1. Optik signal retranslyatorining vazifasi nimadan iborat

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI


MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI
UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI

" Telekommunikatsiya injiniringi" kafedrasi

" Optik aloqa tizimlari” fanidan

LABORATORIYA ISHI-№13-14-15

Bajardi: TTKT 404_19-guruh talabasi

Bazarbayev Laziz
Qabul qildi: Bolbekov.M.A
SAMARQAND – 2022
13-14-15-Labaratoriya ishi
1. Optik signal retranslyatorining vazifasi nimadan iborat?
2. Retranslyator deganda nima tushuniladi?
3. WDM texnologiyasini qo‘llashdan maqsad nima?
4. WDMli tizim qanday tuzilishga ega?
5. Ekspluatatsiya so‘zining ma’nosini tushintiring.
6. Texnik ekspluatatsiya (TE) tizimini ta’riflang.

Optik tolaning tashqi elektromagnit maydonlar ta’siridan himoyalanganligi katta bo‘lishidan qat’iy nazar, optik signalga quyidagilardan kelib chiquvchi shovqinlar ta’sir qiladi: Yorug‘lik diodlarida, tashuvchilarning spontan rekombinasiyasiga, tarqalish va majburiy emissiyalar tufayli yuzaga keluvchi shovqinlar, turli nurlanuvchi moddalar orasidagi fluktuasiya oqibatida yuzaga keluvchi tokning tarqalish shovqinlari, ya’ni modalar interferensiyasi tufayli yuzaga keluvchi optik tolada tarqaluvchi moda shovqinlari, optik tolada qaytish tufayli hosil bo‘luvchi simvolararo buzilishlar, ko‘chkili fotodiodlari va ularning optik qabul kilgichidagi toklar, rezistordagi issiqlik shovqinlari, tranzistorlar, kuchaytirgichlar va uzatish tizimlaridagi boshqa elektron sxema komponentlari.
Liniya retranslyator (regenerator)lari yordamida, qismlarga ajraladigan va kismlarga ajralmaydigan ulagichlarda, optik nurlanishni kiritish-chiqarish qurilmasida, optik va elektrik signallarning shakllarini sozlashda, boshlang‘ich signallarda lozim bo‘lgan vaqtli va spektral nisbatlarning, qayta tiklashda optik toladagi so‘nishini sozlash amalga oshadi.
Oxirgi yillarda muvoffaqiyatli tekshirishlar va yangi texnologiyalarning ishlab chiqarilishi natijasida, tolali optik uzatish tizimlarining oxirgi avlodidagi kvant kuchaytirgichlari sohasida, retranslyasiya punktlaridagi regeneratorlar o‘rniga, erbiy ionlari bilan to‘ldirilgan, 1,55 mkmli to‘lqin diapazonida ishlovchi, yarim o‘tkazgichli lazerli kuchaytirgichlar va aktiv tolalarga asoslangan kuchaytirgichlarni qo‘llash yo‘lga qo‘yilgan. Lekin hozirgi davrda liniya traktida ishlab turgan uzatish tizimlarida optik retranslyator (regenerator)lar keng qo‘llanilmoqda. Liniya retranslyatorining tuzilishi, optik yoki elektrik signallarning tanlangan uzatish usuli (analog, impulsli, raqamli), modulyatsiya turiga, qabul qilish (bevosita detektorlash, kogerent qabul qilish va xokazo) usulariga qarab tanlanadi. Hozirgi vaqtda tolali optik uzatish tizimlarida oddiy va chidamli bo‘lgan, jadallikni to‘g‘ri modulyatsiya yoki analog va raqamli elektrik signallarning lazerli yoki yorug‘lik nurlantiruvchi diodlarini yorug‘likni nurlantiruvchi quvvati va p-i-n ko‘chkili fotodiodlari yordamida optik nurlanishni jadalligi bo‘yicha to‘g‘ri detektorlashdan keng foydalanilmoqda.
Liniya retranslyatorlari analog va raqamli yoki regeneratsiyalovchi retranslyatorlarga bo‘linadi. Shulardan eng oxirgisi keng tarqalgan. Shuning uchun ushbu ish, ularni o‘rganishga va tekshirishga bag‘ishlangan..
