Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot
Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.
közzétett http://www.allbest.ru/
közzétett http://www.allbest.ru/
Az Orosz Föderáció Közlekedési Minisztériuma
Szövetségi Vasúti Közlekedési Ügynökség
Omszk Állami Egyetem a kommunikáció eszközei
Taiga Vasúti Közlekedési Intézet - a szövetségi állam költségvetésének ága oktatási intézmény felsőfokú szakmai végzettség
"Omszki Állami Közlekedési Egyetem"
Tematikus absztrakt
P tudományágról: "A vasúti közlekedés távközlési rendszereinek és hálózatainak fejlődéstörténete"
A témában: "A kábeles és száloptikai átviteli rendszerek fejlődésének története"
Taiga 2015
Bevezetés
1. A kábeles információátviteli rendszerek fejlődésének története
2. Száloptikai információátviteli rendszerek története
Következtetés
Bibliográfiai lista
Bevezetés
Az elmúlt évtizedekben a kábelipar fontos szerepet játszott a fejlődésben információs technológiák. Az emberek állandó igénye a kábelhálózatok átvitelének bővítésére, amit az egyre erőforrásigényesebb programok megjelenése, valamint az internet fejlődése ösztönzött, amely magában foglalja a email, amely a kommunikáció legelterjedtebb eszközévé vált, a kábelhálózatok fejlődését az iparág folyamatos fejlődésének fontos feltételévé tette.
A kábelezési technológusok és tervezők javították a rézkábelezési hálózatok teljesítményét annak érdekében, hogy naprakészen tartsák a technológiai követelményeket.
Tanúi vagyunk annak, hogy egyre nagyobb szükség van hatalmas mennyiségű információ nagy távolságra történő továbbítására. Az elmúlt 20 évben intenzíven használt információtovábbítási technológiák, például a koaxiális kábelek, a műholdas és a mikrohullámú kommunikáció nagyon gyorsan kimerítették képességeiket. Az átviteli kapacitásigény jóval meghaladta a meglévő rendszerek kapacitásait.
A nagy interferenciaszintű ipari rendszerekben, ahol az adatátvitel és a vezérlőrendszerek hálózatba állítása iránti igény gyorsan nőtt, egyre nagyobb igény mutatkozott egy új átviteli közeg iránt. A korlátozott átviteli sávszélesség problémáinak megoldása és haladó szint A száloptikai kommunikációs rendszerek megjelenésével sikeresen találták az interferenciát az ipari környezetben.
Jelen esszé célja a kábeles és száloptikai átviteli rendszerek fejlődésének történetének, ezen találmányok jelentőségének és jövőbeli kilátásainak áttekintése.
1. A kábeles információátviteli rendszerek fejlődésének története
A kábeles kommunikációs rendszerek fejlődésének teljes története a vezetékes kommunikációs csatornán keresztül továbbított információ mennyiségének növelésének problémájához kapcsolódik.
A továbbított információ mennyiségét viszont a sávszélesség határozza meg. Megállapítást nyert, hogy minél nagyobb az elérhető információátviteli sebesség, minél nagyobb az elektromos áram vagy a rádióhullám rezgésének frekvenciája. Az ábécé bármely betűjének kódolásához 7-8 bitet kell használni. Így ha 20 kHz frekvenciájú vezetékes kommunikációt használnak a szöveg továbbítására, akkor egy 400-500 oldalas szabványos könyv körülbelül 1,5-2 óra alatt továbbítható. Ha 32 MHz-es vonalon továbbít, ugyanez az eljárás mindössze 2-3 másodpercet vesz igénybe.
Nézzük meg, hogyan alakul a vezetékes kommunikáció, pl. az új frekvenciák fejlődésével a kommunikációs csatorna áteresztőképessége megváltozott.
Amint fentebb megjegyeztük, az elektromos információátviteli rendszerek fejlesztése P. L. Schilling 1832-ben feltalált tűket használó távíróvezetékével kezdődött. Kommunikációs vezetékként rézhuzalt használtak. Ez a sor információátviteli sebességet biztosított - 3 bit / s (1/3 betű). Az első Morse-távíróvonal (1844) 5 bps (0,5 betű) sebességet biztosított. A nyomtató távírórendszer 1860-as találmánya 10 bit/s (1 betű) sebességet biztosított. 1874-ben a Baudot hatszoros távírórendszer már 100 bit/s (10 betű) átviteli sebességet biztosított. Az első telefonvonalak, amelyeket a Bell által 1876-ban feltalált telefon alapján építettek, 1000 bit / s (1 kbit / s - 100 betű) információátviteli sebességet biztosítottak.
Az első praktikus telefonáramkör egyvezetékes volt, végeire telefonkészülékekkel. Ez az elv nemcsak összekötő vezetékekre, hanem magukra a telefonkészülékekre is nagyszámú. Ezt az egyszerű készüléket 1878-ban váltotta fel az első kapcsoló, amely lehetővé tette több telefonkészülék csatlakoztatását egyetlen kapcsolómezőn keresztül.
1900 előtt az eredetileg használt egyvezetékes földelt vezetékes áramköröket kétvezetékes távvezetékekre cserélték. Annak ellenére, hogy ekkorra már feltalálták a kapcsolótáblát, minden előfizetőnek saját kommunikációs vonala volt. Módra volt szükség a csatornák számának növelésére anélkül, hogy több ezer kilométernyi vezetéket lefektetnénk. Ennek a módszernek (a tömítési rendszernek) megjelenése azonban az elektronika megjelenéséig, az 1900-as évek elején késett. Az első kereskedelmi multiplex rendszert az Egyesült Államokban hozták létre, ahol 1918-ban Baltimore és Pittsburgh között négycsatornás frekvenciaosztási rendszer kezdett működni. A második világháború előtt a legtöbb fejlesztés a felsővezeték-tömítő rendszerek és a többpáros kábelek hatékonyságának növelésére irányult, mivel szinte minden telefonáramkör e két átviteli közegre épült.
A hat-tizenkét csatornás átviteli rendszer 1920-as feltalálása lehetővé tette az információátvitel sebességének növelését egy adott frekvenciasávban 10 000 bps-ig (10 kbps - 1000 betű). A légvezetékek felső határfrekvenciája 150, illetve 600 kHz volt. A nagy mennyiségű információ továbbításának szükségessége szélessávú átviteli rendszerek létrehozását tette szükségessé.
Az 1930-as és 1940-es években koaxiális kábeleket vezettek be. 1948-ban az Egyesült Államok Atlanti- és Csendes-óceán partjain található városok között a Bell System üzembe helyezte az L1 koaxiális kábelrendszert. Ez a koaxiális kábelrendszer lehetővé tette a lineáris út sávszélességének 1,3 MHz-ig történő növelését, ami 600 csatornán keresztül biztosította az információátvitelt.
A második világháború után aktív fejlesztések folytak a koaxiális kábelrendszerek fejlesztésére. Ha kezdetben a koaxiális áramköröket külön fektették le, akkor több koaxiális kábelt kezdtek kombinálni egy közös védőburkolatban. Például az amerikai Bell cég az 1960-as években kifejlesztett egy interkontinentális rendszert 17,5 MHz-es sávszélességgel (3600 csatorna egy koaxiális áramkörön vagy „csövön”). Ehhez a rendszerhez egy kábelt fejlesztettek ki, amelyben 20 "csövet" kombináltak egy hüvelyben. A kábel teljes kapacitása irányonként 32 400 csatorna volt, és két "cső" maradt tartalékban. kábelszálas átviteli információk
A Szovjetunióban körülbelül ugyanebben az időben a K-3600 rendszert a KMB 8/6 háztartási kábelen fejlesztették ki, amely 14 koaxiális áramkörrel rendelkezik egy hüvelyben. Ezután jön a koaxiális rendszer nagyobb, 60 MHz-es sávszélességgel. Páronként 9000 csatorna kapacitását biztosította. 22 pár van kombinálva egy közös héjban.
A nagy kapacitású koaxiális kábelrendszereket a 20. század végén gyakran használták a nagy népsűrűségű, egymáshoz közel elhelyezkedő központok közötti kommunikációra. Az ilyen rendszerek telepítésének költsége azonban magas volt a közbenső erősítők közötti kis távolság, valamint a kábel és a fektetés magas költsége miatt.
2. A száloptikai információátviteli rendszerek története
A modern nézetek szerint minden elektromágneses sugárzás, beleértve a rádióhullámokat és a látható fényt is, kettős szerkezetű, és vagy hullámszerű folyamatként viselkedik folytonos közegben, vagy részecskék folyamaként, amelyeket fotonoknak vagy kvantumoknak neveznek. Minden kvantumnak van egy bizonyos energiája.
