Типовая схема связи АСУ ТП с ВОЛС.
Волоко́нно-опти́ческая ли́ния переда́чи (ВОЛП) — волоконно-оптическая система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом (как правило — ближнем инфракрасном) диапазоне.
Элементы ВОЛП
Активные компоненты
Мультиплексор/Демультиплексор — широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Мультиплексоры и демультиплексоры могут работать как во временно́й, так и в частотной областях, могут быть электрическими и оптическими (для систем со спектральным уплотнением).
Регенератор — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.
Усилитель — устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть оптическими и электрическими, осуществляющими оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.
Лазер — источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой модуляцией, которые являются наиболее распространёнными, лазер одновременно является и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.
Модулятор — устройство, модулирующее оптическую несущую по закону информационного электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.
Фотоприёмник (фотодиод) — устройство, осуществляющее опто-электронное преобразование сигнала.
Пассивные компоненты
Оптический кабель, светонесущими элементами которого являются оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.
Оптический кросс — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.
Преимущества ВОЛП
Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:
Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛП могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.
Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.
Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.
Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку».
Высокая защищённость от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.
Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
Малые габариты и масса
Недостатки ВОЛП
Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля (особенно, если в качестве силового элемента используется стеклопластиковый пруток) возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин.
Сложность соединения в случае разрыва.
Сложная технология изготовления как самого волокна, так и компонентов ВОЛП.
Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).
Относительная дороговизна оптического оконечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛП лучше, чем для других систем.
Замутнение волокна с течением времени вследствие старения.
Применение ВОЛП
Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней — от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей.
Монтаж ВОЛП
Укладка кабеля
Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:
В кабельную канализацию или кабельный коллектор;
Непосредственно в грунт — в предварительно подготовленную траншею или с использованием кабелеукладчика;
Подвес кабеля — воздушная линия связи.
Для каждого случая изготавливаются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони, допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.
Монтаж муфт и кроссов
Основная статья: Сварка оптического волокна
Для сращивания оптических кабелей применяются оптические муфты, представляющие собой пластиковые контейнеры, внутри которых расположена сплайс-пластина, удерживающая оптические волокна.
Оптический кросс представляет собой устройство, посредством которого осуществляется соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъёмами. Кросс выполняется в виде металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъёмы, а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъёмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с помощью пигтейлов — коротких кусков оптического волокна с разъёмами. Разъём пигтейла с внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъёмом кросса, а другой конец приваривается к волокну оптического кабеля.
Оптические кроссы могут изготавливаться для монтажа в стандартную 19-дюймовую стойку, монтажа на стену и в других исполнениях. Кроссы могут иметь возможность открываться без демонтажа или не иметь таковой.
Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.
Взаимодействие ВОЛП с сильным электромагнитным излучением
Сильное электромагнитное излучение способно вносить межканальные помехи в системах HDWDM и приводить к увеличению количества ошибок. Данное явление характерно в системах телематики на железной дороге, где ВОЛП прокладывается на опорах контактной сети в непосредственной близости от контактного провода. Ошибки появляются в моменты переходных процессов, например, при коротком замыкании. Данное явление объясняется эффектами Керра и Фарадея.
В типовых схемах связи применяют волоконные-оптические линии связи сокращенно ВОЛС.Шины световодов бывают одномодовые и многомодовые. Мода- режим распрастранения лучей в сердцевине световода.Многомодовые имеют d=6.25мкм, применяются на коротких расстояниях. Одномодовые имеют d=9,5мкм и применяются на большие расстояния.
Рисунок 2 Двухмодовые линии связи
Рисунок 1Одномодовая линия связи
Сам кабель как показано рисунке 3 состоит из:
Световода
Полиэтиленовых стержней для устойчивости световода
Центральный металлический трос.
гидрофобный гель
Внутренняя оболочка
Броня из стальной проволоки
наружняя оболочка
Рисунок 3 Кабель ВОЛС
Радиус изгиба не менее 300мм, число каналов до20.Температурный диапазон от -40 до +80°С. Расход 340 кг/км.
Преобразование сигнала ВОЛС в электрический присходит в медиаконвенторе соединение происходит через специальный ST разъем. Как показано на рисунке 4.
Рисунок 4 Схема соединения кабеля
Стандарт IEEE для сетей.
Институт инженеров по электротехнике и электронике — IEEE (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers) (I triple E — «Ай трипл и») — международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике.
Эта общественная некоммерческая ассоциация профессионалов появилась в 1963 году, в результате слияния Института радиотехников (англ. Institute of Radio Engineers, IRE) созданном в 1912 году и Американского института инженеров-электриков (англ. American Institute of Electrical Engineers, AIEE) созданном в 1884 году[1]. IEEE объединяет более 400000 индивидуальных членов из 170 стран, в том числе более 100000 студентов, издаёт третью часть мировой технической литературы, касающейся применения радиоэлектроники, компьютеров, систем управления, электротехники, в том числе (январь 2011) 122 реферируемых научных журнала и 36 отраслевых журналов для специалистов, проводит в год более 300 крупных конференций, принимала участие в разработке около 900 действующих стандартов.
