2. Талшықтық - оптикалық байланыс желісіндегі тығыздау әдістері

Оптикалық талшықты ақпараттық сигналды тарату ортасы ретінде пайдалануда тығыздаудың уақыттық, кеңістіктік, жиіліктік және спектральдық әдістерін пайдалануға болады.

Уақыттық тығыздау. Бұл әдіс бірнеше ақпараттық ағындарда біріктіруді қарастырады. Біріктіру электрондық аппаратуралар деңгейлерінде және оптикалық сигналдар деңгейлерінде орындалуы мүмкін. Электрлік сигналдар деңгейлерінде біріктіруде (1.9- сурет) А және В кірістерінен келіп түсетін импульстердің екі сериясы (сигнал көзі N болуы мүмкін) біріктіруші құрылғы (УО) көмегімен белгілі бір кезектесу тәртібімен топтық сигналға біріктіледі. Топтық сигнал оптикалық передатчикте оптикалық тасмалдаушыны модуляциялайды. Оптикалық сәуле оптикалық талшық бойымен таралып оптикалық қабылдағышқа жетеді де, онда қайтадан электрлік сигналға өзгертіледі. Сосын ол сигнал бөлу құрылғысы (УР) арқылы передатчиктегі сияқты екі импульстер сериясына ажыратылады және А¹, В¹ шығыстарына беріледі.

А А¹

УО

ОПер

ОПр

УО

 ОВ

.

В В²

1.9 - сурет. Электрлік сигналды біріктіру деңгейінде уақыттық тығыздау принципі.

Оптикалық цифрлық ағындарды біріктіру схемасы 1.10 - суретте көрсетілген. N ақпарат көзінен оптикалық цифрлық ағындар N оптикалық передатчикке беріледі. Оларға эл. сигналдар оптикалық сигналдарға өзгертіледі. Оптикалық сигналдарды біріктіру алдында олардың әрқайсысы …; (N-1) уақыттарына тежеледі. Осындай тежеулерден кейін оптикалық қосқыш (смеситель) шығысында оптикалық импультер тізбектілігі алынады. Қабылдау жағында бұған кері процесстер жүргізіледі.

1  1

  ОВ

2 2

.

.

.

N N



1.10 - сурет. Оптикалық сигналды біріктіру деңгейінде уақыттық тығыздау принципі.

Уақыттық тығыздау әдісінде өте қысқа (10^-9 с және одан да қысқа) жарық импультерін беруге тура келеді. Ондай импульстерді беру ВОСП беру және қабылдау аппаратураларының оптоэлектрондық бөліктерінің тез әрекеттелігіне өте жоғары талаптар қояды. Ол талаптар құралдардың шектік мүмкіндіктеріне жақын. Сонымен қатар беру жылдамдығы (кең алаптылығы) оптикалық талшықтық дисперсиялық қасиетімен шектеледі.

Уақыттық тығыздаудың негізгі артықшылығы: оптикалық талшықтың өткізу қасиетін пайдалану коэффициентінің артуы ( Гбит/с жылдамдықпен беруге тәжірибе жүзінде қол жеткізілген); толық оптикалық байланыс торабын жасауға мүмкіндіктің болуы.

Кеңістіктік тығыздау. Бұл әдіс оптикалық талшықтардың майысуға ыңғайлылығы және өлшемдерінің шағындылығы сияқты артықшылықтарын пайдаланады. Ол үшін құрамында көптеген талшықтар болатын оптикалық кабельдер жасалынады. Мұндай әдісте ВОСП саны оптикалық кабельдегі талшықтар санына тең, демек өткізу қабілеттілігі сол оптикалық талшықтар санымен анықталады (1.11-сурет)

ТОБЖ₁

ТОБЖ₁

ОВ ОК

ТОБЖ₂

ТОБЖ₂

ТОБЖ₃

ТОБЖ₃

ТОБЖ_N

ТОБЖ_N

1.11-сурет. Кеңістіктің тығыздау принципі.

Кеңістіктік тығыздаудың кемшілігі - оптикалық талшықтың көп жұмсалуы, кабель тартуға жұмсалатын шығынның артуы демек кабельдік тракттың құнының жоғары болуы. Магистральдық ВОСП үшін 1 кан км құны негізінен кабель құнымен анықталады. Бұл әдіс техникалық - экономикалық тиімділіктің жақсаруын қамтамасыз етпейді.

Жиіліктік тығыздау.