A fény, mint részecskeáram ötletét először Newton vezette be. 1905-ben A. Einstein Planck elmélete alapján újjáéledt új forma korpuszkuláris fényelmélet, amelyet ma ún kvantum elmélet Sveta. 1917-ben elméletileg megjósolta a stimulált vagy indukált sugárzás jelenségét, amely alapján később kvantumerősítőket hoztak létre. 1951-ben V. A. Fabrikant, M. M. Vudynsky és F. A. Butaeva szovjet tudósok szerzői jogi tanúsítványt kaptak az optikai erősítő működési elvének felfedezéséért. Valamivel később, 1953-ban Weber javaslatot tett egy kvantumerősítőre. 1954-ben N. G. Basov és A. M. Prohorov konkrét projektet javasolt egy molekuláris gázgenerátorra és -erősítőre. elméleti indoklás. Gordon, Zeiger és Towns egymástól függetlenül állt elő egy hasonló generátor ötletével, és 1954-ben jelentést tettek közzé egy ammónia-molekulák nyalábján alapuló működő kvantumgenerátor létrehozásáról. Valamivel később, 1956-ban Blombergen megteremtette a szilárd paramágneses anyagra épülő kvantumerősítő építésének lehetőségét, majd 1957-ben Skovel, Feher és Seidel épített egy ilyen erősítőt. Az 1960 előtt gyártott összes kvantumgenerátor és -erősítő mikrohullámú tartományban működött, és masernek nevezték őket. Ez a név az angol „Microwave amplification by stimulated emission of radiation” szavak első betűiből származik, ami azt jelenti, hogy „mikrohullám-erősítés stimulált sugárzás kibocsátásával”.
A fejlesztés következő szakasza az ismert módszerek optikai tartományba való áthelyezésével jár. 1958-ban Towns és Shavlov elméletileg alátámasztotta egy optikai kvantumgenerátor (OQG) létrehozásának lehetőségét szilárdtesten. 1960-ban Meiman megépítette az első impulzuslézert egy szilárd anyagra - rubinra. Ugyanebben az évben a lézerek és a kvantumerősítők kérdését egymástól függetlenül elemezte N. G. Basov, O. N. Krokhin és Yu. M. Popov.
1961-ben Janavan, Bennett és Erriot megalkotta az első gáz (hélium-neon) generátort. 1962-ben megalkották az első félvezető lézert. Az optikai kvantumgenerátorokat (OQG) lézereknek nevezik. A "lézer" kifejezés a maser szó "m" betűjének "l" betűvel való helyettesítésének eredményeként jött létre (az angol "light" szóból).
Az első maserek és lézerek megalkotása után megkezdődött a munka a kommunikációs rendszerekben való felhasználásukon.
A száloptika, mint a technológia eredeti ága, az 1950-es évek elején jelent meg. Ekkor tanultak meg vékony kétrétegű szálakat készíteni különféle átlátszó anyagokból (üveg, kvarc stb.). Már korábban is azt jósolták, hogy ha egy ilyen szál belső ("mag") és külső ("burkolat") részének optikai tulajdonságait megfelelően választják meg, akkor a végén át a magba bevezetett fénysugár csak továbbterjed. mentén, és tükröződjön a burkolatról. Még akkor is, ha a szál meg van hajlítva (de nem túl élesen), a gerenda engedelmesen a mag belsejében marad. Így egy fénysugár - ez az egyenes szinonimája - egy optikai szálba esik, és kiderül, hogy bármilyen görbe vonalú pálya mentén képes terjedni. Teljes analógia van a Áramütés fémhuzalon folyik keresztül, ezért a kétrétegű optikai szálat gyakran fényvezetőnek vagy fényvezetőnek nevezik. Az emberi haj 2-3-szoros vastagságú üveg- vagy kvarcszálak nagyon rugalmasak (tekercsre tekerhetők) és erősek (erősebbek, mint az azonos átmérőjű acélszálak). Az 1950-es évek fényvezetői azonban nem voltak kellően átlátszóak, 5-10 m hosszúságukkal a fény teljesen elnyelődött bennük.
1966-ban vetették fel az optikai szálak kommunikációs célú felhasználásának alapvető lehetőségét. A technológiai kutatás 1970-ben sikerrel zárult - az ultratiszta kvarcszál akár 2 km távolságra is képes volt fénysugarat továbbítani. Valójában ugyanebben az évben „egymásra találtak” a lézeres kommunikáció gondolatai és a száloptika lehetőségei, megkezdődött a száloptikai kommunikáció rohamos fejlődése: új szálgyártási módszerek megjelenése; egyéb szükséges elemek létrehozása, mint miniatűr lézerek, fotodetektorok, optikai csatlakozók stb.
Már 1973-1974-ben. a távolság, amelyet a sugár a szál mentén meg tudott haladni, elérte a 20 km-t, az 1980-as évek elejére pedig már meghaladta a 200 km-t. Ezzel egyidőben a FOCL-en keresztüli információátvitel sebessége soha nem látott értékekre – több milliárd bit/s-ra – nőtt. Emellett kiderült, hogy a FOCL-ek nem csak ultra-nagy adatátviteli sebességgel rendelkeznek, hanem számos egyéb előnyük is van.
A fényjelet nem befolyásolja külső elektromágneses interferencia. Ráadásul lehallgatni, vagyis lehallgatni lehetetlen. A szálas fényvezetők kiváló súly- és méretjellemzőkkel rendelkeznek: a felhasznált anyagok kis fajsúlyúak, nincs szükség nehézfém burkolatokra; könnyű fektetés, telepítés, kezelés. A szálas fényvezetők hagyományos földalatti kábelcsatornában helyezhetők el, felszerelhetők nagyfeszültségű vezetékekre vagy villamos vonatok elektromos hálózataira, és általában bármilyen más kommunikációval kombinálhatók. Az FOCL-ek jellemzői nem függenek a hosszuktól, a további vezetékek be- vagy kikapcsolásától - az elektromos áramkörökben mindez nem így van, és minden ilyen változtatás gondos hangolási munkát igényel. A szálas fényvezetőkben elvileg a szikraképződés lehetetlen, és ez lehetőséget teremt a robbanásveszélyes és hasonló iparágakban való alkalmazásukra.
A költségtényező is nagyon fontos. A múlt század végén az üvegszálas kommunikációs vonalak költsége általában arányos volt a vezetékes vonalakkal, de idővel, tekintettel a rézhiányra, a helyzet minden bizonnyal megváltozik. Ez a hiedelem azon a tényen alapszik, hogy az optikai szál anyaga - a kvarc - korlátlan nyersanyagforrással rendelkezik, míg a huzalvezetékek alapját ma már ritka fémek, például réz és ólom alkotják. És ez nem csak a költségekről szól. Ha a kommunikáció hagyományos alapokon fejlődik, akkor a század végére az összes bányászott rezet és az összes ólmot telefonkábelek gyártására fordítják – de hogyan tovább?
Következtetés
Megvizsgáltuk a kábeles és optikai átviteli rendszerek fejlődésének történetét, és megállapítottuk, hogy jelenleg az optikai kommunikációs vonalak domináns pozíciót foglalnak el minden távközlési rendszerben, a gerinchálózattól az otthoni elosztó hálózatig. Az üvegszálas kommunikációs vonalak fejlesztésének köszönhetően aktívan bevezetik a több szolgáltatást nyújtó rendszereket, amelyek lehetővé teszik a telefonálás, a televíziózás és az internet egy kábelen történő eljuttatását a végfelhasználóhoz.
Bibliográfiai lista
1. Samarsky P. A. A strukturált kábelrendszerek alapjai - M .: Company IT; DMK Press, 2013 - 216 p.
2. Bailey D, Wright E. Száloptika. Elmélet és gyakorlat - M.: Kudits-Obraz, 2012 -- 320 s.
3. Lomovickij V.V., Mihajlov A.I. Az épületrendszerek és információátviteli hálózatok alapjai - M .: Sztereotípia, 2011 - 382 p.
4. Levin D.Yu. A technika története. A vasúti szállítás szállítási folyamatának vezérlőrendszerének fejlesztésének története - Novoszibirszk: UMTs ZHDT, 2014. - 467 p.
5. Rodina O.V. Száloptikai kommunikációs vonalak - M.: Grif, 2014 - 400 p.
Az Allbest.ru oldalon található
Hasonló dokumentumok
A száloptikai információátviteli rendszerek rendje és felépítésének elvei. Működésük során fellépő veszteségek és torzulások, az előfordulás lehetséges okai és a semlegesítés módjai. Fotodetektor konstruktív fejlesztése, munkavédelem a vele végzett munka során.
szakdolgozat, hozzáadva: 2010.10.06
A száloptikai átviteli rendszerek építésének általános elvei. A fényvezető szerkezete és a sugár áthaladásának módjai. Száloptikai kommunikációs vonalak felügyeletére és diagnosztizálására szolgáló alrendszer. Az irányítás és a műszaki-gazdasági hatékonyság szimulációs modellje.
szakdolgozat, hozzáadva: 2011.06.23
Száloptikai átviteli rendszerek fejlesztésének kilátásai a helyhez kötött vezetékes kommunikációs rendszerek területén. Digitális FOTS számítás: topológia és blokkdiagram kiválasztása, átviteli sebesség számítása, kábel kiválasztása, fektetési útvonal és regenerációs szakasz.
szakdolgozat, hozzáadva 2012.02.01
Optikai átviteli rendszerek felépítésének alapjai. Az optikai sugárzás forrásai. Elektromágneses hullámok sugárforrásainak modulálása az optikai tartományban. Optikai átviteli rendszerek fotodetektorai. Optikai átviteli rendszerek lineáris útjai.
