ЦИФРЛЫҚ ТАЛШЫҚТЫ – ОПТИКАЛЫҚ БЕРУ ЖҮЙЕСІНІҢ ЖАЛПЫ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ СҰЛБАСЫ

Дәріс 14

Кез келген ТОБЖ құрамына келесі техникалық құрылғылар кіреді:

1) беру трактысының арна құрушы жабдығы (АҚЖ_бер), ол стандартты өткізу жолағының кеңдігікпен немесе стандартты беру жылдамдықпен белгілі бір типтік арналар санының немесе типтік топтық тракттардың құрылуын қамтамасыз етеді;

2) тракттың ұластыру жабдығы (ҰЖ_бер), бұл жабдық АҚЖ шығысындағы көп арналы сигналды оптикалық берушінің параметрлерімен ұластырады;

3) оптикалық беруші (ОБер), ол электр сигналының оптикалық сигналға түрленуін іске асырады, бұл сигналдың толқынының ұзындығы оптикалық талшықтың мөлдірлік терезелерінің бірімен сәйкес келеді; ОБер құрамына келесілер кіреді: оптикалық сәулелендіру бастауы (ОСБ) – оптикалық тасымалдаушының, оның бір немесе бірнеше параметрлері ҰЖ_бер түсетін электрлі көп арналы сигналмен модуляцияланады; келістіруші құрылғы КҚ, ол оптикалық сәулелендіруді оптикалық кабельдің талшығына жоғалтулар минималды болатындай етіп, енгізеді; әдетте оптикалық сәулелендіру бастауы және келістіруші құрылғы беруші оптикалық модуль (БОМ) деп аталатын, бірегей блокты құрайды;

4) оптикалық кабель, оның талшықтары оптикалық сәулелендірудің таралу ортасы болып табылады;

5) оптикалық ретранслятор (ОР), сигнал өшулігін компенсациялайды және әр түрлі бұрмалануларды коррекциясын іске асырады; ОР қызмет көрсетілетін немесе қызмет көрсетілмейтін болуы мүмкін және ретрансляциялық телім деп аталатын, белігілі бір аралық сайын; ОР оптикалық сигналды түрлену жолымен алынатын, электр сигналының өңделуі жүреді (күшейту, коррекция, регенерация және т.б.) және содан кейін жүретін коррекцияланған электр сигналының электр сигналына түрленуі жүреді және кванттық күшейткіштердің көмегімен оптикалық сигналдың түрленуін іске асырады;

6) оптикалық қабылдағыш (ОҚаб), оптикалық сәулелендірудің қабылдануын және оны электр сигналына түрленуін қамтамасыз етеді; ОҚаб құрамына келістіруші құрылғы (КҚ) кіреді, ол оптикалық талшықтан оптикалық сәулелендіруді минималды жоғалтулармен шығару үшін қажет, және оптикалық сәулелендіру қабылдағышы кіреді; келістіруші құрылғымен оптикалық сәулелендірудің жиынтыығы қабылдаушы оптикалық модульді (ҚОМ) құрайды;

7) қабылдау трактысының ұластыру жабдығы (ҰЖ_қаб) ҚОМ шығысындағы сигналды сәйкес АҚЖ көп арналы сигналына түрлендіреді;

8) қабылдау трактысының арна құрушы жабдығы АҚЖ_қаб көп арналы сигналды қайтадан жеке типті арналардың және тракттардың сигналдарына түрлендіреді.

ТОБЖ жалпы құрылымдық сұлбасы 14.1 суретте көрсетілген.

Сурет 14.1 – ТОБЖ жалпы құрылымдық сұлбасы

Оптикалық тасымалдаушыны көп арналы электр сигналымен модуляциялау үшін жиіліктік (ЖМ), фазалық (ФМ), амплитудалы (АМ), поляризациялық (ПМ) модуляцияларды және интенсивтілігі бойынша МИ модуляцияны қолдануға болады. Цифрлық талшықты оптикалық беру жүйелерін (ЦТОБЖ) құруда көбінесе МИ қолданылады. Бұл МИ қолдану интенсивтілікті басқару құрылғыларын іске асыруда оңай шешім табуға болатындығымен және оптикалық сигналды электрлік сигналға оңай түрлендіруге болатындығымен байланысты.