Raqamli retranslyatorlar deb, raqamli optik signallarni, elektrik signallarga o‘zgaruvchi, uni regenerasiyalash va oxirida yana optik signalga aylantirish uchun mo‘ljallangan qurilmaga aytiladi.
Raqamli retranslyatorning tuzilish sxemasi 13.2-rasmda ko‘rsatilgan.
Sxemada: OK optik kabel (liniyaviy yoki stansiyaviy);
OEO‘- p-i-n yoki lovin fotodiodi asosida bajariladigan va optik signalni elektrik signalga o‘zgaruvchi opto-elektron o‘zgartirgich (fotodetektor) ;
KDK–OEO‘ ning fotodetektori chiqishidagi fototokni kuchaytiruvchi keng polosali, dastlabki kuchaytirgich,;
AS – fotodetektor optik tola parametrlarining chastotaviy bog‘lanishi va sezuvchanligi tufayli hosil bo‘lgan chastotaviy buzilishlarni sozlashni amalga oshiruvchi. amplitudaviy sozlagich,
QqF – uzatish parametrlari (so‘nish yoki impulsli xarakteristika), axborotli signal parametrlari va uning spektral yuzasi bilan maksimal moslashtirilgan yuqori chastotali shovqinlarni pasaytirish uchun mo‘ljallangan, qabul qiluvchi filtr.
SABQ – optik tola parametrlarining haroratini o‘zgarishi shuningdek OEO‘ parametrlarining nomo‘tadilligi tufayli yuzaga kelgan, kirishdagi signal sathining o‘zgarishini to‘g‘rilashga mo‘ljallangan, sathni avtomatik boshqarish qurilmasi.
BQ–SABQdan tushgan signal ta’sirida OEO‘ning uzatish parametrlarini o‘zgartirishini ta’minlovchi boshqaruvchi qurilma. BQ-p-i-n yoki ko‘chkili fotodiodlarning siljish kuchlanishi manbai orqali boshqariluvchi qurilma hisoblanadi.
Reg- regenerator elektrik impulslar va taktli intervallarni yoki, axborotli impulslar ketma-ketligining vaqtli nisbatini yoki kodini shaklini tiklovchi kurilma.
EOO‘-elektro-optik o‘zgartirgich yorug‘lik diodi yoki lazerli diod chiqishidagi liniya kodining elektrik impulslari ketma-ketligini, optik nurlanuvchi impulslar ketma-ketligiga o‘zgartirish uchun mo‘ljallangan qurilma.
Raqamli regenerator, bajaradigan funksiyalariga bog‘liq holda quyidagilarga bo‘linadi:
-optik tolalarda dispersiya hodisasi, impuls shakllarini regenerasiyalash, liniya kodlari impulslari orasidagi vaqtli nisbatni qayta tiklash tufayli yuzaga kelgan, impulslarning amplituda –chastotaviy buzilishlarini sozlashga ega bo‘lgan;
-impulslarning amplituda–chastotaviy buzilishlarini sozlashga va shaklini regeneratsiyalashga ega bo‘lgan;
-faqat aplituda-chastotaviy buzilishni sozlashga ega bo‘lgan regeneratorlar.
Raqamli retranslyatorning asosiy tugunlari regeneratorlar hisoblanadi. Uning umumiy tuzilish sxemasi 13.3-rasmda ko‘rsatilgan va qo‘yidagi belgilarga ega;
CHK- additiv shovqinlarning va elektrik signallarning eng kichik qiymatini kesishga mo‘ljallangan, chegaralovchi kuchaytirgich;
SABQ – sathni avtomatik boshqaruvchi qurilma;
CHK –chegaralovchi qurilma;
XQQ – hal qiluvchi qurilma;
TCHA – taktli chastota ajratgich;
SHK–ma’lum bir amplituda, davomiylik va shaklga ega bo‘lgan impulslarni shakllantiruvchi qurilma.
13.4–rasmda, regeneratorning asosiy elementlarini vazifasi bilan birgalikdagi ishining vaqt bo‘yicha diagrammasi ko‘rsatilgan. Bu diagrammada 1…6 gacha bo‘lgan raqamlar orqali, regeneratorning turli nuqtalaridagi (1….6 nuqtalar) (13.4 – rasmga karang) signal shakllari belgilangan. Qabul qiluvchi filtr (QqF) chiqishidan (13.2-rasmga qarang) birlashtiruvchi qurilmaga odditiv shovqinlar bilan birgalikdagi signallar tushadi. SK da shu signalni kuchaytirish, uning amplitudasini chegaralash va shovqinning bir qismini yo‘qotish amalga oshadi (2).

