17.6. ГОРОДСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ

В последнем параграфе кратко рассмотрим ряд услуг, которые могут стать общедоступными в тех случаях, когда оптические волокна дадут возможность реализовать широкополосную передачу данных между индивидуальными и учрежденческими абонентами. Скажем прямо, в большей степени эти возможности ограничены представлением о том, каковы действительные потребности абонента в этих услугах. Можно разделить необходимые для реализации этих потребностей системы связи на системы, соединяющие между собой любые пары и комбинации терминалов (подобно существующей телефонной системе), и на системы селективного вызова (например, Teletext), или распределительные (как телевидение). Они обеспечат получение следующих услуг:

радио- и телевизионное вещание в более широком диапазоне частот при более высоком качестве передачи по сравнению с существующими в настоящее время радио- и телевизионными системами.

новые переговорные услуги, такие как видеотелефон и одновременный разговор с несколькими абонентами (телеконференции); доступ к библиотекам звуковых и видеоданных; развитие служб информации, таких как Viewdata и Teletext; электронные почта, денежные переводы, деловые сделки; передача документов и услуги деловой информации; дистанционные измерения и управление.

Требования и приоритет передачи учрежденческих и индивидуальных абонентов будут различными, и стоит подумать о создании нескольких связанных, но, по существу, независимых полностью или частично коммутируемых систем для этих двух видов услуг.

Поскольку существует необходимость ускоренной разработки (скажем, в течение 80-х годов) широкополосных видео и других служб, вероятно, эта проблема будет решена путем создания гибридных аналоговых и цифровых систем передачи данных от местной АТС или распределительного пункта. Однако нет сомнений в том, что в будущем, скажем, в 90-е годы, станет практически возможным создание системы с передачей данных полностью в цифровой форме с кодерами и декодерами для аналого-цифрового преобразования, расположенными в помещениях абонентов. Это позволит максимально увеличить гибкость систем и ввести самые разнообразные услуги. В будущем возможно их расширение и развитие, а для получения экономии в масштабе производства нужны интерфейсы, изготовленные на основе стандартных СБИС (сверхбольших интегральных схем). Почти во всех случаях подходит такое построение системы, при котором все услуги доступны

для местного коммутационного центра, обслуживающего несколько абонентов. Тогда через этот центр коммутации каждый абонент может одновременно пользоваться ограниченным числом услуг, включая местную оконечную учрежденческую телефонную станцию. Это описывается как обеспечение возможностей из

В разных частях земного шара былн созданы тщательно разработанные и дорогие экспериментальные системы с целью изучения не только технических, но и экономических проблем, а также социальных аспектов внедрения взаимосвязанных широкополосных услуг. Первая система была создана в Осаке (Япония). Она обслуживает 150 домов в новом пригороде. К каждому абоненту проложены два волоконных кабеля, по которым передаются аналоговые, цифровые, звуковые, видео и другие сигналы. Другая гибридная система была создана в Эли (Канада). Это сельская местность, в связи с чем требуются более длинные линии кабеля, до По одноволоконному кабелю осуществляется двусторонняя передача данных между каждым из 150 абонентов и местным коммутационным центром. Полностью цифровая система, обслуживающая несколько тысяч абонентов, была установлена в Ютлан-де (Дания). Здесь к каждому абоненту проложен трех волоконный кабель, причем по двум волокнам осуществляется передача данных к абоненту со скоростью по третьему — прием данных от абонента. Дорогостоящий эксперимент планируется провести в Биарице (Франция). Без сомнения, ставятся и другие эксперименты, находящиеся на разных стадиях проектирования и разработки. Институт связи Генриха Герца в Западном Берлине некоторое время занимался дорогостоящими исследованиями проблем, связанных с этими сложными, взаимодействующими абонентскими сетями, и внедрил несколько волоконно-оптических распределительных систем. Одна из них представляет собой кольцевую абонентскую линию и работает со скоростью 280 Мбнт/с (см. рис. 17.7, е).

В конце книги, которая главным образом посвящена результатам работы почти двух последних десятилетий, хочется прокомментировать полученные достижения. В самом деле, почти все, что было описано в настоящей книге, прогнозировали Као и Хокман [1.1] в 1966 г. Волоконно-оптические системы связи на современном уровне развития весьма эффективны, несмотря на то, что они, по-существу, являются гибридными: в оптическом диапазоне осуществляется только передача данных, а все виды модуляции, коммутации и обработки сигнала выполняются электронным способом. Остается реализовать возможность выполнения этих операций оптическим способом, а также их совмещения с остальной электронной частью системы. Вероятно, первым шагом на этом пути будет разработка интегрального оптического ретранслятора. Это позволит исключить двойное преобразование оптического сигнала в электрический и обратно. Затем возможна разработка оптических коммутаторов и модуляторов. Эти вопросы, не рассматриваемые в настоящей книге, являются предметом интенсивных исследований. Исчерпывающий обзор по этой теме можно найти в [17.11.