Фиксацияланған кеңістік координаталарында монохроматикалық оптикалық сәулелендірудің электрлік өрісінің лездік мағынасын келесі түрде жазуға болады:

, (14.1)

мұнда - алаң амплитудасы; және - сәйкесінше оптикалық тасымалдаушының жиілігі және фазасы.

Орташа интенсивтілік немесе оптикалық тасымалдаушы қуаты деп аталатын, периоды бойынша орталанған оптикалық сәулелендіру мағынасы келесіге тең болады:

(14.2)

МИ кезінде шамасы модуляциялайтын көп арналы сигналға сәйкес өзгереді.

Толқындық табиғатқа ие бола отыра, оптикалық сәулелендіру дискретті болады. Ол тек қана дискретті кванттар - hf_o энергиялы фотондар түрінде ғана сәулеленеді және жұтылады, мұндағы h – Планк тұрақтысы. Сондықтан оптикалық сәулелендіру қуаты фотон ағындарының интенсивтілігі ретінде сипаттауға болады,ол көп арналы ссигналмен модуляцияланады.

ТОБЖ бір қатар параметрлері бойынша және сипаттамалары бойынша бөлуге болады, олардың негізгісі келесілер:

1) қолданылатын арна құрушы жабдыққа байланысты ТОБЖ мыналарға бөлінеді:

- аналогты талшықты – оптикалық беру жүйелері (АТОБЖ), егер арна құрушы жабдық гармоникалық тасымалдаушы жиілік парметрлерін аналогты модуляциялау (амплитудалық, жиіліктік, фазалық модуляция және олардың комбинациялары) әдістерінде немесе импульстердің периодты кезеткілігінің параметрлерін (амплитудалы - импульстік, кеңдік-импульстік, фазоимпульстік модуляция және олардың комбинациялары) аналогты модуляциялау әдістерінде негізінде құрылса;

- цифрлық талшықты - оптикалық беру жүйелері (ЦТОБЖ), егер арна құрушы жабдық импульсты-кодалық модуляция, дельта-модуляция және олардың басқа түрлері негізінде құрылса. ЦТОБЖ кең қолданысқа ие болуда.

2) оптикалық сәулелендіруді модуляциялау әдісіне байланысты ТОБЖ келесідей бөлінеді:

- оптикалық сәулелендіруді интенсивтілік бойынша модуляциялайтын талшықты - оптикалық беру жүйелері және сәйкес демодуляциясы, ол кейде тікелей модуляция деп аталады және көп ЦТОБЖ кең қолданысқа ие болды;

- оптикалық сәулелендіруді (оптикалық тасымалдаушы) аналогты әдістермен модуляциялау: амплитудалы, фазалық, жиіліктік модуляциялар және олардың комбинациялары.

3) оптикалық сигналды қабылдау әдісі бойынша немесе оптикалық сигналдың демодуляциясы бойынша ТОБЖ келесі түрлері болады:

- тік демодуляцияланатын немесе тік қабылдайтын талшықты – оптикалық беру жүйелері, бұл кезде оптикалық сәулелендірудің интенсивтілігінің тік түрленуі жүреді, оның кернеуі немесе тоғы опткиалық сигналдың интенсивтілігінің өзгеруін бір жақты көрсетеді;

- когерентті талшықты – оптикалық беру жүйелері, оларды оптикалық сәулелендіру модуляция түріне тәуелсіз жиіліктің гетеродинді түрленуі қолданылады (синхронды немесе синхронды емес), бұл аралық жиілікте іске асады.

Гетеродинді қабылдауда жиілікті оптикалық сигналмен бірге фотодетекторға жергілікті гетеродиннен жиілікті қуатты опткиалық сәулелендіру беріледі, фотодетектор шығысында аралық жиілік бөлінеді, осы жиілікте оптикалық сигналдың ары қарай электрлік сигналға түрленуі жүреді;

4) екі жақты байланыс ұйымдастыру әдісі бойынша ТОБЖ келесідей бөлінеді:

а) екі талшықты бір жолақты бір кабельді, бұл кезде опткиалық сигналды беру және қабылдау екі талшық бойынша бір толқын ұзындығында жүреді. Әр ОТ екі сымды физикалық тізбектің эквиваленті болып табылады және кабельдің оптикалық талшықтары арасындағы өзара әсер болмайтындықтан әр түрлі жүйелердің беру және қабылдау тракттары бір кабель бойынша ұйымдастырылады, яғни бұндай ТОБЖ бір кабельді бір жолақты болады. Екі талшықты бір кабельді бір жолақты ТОБЖ құрылу принципі 14.2 суретте көрсетілген, мұнда келесі белгілеулер қолданылған: АҚЖ – арна құрушы жабдық; ҰҚ – ұластыру құрылғысы; ОБер - оптикалық беруші; ОТ – оптикалық талшық; ОҚаб – оптикалық қабылдағыыш.