ellenőrzési munka, hozzáadva 2010.08.13
A száloptikai átviteli rendszerek jellemzői. A digitális FOTS blokkdiagramjának kiválasztása. Kommunikációs rendszer végállomásának fejlesztése, AIM modulátorok. A kódoló és dekódoló eszközök felépítésének elvei. A lineáris út fő paramétereinek kiszámítása.
szakdolgozat, hozzáadva: 2011.10.20
Az optikai átviteli rendszerek előnyei a fémkábelen keresztül működő átviteli rendszerekkel szemben. Optikai kommunikációs kábelek tervezése. Műszaki adatok OKMS-A-6/2(2.0)Sp-12(2)/4(2). Üvegszálas kommunikációs vonal építése.
szakdolgozat, hozzáadva 2014.10.21
A lézeres kommunikációs információátviteli rendszerek jellemzői. A lézertechnika létrehozásának és fejlődésének története. A lokális számítógépes hálózat felépítése atmoszférikus optikai kommunikációs vonalakat használva. Megfontolás szimulációs modellezés rendszerek.
szakdolgozat, hozzáadva 2014.10.28
Az információátvitel rádiótechnikai rendszereinek tanulmányozása. Az információátviteli (és tárolási) rendszer modell elemeinek célja és funkciói. Zaj-immun forráskódolás. Fizikai tulajdonságok rádiócsatorna, mint elektromágneses hullámok terjedésének közege.
absztrakt, hozzáadva: 2009.10.02
A rádiós információátviteli rendszerek fejlődésének története. A rádiótelemetriai rendszerek használata. A tér RSPI feladatai, műszaki követelményeik. Az RSPI közvetítő részének egyszerűsített blokkdiagramjának összetétele. Az információs alrendszerek munkájának jellemzői.
absztrakt, hozzáadva: 2011.10.03
A "Sopka-3M" átviteli rendszerek lineáris útjának berendezésének működési elve. A lineáris FOTS jelekre vonatkozó követelmények és átviteli sebességük meghatározása. A regenerátorok egyenletes elosztásának elve. Az észlelt teljesítmény kiszámítása és az optikai modulok kiválasztása.
Az oroszországi kommunikációs vonalak fejlődésének története Az első távolsági légvezetéket Szentpétervár és Varsó között 1854-ben építették ki. Az 1870-es években Szentpétervártól Vlagyivosztokig L = 10 ezer km hosszúságú légvezetéket építettek ki. művelet. 1939-ben egy nagyfrekvenciás kommunikációs vonalat helyeztek üzembe Moszkvától Habarovszkig L = 8300 ezer km. 1851-ben távírókábelt fektettek le Moszkvától Szentpétervárig, guttapercha szalaggal szigetelve. 1852-ben fektették le az első tengeralattjáró kábelt Észak-Dvinán, 1866-ban pedig üzembe helyezték a Franciaország és az Egyesült Államok közötti transzatlanti kábeltávíró vonalat.
Az oroszországi kommunikációs vonalak fejlődésének története Oroszországban az években épültek ki az első felső városi telefonhálózatok (a kábel összesen 54 vezetékből állt légpapír szigeteléssel) 1901-ben megkezdődött a városi földalatti telefonhálózat kiépítése Oroszországban tekercselés az induktivitás mesterséges növelésére. 1917 óta vákuumcsöveken alapuló telefonerősítőt fejlesztettek ki és teszteltek a vonalon, 1923-ban pedig a Harkov-Moszkva-Petrográd vonal erősítőivel való telefonos kommunikációt végezték. Az 1930-as évek eleje óta elkezdtek fejlődni a koaxiális kábeleken alapuló többcsatornás átviteli rendszerek.
A kommunikációs vonalak fejlődésének története Oroszországban 1936-ban üzembe helyezték az első 240 csatornás koaxiális HF telefonvonalat. 1956-ban víz alatti koaxiális telefon- és távírótörzs épült Európa és Amerika között. 1965-ben jelentek meg az első kísérleti hullámvezető vezetékek és nagyon alacsony csillapítású kriogén kábelvezetékek. Az 1980-as évek elejére száloptikai kommunikációs rendszereket fejlesztettek ki és teszteltek valós körülmények között.
A kommunikációs vonalak (LS) típusai és tulajdonságai Az LS-nek két fő típusa van: - légköri vonalak (RL rádiókapcsolatok) - vezető átviteli vonalak (kommunikációs vonalak). tipikus hullámhosszok és rádiófrekvenciák Extra hosszú hullámok (VLF) Hosszú hullámok (LW) Középhullámok (MW) Rövid hullámok (HF) Ultrarövid hullámok (VHF) Deciméteres hullámok (DCM) Centiméteres hullámok (CM) Milliméteres hullámok (MM) Optikai hatótávolság km ( kHz) km (kHz) 1,0... 0,1 km (0, MHz) m (MHz) m (MHz) ,1 m (0, GHz) cm (GHz) mm (GHz) ,1 µm
Az RL (rádiókommunikáció) fő hátrányai: -a kommunikáció minőségének függése az átviteli közeg állapotától és a külső elektromágneses mezőktől; -alacsony sebesség; nem kellően magas elektromágneses kompatibilitás a méteres hullámok tartományában és felette; - az adó- és vevőberendezés összetettsége; - keskeny sávú átviteli rendszerek, különösen hosszú és magasabb hullámhosszokon.
A radar hiányosságainak csökkentése érdekében magasabb frekvenciák (centiméter, optikai tartományok) deciméter milliméteres tartományt alkalmaznak. Ez egy átjátszó lánc, amelyet 50-100 km-enként telepítenek. Az RRL lehetővé teszi a csatornák számának () vételét távolságokon (km-ig); Ezek a vonalak kevésbé érzékenyek az interferenciára, meglehetősen stabil és jó minőségű kapcsolatot biztosítanak, de az átvitel biztonsága rajtuk keresztül nem megfelelő. Rádiórelé vonalak (RRL)
Centiméteres hullámtartomány. Az SL-ek többcsatornás kommunikációt tesznek lehetővé „végtelen” távolságon keresztül; Műholdas kommunikációs vonalak (SL) Az SL előnyei - nagy lefedettségi terület és információtovábbítás nagy távolságokon. Az SL hátránya a műhold indításának magas költsége és a duplex telefonos kommunikáció megszervezésének bonyolultsága.
Az irányító gyógyszerek előnyei -jó minőség jelátvitel, -nagy átviteli sebesség, -kiváló védelem a külső mezők hatása ellen, -végberendezések viszonylagos egyszerűsége. Az LS irányításának hátrányai - magas tőkeköltség és üzemeltetési költség, - kapcsolat létesítésének relatív időtartama.
A radar és az LS nem ellenkezik, hanem kiegészítik egymást Jelenleg az egyenáramból az optikai frekvenciatartományba érkező jelek kommunikációs vonalakon továbbítják, az üzemi hullámhossz-tartomány 0,85 mikrontól több száz kilométerig terjed. - kábel (CL) - levegő (VL) - optikai szál (FOCL). Az irányított gyógyszerek fő típusai:
A KOMMUNIKÁCIÓS VONALOKRA VONATKOZÓ ALAPVETŐ KÖVETELMÉNYEK - országon belüli legfeljebb km távolságra, nemzetközi kommunikációra pedig legfeljebb - széles sáv és átvitelre való alkalmasság különféle fajták korszerű tájékoztatás (televízió, telefonálás, adatátvitel, műsorszórás, újságoldalak továbbítása stb.); - az áramkörök védelme a kölcsönös és külső interferencia, valamint a villámlás és a korrózió ellen; - a vonal elektromos paramétereinek stabilitása, a kommunikáció stabilitása és megbízhatósága; - a kommunikációs rendszer egészének hatékonysága.
Modern fejlődés kábeltechnika 1. A koaxiális rendszerek domináns fejlesztése, amelyek egykábeles kommunikációs rendszeren keresztül nagy teljesítményű kommunikációs kötegek szervezését és televíziós műsorok nagy távolságra történő továbbítását teszik lehetővé. 2. Ígéretes kommunikációs OK-k létrehozása és megvalósítása, amelyek nagyszámú csatornát biztosítanak, és nem igényelnek szűkös fémeket (réz, ólom) az előállításához. 3. Olyan műanyagok (polietilén, polisztirol, polipropilén stb.) széleskörű bevezetése a kábeltechnológiába, amelyek jó elektromos és mechanikai jellemzőkkel rendelkeznek, és lehetővé teszik a gyártás automatizálását.
4. Alumínium, acél és műanyag héjak bevezetése ólom helyett. A burkolatoknak légmentesnek kell lenniük, és biztosítaniuk kell a kábel elektromos paramétereinek stabilitását a teljes élettartam alatt. 5. Zónán belüli kommunikációra szolgáló (egy-koaxiális, egynégyes, páncélozatlan) gazdaságos kialakítású kábelek kidolgozása és bevezetése a gyártásba. 6. Árnyékolt kábelek létrehozása, amelyek megbízhatóan védik a rajtuk továbbított információt a külső elektromágneses hatásoktól és zivataroktól, különös tekintettel a kétrétegű burkolatú kábelekre, mint például alumínium acél és alumínium ólom.
