Mavzu: Optik tolaning asosiy parametrlarini o‘lchash tahlili Reja

Muhammad al-xorazmiy nomidagi
Toshkent axborot texnologiyalari universiteti
Mustaqil ishi
Mavzu: Optik tolaning asosiy parametrlarini o‘lchash tahlili

Bajardi: Barakayev S.

Tekshirdi: Mirazimova G.
Toshkent – 2022

Mavzu: Optik tolaning asosiy parametrlarini o‘lchash tahlili
Reja:

1. 
   Optik tola va kabellar, ularning turlari, tavsif va parametrlari
   
2. 
   Optik tola bo’ylab yorug’lik yorug’lik nurinig tarqalish qonuniyatlari
   
3. 
   Optik tolaning asosiy parametrlarini o’lchash
   

Kirish
«Axborot asri» deb nom olgan davrimizning o‘ziga xos xususiyati shundaki, jamiyat hayotining turli jabhalariga, jumladan, iqtisodiy, siyosiy, m a’naviy-ma’rifiy sohalarga, fan, ta’lim, texnika va texnologiyalaming eng yangi yutuqlariga oid axborotlar oqimining tobora jadal sur’atlar bilan ortib borishi kuzatilmoqda.

Optik aloqaning bir qator xususiyatlari uning telefon tarmoqlari, kabel televideniyesi, kosmik apparatlar, samolyot, suv usti va suv osti kemalarining bort aloqasi, elektron hisoblash mashinalar orasidagi ichki va tashqi aloqani tashkil etish, shuningdek, texnologik jarayonlarni boshqarish maqsadlarida keng qo‘llanish topishiga olib keldi va u raqobatbardosh aloqa turlaridan biriga aylandi. Har qanday aloqa tizimi axborotni bir manzildan boshqa manzilga uzatish uchun xizmat qiladi. Aloqa tizimlarining barcha turlari ikki muhim omili axborot eltuvchi va axborot uzatuvchi muhitning mavjudligini nazarda tutadi.

Tolali optik aloqa tizimida optik tebranishlarning tarqalishini chegaralovchi va yorug‘lik energiyasi oqimini berilgan yo'nalishda yo'naltiruvchi, uzatish va qabul qilish traktlarini bog'lab turuvchi muhit optik yorug'lik uzatkichlar deyiladi. Optik yorug‘lik uzatkichlarning tavsiflari qisman aloqa tizimining sifatini aniqlaydi. Shuning uchun TOATni loyihalashtirishda nurlanish tarqaladigan uzatuvchi muhit — optik yorug‘lik uzatkichlarning tavsiflarini hisobga ohsh kerak.

Optik tolalar shisha yoki plastmassadan tayyorlanadi. Ularning ko'pchiligi taxminan inson sochining diametriga to'g'ri keladi va ular bir necha mil uzunlikda bo'lishi mumkin. Nur tolaning markazi bo'ylab bir uchidan ikkinchisiga uzatiladi va signal berilishi mumkin. Ko'pgina ilovalarda optik tolali tizimlar metall o'tkazgichlardan ustundir. Ularning eng katta afzalligi - tarmoqli kengligi. Yorug'likning to'lqin uzunligi tufayli metall o'tkazgichga qaraganda ancha ko'p ma'lumotni o'z ichiga olgan signalni uzatish mumkin, hatto koaksiyal o'tkazgich ham. Boshqa afzalliklarga quyidagilar kiradi:

• 
  Elektr izolyatsiyasi — Optik tolalitopraklama ulanishi kerak emas. Transmitter ham, qabul qiluvchi ham bir-biridan ajratilgan va shuning uchun tuproqli pastadir muammolari yo'q. Bundan tashqari, uchqun yoki elektr toki urishi xavfi yo'q.
  

• 
  EMIdan ozodlik — Optik tolalar elektromagnit parazitlardan (EMI) immunitetga ega va ular boshqa shovqinlarni keltirib chiqaradigan nurlanishni o'zlari chiqarmaydi.
  

