Принцип работы ОТДР

Работа ОТДР напоминает работу радара. Он посылает короткие световые импульсы и измеряет время, требуемое для получения отражённого сигнала. В случае радара, это может быть импульс, отражённый от корабля или самолёта. В нашем случае ОТДР излучает световой импульс, который распространяется вдоль волокна до тех пор, пока не встретит какое-то препятствие. Возвращённый сигнал состоит из обратно рассеянного света вдоль волокна и света, отражённого от дефектов волокна. ОТДР представляет результаты измерений в форме следа (графика) затухания на дисплее.

Оптический рефлектометр использует эффект Рэлеевского рассеивания и отражения Френеля для измерения характеристик оптического волокна. Путем подачи импульса света по волокну, измерения времени прохождения («time domain» в ОТДР) и силы отражения («reflectometer» в ОТДР) в точках внутри волокна он вычерчивает траекторию характеристик («trace») расстояния по отношению к уровню отраженного сигнала на дисплее.

Траектория может быть сразу же проанализирована, напечатана для анализа в будущем. Обученный оператор может точно определить, где находится другой конец волокна, местонахождение и потери на сварке, потери всего волокна.

При прохождении по материалу (такому, как оптическое волокно) свет сталкивается с материалом другой плотности (таким, как воздух), некоторая часть света до 4% отражается обратно, в сторону источника света, в то время как остальная часть света проходит дальше. Такие изменения в плотности встречаются на концах волокон, на обрывах волокон и (иногда) в местах сварки.

Отражение зависит от величины изменения в плотности материала, характеристикой которого является коэффициент преломления, чем больше коэффициент преломления, тем выше плотность, и угла, под которым свет ударяется о границу между двумя средами. Волокно, отражающее свет, оставляет впечатление среды с откликом в виде прямой линии с постоянным наклоном. Прямая линия представляет обратное рассеяние от неоднородностей волокна. Вдоль следа наблюдаются ступеньки. Ступенька – это мгновенное изменение мощности. Большинство из этих ступенек, видимые вдоль следа ОТДР, представляют сварные сростки. Ступенька также может быть результатом света, отражённого от микроизгиба волокна.

Поскольку исходный импульс становится слабее при прохождении по волокну (в силу Рэлеевского рассеивания, вызывающего потери), возвращенный уровень обратного рассеивания также становится слабее с удалением от ОТДР. Поэтому данные обычно имеют уровни, уменьшающиеся от начала к концу. Но в случае отражения, уровень мощности резко идет вверх до максимального уровня в соответствующей точке данных до этого места, а именно, над уровнем обратного рассеивания, прямо перед ним.

Первая точка данных (рисунок 4.2) высвечивается с левого конца кривой, как начальная точка волокна. Ее вертикальная позиция основана на уровне мощности возвращенного сигнала: чем выше мощность, тем выше расположение кривой на экране. Следующие точки данных размещаются правее. В результате кривая вычерчивается в виде наклонной линии, идущей с верхнего левого угла по направлению к нижнему правому. Наклон линии по­казывает значение потерь на единицу длины (дБ/км). Резкие наклоны означают большее значение километрического затухания. Точки данных, относящиеся к уровню обратного рассеивания, составляют линию. Отражение выглядит в виде резкого подъема над уровнем обратного рассеивания. Внезапный скачок подъема или спуска уровня обратного рассеивания показывает «точку потерь», что говорит либо о месте сварки, либо о точке механического воздействия на волокно, в которой свет выходит наружу.

Оператор может работать с курсорами на экране для выбора любой точки данных на траектории волокна. Когда курсор находится на какой-либо точке данных, на экране высвечивается расстояние до этой точки. ОТДР с двумя курсорами покажет расстояние до каждого курсора и разницу в уровне обратного рассеивания между ними. Результаты измерений выводятся на дисплей.

ЛИНЕЙНЫЕ КОДЫ ВОСП

Требования, предъявляемые к линейному сигналу ВОСП:

1) Возможность восстановления из линейного сигнала импульсов тактовой частоты для нормальной работы регенераторов, а также для запуска ГО приёма.

2) Число следующих друг за другом одноимённых символов 0 или 1 должно быть минимальным.

3) Спектр кода должен быть узким и ограничен по частоте как снизу, так и сверху.

4) Код должен быть сформирован так, чтобы при передаче по ОВ межсимвольные помехи были минимальными.

5) Линейный код должен отображать любую двоичную последовательность (в том числе последовательность с большим числом следующих друг за другом одноимённых символов).

6) Аппаратурная реализация преобразователей кодов должна быть простой по схемотехнике.

На рисунке 5.1 представлена классификация кодов ВОСП.

.

Рисунок 5.1 – Классификация кодов ВОСП

1) Код NRZ (Non Return to Zero) - без возвращения к нулю. Его название отражает то обстоятельство, что при передаче последователь­ности единиц сигнал не возвращается к нулю в течение такта. Метод NRZ прост в реализации, но в этом сигнале возможно появление длинных серий нулей или единиц, что может привести к выходу системы из синхро­низма. Другим серьезным недостатком метода NRZ является наличие низкочастотной составляющей в его спектре (рисунок 5.3). В результате в чистом виде код NRZ в сетях не используется. Тем не менее, используются его различные модификации, например, код NRZ скремблированный.

Коды группы 1В2В

Рисунок 5.2 – Коды 1В2В

Под линейными кодами 1В2В понимают коды, в которых один бит исходного сигнала преобразуется в комбинацию из двух битов. Эти коды используются при сравнительно низких скоростях передачи и на коротких линиях связи. Существует значительное число их разновидностей:

а) бифазный абсолютный BI-L (Biphase-Level );

б) с инверсией групп символов CMI(Complemented Mark Inversion.

в) модифицированный CMI - МCMI.

Во всех трёх кодах “0” передаётся кодовым словом “01”. “1” в коде BI-L передаётся кодовым словом “10”. а в коде CMI «1» передаётся поочерёдной передачей кодовых слов «11» и «00».

Код МCMI формируется из кода HDB-3 согласно алгоритму, приведённому в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Формирование кода МCMI

Рисунок 5.3 - Спектры кодов типа 1В2В

К достоинствам кодов 1В2В относят малое число последовательностей одинаковых символов, простые схемы кодеров/декодеров, устойчивый тактовый синхронизм и возможность контролировать величину вероятности ошибки достаточно простыми средствами. Коды 1В2В применяются при скоростях не более 10-12 Мбит/с.

Коды mBnB

В этих кодах вместо m двоичных символов импульсной последовательности формируется n двоичных символов. При этом m 2, а n>m. Широкое применение получили коды: 2В4В, 4В5В, 5В6В, 8В10В. Данные коды обладают избыточностью, введение избыточности сопровождается увеличением тактовой частоты линейного сигнала.

(5.1)

Увеличение f_л означает расширение спектра сигнала в ОВ, что увеличивает дисперсию и при широкополосных исходных сигналах (типа телевизионных) может привести к сокращению дальности связи.

Таблица 5.2 - Алгоритм формирования кода 5В6В

В таблице 5.2 представлен алгоритм формирования кода 5В6В. Разрешённые кодовые комбинации в коде 5В6В не содержат более трех нулей подряд, что обеспечивает устойчивый тактовый синхронизм приёмной станции.