7. Kommunikációs kábelek szigetelésének elektromos szilárdságának növelése. A modern kábelnek egyszerre kell rendelkeznie a nagyfrekvenciás kábel és az erősáramú elektromos kábel tulajdonságaival, és biztosítania kell a nagyfeszültségű áramok átvitelét a felügyelet nélküli erősítőpontok távoli tápellátásához nagy távolságokon.
Az ősidők óta információhordozóként az ember elsősorban akusztikus hullámokat - hangot és elektromágneses hullámokat - fényt használt. A látótávolságban lévő emberek egyezményes jeleket használva váltottak üzenetet; a látóhatáron kívül, jelentős terület lefedésére kürt vagy harci trombita hangjaival továbbították az üzeneteket. A hatótávolság növelésére és az üzenetátvitel irányszögének bizonyos mértékű csökkentésére az emberek fényt használtak: tüzek tüzét a hegyek tetején, később fáklyákat és "riasztások vagy győzelmek máglyáját" a magas tornyokon. A tengerészek jelzőlámpákat használtak az információk továbbítására. Megőrződött az információ, hogy a XII. Kr.e. Trója bukásának hírét pontosan optikai úton továbbították Görögországba.
Az 1890-es évek elején az orosz feltaláló I.P. Kulibin és a francia K. Chapp (Claude Chapp) egymástól függetlenül fejlesztettek ki egy optikai távírót, amelyet főként katonai és kormányzati üzenetek továbbítására szántak. K. Chapp optikai távíró, amelyet a Francia Köztársaság Ausztria elleni háborújában használtak, több mint 20 állomás kötötte Párizst Lille-lel (230 km). Az üzenetek 15 perc alatt kerültek át egyik végéről a másikra. Oroszországban katonai és kormányzati célokra az optikai távíró Szentpétervárt Shlisselburggal (1824), Kronstadttal, Carszkoje Szelóval és Gatchinával kötötte össze. A világ leghosszabb (1200 km) optikai távíróvonalát 1839-ben nyitották meg Szentpétervár és Varsó között. Mindkét feltaláló készülékében csak a szemafor kialakítása volt azonos.
John Tyndall angol fizikus 1870-ben bemutatta a fény szabályozásának lehetőségét belső reflexiók. A Királyi Társaság ülésén kimutatták, hogy a tisztított vízsugárban terjedő fény bármely sarkon bekerülhet. A kísérlet során a víz átfolyt az egyik csúszda vízszintes alján, és egy parabola pálya mentén egy másik csúszdába esett. A fény az első vályú alján lévő átlátszó ablakon keresztül jutott be a vízsugárba. Amikor Tyndall érintőlegesen irányította a fényt a sugárra, a közönség megfigyelhette a fény cikk-cakk terjedését a sugár ívelt részén. Hasonló cikk-cakk fényterjedés megy végbe egy optikai szálban is.
Egy évtizeddel később Alexander Graham Bell amerikai mérnök, aki feltalálta a telefont, szabadalmaztatott egy fotofont, amely irányított fényt használt a hang továbbítására. Ebben az eszközben lencsékből és tükrökből álló rendszer segítségével a fényt egy kürtre szerelt lapos tükörre irányították. A hang hatására a tükör oszcillált, ami a visszavert fény modulációjához vezetett. A vevőkészülék szelén alapú detektort használt, melynek elektromos ellenállása a beeső fény intenzitásától függően változik. A szelénmintára eső hangmodulált napfény megváltoztatta a vevőkészülék áramkörén átfolyó áram erősségét, és reprodukálta a hangot. Ez az eszköz (1.6. ábra) lehetővé tette a beszédjel 200 m-nél nagyobb távolságra történő továbbítását.
Rizs. 1.6 Alexander Bell fotofon
Az I.P. találmányai Kulibina, K. Chappa és A.G. A Bell a fény terjedésének egyenességén alapul, például a légkörön áthaladó átjátszó állomások között. Mindezek az eszközök nyílt optikai kommunikációs vonalakhoz tartoznak.
Az intenzív, gyengén divergens lézersugár információátvitelre való alkalmazásának lehetősége felkeltette az érdeklődést a jelátvitel optikai módszerei iránt, és ösztönözte az ezirányú munkát. Ennek eredményeként azonnal megjelentek a nyílt jelterjedésű optikai átviteli rendszerek, amelyek fő előnye az optikai vivő rendkívül magas frekvenciájából adódó hatalmas információs kapacitás (kb. 10 14 Hz).
Azt kell mondanom, hogy az időjárás megakadályozza a megbízható lézeres kommunikációs vonalak létrehozását. Kiderült, hogy az eső, a por, a hó, a köd, a felhőtakaró és más légköri jelenségek élesen korlátozzák a láthatóságot, rontják az átvitel minőségét, és általában megzavarhatják az optikai kommunikációt. Mivel a lézeres kommunikációt eredetileg vezeték nélküli optikai kommunikációnak képzelték el, amelyben a lézersugarat a nyílt űrbe bocsátják ki, sokan kételkedni kezdtek abban, hogy az optikai kommunikációs vonalak széles körben alkalmazhatók a földi légkörben.
A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy a nyílt lézeres kommunikációs rendszerek akár 2-3 kilométeres távolságban is használhatók (1.7. ábra)
Rizs. 1.7 Lézeres kapcsolat
A nyílt kommunikációs rendszerek a világűrben a leghatékonyabbak.
A nyílt optikai átviteli rendszerek hátrányai, elsősorban a jelek erős csillapítása és torzulása a terjedési közegben (kivéve a teret), szükségessé tette egy vezetőrendszer - egy optikai szál - alkalmazását, amelyben a jelek nincsenek kitéve külső interferencia hatásának.
A fény információhordozóként való felhasználása lehetővé teszi, hogy egy közegben fénysebességgel szupernagy mennyiségű információt továbbítsunk. Az optikai kommunikáció ezen és egyéb előnyei azt a feladatot tették az ember elé, hogy a külső környezettől elzárt eszközöket hozzon létre a fény nagy távolságra történő továbbítására, ráadásul a térben bonyolultan ívelt pályán.
A fényvezetők létrehozásának lehetőségét először V. N. Chikolev orosz mérnök fejezte ki a XIX. század 60-as éveiben. És már a XIX. század 70-es évek közepén V.N. A fényforrás egy szénív volt - egy Yablochkov-gyertya. A fényvezetők üreges fémcsövek voltak, amelyek belső felülete tükrözött.
A 20. század elején az elméleti ill kísérleti tanulmányok dielektromos hullámvezetők, beleértve a rugalmas üvegrudakat.
Új szakasz kezdődött 1951-ben, amikor a hollandiai Van Heel, az American Optical Company-nál dolgozó Brien O'Brien és Narinder Kapani és munkatársai a londoni Imperial College of Science and Technology-n egymástól függetlenül elkezdtek tanulni. a képátvitel problémája egy köteg mentén E kutatók munkája a flexibilis szálas endoszkópra korlátozódott Van Hiel fő eredménye az üvegszálak alapvető kifejlesztése műanyag köpenyben Capani kifejlesztett egy szálfektetési technológiát, amely egy módosított formában, szabványként használják az iparban.Ő volt az első, aki torzításmentes képet kapott egy szabályosan lerakott, 50 μm átmérőjű, burkolat nélküli üvegszálköteg segítségével.
1956-ban Capani javasolta először a "száloptika" kifejezést. Szerinte a száloptika egy olyan aktív vagy passzív szálakon alapuló optika, amellyel a fényt (a spektrum ultraibolya, látható és infravörös tartományait) egy adott útvonalon továbbítják. 1973-ban Dr. Kapani megalapította a Kaptron céget, amely optikai elosztókra és kapcsolókra szakosodott.
1961-ben Snitzer lézerszálakat nyert neodímiummal adalékolt üvegekből, és megvizsgálta fényerősítőként való felhasználásukat.
A világ első kutatását az optikai dielektromos hullámvezetőkön – szálas fényvezetőkön – alapuló kommunikációs vonalak létrehozásának lehetőségéről a Szovjetunióban 1957-ben O.F. Kosminsky, V.N. Kuzmichev (kommunikációs technológia szakértői) és A.G. Vlaszov, A.M. Ermolaev, D.M. Croup és mások (optikai szakemberek). Már 1961-ben, az első cikkben, amely e kollektív és komplex tanulmányok eredményeinek egy részére szentelték, bemutatták az optikai hullámvezetők szélessávúságát.
1958-ban a szovjet szakemberek V.V. Vargin és T.I. Weinberg kimutatta, hogy az üvegek "fényelnyelése" a töltés által bevitt színező fémek szennyeződéseinek és a tűzálló erózió termékeinek köszönhető; Kísérletileg bebizonyosodott, hogy az ideálisan tiszta üveg fényelnyelése nagyon kicsi, és túlmutat a mérőműszerek érzékenységi határain. Ugyanebben a munkában először mutatták meg az üvegek fénycsillapításának további jelentős csökkentésének lehetőségét sokkal tisztább kezdeti kémiai reagensek és az üvegszintézis technológia alapvető fejlesztése révén.
