ПРИНЦИП ОПТОВОЛОКОННОЙ СВЯЗИ. - раздел Приборостроение, ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ Благодаря Огромной Пропускной Способности Оптический Кабель Все Шире Применяе...
Благодаря огромной пропускной способности оптический кабель все шире применяется в информационно-вычислительных и телевизионных сетях, где требуется передавать большие объемы информации с исключительно высокой надежностью. Ожидается, что в скором времени оптический кабель будет дешев в изготовлении и свяжет между собой крупные города и вычислительные центры.
Разработка в 1960 - 1961 гг. лазера - источника когерентного излучения в световом диапазоне - стимулировала широкий интерес к использованию света для передачи информации. Поскольку лазер (Laser -Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - оптический квантовый генератор) является источником монохроматического света (в отличие от света обычной лампочки), он дает возможность осуществлять направленное излучение, модулируемое как обычная несущая на радиочастоте.
Телевизионный сигнал модулирует оптическое излучение лазера. При этом в одном оптоволоконном кабеле можно передавать тысячи цифровых телевизионных каналов. Передавать информацию с помощью световой несущей можно двумя способами: в атмосфере и по искусственному проводнику света - световоду. Предпочтительней, естественно, является второй способ, его мы и рассмотрим.
Световод представляет собой широкополосную передающую среду. Толщина световода незначительна - он тоньше человеческого волоса. Это позволяет упаковывать огромное число световодов в структуру с малым поперечным сечением и получать компактный оптический кабель, размеры которого даже необходимо искусственно увеличивать для удобства обращения с ним. Световод состоит из сердцевины с большим показателем преломления и оболочки, покрывающей сердцевину. Существует большое число разновидностей оптических волокон. Их классифицируют по применяемым материалам (например, группа кварцевых стекол), структуре (с плавным или ступенчатым изменением показателя преломления) и др. признакам.
Для получения волоконного световода должна быть изготовлена сложная структура. Выбор материалов для изготовления оптического волокна определяется рядом требований. Во-первых, материал должен вытягиваться в тонкую нить, быть прозрачными иметь разные показатели преломления сердцевины и оболочки. Подходящими материалами являются пластмассы и стекла. Во-вторых, из-за требований малого затухания световых волн в световоде (по крайней мере, менее 20 дБ/км) работа по выбору материалов для световодов является одной из важнейших. Пластмассы вследствие больших молекул и наличия в их структуре водорода вызывают рассеяние и поглощение распространяющегося сигнала. У стекла есть свои недостатки, основной из которых связан с трудностями получения его высокой химической чистоты. Стекла являются смесями, и число их разновидностей огромно. Наиболее подходящими для оптических волокон оказывается оксидное стекло и одна из его разновидностей - кварцевое. Исходными материалами для изготовления волокон являются карбонаты натрия и кальция, борная кислота, кремнезем (песок) и окись свинца. От состава стекла зависят вязкость, показатель преломления и коэффициент теплового расширения. Волокна обычно получают из кварцевого стекла с высоким содержанием SIO2.
Волокно слишком хрупкая нить, чтобы им пользоваться непосредственно. На его основе изготовляют оптический кабель. Один из вариантов конструкции кабеля таков: в центре сечения располагаются стальные нити, служащие упрочняющими элементами, как правило, они покрываются оболочкой, затем по периметру укладываются оптические волокна с полимерной защитой.
Для оптической связи оптимально использование следующих длин волн: 0,85; 1,05; 1,3; 1,6 мкм, а для передачи в атмосфере - 10 мкм. В качестве источника света обычно используется лазер на арсениде галлия с длиной волны излучения 0,84 мкм и средней мощностью от 1 до 10 мВт. Это излучение находится в невидимой части спектра (видимый диапазон спектра занимает область от 0,4 мкм - фиолетовый цвет, до 0,8 мкм - красный цвет). Кроме источника света в передающее устройство входит модулятор. На приемном конце линии сигналы детектируются фотодиодом. Для исключения ошибок часто применяется помехоустойчивое кодирование.
Существует еще одно направление в волоконной оптике - волоконные световоды среднего инфракрасного диапазона. Потери в этих световодах примерно 0,01 дБ/км в области длин волн 2 - 15 мкм.
Все темы данного раздела:
ФОРМУЛА ХАРТЛИ.
Если число состояний системы равно N, то это равносильно информации, даваемой I ответами типа «ДА-НЕТ» на вопросы, поставленные так, что «ДА» и «НЕТ» одинаково вероятны.
N=2I
ЭНТРОПИЯ В ИНФОРМАТИКЕ И ФИЗИКЕ.
Как в физическом, так и в информационном смысле величина энтропии характеризует степень разнообразия состояний системы.
