Фізично передавання даних по мідному кабелю може бути організоване за несиметрич-ною або симетричною (диференційною) схемою. Диференційне передавання більше захищене від завад (див. Д.3.5).

Розглянемо вплив завад на сигнал, який переходить по фізичному каналу, детальніше. Якщо на вході фізичного каналу маємо сигнал z(t), то на виході унаслідок впливу завад - спотворений сигнал z'(t). Якщо z'(t) та z(t) пов'язані деякою функційною залежністю, яка дає змогу повністю поновити початковий сигнал, то відповідну заваду називають регулярною. За впливом на вхідний сигнал завади x(t) поділяють на адитивні xа(t) та мультиплікативні xм(t). Для ади-тивної завади залежність між сигналом на виході каналу та сигналом на вході

z'(t)=z(t)+ xа(t).

Для мультиплікативних завад цю залежність описує рівняння

z'(t)=z(t)* xм(t).

Якщо характеризувати завади зі статистичного погляду, то їх можна розділити на флуктуаційні та імпульсні. Флуктуаційні завади описує неперервна випадкова функція часу. Такі завади формуються як накладання великої кількості різних завад з різних джерел. Як звичайно, серед цих складових нема окремих імпульсів, які б перевищували загальний рівень сигналу у три-чотири рази і більше. Імпульсні завади - це послідовність імпульсів з випадковими амплі-тудами, шириною та часом появи. Серед таких завад найбільшу небезпеку створюють імпульси, амплітуда яких наближена до величини сигналу, що передається.

Моди в оптичних волокнах

Мода - це електромагнітна хвиля певного типу, яка має певну просторову структуру векторів Е та Н. Коли відбувається передавання оптичного сигналу (навіть однієї довжини хвилі), то його переносять усі наявні моди. Кількість мод в одному волокні обмежена його конструкцією, частотою хвилі. Кожна мода має граничну частоту сигналу, нижче якої вона не існує. Для ВОК користуються поняттям нормованої частоти V:

,

де а - радіус серцевини волокна; л - довжина хвилі світла; n1 - показник заломлення серцевини;n2 - показник заломлення оболонки.

Розглянемо графік залежностей нормованої частоти V від в (поздовжньої сталої поширення); в характеризує швидкість поширення моди за фіксованого значення V(рис. Д.3.1).

Як бачимо з формули та з графіків, є деяка нормована частота, нижче якої може поширю-ватися тільки одна мода світла. Для отримання волокна, у якому могла б поширюватися тільки одна мода, треба використовувати найменші діаметри, найбільші довжини хвиль і незначні відмінності у коефіцієнтах заломлення серцевини та оболонки.

Чому ж важливо обмежувати кількість мод? Різні моди мають різний час поширення. Надходження різних мод одного змісту в різні моменти часу призводить до збільшення ширини імпульсу. Це явище називають міжмодовою дисперсією. Крім міжмодової, є хроматична, а

також поляризаційна дисперсії. Хроматична дисперсія, наприклад, зумовлена некогерентністю джерела світла. У цьому разі різні спектральні складові поширюються з різними швидкостями.

Міжмодова дисперсія суттєво обмежує перепускну здатність кабелю - тривалість сигналу не може бути меншою, ніж міжмодова дисперсія. Наприклад, значення міжмодової дис-персії у 20 нс/км обмежує швидкість передавання до 50 Мбіт/с.

На практиці міжмодова дисперсія значно перевищує хроматичну (міжмодова має 15— 20 пс/км, хроматична - 2-5 пс/км).

Параметри оптоволокна

Усі параметри оптоволокна можна роздшиіи на такі групи

геометричні;

оптичні;

передавання даних;

механічні.

Геометричні параметри визначають ступінь наближення форми частин оптоволокна до стандарту. З огляду на недосконалість геометричних параметрів, що трапляється внаслідок різних відхилень та недоліків у технологічному процесі виготовлення оптоволокна, може відбуватися втрата частини сигналу на місцях сполучення волокон. До геометричних параметрів належать:

діаметр серцевини (5-10 мкм для одно- та 50, 62.5 мкм для багатомодових);

діаметр оболонки (125 мкм);

некруглість оболонки. Визначена відхиленням перерізу оболонки від кола. її обчислюють як різницю між максимальним та мінімальним діаметрами оболонки, поділену на номінальний діаметр:*

похибка концентричності серцевини/оболонки. Визначає ступінь незбіжності геометричних центрів серцевини та оболонки. Обчислюють як відстань між геометричними центрами серцевини та оболонки, поділену на діаметр серцевини;

-похибка концентричності модового поля. Параметр специфікує відстань між центром модового поля та геометричним центром оболонки, поділену на діаметр модового поля.

Оптичні параметри. Від оптичних параметрів волокна залежать втрати сигналу на згинах, його загасання, втрати на вході та виході кабелю.

Для одномодових волокон важливим є діаметр модового поля. Його розуміють як частину діаметра серцевини, у якій зосереджена переважна частина енергії головної моди. Якщо модове поле вийде за межі серцевини, то збільшаться втрати сигналу на згинах і стиках волокон. Зі збільшенням довжини хвилі діаметр модового поля збільшується.

Параметр довжини хвилі відсікання визначає ту мінімальну довжину хвилі передавання, за якої ще наявна тільки одна мода. Робоча довжина хвилі дещо менша від значення хвилі відсікання.

Профіль показника заломлення характеризує зміну цього показника вздовж діаметра оптоволокна. Він відображає розподіл електромагнітного поля у хвилеводі. В багатомодових

волокнах (рекомендація G.651) використовують градієнтні профілі, що зменшують міжмодову дисперсію; в одномодових (G.652) - ступінчастий профіль показника заломлення. Такі кабелі дешеві та забезпечують максимальну смугу перепускання на хвилі 1310 нм. Для одномодових волокон, що працюють на інших довжинах хвиль (1550 нм), застосовують складніші профілі (G.653-G.655). Однак такі волокна складніші у виготовленні та дорожчі (рис. Д.3.2).

Максимальний кут уведення оптичних променів у волокно для багатомодового волокна (особливо коли джерелом світла є світлодіод) визначений параметром числової апертури (Numerical Aperture (НБ)).

Параметри передавання. Ступінь загасання сигналу відображає коефіцієнт загасання. Цей коефіцієнт залежить від довжини хвилі світла. Мінімуми загасання утворюють вікна прозорості скловолокна, які розташовані на 1.55, 1.3, 0.85 мкм (рис. Д.3.3).

Іншим параметром передавання є смуга перепускання кабелю. Цю смугу перепускання обмежують різні типи дисперсії сигналу. Дисперсія сигналу призводить до збільшення довжини імпульсу та можливого накладання імпульсів. Дисперсії можуть бути зумовлені різними причинами. Розрізняють міжмодову,