вт/см2чему соответствуют напряженности поля 105-108 В/см
Слайд 12Спецификация лазерного света
Лазер является специфическим источником излучения
Свет лазера нельзя принимать
как излучающую точку с параллельным распространением лучей
Необходимо учитывать конфигурацию резонатора
и расстояние до точки наблюденияЛазерному излучению присуще неравномерное распределение по сечению луча и по направлениям
Слайд 14Приемники излучения
Тепловые
фотоэликтрические( на внутреннем и внешнем фотоэфекте)
фотохимические
прочие
Слайд 15Тепловые приемники излучения
Основаны на преобразовании оптического излучения сначала в тепловую
энергию, а потом в электрическую
Различают болометры, термоэлементы, калориметры, пироэлектрические оптико-акустические
приемники и др
Слайд 16Фотоэликтрические приемники
На внутреннем фотоэффект: фоторезисторы, фототранзисторы, ПЗС
НА внешнем: фотоэлементы, фотоумножители,
электронной-оптические преобразователи
Слайд 18Лазерные системы связи
Лазерные системы связи могут быть снабжены газовыми, твердотельными
и полупроводниковыми лазерами
открытая линия связи функционирует только в пределах прямой
видимости, поэтому в земных условиях дальность действия ее ограниченаВ космическом пространстве, где отсутствует поглощение излучения атмосферой, возможна вязь на большие расстояния
Слайд 21О размерах светового пятна
Ширина главного лепестка диаграммы направленности α=1,22*(λ/d) =>
1,22*10-5
если длина связи составляет r=10 км, то в месте приема
диаметр светового пятна принимает размер D=a*r =>12см
Слайд 22Распространение светового луча в атмосфере
Оптический сигнал претерпивает изменения, к которым
относятся:
энергетическое ослабление, обусловленное поглощением атмосферными газами и молекулярным рассеянием
флуктуации амплитуды
и фазы волны, вызванные случайными неоднородностями показателя преломления воздухарефракция, вызванная неоднородностями атмосферы
Слайд 27Волоконно-оптическая сеть
Это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются
волоконно-оптические линии связи
Слайд 29Для сравнения
Уже проложены подводные магистрали через Атлантический и Тихий океаны
с регенерационными участками длиной свыше 50 км
Для традиционный коаксиальных кабелей
требуется установка регенераторов через каждые 6,3 и даже 1,5 км 
Слайд 30Основные достоинства
Широкая полоса пропускания (частота несущей 1014 ГГц)
Малое затухание светового
сигнала в волокне (0,2 дБ/км на длине волны 1,55 мкм)
Низкий
уровень шумов,высокая помехозащищенностьВысокая защищенность от несанкционированного доступа
Слайд 32Передаточные характеристики волокон
Затухание, ослабление(дБ/км-обусловлено потерями мощности из-за поглощения и рассеяния
энергии
Дисперсия импульсов (нс/км)-вызвана различием скоростей мод, свойствами материала
Слайд 36Потери мощности при передаче
При вводе света в волокно
В оптическом волокне
В
точках соединения коннекторов
В муфтах
Слайд 38Сети FDDI
FDDI-волоконно-оптический распределенный интерфейс данных)-один из наиболее распространенных высокоскоростных стандартов
передачи данных по волоконно-оптическому кабелю
Технология FDDI во многом основывается технологии
Token Ring
Слайд 39Основные характеристики
Скорость передачи-100 Мбит/с
Тип доступа к середе-маркерный
Максимальный размер кадров данных
4500 байт
Максимальное расстояние между станциями-2км( много многомодовое волокно), 100 м
(витая пара)
Слайд 40Основные отличия от Token Ring
В FDDI станция отпускает маркер непосредственно
за окончанием передачи кадра, тода как в Token Ring станция
удерживает маркер до тех пор, пока не получит все отправленные пакетыFDDI не использует приоритет и поля резервирования, которые Token Ring использует для выделения системных ресурсов
Слайд 41ВОЛС
По сравнению с существующими системами связи на медных кабелях волоконно-оптические
лини связи (ВОЛС) обладают рядом преимуществ
