Розробка методу формування та цифрового пертворення сигналу в компютерних системах з відкритими оптичними каналами

Курсова робота

Зміст

ВСТУП…………………………………………………………………………… 5

1. АНАЛІЗ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ З ВІДКРИТИМИ

ОПТИЧНИМИ КАНАЛАМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВДОСКОНАЛЕННЯ

МЕТОДІВ МАНІПУЛЯЦІЇ ОПТИЧНИХ СИГНАЛІВ……………………… .7

1.1 Огляд розвитку комп’ютерних систем з оптичними каналами………… 7

1.2 Характеристики та аналіз оптичних систем …………………………… 12

1.3 Архітектури комп’ютерних систем на основі відкритого оптичного каналу зв’язку……………………………………………………… 15

1.4 Перспективи розвитку та вдосконалення методів формування та

цифрової обробки сигналів……………………………………………… 17

2. ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ ФОРМУВАННЯ ТА ПЕРЕДАВАННЯ ОПТИЧНИХ СИГНАЛІВ У ВІДКРИТИХ ОПТИЧНИХ КАНАЛАХ ЗВ’ЯЗКУ.

2.1 Класифікація методів формування та перетворення сигналу ……… 20

2.2. Огляд теоретико-числових базисів………………………………… 29

2.3 Дослідження ефективності цифрового кодування даних………… 33

2.4 Дослідження завадозахищеності оптичного сигналу ……………… 37

3. РОЗРОБКА МЕТОДУ БЕЗНАДЛИШКОВОГО КОДУВАННЯ ТА ПЕРЕДАВАННЯ БІОПТИЧНИХ СИГНАЛІВ……………………………… 40

3.1 Розробка методу кодування-передавання біоптичних сигналів в базисі Галуа 40

3.2 Розробка диференціального методу маніпуляції оптичних сигналів 44.

3.3 Моделювання роботи генератора кодів поля Галуа…… 46

3.4 Реалізація бісигнального методу передавання оптичних даних. 48

4. Охорона праці 50

4.1 4.1 Значення охорони праці в забезпеченні безпечних та здорових умов праці……………………………………………………………………………… 50

4.2 Лазерна безпека……………………………………………………… 51

4.3 Освітлення виробничих приміщень ……………………………… 57

4.4 Висновки по розділу………………………………………………… 60

ВИСНОВКИ 61

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 62

ДОДАТКИ 64

ВСТУП

Актуальність роботи обумовлена необхідністю створення надійних методів формування та перетворення оптичних сигналів в комп’ютерних системах на основі відкритих оптичних каналів зв’язку.

Метою роботи є розробка методу формування бісигнальної передачі оптичних даних, розробка структури генератора кодів поля Галуа та цифрового приймача/передавача біоптичних сигналів.

Для досягнення мети необхідно розробити систему, яка має наступні

можливості:

- простоту технічної реалізації;

- високу надійність передавання та прийому біоптичного сигналу;

- стійкість до зовнішніх завад ;

- високу надійність в процесі в експлуатації;

- практичну значимість та можливість впровадження;

- підключення до мереж з різною архітектурою;

- автономну роботу пристроїв формування та передачі оптичних

сигналів;

Новизна запропонованих рішень полягає в аналізі та розробці нових методів формування та цифрової обробки сигналу, які забезпечують високу надійність передавання та прийому оптичних даних.

В першому розділі проаналізовано технічні характеристики діючих систем з оптичним каналом зв’язку, що дало можливість порівняти їх переваги та недоліки із іншими каналами зв’язку. Проаналізовано архітектури комп’ютерних систем з оптичними каналами і визначено перспективу застосування кільцевих мереж на базі оптичних активних ретрансляторів, які дають змогу забезпечити найбільш надійним та швидкісним оптичним зв’язком.

В другому розділі проаналізовано принцип формування та цифрової

обробка оптичного сигналу. Запропоновано розробку архітектури комп’ютерних систем з оптичним каналом зв’язку.