A szovjet tudósok következtetéseire V.V. Vargin és T.I. Weinberg nyolc évvel később (1966) megérkezett az STL cég távközlési szabványok angol laboratóriumának alkalmazottai - Charles Kao és Charles Hockham. Ők voltak az első külföldi kommunikációs technológiai szakértők, akik cikket tettek közzé arról, hogy az átlátszóság elérésekor az optikai szálak átviteli közegként használhatók, 20 dB/km (decibel per kilométer) alatti csillapítást biztosítva. Azt is jelezték, hogyan lehet távközlésre alkalmas szálakat létrehozni, ami az üvegben lévő szennyeződések szintjének csökkenéséhez kapcsolódik.
1970-ben Robert Maurer és kollégái a Corning Glass Worknél! az első szálat 20 dB/km-nél kisebb csillapítással kapta. 1972-re 4 dB/km szintet értek el laboratóriumi körülmények között, ami megfelelt Cao és Hockham kritériumának. Jelenleg a legjobb szálak vesztesége 0,2 dB/km.
1973-ban az amerikai haditengerészet száloptikás összeköttetést vezetett be a Little Rock fedélzetén. 1976-ban az ALOFI program keretében légierő az A-7-es repülőgép kábeles berendezését üvegszálasra cserélték. Ezzel egyidejűleg egy 302 rézkábelből álló, összesen 1260 méter hosszú és 40 kg tömegű kábelrendszert 12 szálra cseréltek, amelyek összhossza 76 m és tömege 1,7 kg. A katonaság volt az első, aki bevezette az optikai vonalat. 1977-ben elindítottak egy 2 km-es rendszert 20 Mbps (megabit/s) információátviteli sebességgel, amely összeköti a műholdas földi állomást a vezérlőközponttal.
1977-ben az AT&T és a GTE üvegszálas kereskedelmi telefonrendszereket telepített. Ezek a rendszerek felülmúlták a korábban megingathatatlan teljesítményszabványokat, ami az 1970-es évek végén és az 1980-as évek elején gyors alkalmazásukhoz vezetett. 1980-ban az AT&T bejelentette egy ambiciózus száloptikai rendszert, amely összeköti Bostont és Richmondot. A projekt megvalósítása személyesen bizonyította a nagy sebességű tulajdonságokat új technológia soros nagysebességű rendszerekben, és nem csak kísérleti elrendezésekben. Ezt követően világossá vált, hogy a jövőben a száloptikai technológiára kell helyezni a tétet, amely széleskörű gyakorlati alkalmazási lehetőséget mutatott.
Míg a számítástechnikai ipar, a számítógépes hálózati technológia és a gyártásirányítás nem volt olyan gyorsan átvett száloptikát, mint a katonai és távközlési vállalatok, ezek a területek is termeltek. kísérleti munkaúj technológia kutatása és bevezetése. Az információs kor beköszönte és az ebből fakadó igény a hatékonyabb távközlési rendszerek iránt csak ösztönözte a száloptikai technológia további fejlődését. Ma ezt a technológiát széles körben használják a távközlés területén kívül is. Például a számítógépgyártásban vezető IBM 1990-ben bejelentette egy új, nagy sebességű számítógép kiadását, amely linkvezérlőt használ a száloptikán alapuló külső lemez- és szalagos meghajtókhoz. Ez volt az első száloptika kereskedelmi berendezésekben történő felhasználása.
1990-ben Lynn Mollinar, a Bellcore bemutatta, hogy képes regeneráció nélkül 2,5 Gb/s sebességgel jelet továbbítani körülbelül 7500 km távolságon. Általában a száloptikás jelet 25 km-enként időszakonként fel kell erősíteni és át kell alakítani. Az átvitel során a száloptikai jel teljesítménye elveszik és torzul. A Mollinar rendszerben a lézer szoliton üzemmódban működött és erbium adalékos önerősítő szálat használtak. A szoliton impulzusok (a spektrum nagyon szűk tartományában) nem szóródnak szét, és megtartják eredeti alakjukat a szálon keresztül terjedve.
Ugyanakkor a japán Nippon Telephone & Telegraph cég 20 Gb / s sebességet ért el, azonban lényegesen rövidebb távolságon. A szoliton technológia értéke abban rejlik, hogy alapvetően a Csendes-óceán fenekén, ill Atlanti-óceán száloptikás telefonrendszer, amely nem igényel köztes erősítők felszerelését.
Az egész komplexum végzett munkák irányítása alatt akadémikusok Zh.I. Alferova, M.G. Basova, Yu.V. Gulyaeva, G.G. Devyatykh, V.A. Kotelnyikova, A.M. Prokhorov a Szovjetunió Tudományos Akadémia intézeteiben számos iparági kutatóintézet részvételével oda vezetett, hogy mára a divatos egzotikus újdonságokból származó FOCL hétköznapi pótolhatatlan struktúrákká vált sok ezer információs rendszer felépítésében. a legszélesebb és legkülönfélébb célokra.
Az optikai szál ugyanazt a szerepet tölti be, mint a telefonbeszélgetések vagy számítógépes adatok továbbítására használt rézvezeték. De a rézhuzallal ellentétben a szál fényt hordoz, nem elektromos jelet. Ebben a tekintetben számos előnye van, amely lehetővé teszi az optikai szálak hordozó közegként történő használatát különböző területek technológia – a telefonálástól a számítógépekig és az automatizálási rendszerekig.
Az optikai rendszer egy vevőt és adót összekötő vezeték.
ábrán. Az 1.8 egy ilyen rendszer fő összetevőit mutatja be:
Rizs. 1.8 A száloptikai kommunikációs vonal alapelemei
A száloptika minden ember életét befolyásolja, néha szinte észrevehetetlenül. Íme néhány példa: hangközvetítés az egész országban; televíziós kép elosztása az Ön otthonában kábelen keresztül; ipari folyamatirányítás.
A száloptikát számos alkalmazásban használják, és ennek jó okai vannak. A száloptikai kommunikációnak számos előnye van elektronikus rendszerek fém alapú átviteli közeg használatával.
Az optikai szálak előnyei között a következők szerepelnek:
1. A széles sávszélesség az optikai vivő rendkívül magas frekvenciájának köszönhető - körülbelül 10 14 Hz, amely lehetővé teszi több Tbps információ átvitelét egyetlen optikai szálon keresztül. A nagy sávszélesség az optikai szál egyik legfontosabb előnye a rézzel vagy bármely más információátviteli közeggel szemben.
2. A fényjel kis csillapítása a szálban. A jelenleg gyártott hazai és külföldi optikai szál 0,2-0,3 dB csillapítása 1,55 mikron/km hullámhosszon. Az alacsony csillapítás és az alacsony szórás lehetővé teszi a 100 km-nél hosszabb vezetékszakaszok újraadás nélküli építését.
3. Magas zajvédelem. Mivel a szál dielektromos anyagból készül, immunis a környező rézkábelrendszerek és az elektromágneses sugárzást kiváltani képes elektromos berendezések (elektromos vezetékek, villanymotorok stb.) elektromágneses interferenciájára. A többszálas optikai kábeleknél szintén nem jelentkezik az elektromágneses sugárzás áthallás problémája, amely a több érpárból álló rézkábelek velejárója.
4. Könnyű súly és térfogat. Az optikai kábelek (FOC) könnyebbek és könnyebbek, mint a rézkábelek azonos sávszélesség mellett. Például egy 900 páros, 7,5 cm-es, fém talpú telefonkábel cserélhető egyetlen 1 mm átmérőjű szálra.
5. Magas biztonság az illetéktelen hozzáférés ellen. Mivel a FOC gyakorlatilag nem sugárzik a rádió hatótávolságában, nehéz lehallgatni a rajta továbbított információkat anélkül, hogy az adást és vételt zavarna. Az optikai kommunikációs vonal integritásának felügyeleti rendszerei (folyamatos vezérlés) a szál nagy érzékenységi tulajdonságait felhasználva azonnal kikapcsolhatják a „feltört” kommunikációs csatornát és riasztást adhatnak.
Így az optikai szálat (OV) alkalmazzák: törzs-, zóna-, városi kommunikációs kábelekben; helyi számítógépes hálózatok kiépítésében, a strukturált kábelezési rendszer (SCS) elemeként. Az OV széleskörű alkalmazást talált a kábeltelevíziós hálózatok létrehozásában. Az OV-t kerületvédelmi rendszerek létrehozásában használják.
A cég központi irodája Kazahsztán fővárosában - Asztanában - található. A cég mintegy 30 ezer embert foglalkoztat. A Kazakhtelecom JSC regionális részlegekkel rendelkezik az ország minden régiójában, és kommunikációs szolgáltatásokat nyújt az ország egész területén.
Bevezetés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1. fejezet A vállalkozás általános jellemzői. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.Történelmi hivatkozás. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. A vállalkozás szervezeti felépítése. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3. A gyártási folyamat megszervezése. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4. Alapvető gazdasági és pénzügyi mutatók. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2. fejezet. Az OJSC Rostelecom marketingkutatása. . . . . . . . . . . ... . . . . . 12
3. fejezet Következtetések és javaslatok a jelentés teljes fő részére. . . . . . . . . . . . . . .17
Következtetés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Bibliográfia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Fájlok: 1 fájl
1. A kommunikációs vonalak fejlődésének története
A kommunikációs vonalak az elektromos távíró megjelenésével egy időben keletkeztek. Az első kommunikációs vonal a kábel volt. A kábelkialakítás tökéletlensége miatt azonban a földkábeles kommunikációs vonalak hamarosan átadták a helyüket a felsővezetékeknek. Az első távolsági légvezeték 1854-ben épült meg Szentpétervár és Varsó között. A múlt század 70-es éveinek elején Szentpétervártól Vlagyivosztokig mintegy 10 ezer km hosszú felsőtávíró vezetéket építettek. 1939-ben üzembe helyezték a világ legnagyobb, 8300 km hosszú, Moszkva-Habarovszk nagyfrekvenciás telefonvonalát.