Широкая полоса пропускания позволяет организовывать
по одному такту необходимое число каналов с дальнейшим их наращивание 
Слайд 42Возможности ВОЛС
Абоненту предоставляются любые виды услуг связи(телевидение, телефакс, широкополосное радиовешание,
справочное обслуживание. Местную связь и др)
Обеспечивается высокая помехозащищенность от электромагнитных
помех
Слайд 43Терминология
SONET – Synchronous Optical NET – синхронная оптическая сеть
(американский стандарт)
SDH – Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия
(европейский стандарт)PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия [плезио - близкий]
Слайд 45Передающая часть
На передающей станции первичные сигналы в электрической форме поступают
на аппаратуру систему передачи, с выхода которой групповой сигнал передается
в оборудование сопряжения (ОС)В ОС электрический сигнал преобразуется в форму, целесообразную для передачи по волоконно-оптическому линейному тракту
Слайд 46Коррекция и регенерация
При распространении оптического сигнала по оптическому волокну происходи
его ослабление и искажение
Для увеличения дальности связи через определенно расстояние,
называемое участком ретрансляции, устанавливаются обслуживаемые ил необслуживаемые станции, где производиться коррекция искажений и компенсация затухания 
Слайд 47Двойное преобразование
На промежуточных станциях производится обработка(регенерация) электрического сигнала
Поэтому промежуточные станции
ВОЛС строятся с преобразование оптического сигнала в электрический и обратным
преобразование на выходе
Слайд 48Метод модуляции
Для модуляции оптической несущей информационным сигналом применяется модуляция по
интенсивность (МИ) оптического излучения
Выбор метода МИ для оптических систем передачи
обусловлен простотой реализации как на передаче, так и на приеме сигнала
Слайд 49Поле
Мгновенное значение электрического поля монохроматического оптического излучения
E(t)=Emcos(ω0t+φ0),
где Em – амплитуда
поля, ω0 и φ0 - соответственно частота и фаза оптической
несущей
Слайд 50Усредняя интенсивность
Мгновенное значение интенсивности
Pt=E2(t)=Em2cos2(ω0t+φ0),
а усреднение по периоду
T0=2π/ω0
дает
величину
P=0,5Em2,
которая называется средней интенсивностью или мощностью
Слайд 51Модуляция интенсивности
При МИ именно величина P изменяется в соответствии с
модулирующим сигналом s(t), т.е. P(t)~s(t)
Слайд 52Цифровые сигналы
Оптические сигналы являются, как правило, цифровыми
Это обусловлено тем, что
передача аналоговых сигналов требует высокой степени линейности промежуточных усилителей, которую
трудно обеспечить в оптических системах
Слайд 53Используются однополярные сигналы
Особенность оптических цифровых систем состоит в том, что
передача ведется только однополярными импульсами электрического сигнала, модулирующего оптическую несущую
Объясняется
это тем, что модулируется не амплитуда, а мощность оптического излучения
Слайд 54 Особенности
В двухуровневый сигнал вноситься избыточность
для устранения длинных последовательностей нулей. Затрудняющих тактовую синхронизацию
В ВОЛС используется
цифровая система с временным разделение каналов и ИКМ модуляцией интенсивности излучения источника 
Слайд 55Временное мультиплексирование
Коммутатор мультиплексора может последовательно отирать из каналов любую логически
осмысленную для данной технологии последовательность бит, составляя из низ выходную
последовательностьЭтот процесс называется «интерливингом» или чередованием
Слайд 56Виды чередования
Чередование бит- «бит-интерливинг»-коммутируется по одному биту на канал
чередование байт-
«байт-интерливинг»-по байту на канал
Чередование символов
чередование блоков
Слайд 57Передача и прием
На передаче используется полупроводниковый лазе, который обеспечивает непосредственное
преобразование электрического сигнала в оптический