• 
  Kam quvvat yo'qotilishi - bu kabelning uzoqroq ishlashiga va kamroq takroriy kuchaytirgichlarga ruxsat beradi.
  

• 
  Engilroq va kichikroq — tolalar ekvivalent signal o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan metall o'tkazgichlarga qaraganda kamroq og'irlikka ega va kamroq joy talab qiladi.
  

Mis sim taxminan 13 marta og'irroq. Elyafni o'rnatish ham osonroq va kanal uchun kamroq joy talab qiladi.
Optik tolalarni qo'llashning asosiy sohalaridan ba'zilari:

• 
  Aloqa — Ovoz, maʼlumot va video uzatish optik tolali qurilmalarning eng keng tarqalgan qoʻllanilishi boʻlib, ularga quyidagilar kiradi:
  

• 
  Telekommunikatsiya
  
• 
  Mahalliy tarmoqlar (LAN)
  
• 
  Sanoat boshqaruv tizimlari
  
• 
  Avion tizimlar
  
• 
  Harbiy qoʻmondonlik, boshqaruv va aloqa tizimlari
  

Optik tola uchta asosiy konsentrik elementdan iborat: yadro, qoplama va tashqi qoplama
Yadro odatda shisha yoki plastmassadan tayyorlanadi, ammo ba'zida istalgan uzatish spektriga qarab boshqa materiallar ishlatiladi. Yadro tolaning yorug'lik o'tkazuvchi qismidir. Qoplama odatda yadro bilan bir xil materialdan tayyorlanadi, ammo sinishi biroz pastroq (odatda taxminan 1% pastroq). Ushbu indeks farqi tolaning uzunligi bo'ylab indeks chegarasida umumiy ichki aks ettirishga olib keladi, shunda yorug'lik tola bo'ylab o'tadi va yon devorlardan o'tib ketmaydi.
Qoplama odatda tolani jismoniy muhitdan himoya qilish uchun plastik materialning bir yoki bir nechta qatlamini o'z ichiga oladi. Ba'zida qo'shimcha jismoniy himoya qilish uchun qoplamaga metall qoplamalar qo'shiladi. Optik tolalar odatda yadro, qoplama va qoplamaning tashqi diametri sifatida berilgan o'lchamlari bilan belgilanadi. Masalan, 62,5/125/250 62,5 mkm diamli yadroli, 125 mkm diametrli qoplamali va 0,25 mm diametrli tashqi qoplamali tolaga ishora qiladi.
Optik tola - bu odatda plastik yoki shishadan yasalgan uzun tola bilan birga harakatlanadigan yorug'lik impulslari yordamida ma'lumotlarni uzatish bilan bog'liq texnologiya. Metall simlar optik tolali aloqada uzatish uchun afzallik beriladi, chunki signallar kamroq zarar bilan tarqaladi. Optik tolalar ham elektromagnit parazitlardan ta'sirlanmaydi. Optik tolali kabel yorug'likning umumiy ichki aksini qo'llashdan foydalanadi. Elyaflar shunday ishlab chiqilganki, ular quvvat talabiga va uzatish masofasiga qarab optik tola bilan birga yorug'likning tarqalishini osonlashtiradi. Bir rejimli tola uzoq masofalarga uzatish uchun ishlatiladi, ko'p rejimli tola esa qisqa masofalar uchun ishlatiladi. Ushbu tolalarning tashqi qoplamasi metall simlarga qaraganda yaxshiroq himoyaga muhtoj. Optik tolalarning turlari sinishi indeksiga , ishlatiladigan materiallarga va yorug'likning tarqalish usuliga bog'liq.
Sinishi indeksiga ko'ra tasniflash quyidagicha:

• 
  Bosqich ko'rsatkichi tolalari: U qoplama bilan o'ralgan yadrodan iborat bo'lib, u yagona sinishi indeksiga ega.
  