Az első kábelvonalak létrehozása P.L. orosz tudós nevéhez fűződik. Shilling. Schilling Szentpéterváron már 1812-ben bemutatta a tengeri aknák robbantását egy erre a célra készített szigetelt vezetővel.
1851-ben, az építkezéssel egyidőben vasúti Moszkva és Szentpétervár között távírókábelt fektettek le, guttapercával szigetelve. Az első tengeralattjáró kábeleket 1852-ben fektették át Észak-Dvinán és 1879-ben a Kaszpi-tengeren Baku és Krasznovodszk között. 1866-ban üzembe helyezték a transzatlanti kábeltelegráf vonalat Franciaország és az Egyesült Államok között.
1882-1884-ben. Moszkvában, Petrográdban, Rigában, Odesszában megépültek Oroszország első városi telefonhálózatai. A múlt század 90-es éveiben az első, legfeljebb 54 vezetékből álló kábeleket felfüggesztették Moszkva és Petrográd városi telefonhálózatain. 1901-ben megkezdődött a városi földalatti telefonhálózat kiépítése.
A kommunikációs kábelek első konstrukciói a 20. század elejére nyúlnak vissza, lehetővé tették a telefonátvitelt rövid távolságokon. Ezek voltak az úgynevezett városi telefonkábelek lég-papír szigeteléssel és páronként csavarva. 1900-1902-ben. volt
sikeres kísérlet történt az átviteli távolság növelésére a kábelek induktivitásának mesterséges növelésével, induktorok áramkörbe való beépítésével (Pupin javaslata), valamint ferromágneses tekercses vezető vezetékek alkalmazásával (Kruppa javaslata). Az ilyen módszerek abban a szakaszban lehetővé tették a távíró- és telefonkommunikáció hatótávolságának többszörös növelését.
A kommunikációs technológia fejlődésének fontos állomása volt a találmány, és 1912-1913 között. az elektronikus lámpák gyártásának elsajátítása. 1917-ben V.I. Kovalenkov kifejlesztett és a vonalon tesztelt egy elektronikus csövön alapuló telefonerősítőt. 1923-ban a Harkov-Moszkva-Petrográd vonalon telefonkapcsolatot létesítettek erősítőkkel.
Az 1930-as években megkezdődött a többcsatornás átviteli rendszerek fejlesztése. Ezt követően az átvitt frekvenciák tartományának bővítésére és a vonalak sávszélességének növelésére irányuló vágy új típusú, úgynevezett koaxiális kábelek létrehozásához vezetett. De tömeggyártásuk csak 1935-ig nyúlik vissza, amikor is megjelentek az új kiváló minőségű dielektrikumok, mint az escapon, a nagyfrekvenciás kerámiák, a polisztirol, a styroflex stb. Ezek a kábelek akár több millió hertz áramfrekvencián is lehetővé teszik az energia átvitelét, és lehetővé teszik a televíziós műsorok nagy távolságra történő továbbítását. Az első koaxiális vonalat 240 HF telefoncsatorna számára 1936-ban fektették le. Az első, 1856-ban lefektetett transzatlanti tengeralattjáró kábelek csak távírókommunikációt szerveztek, és csak 100 évvel később, 1956-ban víz alatti koaxiális törzset építettek Európa és Amerika között többcsatornás céllal. telefonálás.
1965-1967-ben. Kísérleti hullámvezető kommunikációs vonalak jelentek meg a szélessávú információ továbbítására, valamint nagyon alacsony csillapítású kriogén szupravezető kábelvonalak. 1970 óta aktívan dolgoznak fényvezetők és optikai kábelek létrehozásán, amelyek látható és infravörös sugárzást használnak az optikai hullámtartományban.
A száloptikai kommunikáció rohamos fejlődésében meghatározó szerepet játszott a szálas fényvezető létrehozása és a félvezető lézer folyamatos generálásának elérése. Az 1980-as évek elejére száloptikai kommunikációs rendszereket fejlesztettek ki és teszteltek valós körülmények között. Az ilyen rendszerek fő alkalmazási területei a telefonhálózat, a kábeltelevízió, az objektumon belüli kommunikáció, a számítástechnika, a technológiai folyamatok irányítási és irányítási rendszere stb.
Oroszországban és más országokban városi és távolsági száloptikai kommunikációs vonalakat fektettek le. Vezető helyet kapnak a kommunikációs ipar tudományos és technológiai fejlődésében.
2. Optikai kommunikációs kábelek kialakítása és jellemzői
Optikai kommunikációs kábelek fajtái
Az optikai kábel meghatározott rendszer szerint csavart kvarcüveg optikai szálakból (fényvezetőkből) áll, amelyek közös védőburkolatba vannak zárva. Szükség esetén a kábel erősítő (erősítő) és csillapító elemeket tartalmazhat.
A meglévő OK-kat rendeltetésük szerint három csoportba sorolhatjuk: törzs, zóna és város. A víz alatti, tárgyi és telepítési OK külön csoportokba sorolható.
A Trunk OK célja az információ nagy távolságra és jelentős számú csatornán történő továbbítása. Alacsony csillapítással és diszperzióval, valamint nagy információáteresztő képességgel kell rendelkezniük. Egymódusú szálat használnak, amelynek magja és burkolata 8/125 µm. Hullámhossz 1,3...1,55 µm.
A zónás OK-k a többcsatornás kommunikáció megszervezését szolgálják a regionális központ és a 250 km-es kommunikációs hatótávolságú régiók között. 50/125 µm méretű gradiens szálakat használnak. Hullámhossz 1,3 µm.
A City OK a városi automata telefonközpontok és kommunikációs központok összekötésére szolgál. Rövid távolságokra (max. | 10 km) és nagy szám csatornák. Fiber-gradiens (50/125 µm). Hullámhossz 0,85 és 1,3 µm. Ezek a vezetékek általában köztes lineáris regenerátorok nélkül működnek.
Az OK tengeralattjáró nagy vízakadályokon keresztüli kommunikációra szolgál. Nagy mechanikai szakítószilárdsággal és megbízható nedvességálló bevonattal kell rendelkezniük. Az is fontos, hogy a tengeralattjáró kommunikáció alacsony csillapítással és hosszú regenerációval rendelkezzen.
Az objektum OK-k az objektumon belüli információk továbbítására szolgálnak. Ide tartozik az intézményi és videotelefonos kommunikáció, a belső kábeltelevíziós hálózat, valamint a mobil objektumok (repülőgép, hajó stb.) fedélzeti információs rendszere.
Az OK szerelés a berendezések egységen belüli és egységközi felszerelésére szolgál. Kötegek vagy lapos szalagok formájában készülnek.
Optikai szálak és gyártásuk jellemzői
Az optikai szál fő eleme egy vékony hengeres üvegszál formájú optikai szál (optikai szál), amelyen keresztül 0,85 ... 1,6 μm hullámhosszú fényjeleket továbbítanak, ami megfelel egy 1,5 mm-es frekvenciatartománynak. (2,3 ... 1,2) 1014 Hz.
A fényvezető kétrétegű kialakítású, egy magból és egy különböző törésmutatójú burkolatból áll. A mag az elektromágneses energia továbbítására szolgál. A héj célja a legjobb feltételek megteremtése a „mag-héj” interfészen való visszaverődéshez és a környező tér interferenciái elleni védelemhez.
A szál magja általában kvarcból áll, és a burkolat lehet kvarc vagy polimer. Az első szálat kvarc-kvarcnak, a másodikat kvarc-polimernek (szerves szilíciumvegyület) nevezik. A fizikai-optikai jellemzők alapján az elsőt részesítjük előnyben. A kvarcüveg a következő tulajdonságokkal rendelkezik: törésmutatója 1,46, hővezetési tényezője 1,4 W/mk, sűrűsége 2203 kg/m3.
A fényvezetőn kívül védőbevonat található, amely megvédi a mechanikai hatásoktól és színeket visz fel. A védőbevonat általában két rétegben készül: először szerves szilíciumvegyületből (SIEL), majd epoxi-akrilátból, fluoroplasztból, nylonból, polietilénből vagy lakkból. Teljes szálátmérő 500...800 µm
Háromféle optikai szálat használnak a meglévő optikai szálakban: lépcsőzetes 50 μm magátmérővel, gradiens a mag komplex (parabolikus) törésmutató-profiljával és egymódusú vékony maggal (6 ... 8). μm)
Frekvencia sávszélesség és átviteli tartomány tekintetében az egymódusú szálak a legjobbak, a lépcsősek a legrosszabbak.
