Влакнесто-оптични комуникационни системи

Учебникът отразява съвременните тенденции в развитието на влакнесто-оптичните комуникации.

В учебника са дефинирани базовите понятия в областта на комуникационните технологии и връзките между тях. Посочени са предимствата на влакнесто-оптичните комуникационни системи (ВОКС) спрямо микровълновите комуникационни системи с метални преносни среди. Разгледани са основните функционални звена на многоканалните цифрови ВОКС, физичните процеси в тях и аналитичните им описания, техническите параметри и характеристики на звената и на системата като цяло. Развити са методите на оптимизиране на енергийния бюджет на ВОКС за осигуряване на големи скорости на пренасяне на информацията при малки вероятности за еднобитови грешки.

В учебника са представени и разработените алгоритми за инженерно проектиране на ВОКС при конкретни технически задания с примерно използване на практически изчисления и построяване на диаграмите на енергийните бюджети.

Учебникът е предназначен за студентите, дипломантите и докторантите от факултетите и департаментите по информационни технологии в нашите университети и колежи. Може да бъде полезен и за вече практикуващи инженери и специалисти.

Основано през 1958 г., издателство “Техника” публикува книги, справочници, речници, учебници и учебни пособия във всички области на научно-техническото знание. Авторите и рецензентите на издателството са сред най-авторитетните в професионалните среди преподаватели и специалисти. От дълги години сътрудничи успешно с някои от най-големите и популярни издателства за научна и техническа литература в света, като Prentice-Hall, McGraw-Hill, Butterworth-Heinemann, Franzis’, Sybex. В резултат на това сътрудничество на българския книжен пазар са се появили десетки техни заглавия, преведени от висококвалифицирани професионалисти.
Екип от опитни издателски работници – редактори, коректори, технически специалисти – се грижи за качеството на изданията, което прави книгите на издателството търсени и предпочитани от специалисти, студенти, ученици.

Техника ООД
София, 1517
р-н Подуяне, ул. Витиня 2Ж, ет. 5
sales@technica.pub

Предговор
Приети абревиатури и означения
Предварителна част. Основни понятия и определения

• Сигнал. Представяне на сигналите във времевата и в честотната област
• Аналогови, дискретни и цифрови сигнали, ИКС. Двоичен цифров код
• Единици за измерване на количество информация (bit, byte) и техните производни. Количество информация в ИКС. Скорост на предаване на информацията
• Логаритмични единици за измерване на усилвания, затихвания и мощности

Обща част. Оптични комуникационни системи (ОКС)

• Физична същност на светлината - главен носител на информация в оптичните комуникационни системи
• Двуединна (непрекъсната и дискретна) природа на светлината
• Фотонът - физична същност – маса, скорост на движение, честота, енергия
• Процеси и звена в ОКС с доминираща дискретна (квантова, фотонна) природа на светлината
• Процеси и звена в ОКС с доминираща непрекъсната (вълнова) природа на светлината
• Вълнови обхвати на електромагнитните лъчения
• Кратки сведения за историята и за днешното състояние на оптичните комуникационни системи (ОКС)
• Видове оптични комуникационни системи (ОКС) и сравнения между тях. Обобщени схеми на видовете ОКС
• Обща класификация на оптичните комуникационни системи
• Влакнесто-оптични комуникационни системи (ВОКС)
• Атмосферни и космични оптични комуникационни системи (АОКС и КОКС)
• Сравнения на ВОКС, АОКС и КОКС
• ОКС в широк смисъл
• Обобщени схеми на видовете ОКС
• Източници на светлина в ОКС – инжекционни полупроводникови светодиоди (ИПСД) и инжекционни полупроводникови лазери (ИПЛ)
• Изисквания към оптичните източници в ОКС
• Принципи на действие на ИПСД и ИПЛ
• Параметри и характеристики на ИПСД и ИПЛ – числено изразяване
• Излъчена оптична мощност. Модулиране на оптичната мощност с инжекционен ток
• Централна дължина на вълната на оптичното излъчване
• Модов състав на оптичното излъчване
• Ширина на вълновата лента на излъчването
• Максимална модулационна честота
• Ъглов разтвор (ъглова полуширина) на диаграмата на насочено излъчване
• Експлоатационен срок
• Приемници на светлина в оптичните комуникационни системи (p-n фотодиоди; p-i-n фотодиоди, лавинни фотодиоди) – изисквания, принципи на действие
• Изисквания към оптичните приемници
• Принципи на действие на p-n ФД, на p-i-n ФД и на ЛФД
• Примерна структура на оптичен приемник
• Параметри и характеристики на оптичните приемници
• Еквивалентна схема на оптичния приемник
• Оптоелектронно преобразуване - чувствителност на фотодетектора (звено No 1 в еквивалентната схема)
• Ограничаване на честотния спектър на сигнала – максимална модулационна честота (инертност на оптичния приемник – времеконстанта) (звено No 2 в еквивалентната схема)
• Предусилване в оптичния приемник (звено No 3 в еквивалентната схема)
• Шумове в оптичния приемник (звено No 4 в еквивалентната схема)
• Отношение "сигнал-шум" и вероятност за еднобитова грешка