• 
  Graded indeksli tolalar: optik tolaning sinishi indeksi tolalar o'qidan radial masofa ortishi bilan kamayadi.
  

Amaldagi materiallarga qarab tasniflash quyidagicha:

• 
  Plastik optik tolalar: polimetilmetakrilat yorug'likni uzatish uchun asosiy material sifatida ishlatiladi.
  
• 
  Shisha tolalar: U juda nozik shisha tolalardan iborat.
  

Yorug'likning tarqalish usuliga qarab tasniflash quyidagicha:

• 
  Yagona rejimli tolalar: Bu tolalar signallarni uzoq masofalarga uzatish uchun ishlatiladi.
  
• 
  Ko'p rejimli tolalar: Bu tolalar signallarni qisqa masofaga uzatish uchun ishlatiladi.
  

Yadroning tarqalish usuli va sinishi ko'rsatkichi to'rt turdagi optik tolalarni quyidagi tarzda birlashtirish uchun ishlatiladi:

• 
  Bosqichli indeks-bir rejimli tolalar
  
• 
  Baholangan indeks - Yagona rejimli tolalar
  
• 
  Bosqich indeksi - Ko'p rejimli tolalar
  
• 
  Baholangan indeks - Ko'p rejimli tolalar
  

Optik tola to'liq ichki aks ettirish printsipi asosida ishlaydi. Yorug'lik nurlari katta hajmdagi ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatilishi mumkin, ammo bu erda muammo bor - yorug'lik nurlari to'g'ri chiziqlar bo'ylab tarqaladi. Shunday qilib, bizda hech qanday egilishsiz uzun tekis sim bo'lmasa, bu afzallikdan foydalanish juda zerikarli bo'ladi. Buning o'rniga, optik kabellar shunday yaratilganki, ular barcha yorug'lik nurlarini ichkariga egadi (TIR yordamida). Yorug'lik nurlari doimiy ravishda tarqalib, optik tolali devorlardan sakrab o'tadi va ma'lumotlarni uchidan uchiga uzatadi. Yorug'lik signallari ishlatiladigan materialning tozaligiga qarab, progressiv masofalarda yomonlashsa ham, metall kabellardan foydalanishga qaraganda yo'qotish ancha past bo'ladi. Optik tolali relay tizimi quyidagi komponentlardan iborat:

• 
  Transmitter - U yorug'lik signallarini ishlab chiqaradi va ularni uzatish uchun moslash uchun kodlaydi.
  
• 
  Optik tola - yorug'lik impulsini (signal) uzatish uchun vosita.
  
• 
  Optik qabul qiluvchi - u uzatilgan yorug'lik impulsini (signal) qabul qiladi va foydalanishga yaroqli bo'lishi uchun ularni dekodlaydi.
  
• 
  Optik regenerator - uzoq masofalarga ma'lumotlarni uzatish uchun zarur.
  

Optik tolali aloqaning afzalliklari

• 
  Iqtisodiy va tejamkor
  
• 
  Yupqa va yonmaydigan
  
• 
  Kamroq quvvat sarfi
  
• 
  Signalning kamayishi
  
• 
  Moslashuvchan va yengil
  

Optik tolali kabelning afzalliklari qanday?
Optik tolali kabelning afzalliklari quyidagilardan iborat:

• 
  Ma'lumotlar xavfsizligi juda yaxshi
  
• 
  Bu iqtisodiy jihatdan samarali
  
• 
  Bunga aralashish ta'sir qilmaydi
  

Optik tolaning tarmoqli kengligi qanday?
900 THz - optik tolaning tarmoqli kengligi.
Optik tolaning yadrosi nima?
Yadro optik tolaning ichki qismi bo'lib, yorug'likni olib yuradi.
Optik tolali aloqaning bir nechta afzalliklari:

• 
  Signalning kamayishi
  
• 
  Yupqa va yonmaydigan
  
• 
  Iqtisodiy va tejamkor
  
• 
  Kamroq quvvat sarfi
  

Optik tolali xususiyatlar
Optik tolali tizimlar metallga asoslangan aloqa tizimlariga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega. Ushbu afzalliklar shovqin, zaiflashuv va tarmoqli kengligi xususiyatlarini o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, optik tolali kabellarning nisbatan kichikroq kesimi mavjud o'tkazgichlarda quvvatni sezilarli darajada oshirish imkonini beradi. Optik tolali xususiyatlar chiziqli va chiziqli bo'lmagan deb tasniflanishi mumkin. Chiziqsiz xarakteristikalar bit tezligi, kanal oralig'i va quvvat darajalari kabi parametrlardan ta'sirlanadi.
Interferentsiya
Optik tolali kabel orqali o'tadigan yorug'lik signallari elektromagnit parazitlardan (EMI) va radio chastotali shovqinlardan (RFI) himoyalangan. Chaqmoq va yuqori voltli shovqinlar ham yo'q qilinadi. Tolali tarmoq EMI yoki RFI aralashuvi og'ir bo'lgan yoki xavfsiz ishlash uchqunsiz va statik kuchlanish zarur bo'lgan sharoitlar uchun eng yaxshisidir. Optik tolali kabelning ushbu orzu qilingan xususiyati uni sanoat va biomedikal tarmoqlarda tanlov vositasiga aylantiradi. Tabiiy gaz quvurlariga tolali kabelni joylashtirish va quvurlarni o'tkazgich sifatida ishlatish ham mumkin.
Chiziqli xarakteristikalar
Chiziqli xarakteristikalar zaiflashuv, xromatik dispersiya (CD), polarizatsiya rejimi dispersiyasi (PMD) va optik signalning shovqin nisbati (OSNR) ni o'z ichiga oladi.
Nochiziqli xarakteristikalar
Chiziqli bo'lmagan xarakteristikalar o'z-o'zidan fazali modulyatsiya (SPM), o'zaro faoliyat fazali modulyatsiya (XPM), to'rt to'lqinli aralashtirish (FWM), stimulyatsiyalangan Raman tarqalishi (SRS) va ogohlantirilgan Brillouin tarqalishi (SBS) ni o'z ichiga oladi.
Tolali kabellar tola turi, konstruktsiyasi va materiallari va mavjud tolalar soni bo'yicha juda katta farq qiladi. Optik tolalar juda yuqori tozalikdagi kremniy (shisha) ning o'ta yupqa iplari bo'lib, ular yorug'likni bir uchidan ikkinchisiga minimal yo'qotish bilan uzatadi.
Ikki asosiy turdagi tolalar mavjud - ko'p rejimli va bitta rejimli.
Ko'p rejimli tolalar yadroda turli xil optik xususiyatlarga ega bo'lgan holda bir vaqtning o'zida bir nechta yorug'lik nurlarini (rejimlarini) o'tkazishi mumkin; Eng qisqa yo'l bo'ylab (o'rtadan pastga) harakatlanadigan yorug'lik eng sekin harakat qiladi. Kattaroq yadro ulanishlarni soddalashtiradi va 850 nm oynada ishlaydigan arzon narxlardagi LED va VCSEL texnologiyalaridan foydalanadi. Tarqalishi tufayli diapazon cheklangan, shuning uchun u bir kilometrdan kamroq masofada xona kabeli sifatida ishlatiladi. U 62,5 va 50 mikronli ikkita yadro o'lchamiga ega.
Singlemode tolasi ancha kichikroq yadro o'lchami 9 mikronga ega va bitta yorug'lik yo'liga ega va 100 kmgacha uzoqroq masofani bosib o'tishi mumkin. Ular 1310 va 1550 nm oynalarda ishlaydigan qimmatroq elektronikani talab qiladi va odatda uzoq masofali LAN, kabel televideniesi va telefoniya ilovalarida qo'llaniladi.
Optik tola bo’ylab yorug’lik yorug’lik nurinig tarqalish qonuniyatlari Optika qonuniyatlari yomg‘lik nurining to‘g‘ri chiziqli tarqalishi, tola muhiti bilan o‘zaro ta'sirlashuvi va izotroplik xususiyati - muhitda barcha yo'nalishlarda yorug‘likning bir xil tarqalishiga (shisha bir turdagi va izotropli muhit hisoblanadi) asoslangan. Bu qonuniyatlarga yorug‘likning qaytish/sinish qonunlari va ularga asoslangan hodisalar talluqli.
Yorug'lik bir materialdan boshqasiga o‘tganda uning tarqalish tezligi o‘zgaradi, ya’ni to'lqin nazariyasi nuqtayi nazaridan bu harakat yo‘nalishining o'zgarishiga olib keladi. Bu hodisa - yorug'likning to‘g‘ri yo‘nalishdan og‘ishi sinish deb ataladi.
Optik tolaning asosiy parametrlari. Optik signal tola orqali uzatilganda yorug’lik to’lqinlarini tola muhiti bilan chiziqli va nochiziqli o’zaro ta’siri natijasida signal quvvatini yo’qolishidan optik signal so’nadi. So’nish tolali optik aloqa uzatish tizimlarining regeneratsiyalash uchastkasi uzunligini aniqlovchi, optik tolaning eng muhim parametri hisoblanadi. So’nish bu tolada yorug’lik oqimlarining kuchsizlanishidir. Tola uzunligi bo’yicha so’nishni o’zgarish qonuni quyidagi umumiy ko’rinishga ega: R=R0 exr(-Į*L), bu erda R0 – tolaga kiritiladigan quvvat; L – tola uzunligi; Į - so’nish koeffitsienti yoki toladagi yo’qotishlar. Bu formulani qo’llab solishtirma yo’qotishlarni baholashimiz mumkin: Dsolishtirma = - (10/L)*lg(P/P0) = 4,343 D
Umumiy holda so’nish signallarni sochilishi va yutilishidan hosil bo’luvchi yo’qotishlar va kabel yo’qotishlaridan yuzaga keladi. Yutilish va sochilishdan hosil bo’ladigan yo’qotishlar xususiy yo’qotishlar, kabel yo’qotishlari esa qo’shimcha yo’qotishlar deyiladi.