13.3-rasm. Regeneratorning umumiy tuzilish sxemasi

SK chiqishidan signal, CHK va TCHK kirishiga tushadi. CHK chiqishida (3) signal paydo bo‘ladi, qachonki uning qiymati CHK kirishidagi I_chegara qiymatidan yuqori bo‘lsa. Taktli chastota ajratgichining chiqishidagi signal, chastotasi f_t =1/T davriy impulslar ketma-ketligidan iborat (4). Bu yerda: T- impulslarning ta’qib davri.

13.4-rasm. Regeneratorning vaqt bo‘yicha ishlash diagrammasi

Agar hal qiluvchi qurilmaning biror kirishiga CHK chiqishidan (3) axborotli ketma-ketlik, boshqasidan esa impulslarning taktli ketma-ketligi (4) tushsa, bunday holda ular vaqt bo‘yicha mos tushsa, unda hal qiluvchi qurilma chiqishida malum bir amplituda va doimiylikka ega, SHKni ishga tushirish uchun lozim bo‘lgan impulslar (5) paydo bo‘ladi. SHKda to‘liq regeneratsiyalangan impulslar (6) shakllanadi va undan keyin optik nurlanuvchi impulslarning shakllanishi amalga oshadigan elektro-optik o‘zgartirgich (EOO‘) kirishiga tushadi.