Формула Шеннона совпадает с формулой Больцмана для энтропии физическ
ВЕРОЯТНОСТНЫЙ И ОБЪЕМНЫЙ ПОДХОДЫ К ИЗМЕРЕНИЮ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ.
Определить понятие «количество информации» довольно сложно. В решении этой проблемы существуют два основных подхода. Исторически они возникли почти одновременно. В конце 40-х годов XX века один из
РАЗЛИЧНЫЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА ИНФОРМАЦИИ.
Как ни важно измерение информации, к нему не сводятся все связанные с этим понятием проблемы. При анализе информации на первый план могут выступить такие ее свойства как истинность
БУКВА (ЗНАК, СИМВОЛ). АЛФАВИТ.
Информация передается в виде сообщений. Дискретная информация записывается с помощью некоторого конечного набора знаков, которые будем называть буквами, не вкладывая в это слово привычного ограниче
КОДИРОВЩИК И ДЕКОДИРОВЩИК.
В канале связи сообщение, составленное из букв (знаков, символов) одного алфавита, может преобразовываться в сообщение из букв другого алфавита. Кодом называется правило, описывающее однозначное со
МЕЖДУНАРОДНЫЕ СИСТЕМЫ БАЙТОВОГО КОДИРОВАНИЯ.
Информатика и ее приложения интернациональны. Это связано как с объективными потребностями человечества в единых правилах и законах хранения, передачи и обработки информации, так и с тем, что в это
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
Теория помехоустойчивого кодирования является достаточно сложной, и наши рассуждения носят весьма упрощенный характер. Основным условием обнаружения и исправления ошибок в принимаемых кодовых комби
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ.
Теоретической основой передачи информации является Теория сигналов и передачи информации. Теория сигналов и передачи информации изучает процессы формирования, накопления, сбора, измерения, перерабо
ИЗ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ.
Проблемы организации связи уходят в глубь веков. Само существо человека требовало общения и обмена информацией. Прообразом линий связи была сигнализация с помощью костров, использование оптических
ТЕОРЕМА КОТЕЛЬНИКОВА.
Теорема Котельникова называется также теоремой отсчетов или теоремой о выборках. Выборкой называется отсчет амплитуды сигнала в
ИНФОРМАЦИОННАЯ ЕМКОСТЬ ДИСКРЕТНОГО СИГНАЛА (СООБЩЕНИЯ). ФОРМУЛА ШЕННОНА.
Уровень шумов (помех) не позволяет точно определить амплитуду сигнала и в этом смысле вносит некоторую неопределенность в значение отсчетов сигнала. Если бы шума не существовало, то число дискретны
РЕГЕНЕРАЦИЯ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ.
Сигналы, передаваемые двоичным кодом, удобны во многих отношениях. Как и любые цифровые дискретные сигналы, их можно регенерировать, т.е. восстановить, воссоздать их форму, искаженную помехами. Кос
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ.
Большое достоинство двоичных цифровых сигналов заключается в том, что они требуют минимального отношения сигнал - помеха в канале связи, т.е. являются наиболее помехозащищенными. Поясним, что это т
КОДИРОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ.
Любой сигнал переносится либо энергией, либо веществом. Это либо акустическая волна (звук), либо электромагнитное излучение (свет, радиоволна), либо лист бумаги (написанный текст), либо каменная ск
АНАЛОГОВЫЕ И ДИСКРЕТНЫЕ СИГНАЛЫ.
Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция - носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя, называется сигналом. В общем
ДИСКРЕТИЗАЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА.
Непрерывное сообщение может быть представлено непрерывной функцией, заданной на некотором отрезке [а, Ь]. Непрерывное сообщение можно преобразовать в дискретное (такая процедура называется дискрети
ЦИФРОВАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ.
Вот как описывал процесс телефонной связи на заре возникновения цифровых телефонных систем автор книги «Посвящение в радиоэлектронику» В.Т. Поляков.
«Несколько лет назад мне довелось пройт
ЦИФРОВАЯ ТЕЛЕГРАФНАЯ СВЯЗЬ.
Оценим, каков будет поток информации, если телефонный разговор заменить телеграфной передачей того же текста. При среднем темпе речи человек произносит 1 - 1,5 слова в секунду. Каждое слово состоит
ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ.
Трудности представления телевизионных изображений в цифровой форме очевидны. Пусть на каждый элемент приходится один отсчет сигнала, который необходимо преобразовать в соответствующую кодовую комби
ПАРАМЕТРЫ РАДИОСИГНАЛОВ.
Информация есть совокупность сведений о событиях, явлениях, предметах - одним словом, обо всем, что имеется и происходит в мире. Информацию представляют в виде письменного текста, шифрованной цифро
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ. УПЛОТНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕФОННЫЕ ЛИНИИ.