Az optikai kommunikáció legfontosabb problémája az optikai szálak (OF) létrehozása alacsony veszteséggel. A kvarcüveget kiindulási anyagként használják optikai szálak gyártásához, amely jó közeg a fényenergia terjedéséhez. Az üveg azonban általában nagy mennyiségű idegen szennyeződést tartalmaz, például fémeket (vas, kobalt, nikkel, réz) és hidroxilcsoportokat (OH). Ezek a szennyeződések a fény elnyelése és szóródása miatti veszteségek jelentős növekedéséhez vezetnek. Az alacsony veszteségű és csillapítású OF előállításához meg kell szabadulni a szennyeződésektől, hogy vegytiszta üveg legyen.
Jelenleg a legszélesebb körben alkalmazott módszer alacsony veszteségű OF előállítására a kémiai gőzleválasztás.
Az OF kémiai gőzfázisú leválasztással történő előállítása két lépésben történik: egy kétrétegű kvarc előformát gyártanak, és abból szálat vonnak ki. A munkadarab a következőképpen készül
Egy 0,5...2 m hosszú és 16...18 mm átmérőjű törésmutatójú üreges kvarccsőbe klórozott kvarcból és oxigénből álló sugarat vezetnek. Magas hőmérsékleten (1500...1700°C) lezajló kémiai reakció eredményeként a tiszta kvarc rétegenként rakódik le a cső belső felületén. Így a cső teljes belső ürege meg van töltve, kivéve a közepét. Ennek a légcsatornának a kiküszöbölésére még magasabb hőmérsékletet (1900°C) alkalmaznak, aminek következtében összeomlik, és a cső alakú tuskó szilárd hengeres tuskóvá alakul. A tiszta leválasztott kvarc ezután a törésmutatójú optikai szál magja lesz, és maga a cső törésmutató-héjként működik. A szál kihúzása a munkadarabból és feltekerése a fogadódobra az üveglágyulási hőmérsékleten (1800...2200°C) történik. Több mint 1 km optikai szálat nyernek egy 1 m hosszú előformából.
Ennek a módszernek az az előnye, hogy nem csak vegytiszta kvarcmaggal nyerjük az OF-t, hanem adott törésmutató-profilú gradiens szálak létrehozásának lehetősége is. Ez történik: titánnal, germániummal, bórral, foszforral vagy más reagensekkel adalékolt kvarc használatával. Az alkalmazott adalékanyagtól függően a szál törésmutatója változhat. Tehát a germánium növeli, a bór pedig csökkenti a törésmutatót. Az adalékolt kvarc receptúrájának megválasztásával és a cső belső felületére felvitt rétegekben bizonyos mennyiségű adalékanyag megfigyelésével a szálmag keresztmetszetében biztosítható a szükséges változási minta.
Optikai kábelek kialakítása
Az OK konstrukciókat elsősorban az alkalmazás célja és köre határozza meg. Ebben a tekintetben számos konstruktív lehetőség van. Jelenleg számos típusú kábelt fejlesztenek és gyártanak különböző országokban.
A meglévő kábeltípusok teljes választéka azonban három csoportra osztható
koncentrikus sodrott kábelek
alakú magkábelek
lapos szalagkábelek.
Az első csoportba tartozó kábelek hagyományos csavart koncentrikus maggal rendelkeznek, hasonlóan az elektromos kábelekhez. A mag minden további tekercselése hattal több szálat tartalmaz az előzőhöz képest. Az ilyen kábelek főként 7, 12, 19 szálszámmal ismertek. Leggyakrabban a szálak külön műanyag csövekben helyezkednek el, modulokat képezve.
A második csoportba tartozó kábelek közepén egy formázott műanyag mag van, hornyokkal, amelyekbe az optikai szálak kerülnek. A hornyok és ennek megfelelően a szálak a helikoid mentén helyezkednek el, ezért nem gyakorolnak hosszirányú hatást a résre. Az ilyen kábelek 4, 6, 8 és 10 szálat tartalmazhatnak. Ha nagy kapacitású kábelre van szükség, akkor több elsődleges modult kell használni.
A szalag típusú kábel lapos műanyag szalagok kötegéből áll, amelyekbe bizonyos számú optikai szál van rögzítve. Leggyakrabban 12 szál van a szalagban, a szalagok száma pedig 6, 8 és 12. 12 szalaggal egy ilyen kábel 144 szálat tartalmazhat.
Az optikai kábelekben az optikai szálon kívül általában a következő elemek vannak:
erő (merevítő) rudak, amelyek átveszik a hosszirányú terhelést, szakadáskor;
Töltőanyagok folytonos műanyag szálak formájában;
megerősítő elemek, amelyek növelik a kábel ellenállását mechanikai igénybevétel esetén;
külső védőburkolatok, amelyek megvédik a kábelt a nedvesség, a káros anyagok gőzei és a külső mechanikai hatások behatolásától.
Oroszországban különféle típusú és kivitelű OK-t gyártanak. A többcsatornás kommunikáció szervezésére elsősorban négy- és nyolcszálas kábeleket használnak.
Érdekelnek OK francia termelés. Általában egységes modulokból állnak, amelyek egy 4 mm átmérőjű műanyag rúdból állnak, bordákkal a kerület mentén és tíz OB-ból, amelyek ennek a rúdnak a kerülete mentén helyezkednek el. A kábelek 1, 4, 7 ilyen modult tartalmaznak. Kívül a kábelek alumínium, majd polietilén burkolattal rendelkeznek.
A kábeles kommunikációs rendszerek fejlődésének teljes története a vezetékes kommunikációs csatornán keresztül továbbított információ mennyiségének növelésének problémájához kapcsolódik.
A továbbított információ mennyiségét viszont a sávszélesség határozza meg. Megállapítást nyert, hogy minél nagyobb az elérhető információátviteli sebesség, minél nagyobb az elektromos áram vagy a rádióhullám rezgésének frekvenciája. Az ábécé bármely betűjének kódolásához 7-8 bitet kell használni. Így ha 20 kHz frekvenciájú vezetékes kommunikációt használnak szövegtovábbításra, akkor egy 400–500 oldalas szabványos könyv körülbelül 1,5–2 óra alatt továbbítható. Ha 32 MHz-es vonalon továbbít, ugyanez az eljárás mindössze 2-3 másodpercet vesz igénybe.
Nézzük meg, hogyan alakul a vezetékes kommunikáció, pl. az új frekvenciák fejlődésével a kommunikációs csatorna áteresztőképessége megváltozott.
Amint fentebb megjegyeztük, az elektromos információátviteli rendszerek fejlesztése P. L. Schilling 1832-ben feltalált tűket használó távíróvezetékével kezdődött. Kommunikációs vezetékként rézhuzalt használtak. Ez a sor információátviteli sebességet biztosított - 3 bit / s (1/3 betű). Az első Morse-távíróvonal (1844) 5 bps (0,5 betű) sebességet biztosított. A nyomtató távírórendszer 1860-as találmánya 10 bps (1 betű) sebességet biztosított. 1874-ben a Baudot hatszoros távírórendszer már 100 bit/s (10 betű) átviteli sebességet biztosított. Az első telefonvonalak, amelyeket a Bell által 1876-ban feltalált telefon alapján építettek, 1000 bps (1 kbps - 100 betű) információátviteli sebességet biztosítottak.
Az első praktikus telefonáramkör egyvezetékes volt, végeire telefonkészülékekkel. Ez az elv nemcsak összekötő vezetékekre, hanem magukra a telefonkészülékekre is nagyszámú. Ezt az egyszerű készüléket 1878-ban váltotta fel az első kapcsoló, amely lehetővé tette több telefonkészülék csatlakoztatását egyetlen kapcsolómezőn keresztül.
1900 előtt az eredetileg használt egyvezetékes földelt vezetékes áramköröket kétvezetékes távvezetékekre cserélték. Annak ellenére, hogy ekkorra már feltalálták a kapcsolótáblát, minden előfizetőnek saját kommunikációs vonala volt. Módra volt szükség a csatornák számának növelésére anélkül, hogy több ezer kilométernyi vezetéket lefektetnénk. Ennek a módszernek (a tömítési rendszernek) megjelenése azonban az elektronika megjelenéséig, az 1900-as évek elején késett. Az első kereskedelmi multiplex rendszert az Egyesült Államokban hozták létre, ahol 1918-ban Baltimore és Pittsburgh között négycsatornás frekvenciaosztási rendszer kezdett működni. A második világháború előtt a legtöbb fejlesztés a felsővezeték-tömítő rendszerek és a többpáros kábelek hatékonyságának növelésére irányult, mivel szinte minden telefonáramkör e két átviteli közegre épült.
A hat-tizenkét csatornás átviteli rendszer 1920-as feltalálása lehetővé tette egy adott frekvenciasávban az információ átviteli sebességének 10 000 bps-ig történő növelését (10 kbps - 1000 betű). A légvezetékek felső határfrekvenciája 150, illetve 600 kHz volt. A nagy mennyiségű információ továbbításának szükségessége szélessávú átviteli rendszerek létrehozását tette szükségessé.
Az 1930-as és 1940-es években koaxiális kábeleket vezettek be. 1948-ban az Egyesült Államok Atlanti- és Csendes-óceán partjain található városok között a Bell System üzembe helyezte az L1 koaxiális kábelrendszert. Ez a koaxiális kábelrendszer lehetővé tette a lineáris út sávszélességének 1,3 MHz-ig történő növelését, ami 600 csatornán keresztül biztosította az információátvitelt.