Мы находимся на пороге важных перемен. Оптическая передача информации достигла уровня, позволяющего внедрить ее в таком масштабе, который почти беспредельно расширит информационные возможности связи на большие расстояния. Обо всем социальном и экономическом значении этого феномена пока еще можно только строить догадки. Хотя в технологическом отношении освоение оптического диапазона, использование оптических активных материалов и разработка интегральных оптических схем значат очень много в период становления этой новой техники связи.

ЗАДАЧИ

(см. скан)

(см. скан)

РЕЗЮМЕ

Экономическое преимущество волоконно-оптических систем связи по сравнению с электрическими системами более ощутимо при большой информационной пропускной способности. В подобных случаях в электрических системах связи приходится использовать коаксиальные кабели или волноводы, а не пары проводов. Однако главное преимущество ВОЛС состоит в возможности значительного увеличения расстояний между ретрансляторами. Оптические линии будут постепенно вводиться в системы связи по мере дальнейшего развития цифровых методов передачи данных. Это послужит началом разработки систем связь на более высоких уровнях иерархии. Слепень внедрения оптических волокон в местные системы связи пока еще трудно прогнозировать несмотря на то, что число экспериментальных систем такого рода для оказания широкополосных взаимосвязанных услуг растет во многих странах.

В волоконно-оптических системах связи первого поколения применяют лазерные источники излучения на GaAlAs/GaAs 0,9 мкм), кремниевые ЛФД и градиентные оптические волокна. Если дисперсионный предел составляет около а затухание в волокне можно получить расстояние между ретрансляторами при скорости передачи данных при 15 Мбит/с и при Использование p-i-n-фотодиодов в оптическом приемнике уменьшает требуемый запас мощности на а расстоя ние между ретрансляторами на Использование в качестве источников излучения светодиодов не только уменьшает запас мощности на но и снижает дисперсионный предел приблизитель но до

Особый интерес представляют три волоконно-оптические системы связи второго поколения, работающие на более длинных волнах. Первая — это волоконно-оптическая система связи, работающая на длине волны 1,3 мкм, соответствующей минимальной материальной дисперсии и использующая СД, -фотодиод в сочетании с полевым транзистором и многомодовое градиентное волокно. Расстояния между ретрансляторами будет превышать 10 км при информационной пропускной способности 140 Мбит/с и 20 км при Вторая система использует лазер, ЛФД или p-i-n-фотодиод в сочетании с полевым транзистором и одномодовое волокно и работает на длине волны 1,55 мкм. соответствующей минимальному затуханию. Ее параметры зависят от минимизации ширины спектра излучения лазерного источника за счет

того, что он работает в режиме одной продольной моды. В лабораторных экспериментах принимали сигналы со скоростью переданные по ВОЛС длиной Третья система использует полупроводниковый лазер, ЛФД или -фотодиод в сочетании с полевым транзистором и одномодовое волокно и работает на длине волны, соответствующей минимуму дисперсии, который в данной системе может изменяться в зависимости от конструкции волокна. В лабораторных условиях принимались сигналы, передаваемые со скоростью 2 Гбит/с по волокну длиной

Полный запас мощности оптических систем связи мал сравнению с электрической системой, однако первые могут иметь широкую полосу пропускания. Таким образом, цифровая передача данных дает возможность реализовать основное преимущество оптических систем, состоящее в том, что для них требуется минимальное отношение сигнал-шум на входе приемника при более широкой полосе пропускания. При прямой аналоговой модуляции по интенсивности это преимущество в значительной степени не реализуется. Использование частотно-модулированной поднесущей дает компромиссное решение в виде аналоговой оптической системы связи, которая особенно подходит для передачи телевизионных сигналов на расстояние до 10 км.

Применение оптических волокон в локальных сетях связи ограничено в случае, если требуются пассивные отводы. Можно использовать не более пяти -образных ответвителей, а при большом числе узлов приходится применять звездообразные ответвители. Если возможно использование активных ответвителей, то между ними прокладывают соединительные линии, и без труда можно использовать оптические волокна, хотя необходимо обдумать и другие решения. В пределах системы связи с главной ЭВМ использование оптических волокон может дать возможность распределения входных и выходных данных в последовательной, а не параллельной форме, и стимулировать разработку распределенных компьютерных систем.