2-rasm. Tolali yo’qotishlarning asosiy turlari
Tola yo’qotishlarini to’liq ularning yig’indisi ko’rinishida yozishimiz mumkin:
D = Dx+Dk = Dyu + Ds + Dk, (dB/km).

Xulosa
Men mustaqil ish yozishim mobaynida Optik reflektometr (Optical Time Domain Reflectometers - OTDR) optik tolali kabellarni xarakteristikalarini, undagi nuqsonlarni kabeldagi signaldagi yo’qotishlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari optik tolaning xar bir qismida foydali signalning so’nish darajasini aniqlashga imkon beradi Reflektometrlar yordamida optik tolali kabellardagi turli nuqsonlarni jumladan: aralashmalar, yorug’lik nurining sochilish joylarini, kuchli bukilish, ulanish, sinish, darz ketish joylarini aniqlash imkoniyatini beradi. Reflektometrning afzalligi va kulayligi, uni kabelning fakat bir tamonidan ulanishidir. Axborot texnologiyalarning rivojlanishi, reflektogrammalar natijalarini avtomatik ravishda analiz qilishning imkoniyatlari mavjud. Ularning doim rivojlanishi va mukammalashuvi esa reflektometlar bilan ishlash yanada osonlashtiradi va olingan natijalarni aniqligini oshiradi.
Foydalanilgan adabiyotlar ro’yhati:

1. 
   Optik aloqa asoslari / N. Yunusov [va boshq.]. O‘zbekiston Respublikasi Oliy va o‘rta maxsus ta'lim vazirligi — T.: ChoMpon nomidagi NM IU, 2014, 368 bet.
   
2. 
   www.ziyonet.uz
   
3. 
   www.wikipedia.com