Оптические системы связи - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Оптические системы связи. Доклад-сообщение содержит 78 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Оптические системы связи Лекция 22

Слайд 2

Описание слайда:

Распространение оптических сигналов В пределах прямой видимости – лазерные системы связи По кабелю – оптоволоконные сети связи

Слайд 3

Описание слайда:

Оптические сигналы

Слайд 4

Описание слайда:

Основные 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 5

Описание слайда:

Основные достоинства Возможность двойной-временной пространственной модуляции-модуляции светового луча Идеальная гальваническая развязка входа и выхода, бесконтактность Возможность непосредственного оперирования образами

Слайд 6

Описание слайда:

Параметры 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 7

Описание слайда:

Когерентность 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 осцилляторов Когерентное излучение обеспечивают лишь лазеры, прочие источники света некогерентны

Слайд 8

Описание слайда:

Модуляция излучения Только с помощью модуляции возможен высокоскоростной ввод полезной информации в световой луч Модулироваться могут:амплитуда, частота, направление вектора поляризации Выделяют внутреннюю и внешнюю модуляцию Внутренняя( в самом излучателе)- за счет изменения режима возбуждения Внешняя -с помощью специальных устройств, управляющих теми или иными параметрами колебаний

Слайд 9

Описание слайда:

Источники излучения Источники некогерентного излучения Тепловые Люминесцентные Газоразрядные Светодиоды некогерентным излучением обладают так же естественные объекты

Слайд 10

Описание слайда:

Источники 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 11

Описание слайда:

Энергия лазерного излучения Высокая пространственная когерентность лазерного излучения позволяет осуществлять значительную концентрацию световой энергии и получать световые пучки с интенсивностью 108-1011 Вт/см2 чему соответствуют напряженности поля 105-108 В/см

Слайд 12

Описание слайда:

Спецификация 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 наблюдения Лазерному излучению присуще неравномерное распределение по сечению луча и по направлениям

Слайд 13

Описание слайда:

Характеристики некоторых лазеров

Слайд 14

Описание слайда:

Приемники излучения Тепловые фотоэликтрические( на внутреннем и внешнем фотоэфекте) фотохимические прочие

Слайд 15

Описание слайда:

Тепловые 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 16

Описание слайда:

Фотоэликтрические приемники На внутреннем фотоэффект: фоторезисторы, фототранзисторы, ПЗС НА внешнем: фотоэлементы, фотоумножители, электронной-оптические преобразователи

Слайд 17

Описание слайда:

Распространение оптических сигналов В атмосфере По кабелю

Слайд 18

Описание слайда:

Лазерные 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 ограничена В космическом пространстве, где отсутствует поглощение излучения атмосферой, возможна вязь на большие расстояния

Слайд 19

Описание слайда:

Модель лазерной системы связи

Слайд 20

Описание слайда:

Методы модуляции лазерного излучения

Слайд 21

Описание слайда:

О 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 22

Описание слайда:

Распространение 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 воздуха рефракция, вызванная неоднородностями атмосферы

Слайд 23

Описание слайда:

Слайд 24

Описание слайда:

Сильное поглощение при дожде

Слайд 25

Описание слайда:

Коэффициент поглощения в тумане

Слайд 26

Описание слайда:

Волны оптического диапазона можно применять только в окнах прозрачности атмосферы

Слайд 27

Описание слайда:

Волоконно-оптическая сеть Это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи

Слайд 28

Описание слайда:

Развитие оптических коммуникаций

Слайд 29

Описание слайда:

Для 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 30

Описание слайда:

Основные 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 помехозащищенность Высокая защищенность от несанкционированного доступа

Слайд 31

Описание слайда:

Типы оптических волокон

Слайд 32

Описание слайда:

Передаточные 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 33

Описание слайда:

Рабочие длины волн оптических систем

Слайд 34

Описание слайда:

Формы входного и выходного импульсов

Слайд 35

Описание слайда:

Характеристики оптических кабелей

Слайд 36

Описание слайда:

Потери мощности при передаче При вводе света в волокно В оптическом волокне В точках соединения коннекторов В муфтах

Слайд 37

Описание слайда:

Потери мощности передаваемого сигнала

Слайд 38

Описание слайда:

Сети 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 39

Описание слайда:

Основные 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 40

Описание слайда:

Основные 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 пакеты FDDI не использует приоритет и поля резервирования, которые Token Ring использует для выделения системных ресурсов

Слайд 41

Описание слайда:

ВОЛС 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 42

Описание слайда:

Возможности ВОЛС Абоненту предоставляются любые виды услуг связи(телевидение, телефакс, широкополосное радиовешание, справочное обслуживание. Местную связь и др) Обеспечивается высокая помехозащищенность от электромагнитных помех

Слайд 43

Описание слайда:

Терминология 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 44

Описание слайда:

Скорости технологий SDH/SONET

Слайд 45

Описание слайда:

Передающая 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 46

Описание слайда:

Коррекция 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 47

Описание слайда:

Двойное 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 48

Описание слайда:

Метод 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 49

Описание слайда:

Поле 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 50

Описание слайда:

Усредняя 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 51

Описание слайда:

Модуляция интенсивности При МИ именно величина P изменяется в соответствии с модулирующим сигналом s(t), т.е. P(t)~s(t)

Слайд 52

Описание слайда:

Цифровые 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 53

Описание слайда:

Используются 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

Описание слайда:

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 55

Описание слайда:

Временное мультиплексирование Коммутатор мультиплексора может последовательно отирать из каналов любую логически осмысленную для данной технологии последовательность бит, составляя из низ выходную последовательность Этот процесс называется «интерливингом» или чередованием

Слайд 56

Описание слайда:

Виды чередования Чередование бит- «бит-интерливинг»-коммутируется по одному биту на канал чередование байт- «байт-интерливинг»-по байту на канал Чередование символов чередование блоков

Слайд 57

Описание слайда:

Передача 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 58

Описание слайда:

Мультиплексирование по длинам волн В современных оптических системах связи используется метод мультиплексирования с разделением по длине волны (МВР, волновое мультиплексирование ) WDM – wave division multiplexing

Слайд 59

Описание слайда:

Метод 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 60

Описание слайда:

Аналогии 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 61

Описание слайда:

Различия Однако по сути своей эти схемы (ЧРК и ОМЧР) существенно отличаются друг от друга Их отличие состоит не только в использовании оптического сигнала вместо электрического При ЧРК используют механизм АМ (с подавлением одной боковой полосы),.модулирующий сигнал которой одинаков п структуре

Слайд 62

Описание слайда:

Преимущество 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 63

Описание слайда:

Модель взаимодействия транспортных технологий

Слайд 64

Описание слайда:

Взаимодействие 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 65

Описание слайда:

Изменения правил игры

Слайд 66

Описание слайда:

На 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 67

Описание слайда:

Широкополосные 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 нм Малый разнос длин волн позволяет реализовывать 4 канал в 3-м окне (1550нм)

Слайд 68

Описание слайда:

Компонент ВОЛС Лазерные модули-предающие оптические модули Оптические усилители Оптические разветвители Оптические модуляторы Оптические волновые конверторы Оптические коммутаторы Оптические аттенюаторы Оптические приемники

Слайд 69

Описание слайда:

Параметры передающих оптических модулей

Слайд 70

Описание слайда:

Оптические разветвители Симметричные (Х-образные), например , простейший из них типа 2х2 несимметричные (Y-образные), например, простейший из них типа 1х2

Слайд 71

Описание слайда:

Слайд 72

Описание слайда:

Типы разветвителей Направленные и ненаправленные Спектрально-селективные и неселективные (нечувствительные к длине волн)

Слайд 73

Описание слайда:

Коммутаторы

Слайд 74

Описание слайда:

Иерархия 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 75

Описание слайда:

Для сравнения Оптический коммутатор 16х16 считается большим, хотя не идет ни в какое сравнение с электронными коммутаторами емкостью 2048х2048 каналов

Слайд 76

Описание слайда:

Характеристики 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 остальных Поляризационные потери коммутатора- ослабление, вызванное поляризацией

Слайд 77

Описание слайда:

Разновидности оптических коммутаторов Механические Электрооптические Термо-оптические Интегральные активно-волноводные на фотонных кристаллах На световодных жидкокристаллических матрицах На ИС с набором матриц оптоэлектронных вентилей