Специална част. Влакнесто-оптични комуникационни системи (ВОКС)

• Съпоставяне на влакнесто-оптичните преносни линии с металните преносни линии
• Съпоставяне в областта на магистралните комуникационни линии
• Съпоставяне в областта на локалните комуникационни мрежи
• Изводи от съпоставянията
• Световодно разпространение на оптичното лъчение. Оптични влакна (световоди) и оптични кабели
• Обща характеристика на оптичните влакна и на процесите в тях
• Физичен механизъм на световодното разпространение
• Световодни моди
• Въвеждане на лъчението в оптичното влакно
• Пасивни оптични компоненти във ВОКС
• Лещови фокусиращи системи
• Оптични съединители
• Оптични изолатори
• Оптични превключватели
• Оптични разклонителни и смесители
• Оптични мултиплексори и демултиплексори за ВОКС с вълново уплътняване
• Оптични филтри
• Енергийни загуби във ВОКС. Зависимости между мощностите и затихванията. Диаграма на енергийния бюджет на ВОКС
• Структурни схеми на оптичния тракт
• Приети означения в структурните схеми
• Зависимости между мощностите, затихванията и усилванията във ВОКС
• Затихване в оптичното влакно с дължина 1 km
• Енергиен бюджет на ВОКС
• Диаграми на енергийния бюджет на ВОКС
• Методи и средства за компенсиране на енергийните загуби във ВОКС. Оптични усилватели
• Усилване на оптичния сигнал на електронно равнище
• Усилване на оптичния сигнал на оптично равнище
• Дисперсия на кодовите импулси по световодната линия. Модова, хроматична (вълнова) и поляризационно-модова дисперсия във ВОКС
• Определение, видове, ефекти
• Модова (междумодова) дисперсия
• Хроматична (вълнова) или вътрешно-модова дисперсия
• Поляризационно-модова дисперсия
• Отрицателно влияние на дисперсията на КИ "1" върху техническите показатели на импулсно-кодовия сигнал във ВОКС
• Методи и средства за ограничаване на модовата и на хроматичната дисперсия на кодовите импулси (КИ "1") във ВОКС. Видове оптични влакна
• Ограничение (или отстраняване) на модовата дисперсия на КИ "1"
• Ограничаване на хроматичната дисперсия на КИ "1"
• Уплътняване на преносната линия на ВОКС по времевата ос. Технологията TDM и нейното развитие
• Общи сведения
• Принципи на времевото уплътняване (на технологията на TDM) във ВОКС
• Числено представяне на зависимостите между τ, V^TDM_Q1, N, (Δf)^TDM_N и (Δλ)^TDM_N при времево уплътняване на оптичната преносна линия с телефонни сигнали
• Блокова схема на ВОКС с TDM
• Статистическо уплътняване на преносната линия на ВОКС във времето
• Уплътняване на преносната линия на ВОКС по вълновата ос – технология WDM (CWDM, DWDM, HDWDM)
• Общи сведения
• Описание на вълновото уплътняване ( на технологията WDM) във ВОКС. Блокова схема
• Характерни честотни (вълнови) интервали във ВОКС с TDM и WDM. Връзки между интервалите
• Алгоритъм за общо инжинерно проектиране на ВОКС
• Встъпителни бележки
• Модел на техническо задание
• Ред на изчисленията. Подготовка за построяване на диаграмата на енергийния бюджет
• Примерно числено използване на алгоритъма за общо инжинерно проектиране на ВОКС при конкретно техническо задания
• Техническо задание
• Изчисления и построяване на диаграмите на енергийния бюджет за трите варианта на проектирането
• Анализ на резултатите и изводи
• Библиография