 |
|
Принципы построения двухсторонних линейных трактов ЦВОСП
Оптический сигнал при прохождении по оптическому кабелю (ОК) испытывает затухание, обусловленное собственными потерями из-за поглощения светового излучения и его рассеяния в материале ОВ. Спектральная зависимость этих потерь обусловливает амплитудно-частотные (просто частотные) искажения сигналов и, следовательно, изменение их формы. Дисперсионные явления в ОВ приводят к рассеянию во времени спектральных или модовых составляющих сигнала, т. е. к различному времени их распространения.
Различие групповых скоростей различных составляющих оптического излучения приводит к изменению формы и длительности оптических импульсных сигналов, т.е. к их уширению. Эти искажения аналогичны фа-зочастотным (фазовым) искажениям и при определенных значениях могут вызвать межсимвольные или интерференционные помехи.
Таким образом, прохождение оптических сигналов по ОВ сопровождается линейными искажениями: частотными и фазовыми. Кроме того, происходят затухание и отражения оптических сигналов в разъемных и неразъемных соединителях строительных длин ОК и компонентов ВОСП.
Совокупность технических устройств, предназначенных для передачи оптического излучения определенной длины волны и обеспечивающих компенсацию затухания светового потока, коррекцию искажений сигналов, требуемую защищенность или вероятность ошибки, называется оптическим линейным трактом (ОЛТ).
Обобщенная структурная схема ОЛТ приведена на рис. 7.6. Назначение элементов схемы и их условные обозначения следующие:
Рис. 7.6. Обобщенная структурная схема оптического линейного тракта
ОП-А(Б) - оконечный пункт (оконечная станция) ВОСП, включающий в себя весь комплекс оборудования каналообразования, сопряжения и формирования оптического линейного сигнала (ОЛС);
ООЛТ-О - оборудование ОЛТ оконечного пункта, где происходит формирование ОЛС, параметры которого максимально согласованы с параметрами передачи оптического волокна (ОВ), а также ввод его в ОВ с минимально возможными потерями и искажениями;
УССЛК - устройство стыка (согласования) станционного (объектового) оптического кабеля (ОК) с линейным;
ТК - устройства телеконтроля, обеспечивающие контроль состояния оборудования ОЛТ и отображение информации о наличии неисправно-
стей или предотказного состояния, поступающей от датчиков состояния контролируемых параметров; ТМ - устройства телемеханики;
СС - устройства служебной связи различного типа и назначения, т. е. участковой, постанционной, магистральной;
УДПпер - устройства передачи дистанционного питания необслуживаемых ретрансляционных пунктов (НРтП), если их электропитание осуществляется по металлическим жилам оптического кабеля;
УВК-О - устройство ввода линейного ОК в оконечный, обслуживаемый и необслуживаемый ретрансляционные пункты;
ЛРт - линейный ретранслятор, осуществляющий компенсацию затухания ОК, разъемных и неразъемных соединений, устройство ввода-вывода оптического излучения, коррекцию формы оптических и электрических сигналов, восстановление необходимых временных и спектральных соотношений в исходных сигналах; ретранслятор может быть реализован как оптический усилитель или как регенератор электрического сигнала;
УДПпр - устройство приема и распределения дистанционного питания НРтП;
ООЛТпр(пер) - приемное и передающее оборудование ОЛТ обслуживаемого ретрансляционного пункта (ОртП);
АВ и ПП - аппаратура выделения или переприема групп каналов в ОртП (возможно и в НРтП) или ОП.
Основным элементом ОРтП и НРтП является линейный ретранслятор, обеспечивающий передачу оптического сигнала с заданными показателями качества. От ЛРт зависят основные технико-экономические показатели ОЛТ и ВОСП в целом.
Структура ОЛТ и соответствующих ему ЛРт определяется выбранными способами передачи оптического и электрического сигнала (аналоговый, импульсный, цифровой и др.), видом модуляции (МИ, AM, ЧМ, ФМ и др.) и приема (непосредственное детектирование, когерентный прием и др.).
Поскольку в настоящее время самое широкое распространение получили цифровые волоконно-оптические системы передачи с непосредственной модуляцией оптического излучения и прямым детектированием, в дальнейшем будем пользоваться привычной терминологией цифровых систем передачи (ЦСП): регенератор (вместо ретранслятор), регенерационный участок (вместо ретрансляционный), обслуживаемый (ОРП) или необслуживаемый (НРП) регенерационный (вместо ретрансляционный) пункт.
Обобщенная структурная схема линейного цифрового регенератора приведена на рис. 7.7.
Рис. 7.7. Обобщенная структурная схема линейного цифрового регенератора
Назначение элементов и их условные обозначения следующие:
ОИ - оптическое излучение, поступающее из оптического кабеля;
ПРОМ - приемный оптический модуль, преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал, скорректированный и усиленный;
УО - усилитель-ограничитель, срезающий пиковые значения электрического сигнала, а следовательно и аддитивные помехи;
ПУ - пороговое устройство;
РУ - решающее устройство;
ВТЧ - выделитель тактовой частоты;
ФУ - формирующее устройство импульсов заданной амплитуды, длительности и формы;
ПОМ - передающий оптический модуль, преобразующий электрический сигнал в оптическое излучение.
Назначение элементов регенератора очевидно из рассмотрения временных диаграмм его работы (рис. 7.8.). Здесь 1...6 - формы сигналов в различных точках схемы регенератора.
С выхода ПРОМ электрический сигнал совместно с аддитивной помехой поступает на УО (кривая 1). В УО происходит усиление этого сигнала и ограничение его амплитуды значением Uпор. Если входной сигнал больше порогового Uпор, то на выходе УО появится сигнал. Если входной сигнал меньше Uпор, то сигнал на выходе УО не появится. При этом происходит подавление части помех (кривая 2). С выхода УО свободный от аддитивных помех сигнал поступает на вход ПУ и ВТЧ, (кривая 3).
Сигнал на выходе ВТЧ представляет собой периодическую последовательность импульсов (кривая 4), следующих с тактовой частотой
fT = 1/Т, где Т — период следования импульсов.
На один из входов РУ подается информационная последовательность с выхода ПУ, а на другой - тактовая последовательность импульсов. В случае их совпадения на выходе РУ появляются импульсы (кривая 5) определенной амплитуды и длительности, необходимые для запуска ФУ.
Рис. 7.8. Временные диаграммы работы цифрового линейного регенератора
В ФУ происходит полная регенерация формы импульсов (кривая 6), которые затем поступают на вход ПОМ, где может осуществляться модуляция оптического излучения.
Необходимо отметить, что периодическая последовательность импульсов на выходе ВТЧ (4, рис. 7.8.) обязательно фазируется с откорректированными импульсами на выходе ПУ с целью уменьшения так называемых фазовых дрожаний (флуктуации), обусловленных погрешностями работы ВТЧ.
Пороговое устройство и усилитель-ограничитель являются основными элементами регенератора, обеспечивающими его помехоустойчивость, и требуют точной установки порогового напряжения Uпор и стабильного усиления. Изменение порогового напряжения в любую сторону снижает помехоустойчивость регенератора, так как приводит к нарушению оптимального соотношения между максимальным значением откорректированного импульса на входе УО и пороговым напряжением ПУ. Для поддержания постоянства такого оптимального соотношения в регенераторе применяется автоматическая регулировка усиления (АРУ).