Chegaralovchi qurilma va chegaralovchi kuchaytirgich, regeneratorning shovqinbardoshligini ta’minlovchi eng asosiy elementlardan hisoblanadi. O‘zining vazifasini bajarish uchun chegara kuchlanishi va mo‘tadil kuchayishni aniq belgilashni talab qiladi.
Undan keyin impulslarning bu davriy ketma-ketligi, takli chastota ajratgichi (TCHA) chiqishida (4), taktli chastota ajratgichi ishining nuqsoni natijasida hosil bo‘lgan, fazali fluktuasiyalarni kamaytirish maqsadida, CHK chiqishida sozlangan impulslar bilan albatta fazalanadi.
Chegaralovchi qurilma va chegaralovchi kuchaytirgich, regeneratorning shovqinbardoshligini ta’minlovchi eng asosiy elementlardan biri hisoblanadi. O‘zining vazifasini bajarish uchun chegara kuchlanishi va mo‘‘tadil kuchayishni aniq belgilashni talab qiladi. Chegara kuchlanishining har qanday tomonga o‘zgarishi, chegaralovchi kuchaytirgich (CHK) chiqishida sozlangan impulslarning maksimal qiymati orasidagi optimal nisbatni va CHKning chegara kuchlanishini buzilishiga olib kelishi sababli regeneratorning shovqinbardoshligini kamaytiradi. Regeneratorda bunday optimal nisbatni doimiy saqlash uchun, boshqaruvchi signal sifatida CHK chiqishidagi impulsning eng kichik qiymati qo‘llaniladigan SABQ dan foydalaniladi.
Hozirgi vaqtda asosan, optik nurlanuvchi raqamli signallarni bevosita modulyatsiyalashga va to‘g‘ri detektorlashga ega bo‘lgan raqamli tolali optik uzatish tizimlari qo‘llanilganligi uchun odatda “retranslyator”so‘zi o‘rniga “regenerator” so‘zi ishlatiladi.
Qo‘llaniladigan regeneratorlar, optik nurlanishning to‘lqin uzunligiga, qo‘llaniladigan nurlanish manbalarining turi va uning qabul qiluvchi qurilmalariga, o‘tkazuvchanlik qobiliyati va xokazolarga qarab sinflanadilar.
Tolali optik tarmoqlar, SDH/SONET iyerarxiyasini qo‘llagan holda uzatish tezliklarini oshirish bo‘yicha rivojlandi. Natijada kam kanalli uzatish tezliklaridan, tezligi 155 Mbit/s bo‘lgan sinxron raqamli iyerarxiyaning STM-1 tizimiga, undan keyin tezligi 622 Mbit/s bo‘lgan STM-4 tizimiga va tezligi 2,5 Gbit/s bo‘lgan STM-16 tizimiga o‘tish amalga oshdi. Jadallik bilan rivojlanish zaruriyati Internet trafiklariga ya’ni uning xizmat turlariga bo‘lgan qiziqish bilan bog‘liqdir. Internet tarmoqlariga ulanuvchi kanallar hajmining oshishi o‘z navbatida foydalanuvchilarga multimediyalardan foydalanish imkonini beradi. Bu esa tarmoqqa ulanuvchi operatorlarni sonini oshirishga majbur qiladi va natijada kanallar soni singari ularning uzatish tezliklari ham oshadi. Bunday tezliklardan foydalanish uchun STM-64, STM-256 texnologiyalari yaratildi. Lekin ma’lumotlarni uzatish hajmining yanada oshishi va mavjud bo‘lgan optik tolalar orqali o‘tkazuvchanlik qobiliyatining tez to‘lishi yana muammolarni yuzaga keltirdi.
Bunday muammolarni xal qilish uchun esa 3 variantdan foydalanishga to‘g‘ri keladi:
- yangi optik kabellarni yotqizish;
-yuqori ishlab chiqaruvchanli vaqtli multipleksorlashga ega bo‘lgan apparaturalardan foydalanish;
- WDM texnologiyalaridan foydalanish.
Birinchi variantda tarmoqdagi mavjud bo‘lgan optik kabellarni o‘rniga yangisini yotkizish iqtisodiy sarf xarajatlarni oshiradi.
Yotqizilgan kabellar bo‘yicha tolaning optik o‘tkazuvchanlik qobiliyatini ikki usul orqali oshirish mumkin: kanalning uzatish tezligini, anchagina tez vaqtli zichlashtirishni qo‘llash hisobiga, yoki WDM-texnologiyalarini qo‘llab, bir optik tola bo‘ylab signallarni uzatishni amalga oshiruvchi to‘lqinli kanallarning sonini oshirish hisobiga.