Мұндай ТОБЖ артықшылығы қабылдау және беру трактысында, соңғы және аралық станцияларда бір типті жабдық қолдануы, ал кемшілігі – ОТ өткізу мүмкіндігін қолданудың өте төмен коэффициенті.

Сурет 14.2 – Екі талшықты бір жолақты бір кабельді ТОБЖ құрылу принципі

Сурет 14.3 – Бір талшықты бір жолақты бір кабельді ТОБЖ құрылу принципі

б) бір талшықты бір жолақты бір кабельді ТОБЖ (сурет 14.3), еркшелігі бір оптикалық талшықты бір толқын ұзындығында екі бағытта сигналдарды беру үшін қолдануы.

14.3 суретте жоғарыда қабылданған қысқартуларға келесі қосылды: ОШҚ – оптикалық шешуші құрылғы, ол жарықтық толқындардың поляризациясын немесе оптикалық сәулелендіру бағытталатын толқын типтері бойынша бөлуді іске асырады.

в) бір талшықты екі жолақты бір кабельді ТОБЖ, мұнда беру бір бағытта оптикалық сәулелену толқының ұзындығында жүргізіледі, ал басқа бағытта ; беру бағыттарының бөлінуі бағыттаушы оптикалық фильтрлердің (ОФ) көмегімен іске асады, олар опткиалық сәуелену толқынының сәйкес ұзындығына реттелген.

Мұндай әдіспен екі жақты байланыс ұйымдастырудың жалпы сұлбасы 14.4 суретте көрсетілген, мұндағы - бағыттаушы оптикалық фильтрлер.

5) тағайындалуы және беру қашықтығы бойынша ТОБЖ келесідей бөлінеді:

а) магистралдық ТОБЖ, олар хабарларды мың килосетрге беру үшін арналған және олар республика орталықтарын өзара және республиканың шеткі аймақтарын жалғайды;

б) аймақтық ТОБЖ, олар республиканың, аймақтың, облыстың әкімшілік шегінде байланыс ұйымдастыруға арналған және олардың қашықтығы 600 км. шейін болуы қажет;

в) жергілікті торап үшін ТОБЖ, олар қалалық және ауылдық телефондық тораптарда станция аралық жалғау желілірен ұйымдастыруға арналған;

г) ақпарат таратуға арналған ТОБЖ, олар есептеуші машиналар арасындағы байланысты ұйымдастыруды, локальды компьютерлік тораптарды және кабельдік теледидар тораптарын ұйымдастыруды қамтамасыз етеді;

д) оптикалық талшықты тығыздау әдістері бойынша, оның негізінде мультиплексорлау процессі жатыр, яғни жарықтық сәулеленудің бірнеше ағынын бір уақытта беру, олар спектральды тығыздайтын ТОБЖ немесе толқын ұзақтығын (wavelength - division multiplexing, WDМ), бұл кезде бір оптикалық талшықпен бір уақытта бірнеше спектральды таралған оптиалық тасымалдаушылар беріледі, олардың әр қайсы сәйкес арна құрушы жабдықпен құрылған көп арналы сигналмен модуляцияланады.

Сурет 14.4 – Бір талшықты екі жолақты бір кабельді ТОБЖ құрылу принципі

Бұндай жүйелердің құрылу мүмкіндігі ОТ өшу коэффициентінің оптикалық тасымалдаушыдан тәуелдігінде негізделеді.

ЦТОБЖ беру жүйесінің соңғы жабдығының жалпы құрылымдық сұлбасы 14.5 суретте көрсетілген. Аталған сұлбада әр түрлі жалпы цифрлық ТОБЖ негізгі құрылғылары көрсетілген, бұл құрылғылар желімен берілетін сигналдың құрылуын, берілуін және қабылдануын қамтамасыз етеді. Басқару және бақылау жабдықтары блок – сұлбаға кірмеген.