Прием осуществляется фотодетектором, представляющим собой прибор,
выходной ток которого пропорционален входной мощности падающего излучения
Слайд 58Мультиплексирование по длинам волн
В современных оптических системах связи используется метод
мультиплексирования с разделением по длине волны (МВР, волновое мультиплексирование )
WDM – wave division multiplexing
Слайд 59Метод волнового мультиплексирования
Суть метода волнового мультиплексирования заключается в объединении нескольких
оптических несущих λi и передаче полученного сигнала Σ λi по
одному волокну с последующим выделением несущих, например, путем их фильтрации, на приемной стороне
Слайд 60Аналогии
ВОЛС метод волнового мультиплексирования играет ту же роль, то и
мультиплексирование с частотным разделением для аналоговых систем передачи данных
По этой
причине системы с мультиплексированием часто называют оптического мультиплексирования с частотным разделением (ОМЧР) 
Слайд 61Различия
Однако по сути своей эти схемы (ЧРК и ОМЧР) существенно
отличаются друг от друга
Их отличие состоит не только в использовании
оптического сигнала вместо электрическогоПри ЧРК используют механизм АМ (с подавлением одной боковой полосы),.модулирующий сигнал которой одинаков п структуре
Слайд 62Преимущество МВР
При МВР несущие генерируются отдельными источниками(лазерами), сигналы которых просто
объединяются мультиплексором в единый многочастотный сигнал
Каждая составляющая (несущая) такого сигнала
принципиально может передавать поток цифровых сигналов, сформированных по законам различных сетевых технологий (ATM, SDH, RDH...)
Слайд 64Взаимодействие
Модель имеет четыре уровня
промежуточный уровень WDV как и SDH/SONET-обеспечивает физический
интерфейс, позволяющий выводить сигналы в оптическую среду передачи не только
технологиям SDH/SONET, но и АТМ и IP
Слайд 66На практике
Волновое мультиплексирование практически используется уже более 10 лет
первоначально оно
было направлено на объединение двух основных несущих 1310 и 1550
нм в одном оптоволокне
Слайд 67Широкополосные и узкополосные МВР системы
Широкополостными называют МВР системы с разносов
по длине волны 240 нм
Узкополосными МВР системами считают такие, в
которых разнос на порядок ниже 24 нмМалый разнос длин волн позволяет реализовывать 4 канал в 3-м окне (1550нм)
Слайд 68Компонент ВОЛС
Лазерные модули-предающие оптические модули
Оптические усилители
Оптические разветвители
Оптические модуляторы
Оптические волновые конверторы
Оптические
коммутаторы
Оптические аттенюаторы
Оптические приемники
Слайд 70Оптические разветвители
Симметричные (Х-образные), например , простейший из них типа 2х2
несимметричные
(Y-образные), например, простейший из них типа 1х2
Слайд 72Типы разветвителей
Направленные и ненаправленные
Спектрально-селективные и неселективные (нечувствительные к длине
волн)
Слайд 74Иерархия скоростей коммутации
Низкие-время переключения порядка 10-3 с
Средние- время переключения порядка
10-6 с
Высокие- время переключения порядка 10-9 с
Очень высокие- время
переключения порядка 10-12 с 
Слайд 75Для сравнения
Оптический коммутатор 16х16 считается большим, хотя не идет ни
в какое сравнение с электронными коммутаторами емкостью 2048х2048 каналов
Слайд 76Характеристики оптических коммутаторов
Коэффициент ослабления коммутируемого сигнала(на выходе в режиме «выключено»
по сравнению в режимом «включено»)
Вносимые потери-ослабление сигнала
Переходное затухание коммутатора- отношение
мощности на рабочем выходе к мощности на всех остальныхПоляризационные потери коммутатора- ослабление, вызванное поляризацией
Слайд 77Разновидности оптических коммутаторов
Механические
Электрооптические
Термо-оптические
Интегральные активно-волноводные
на фотонных кристаллах
На световодных жидкокристаллических матрицах
На ИС
с набором матриц оптоэлектронных вентилей