Проведено дослідження ефективності цифрового кодування даних.

В третьому розділі проведено розробку методу кодування-передавання біоптичних сигналів в базисі Галуа. Проведено моделювання роботи генератора кодів поля Галуа та цифровогоприймача біоптичних сигналів. Проведена технічна реалізація генератора біоптичних тестових сигналів.

В четвертому розділі проаналізовано значення охорони праці, та

основні положення для забезпечення безпечних та здорових умов праці.

1. АНАЛІЗ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ З ВІДКРИТИМИ

ОПТИЧНИМИ КАНАЛАМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВДОСКОНАЛЕННЯ

МЕТОДІВ МАНІПУЛЯЦІЇ ОПТИЧНИХ СИГНАЛІВ.

1.1 Огляд розвитку комп’ютерних систем з оптичними каналами.

Відкритий атмосферний лазерний канал являє собою інформаційний потік, носієм інформації в якому є світло, а середовищем передавання, на відміну від волоконних мереж, є атмосфера. Порівняно з іншими видами зв’язку, оптична лінія дозволяє передавати дані з надзвичайно широкою смугою пропускання та відповідно з великими швидкостями.

Суть відкритої оптики (FSO) полягає в можливості передавати інформацію за допомогою модульованих світлових хвиль, практично так само, як і в волоконно-оптичних лініях зв'язку (ВОЛЗ). При цьому світловий промінь знаходиться в інфрачервоному діапазоні (невидимому для очей). Оптичні передавачі (лазер або світлодіоди) у FSO-продуктах працюють у діапазоні 700-950 нм з частотою 315- 428 ТГц. Також інсують пристрої, орієнтовані на діапазони 1300 і 1550 нм, що гарантує сумісність FSO з волоконно-оптичними DWDM-системами, які теж використовують ці частотні діапазони.

Перевагою FSO-технології є відсутність будь-яких обмежень і придбання ліцензії для роботи лазерів в атмосфері, оскільки частота випромінювання багатьох лазерних систем знаходиться далеко поза межами 400-600 ГГц (границі радіодіапазонів, що підлягають юридичному врегулюванню). В Україні таблиця розподілу радіочастот закінчується на позначці в 400 ГГц.

Дана система оптичного зв’язку є дуже актуальною для побудови оптичних мереж з використанням основних протоколів Ethernet, Fast Ethernet. Сучасні інформаційні мережі завдяки своїй перевантаженості вже не справляються з тими потоками інформації, що необхідні людству. Тому необхідним є впровадження нових швидкодіючих систем передачі на основі відкритих оптичних рішень.

Організацію мережі Ethernet за допомогою передавання інформації в інфрачервоному діапазоні описано в стандарті ІЕЕЕ 802.11.

Передавачі та приймачі працюють в діапазоні з довжиною хвилі л=850-950 нм.

Зв’язок встановлюється за допомогою співнаправлених передавачів та приймачів оптичного сигналу.

Технологія Ethernet може використовуватись в оптичних безпровідних лініях малої, середньої та дальньої дії, тобто від кількох десятків метрів до кількох кілометрів.

Більшість новацій в технології безпровідної оптики знаходяться на стадії розробок. Зокрема, технологія компанії Attochron пропонує використання подвійного проміня, за умови, що перший лазерний промінь іонізуватиме повітря, розчищаючи шлях крізь туман, а другий промінь, що слідує в першому передаватиме корисну інформацію.

Впровадження технологій безпровідного оптичного зв’язку для локальних та інших обчислювальних систем передавання інформації відбувається високими темпами, оскільки, при мультиплексуванні хвиль різних частот, швидкість таких систем потенційно може становити понад 10 Гбіт/сек.

Дальність відкритих оптичних систем напряму залежить від умов розповсюдження оптичного сигналу в атмосфері та становить для систем, за умов відсутності завад, до 7 кілометрів, при швидкості прийому-передачі 622 Мбіт/сек.

Дуплексна система