Мұндай жүйеде әртүрлі ақпарат көздерінен келетін сигналдар үшін желілік трактта оларға сәйкес жиілік алаптары бөлінеді. Мұндай жағдайда желілік топтың сигнал алу үшін жақын орналасқан оптикалық тасмалдаушы сигнал қажет болады. Бірақ жартылай өткізгіштік лазердің сәуле шығару сызығының, әсіресе жоғары жылдамдықты модуляциялауда - тұрақсыздығы көрші каналдардың жұмысшы толқын ұзындықтарының арасындағы спектр бойынша қашықтығының ақпараттық сигналдың алабынан көптеген есе үлкен болуына апарып соғады. Сондықтан ВОСП-да жақын орналасқан спекральдық каналдар алу үшін әртүрлі тасмалдаушылар алынады. Бірақ олар әртүрлі көздерден емес ығыстыру арқылы бір оптикалық тасмалдаушылардан алынады.

Айна

ИИ

А₁

-/4

Ф₁

ОМ₁

Хабар көзі

А₂

-/4

Ф₂

ОМ₂



Хабар көзі





А_N

-/4

Ф_N

ОМ_N

Хабар көзі

Топтық

оптикалық

белгі

1.12-сурет. Жиіліктік (гетеродентік) тығыздаудағы топтық оптикалық сигналды құру принципі.

Құрамында f₁, f₂, f₃,…f_N тасымалдаушылар қатары бар оптикалық сәуле лазерлік сәуле шығару көзінен (ИИ) А₁ анализаторына келіп түседі. Анализатор Глан-Тейлор призмасы түрінде болады. Одан кейін сәуле ширек-толқындық призмадан өтіп бірінші канал фильтіріне (Ф₁) беріледі. Ол фильтер бірінші каналдың f₁ оптикалық тасмалдаушысын сол каналдың ОМ1 модуляторына өткізеді. Ол сәуле (сигнал) сонда модуляцияланады. f₂, f₃,…f_N жиіліктеріндегі оптикалық сәуле фильтрден шағылысып кері қайтады.( f₁ басқалары) және А₁ анализаторына беріледі. Жолға ол ширектолқындық призма арқылы қайтадан өтіп, А₂ анализаторына беріледі. Бірінші каналдың оптикалық тасмалдаушысы ОМ₁-де модуляцияланғаннан кейін айнадан шағылысып А₁ анализаторына кері оралады. Ширек толқындық призмадан екі рет өткен оптикалық сигналдың поляризациялық жазықтығы алғашқы тербеліс жазықтығымен салыстырғанда /2 бұрышына өзгереді. Сондықтан ол негізгі жарық табынан ауытқып одан шығып кетеді. Жалпы сигнал одан әрі А₂ анализаторына түседі, процесс f₂ жиілігі үшін қайталайды. Осылайша оптикалық байланыс желісіне берілетін оптикалық топтық сигнал құрылады.

Ақпарат

А₁

-/4

Ф₁

ОС

ПФ

ФД

сигналы

Гет

Вых₁

А₂

-/4

Ф₂

1.13-сурет. Жиіліктік (гетеродиндік) тығыздаудағы топтық оптикалық сигналды қабылдау принципі.

Қабылдау принципі модуляцияланған оптикалық сигналдар қатарынан тұратын оптикалық топтық сигнал А₁ анализаторына беріледі. (1.13-сурет). Сосын ширектолқындық призмадан, бірінші канал фильтрінен өтіп оптикалық араластырғышқа (ОС) беріледі. Ф₁ фильтрі тек f₁ жиіліктегі оптикалық сигналды өткізеді. Қалған сигналдар шағылысып, А2 анализаторына беріледі. f₁ жиіліктегі оптикалықмодуляциялағ ан сигнал ОС-те жергілікті гетеродин жиілігімен араластырылады. Араласқан жиілікпен ПФ алаптық фильтр арқылы f_пр аралық жиілігіндегі сигнал бөлініп шығарылып, ол ФА фотодетекторына беріледі. ФД шығысында электрлік сигнал құралады. Осылайша қабылдау гетеродиндік қабылдау есебінен регенерациялық участка ұзындығы 100 200 км-ге дейін артады; оптикалық талшықтың өткізу алабының пайдалану коэффициенті артады. Кемшілігі - бұл әдісте қабылдау мен беру оптикалық тракттарында поляризацияны сақтау қажет, ол үшін көптеген қосымша құралдарды пайдалану қажеттілігі қосымша құрылғылар: жиіліктерді ығыстырушылар, оптикалық сентильдер, поляризация контроллерлері, оптикалық күшейткіштер, жиіліктерді автоматты түрде баптаушылар, т.б. Бұлар жүйені күрделілендірумен қатар құнын да жоғарылатады.

Спекральдық тығыздау әдісі бұдан бұрын қарастырылған болатын. Бұл әдістің болашағы тиімдірек деген қорытындылар бар.