Главная цель IEEE — информационная и материальная поддержка специалистов для организации и развития научной деятельности в электротехнике, электронике, компьютерной технике и информатике, приложение их результатов для пользы общества, а также профессиональный рост членов IEEE. Получение бесценной информации о новейших исследованиях и разработках в радиоэлектронике и электротехнике возможно только благодаря IEEE.
В России действует Сибирская, Северо-Западная (Санкт-Петербург) и Центральная Российская (Москва) секции. В составе Сибирской секции, занимающей самую большую в мире территорию, находится восемь научных групп различных обществ IEEE и семь студенческих отделений, в составе Российской секции — 15 групп и два студенческих отделения. Общее число членов IEEE по России — примерно 1800 чел., включая студентов. В Сибирской секции работает группа молодых инженеров (GOLD, Graduates of the Last Decade), группа "Женщины в инженерной деятельности" и ассоциация связи с промышленностью. Членство в IEEE очень престижно и доступно каждому. Подробнее об Институте на русском языке можно узнать из материалов сайтов Томской группы IEEE http://ieee.tusur.ru/ru/index.htm и http://chapters.comsoc.org/tomsk
Северо-Западная Секция IEEE в Санкт-Петербурге представлена основной секцией (http://ieee.spb.ru), включающей в себя большое количество научных групп, а также тремя студенческими секциями:
- Студенческая Секция IEEE на Северо-Западе России при СПБГЭТУ ЛЭТИ им. Ульянова-Ленина (http://ieeernw.ru)
- Студенческая Секция IEEE на Северо-Западе России при СПБНИУ ИТМО
- Студенческая Секция IEEE на Северо-Западе России при СПБГУКиТ
Стандарты
IEEE 754 — числа с плавающей запятой
IEEE 802 - семействo стандартов IEEE, касающихся локальных вычислительных сетей (LAN) и сетей мегаполисов (MAN)
IEEE 1003 — POSIX — Стандарт совместимости "UNIX"-подобных ОС
IEEE 1059 — Guide for Software Verification and Validation Plans — Руководство по планированию верификации и подтверждения достоверности программного обеспечения.
IEEE 1063 — «IEEE Standard for Software User Documentation» - Стандарт руководства пользователя для программного обеспечения.
IEEE 1149 — Стандарт периферийного сканирования микросхем (Boundary Scan) — тестирование, программирование и локализация неисправностей печатных плат.
IEEE 1284 — параллельный интерфейс
IEEE 1294 — USB
IEEE 1394 — FireWire(i-Link)— последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.
IEEE 1667 — Standard Protocol for Authentication in Host Attachments of Transient Storage Devices — Стандартный протокол аутентификации при подключении съемных устройств хранения данных.
IEEE 1990 — Функциональный язык программирования Scheme.
В 1980 году в институте IEEE был организован "Комитет 802 по стандартизации локальных сетей", в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.х, которые содержат рекомендации для
проектирования нижних уровней локальных сетей. Позже результаты его работы легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802-1...5.
Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring.
Помимо IEEE в работе по стандартизации протоколов локальных сетей принимали участие и другие организации.
Стандарты семейства IEEE 802.x охватывают только два нижних уровня семи уровней модели OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей.
Специфика локальных сетей нашла также свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня:
подуровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC)
подуровень логической передачи данных (Logical Link Control, LLC).
MAC-уровень появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того, как доступ к среде получен, ею может пользоваться следующий подуровень, организующий надежную передачу логических единиц данных - кадров информации. В современных локальных сетях
получили распространение несколько протоколов MAC-уровня, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий как Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN. Стандарт IEEE 802 содержит несколько разделов:
В разделе 802.1 приводятся основные понятия и определения, общие характеристики и требования к локальным сетям.
Раздел 802.2 определяет подуровень управления логическим каналом LLC.
Разделы 802.3 - 802.5 регламентируют спецификации различных протоколов подуровня доступа к среде MAC и их связь с уровнем LLC:
стандарт 802.3 описывает коллективный доступ с опознаванием несущей
и обнаружением конфликтов (Carrier sense multiple access with collision detection - CSMA/CD), прототипом которого является метод доступа стандарта Ethernet;
стандарт 802.4 определяет метод доступа к шине с передачей маркера (Token bus network), прототип - ArcNet;
стандарт 802.5 описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера (Token ring network), прототип - Token Ring.
Для каждого из этих стандартов определены спецификации физического уровня, определяющие среду передачи данных (коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель), ее параметры, а также методы кодирования
информации для передачи по данной среде.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|