Birinchi variantni qo‘llash, sinxron raqamli iyerarxiya (SONET/SDH) tizimlari qo‘llaniladigan uzoq masofali aloqa tarmoqlarida, bir qancha qiyinchiliklar bilan bog‘liq, ya’ni uzatish tezligi 40 Gbit/s dan yuqori bo‘lgan oxirgi apparaturalarni zudlik bilan qimmatlashishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda amalda axborotlarni uzatish tezligi 10 Gbit/s tezlikga ega bo‘lgan TDM kanallari qo‘llanilmoqda. 40 Gbit/s tezlikli TDM kanallarini qo‘llashni ta’minlovchi apparaturalar yaratildi. Bundan tashqari ko‘pgina hollarda yotqizilgan optik tolalar 10 Gbit/s dan yuqori bo‘lgan tezlikda axborotlarni uzatish imkonini bermaydi, chunki uni yotqizishda tolali optik kabel tarkibida, axborotlarni bunday uzatish tezligida tolada yuzaga keladigan bir qator ta’sirlar nazarda tutilmagan.
Birinchidan tolada, yorug‘lik impulslarini kengayishiga olib keluvchi dispersiyaning mavjudligi axborotni uzatish tezligini chegaralanishiga olib keladi. Bir modali optik tolalarda to‘liq holdagi dispersiya, xromatik va qutblangan-moda dispersiya (QMD) lardan iborat. Xromatik dispersiya qiymatini, teskari ishorali dispersiyaga ega bo‘lgan bir bo‘lak tolani liniyaga ulash yo‘li bilan kamaytirish mumkin. QMD qiymati, texnologiyalarning takomillashmaganlishi tufayli yuzaga keluvchi, tasodifiy xarakterga ega bo‘lgan, dumaloq shakldagi yorug‘likni o‘tkazuvchi tolani ko‘ndalang kesimining og‘ishi bilan bog‘liq. Shuning uchun ham doimiy ravishda dispersiyani kompensatsiyalash imkoni bo‘lmaydi.
Ikkinchidan, uzatish tezligining oshishi bilan foto qabul qiluvchi qurilmalarining sezuvchanligi va yorug‘lik signallarining eltuvchisini axborotli signallar bilan modulyatsiyalanish chuqurligi pasayadi, natijada signalning shovqinga bo‘lgan nisbati ham kamayadi. Bunday ta’sirlarni kompensatsiyalash uchun qo‘shimcha ravishda optik signal kuchaytirgichlari va regeneratorlari o‘rnatiladi. Bularning barchasi optik apparaturalarning murakkablashishiga va uning narxini oshishiga olib keladi.
Tolali optik aloqa liniyalari bo‘yicha axborotlarni uzatish tezligini, axborot hajmini oshishi yangi optik tolali texnologiyalarni, ayniqsa kanallarni to‘lqin uzunligi bo‘yicha multipleksorlovchi (zichlovchi) WDM va DWDM deb ataluvchi texnologiyalarni yaratilishiga olib keldi.
WDM (wavelength division multiplexing) to‘lqin uzunligi bo‘yicha ajratishga ega bo‘lgan multipleksorlash, DWDM (dense wavelength division multiplexing) - to‘lqin uzunligi bo‘yicha ajratishga ega bo‘lgan zich multipleksorlash ma’nosini anglatadi.
WDM texnologiyasi bir vaqtning o‘zida keng spektrdagi optik nurlanishlarni o‘tkazuvchi optik tola qobiliyatiga yoki interferensiyalanmaydigan va o‘zaro bog‘lanmagan to‘lqin uzunliklarining juda katta majmuasiga asoslangan. Har bir to‘lqin uzunligi tola bo‘ylab axborotlar oqimini uzatuvchi o‘zaro bog‘liq bo‘lmagan optik kanal bo‘lib xizmat qiladi. Qo‘shni kanallar oralig‘i juda kichik nanometrlarni tashkil etadi.
WDM texnologiyasi tolali optik kanallarning va aloqa tarmoqlarining o‘tkazuvchanlik qobiliyatini yuz martagacha oshirish va optik tolaning o‘tkazish qobiliyatidan samarali faydalanish imkonini beradi. Uni vaqtli zichlashtiruvchi texnologiya (TDM) lar bilan birgalikda qo‘llash orqali, bitta optik tola bo‘ylab axborotlarni uzatishni terabit tezligikgacha yetkazish mumkin.
WDM texnologiyasi dupleks rejimda (bir vaqtning o‘zida ikki tomonlama yo‘nalishda ) bir tola bo‘ylab bir-biriga bog‘liq bo‘lmagan yuzlab optik kanallarni uzatuvchi tolali optik tizim va tarmoqlarni yaratish imkonini berdi.