Сурет 14.5 – ТОБЖ жалпы құрылымдық сұлбасы

Сұлба құрамына келесі блоктар кіреді: 1 – кіріс сигналды ИКМ – кезектілікке түрлендіру блогы (арна құрушы блок), бұл блок барлық қажетті түрлендіруді іске асырады: дискреттеу, кванттау, желілі (немесе қажет болса желісіз) кодалау және қатеге тұрақты кодалау; 2 – талап етілетін PDH иерархиясының компонентті сигналдардың (фреймдар/трибтар) уақыттық топ құру жабдығының блогы; 3 – барлық қажетті функцияларды іске асыратын, SDH уақыттық мультиплексорлауға түсетін, компонентті (трибті) сигналдардың интерфейсті блогы; 4 - SDH мультиплексорлау блогы, бұл блок аталған иерархияда STM-N талап етілетін модулінің логикалық құрылуын іске асырады; 5 - оптикалық интерфейсті блок, бұл блок логикалық импульсті кезектілікті STM-N (заголовкалардың құрылуы үшін қажетті барлық түрлендірулерді іске асырады: секциялық, мультиплексті және жолдық (тракттық), және интерфейстік кодалау; 6 - беруші блок, барлық қажет түрленулерді іске асырады, сонымен қатар тасымалдаушы сәулеленудің (лазердің) бастауының модуляциясын және желілі кодалауды іске асырады; 7 – толқындық мультиплексорлау блогы WDM (міндетті емес блок), егер қажеттілік туындаса көп арналы толқындық кезектілік құрады; 8 – қуатты оптикалық күшейткіш (бустер) ҚК (міндетті емес блок), қажетті қуатты құруға мүмкінідк беретін, опткиалық цифрлық кезектіліктің қажетті деңгейге шейін күшейтілуін қамтамасыз етеді; 9 – оптикалық желілі күшейткіш ЖК (міндетті емес блок), ол регенерация телімінде сигналдың оптикалық күшеюін іске асырады; 10 – оптикалық күшейткіш алды (міндетті емес блок), ол қабылдау соңында кіріс сигналдың күшеюін іске асырады және қажет уақытта қосымша күшейткіш ретінде қолданылады; 11 - демультиплексор WDM, егер ТОБЖ сұлбасында толқындық мультиплексорлау қолданылса; 12 – оптикалық қабылдағыш – сигналдың қабылдануын, яғни берушіге кері функцияларды атқаратын блок, және қосыцмша функциялар атқарады, мысалы егер WDM технологиясы қолданылса, оптикалық тасымалдаушы фильтрленуін іске асырады; 13 - оптикалық интерфейстік блок, STM-N модуліне эквивалентті физикалық кезектілікті логикалық импульсті кезектілікке түрлендіреді (5 блокқа қатысты талап етілетін, интерфейсті коданың декодалануы бойынша барлық түрлендірулерді іске асырады; 14 - SDH демультиплексорлау блогы, ол STM-N модулінің импульстік кезектіліктерінің логикалық декомпозициясын және PDH иерархиясының талап етілетін деңгейінің компонентті сигналдарын (трибтарын) бөлуді іске асырады (яғни, 4 блокта болатын, түрлендірулерге кері түрлендірулерді іске асырады); 15 – компонентті (трибты) сигналдардың интерфейсті, 3 блокта іске асатын барлық қажетті функцияларға және түрлендірулерге кері операциялар іске асады; 16 – қабылданған PDH деңгейінің топтық сигналын (фрейм/триб) қажеттіге шейін бөлінуі, мысалы Е1, және қажетті тайм –слотты бөлу (яғни 2 блоктағы түрлендірулерге кері); 17 – ИКМ – кезектілігін шығыс сигналға түрлендіру блогы, ол барлық қажетті кері түрлендірулерді іске асырады: қатеге қарсы тұрақтылық және дискреттелген квантталған және кодаланған сигналды қалпына келтіру (яғни 1 блоктағы түрлендірулерге кері).

Дуплексті беру үшін екі соңда да қабылдау - беру операцияларын іске асыруға қажетті жабдықтың екі комплектісі болуы қажет.