В нашей стране развивается и совершенствуется Единая автоматизированная сеть связи (ЕАСС). Ее основу составляют кабельные и радиорелейные линии связи, прич
ИЗ ИСТОРИИ КАБЕЛЬНОЙ СВЯЗИ.
В 1876 г. Александр Белл получил патент на изобретение "Телеграф, при помощи которого можно передавать человеческую речь". Телефон был встречен во всем мире с большим энтузиазмом и через
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА.
Локальные сети (ЛС) объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100, хотя изредка встречаются и большие) в пределах одного помещения (учебный компьютерный класс), здания ил
КОНФИГУРАЦИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ.
В простейших сетях с небольшим числом компьютеров они могут быть полностью равноправными; сеть в этом случае обеспечивает передачу данных от любого компьютера к любому другому для коллективной рабо
ОРГАНИЗАЦИЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ.
В любой физической конфигурации поддержка доступа от одного компьютера к другому выполняется программой – сетевой операционной системой, которая по отношению к операционным системам (ОС) отдельных
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.
Идея использования космического пространства давно волновала лучшие умы человечества. Пока не могли вывести на околоземную орбиту летательный аппарат с отражателем на борту, космическая связь остав
ПРИНЦИПЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.
Рассмотрим некоторые наиболее важные принципы, используемые в спутниковых системах, предназначенных для передачи информации. Остановимся сначала на ретрансляторе информации. Особенность спутниковог
НЕПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ.
В непозиционной системе значение каждого символа в числе не зависит от позиции, которую занимает знак в записи числа (может быть зависимость от места символа по отношению к другому символу.). Наибо
ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ.
В позиционной системе значение каждого знака в числе зависит от позиции, которую занимает знак в записи числа.
Основанием системы счисления называетсяколичество различ
ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ ИЗ ДЕСЯТИЧНОЙ СИСТЕМЫ В ДРУГУЮ СИСТЕМУ.
Ø Целая и дробная части переводятся порознь.
Ø Чтобы перевести целую часть числа из десятичной системы в систему с основанием В, необходимо разделить ее на В. О
ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ В ДЕСЯТИЧНУЮ СИСТЕМУ ИЗ ДРУГИХ СИСТЕМ.
ПЕРЕВОД ЦЕЛЫХ ЧИСЕЛ В ДЕСЯТИЧНУЮ СИСТЕМУ.
23510=2*102+3*101+5*100;
011012=0*24+1*23+1*22+0*
ВЗАИМНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВОИЧНЫХ, ВОСЬМЕРИЧНЫХ И ШЕСТНАДЦАТЕРИЧНЫХ ЧИСЕЛ.
С практической точки зрения представляет интерес процедура взаимного преобразования двоичных, восьмеричных и шестнадцатеричных чисел.
Для перевода целого двоичного числа в восьмеричное нео
ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.
Языки программирования являются искусственными языками, специально созданными для общения человека с ЭВМ. Языки программирования представляют собой системы обозначений, предназначенные для точного
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.
Язык программирования C (Си) был разработан Деннисом Ритчи (Dennis Ritchie) в 1972 году как инструмент написания операционной системы (ОС) UNIX для электронной вычислительной машины (ЭВМ) PDP-11 фи
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. ПРОЦЕСС СОЗДАНИЯ ИСПОЛНЯЕМОГО ФАЙЛА.
· Исходный файл (текст программы на языке программирования Си) создается в редакторе системы программирования, например Borland C++.
· Расширенный исходный файл
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.
Идентификаторы – это имена переменных, констант, функций, меток и т.п. Внешние идентификаторы (имена функций и глобальных переменных, участвующих в процессе компоновки) согласно AN
Базовые типы данных;
· char- символьные;
· int - целые;
· float – с плавающей точкой;
· double – с плавающей точкой двойной длины;
· void – пустой, не имеющий значения.
Тип
Строковые константы.
Строковые константы определяется как последовательность символов, заключенная в двойные кавычки: ”Строковая константа”.
ПРИМЕЧАНИЕ: См. 4. СТРОКИ И СТРОКОВЫЕ КОНСТАНТЫ.
Ко
Инициализаторы.
Для присваивания начальных значений переменным при их определении используются инициализаторы.
Инициализаторы имеют форму:
= значение;
= {список значений}; /* сложные зна
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ. СТРУКТУРА ПРОСТОЙ ПРОГРАММЫ.
/* ПРОГРАММА:
information.c – пример вывода сообщения. /* 1 */
*/
/*#############################################*/ /* 2 */
/*============================= inclu
Новости и инфо для студентов