A második világháború után aktív fejlesztések folytak a koaxiális kábelrendszerek fejlesztésére. Ha kezdetben a koaxiális áramköröket külön fektették le, akkor több koaxiális kábelt kezdtek kombinálni egy közös védőburkolatban. Például az amerikai Bell cég az 1960-as években kifejlesztett egy interkontinentális rendszert 17,5 MHz-es sávszélességgel (3600 csatorna egy koaxiális áramkörön vagy „csövön”). Ehhez a rendszerhez egy kábelt fejlesztettek ki, amelyben 20 "csövet" kombináltak egy hüvelyben. A teljes kábelkapacitás mindkét irányban 32 400 csatorna volt, két "csövet" tartottak tartalékban.
A Szovjetunióban körülbelül ugyanebben az időben a K-3600 rendszert a KMB 8/6 háztartási kábelen fejlesztették ki, amely 14 koaxiális áramkörrel rendelkezik egy hüvelyben. Ezután jön a koaxiális rendszer nagyobb, 60 MHz-es sávszélességgel. Páronként 9000 csatorna kapacitását biztosította. 22 pár van kombinálva egy közös héjban.
A huszadik század végén a nagy kapacitású koaxiális kábelrendszereket gyakran használták a szorosan elhelyezkedő központok közötti kommunikációra. nagy sűrűségű népesség. Az ilyen rendszerek telepítésének költsége azonban magas volt a közbenső erősítők közötti kis távolság, valamint a kábel és a fektetés magas költsége miatt.
6.4.2. Az optikai kommunikációs rendszerek története
A modern nézetek szerint minden elektromágneses sugárzás, beleértve a rádióhullámokat és a látható fényt is, kettős szerkezetű, és vagy hullámszerű folyamatként viselkedik folytonos közegben, vagy részecskék folyamaként, amelyeket fotonoknak vagy kvantumoknak neveznek. Minden kvantumnak van egy bizonyos energiája.
A fény, mint részecskeáram ötletét először Newton vezette be. 1905-ben Planck elmélete alapján A. Einstein új formában elevenítette fel a fény korpuszkuláris elméletét, amelyet ma a fény kvantumelméletének neveznek. 1917-ben elméletileg megjósolta a stimulált vagy indukált sugárzás jelenségét, amely alapján később kvantumerősítőket hoztak létre. 1951-ben V. A. Fabrikant, M. M. Vudynsky és F. A. Butaeva szovjet tudósok szerzői jogi tanúsítványt kaptak az optikai erősítő működési elvének felfedezéséért. Valamivel később, 1953-ban Weber javaslatot tett egy kvantumerősítőre. 1954-ben N. G. Basov és A. M. Prokhorov konkrét projektet javasolt egy molekuláris gázgenerátorra és -erősítőre elméleti indoklással. Gordon, Zeiger és Towns egymástól függetlenül állt elő egy hasonló generátor ötletével, és 1954-ben jelentést tettek közzé egy ammónia-molekulák nyalábján alapuló működő kvantumgenerátor létrehozásáról. Valamivel később, 1956-ban Blombergen megteremtette a szilárd paramágneses anyagra épülő kvantumerősítő építésének lehetőségét, majd 1957-ben Skovel, Feher és Seidel épített egy ilyen erősítőt. Az 1960 előtt gyártott összes kvantumgenerátor és -erősítő mikrohullámú tartományban működött, és masernek nevezték őket. Ez a név az angol „Microwave amplification by stimulated emission of radiation” szavak első betűiből származik, ami azt jelenti, hogy „mikrohullám-erősítés stimulált sugárzás kibocsátásával”.
A fejlesztés következő szakasza az ismert módszerek optikai tartományba való áthelyezésével jár. 1958-ban Towns és Shavlov elméletileg alátámasztotta egy optikai kvantumgenerátor (OQG) létrehozásának lehetőségét szilárdtesten. 1960-ban Meiman megépítette az első impulzuslézert egy szilárd anyagra - rubinra. Ugyanebben az évben a lézerek és a kvantumerősítők kérdését egymástól függetlenül elemezte N. G. Basov, O. N. Krokhin és Yu. M. Popov.
1961-ben Janavan, Bennett és Erriot megalkotta az első gáz (hélium-neon) generátort. 1962-ben megalkották az első félvezető lézert. Az optikai kvantumgenerátorokat (OQG) lézereknek nevezik. A „lézer” kifejezés a maser szó „m” betűjének „l” betűvel való helyettesítésének eredményeként jött létre (a angol szó„fény – fény”).
Az első maserek és lézerek megalkotása után megkezdődött a munka a kommunikációs rendszerekben való felhasználásukon.
A száloptika, mint a technológia eredeti ága, az 1950-es évek elején jelent meg. Ekkor tanultak meg vékony kétrétegű szálakat készíteni különféle átlátszó anyagokból (üveg, kvarc stb.). Már korábban is azt jósolták, hogy ha egy ilyen szál belső ("mag") és külső ("burkolat") részének optikai tulajdonságait megfelelően választják meg, akkor a végén át a magba bevezetett fénysugár csak továbbterjed. mentén, és tükröződjön a burkolatról. Még akkor is, ha a szál meg van hajlítva (de nem túl élesen), a gerenda engedelmesen a mag belsejében marad. Így egy fénysugár - ez az egyenes szinonimája - egy optikai szálba esik, és kiderül, hogy bármilyen görbe vonalú pálya mentén képes terjedni. Teljes analógia van a fémhuzalon átfolyó elektromos árammal, ezért a kétrétegű optikai szálat gyakran fényvezetőnek vagy fényvezetőnek nevezik. Az emberi haj 2-3-szoros vastagságú üveg- vagy kvarcszálak nagyon rugalmasak (tekercsre tekerhetők) és erősek (erősebbek, mint az azonos átmérőjű acélszálak). Az 1950-es évek fényvezetői azonban nem voltak kellően átlátszóak, 5-10 m hosszúságukkal a fény teljesen elnyelődött bennük.
1966-ban vetették fel az optikai szálak kommunikációs célú felhasználásának alapvető lehetőségét. A technológiai kutatás 1970-ben sikerrel zárult - az ultratiszta kvarcszál akár 2 km távolságra is képes volt fénysugarat továbbítani. Valójában ugyanebben az évben „egymásra találtak” a lézeres kommunikáció gondolatai és a száloptika lehetőségei, megkezdődött a száloptikai kommunikáció rohamos fejlődése: új szálgyártási módszerek megjelenése; egyéb szükséges elemek létrehozása, mint miniatűr lézerek, fotodetektorok, optikai csatlakozók stb.
Már 1973-1974-ben. a távolság, amelyet a sugár a szál mentén meg tudott haladni, elérte a 20 km-t, az 1980-as évek elejére pedig már meghaladta a 200 km-t. Ezzel egyidőben a FOCL-en keresztüli információátvitel sebessége soha nem látott értékekre – több milliárd bit/s-ra – nőtt. Emellett kiderült, hogy a FOCL-ek nem csak ultra-nagy adatátviteli sebességgel rendelkeznek, hanem számos egyéb előnyük is van.
A fényjelet nem befolyásolja külső elektromágneses interferencia. Ráadásul lehallgatni, vagyis lehallgatni lehetetlen. A szálas fényvezetők kiváló súly- és méretjellemzőkkel rendelkeznek: a felhasznált anyagok kis fajsúlyúak, nincs szükség nehézfém burkolatokra; könnyű fektetés, telepítés, kezelés. A szálas fényvezetők hagyományos földalatti kábelcsatornában helyezhetők el, felszerelhetők nagyfeszültségű vezetékekre vagy villamos vonatok elektromos hálózataira, és általában bármilyen más kommunikációval kombinálhatók. A FOCL jellemzői nem függenek hosszuktól, további vezetékek beépítésétől vagy leválasztásától - az elektromos áramkörökben mindez nem így van, és minden ilyen változtatás gondos hangolási munkát igényel. A szálas fényvezetőkben elvileg a szikraképződés lehetetlen, és ez lehetőséget teremt a robbanásveszélyes és hasonló iparágakban való alkalmazásukra.
A költségtényező is nagyon fontos. A múlt század végén az üvegszálas kommunikációs vonalak költsége általában arányos volt a vezetékes vonalakkal, de idővel, tekintettel a rézhiányra, a helyzet minden bizonnyal megváltozik. Ez a meggyőződés azon alapul, hogy a rostanyag - kvarc - korlátlan nyersanyagforrással rendelkezik, míg a huzalvezetékek alapját ma már ritka fémek, például réz és ólom alkotják. És ez nem csak a költségekről szól. Ha a kommunikáció hagyományos alapokon fejlődik, akkor a század végére az összes bányászott rezet és az összes ólmot telefonkábelek gyártására fordítják – de hogyan tovább?
Jelenleg az optikai kommunikációs vonalak domináns pozíciót foglalnak el minden távközlési rendszerben, a gerinchálózattól az otthoni elosztó hálózatokig. Az üvegszálas kommunikációs vonalak fejlesztésének köszönhetően aktívan bevezetik a több szolgáltatást nyújtó rendszereket, amelyek lehetővé teszik a telefonálás, a televíziózás és az internet egy kábelen történő eljuttatását a végfelhasználóhoz.
