Міністерство освіти і науки України
	СХІДНОУКРАЇНСЬКий НАЦІОНАЛЬНий УНІВЕРСИТЕТ
	імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

	Факультет ________інформаційних технологій та електроніки_______
	 (повне найменування факультету)
	Кафедра _______________електронних апаратів  __________________
	(повна назва кафедри)

	ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
	до дипломного проекту (роботи)
	
	освітньо-кваліфікаційного рівня __________ магістр ______________
	                                                (бакалавр, спеціаліст, магістр)
	спеціальності  ____172 Телекомунікації та радіотехніка ___________
	                                                (шифр і назва спеціальності)
	
	на тему
	
	Дослідження методів побудови волоконно-оптичних ліній зв'язку телефонних мереж

Виконав: студент групи РЕА-18 зм
	
__________________                         	Ніколаєва А.П.	

Керівник
	
__________________	к.т.н., доц. 
О. М. Іванов	

Завідувач кафедри
	
__________________	к.т.н., проф.
 Паеранд Ю.Е.

д.т.н., проф.	
Рецензент
	__________________	В. М. Смолій	

	
	Сєвєродонецьк – 2020

СХІДНОУКРАІНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

Інститут, факультет, відділення інформаційних технологій та електроніки
Кафедра електронних апаратів___
Освітньо-кваліфікаційний рівень _ магістр _
Напрям підготовки 172 Телекомунікації та радіотехніка

ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ЕА
___________________
«___»______2019 року

З  А  В  Д  А  Н  Н  Я
НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ СТУДЕНТУ
Ніколаєва Анжеліка Петрівна      
1.	Тема проекту: Дослідження методів побудови волоконно-оптичних ліній зв'язку телефонних мереж
2.	 Керівник проекту:      к.т.н., доцент       О.М. Іванов
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом вищого навчального закладу від 11.09.2019 р. № 200/48___
3.	Строк подання студентом проекту __20. 12. 2019 р._
4.	Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити):
4.1. Вступ
4.2. Літературний огляд
4.3. Технічна реалізація ВОЛЗ
4.4. Принципи побудови і основні особливості ВОЛЗ
4.5. Основи проектування систем волоконно-оптичного зв'язку
4.6. Охорона праці

5.	Консультанти розділів проекту
Розділ	Прізвище, ініціали та посада консультанта	Підпис, дата	
		Завдання видав	Завдання прийняв	
Охорона праці	доц. Самойлова Ж.Г			

6. Дата видачі завдання________1. 10. 2019 року_________

Календарний план

№
з/п	Назва етапів дипломного
Проекту (роботи)	Строк виконання
етапів проекту
(роботи)	Примітка	
1	Вступ	2.10.19		
2	Літературний огляд	24.10.19		
3	Технічна реалізація ВОЛЗ	27.10.19		
4	Принципи побудови і основні особливості ВОЛЗ	10.11.19		
5	Основи проектування систем волоконно-оптичного зв'язку	20.11.19		
6	Охорона праці	8.12.19		
7	Оформлення пояснювальної записки	20.12.19		

Студент______________________________ Ніколаєва А. П.

Керівник проекту_____________________Іванов_О.М.

формат	зона	Поз.	Позначення	Найменування	
Кіл.
	
Примітка

				Текстові документи			
							
А 4		1	ДПМ 172.10 ПЗ	Пояснювальна записка	1		
							
				Графічні документи			
							
А4		2	ДПМ 172.10 ГЧ	Графічна частина	17		

							
				
.			

							

							

							

               ДПМ 172.10. ВП	
						
ЗМН	лист	№ докум.	підпис	Дата		
Розроб.	Ніколаєва			Дослідження методів побудови волоконно-оптичних ліній зв'язку телефонних мереж	Літ.	лист	листів	
Перевір.	Іванов							3	80	
Рецензент
	Смолій				СНУ ім. В.Даля             гр. РЕА-18зм
	
Н. контр						
Затв.	Паеранд Ю.Е.					

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

                        ДПМ 172.10  ВП

Разраб.

Ніколаєва

Провер.

Иванов

Реценз.

Смолий

Н. Контр.

Иванов

Утверд.

Паеранд 

Дослідження методів побудови волоконно-оптичних ліній зв'язку телефонних мереж

Лит.

Листов

80

ВНУ гр. РЕА- 18зм

РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка до дипломного проекту містить:
Сторінок -81, малюнків - 26, таблиць - 4, джерел літератури - 16.

  Об'єкт дослідження - Волоконно-оптичні лінії зв'язку. Принципи дії, основні характеристики та параметри.

Мета роботи - Аналіз сучасного стану та перспективи розвитку оптоелектронних приладів і систем. Розробка лінійного тракту волоконно-оптичних ліній зв'язку.

  Темою даної роботи є вивчення та дослідження принципів побудови і реалізації волоконно-оптичних ліній зв'язку Розробка лінійного тракту волоконно-оптичних ліній зв'язку.

ОПТОЕЛЕКТРОНІКА, ОПТОЕЛЕКТОННІ ПРИСТРОЇ ТА СИСТЕМИ, ВОЛОКОННО-ОПТИЧНІ ЛІНІЇ ЗВ'ЯЗКУ, ОПТИЧНІ ПЕРЕДАВАЧІ, ОПТИЧНІ ПРИЙМАЛЬНИКИ, РЕГЕНЕРАТОР, НАДІЙНІСТЬ.

              ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

ІК - інфрачервона область;
УФ - ультрафіолетова область;
ВОЛЗ - волоконно - оптичні лінії зв'язку;
ВОСП - волоконно - оптичні системи передачі;
ОВ - оптичне волокно;
АЧХ - амплітудно-частотна характеристика;
ФЧХ - фазо-частотна характеристика;
ФСИ - формувач сигналів зображення;
ФВС - формувач відеосигналів;
ФПЗС - фотоелектричні прилади із зарядним зв'язком;
СІД - світлодіод;
ОК - оптичний кабель;
ЦСП - цифрова система передачі

                                                                      Зміст

Вступ ................................................................................................................. .8
1. Літературний огляд .......................................................................................10
1.1. Фізичні основи оптоелектроніки ..............................................................10
1.2. Волоконно-оптичні лінії зв'язку ...............................................................19
2. Технічна реалізація ВОЛЗ ............................................................................28
3. Принципи побудови та основні особливості ВОЛЗ на ГТС .....................36
3.1. Принципи передачі інформації в ВОЛЗ ............... ……………………..36
 3.2. Лінійні коди ВОЛЗ на ГТС ......................................................................39
3.3. Одноволоконні оптичні системи передачі ..............................................41
3.4. Побудова передавальних і приймальних пристроїв ВОЛЗ ГТС ...........45
3.4.1. Види модуляції оптичних коливань ...... ……………………………...45
3.4.2. Вибір оптичного передавача ..................................................................48
3.4.3. Вибір оптичного приймача ....................................................................50
4. Основи проектування систем волоконно-оптичного зв'язку ....................53
4.1. Основні вимоги до системи волоконно-оптичного зв'язку ...... ……….53
4.2. Послідовність проектування волоконно-оптичних систем зв'язку .......55
4.3. Вибір топології систем волоконно-оптичного зв'язку ............................57
5. Охорона праці .................. ………………………………………………….60
5.1 Аналіз небезпечних и шкідливих факторів при виробництві .................60
5.2 Заходи з охорони праці ...............................................................................61
5.3. Пожежна безпека ........................................................................................69
5.4. Захист людей від поразки електричним струмом....................................72
5.5. Розробка заходів з екології ........................................................................75
Висновки ............................................................................................................78
Список літератури……………………………………………………………..79

                                         Вступ

Оптоелектроніка - це розділ електроніки, пов'язаний головним чином з вивченням ефектів взаємодії між електромагнітними хвилями оптичного діапазону і електронами речовини (переважно твердих тіл) і охоплює проблеми створення оптоелектронних приладів (в основному методами мікроелектронної технології), в яких ці ефекти використовуються для генерації, передачі, обробки, зберігання та відображення інформації. Призначення оптоелектроніки полягає в ефективному вирішенні ряду задач обробки інформації (отримання, зберігання, перетворення, відображення). Розвиток оптики і квантової електроніки призвело до виникнення інтегральної оптики і створення інтегрально-оптичних систем, аналогічних напівпровідникових елементів мікроелектроніки за призначенням і технології виготовлення, але використовує в якості переносника інформації потоку фотонів. Різноманітність фізичних ефектів дозволило реалізувати безліч різних приладів: оптоелектронні датчики, оптичні обчислювальні і пристрої, що запам'ятовують, індикатори для відображення інформації, волоконно-оптичні лінії зв'язку.
Волоконно-оптичні лінії зв'язку (ВОЛЗ) представляють собою приладову реалізацію такого виду зв'язку, особливістю якого є передача інформації за допомогою оптичних сигналів по волоконних світловодів. Що підлягають передачі електричні сигнали (наприклад, послідовність імпульсів з виходу ЕОМ) через електронну схему збудження надходять на напівпровідниковий випромінювач і перетворюються в ньому в оптичні сигнали; випромінювання, закодоване цими сигналами, вводится в волоконний світловод і поширюється по ньому на необхідну відстань; на приймальному кінці здійснюється фотоелектричне перетворення оптичних сигналів в електричні і їх посилення в електронній схемі приймача.
Особливості та переваги ВОЛЗ перед іншими лініями зв'язку:
-Висока ємність передачі. Скловолокна мають широку смугу пропускання, вони здатні забезпечити високу швидкість передачі даних, аж до 50 Гбіт / с.
-Низька вартість: Вартість скловолокна на порядок вище, ніж вартість симетричною пари, проте покриття і захист його від зовнішніх впливів обходяться на два порядки нижче.
- Стійкість до зовнішніх впливів: електромагнітні поля не впливають на світловий сигнал всередині скловолокна.
-Малі розміри і низька вага: Скловолокно виконується з матеріалу з низькою вагою, його діаметр становить сотню мікрон, в той час як діаметр мідного дроту порядку одного міліметра.
- Необмежені ресурси матеріалу: Кварц, який використовується в скловолокна, є найбільш поширеним матеріалом в світі.
- Низький коефіцієнт ослаблення: менш, ніж 0,5 дБ / км. Він практично не залежить від швидкості передачі даних.
Темою даної дипломної роботи є дослідження основних принципів побудови і реалізації волоконно-оптичних ліній зв'язку міських телефонних мереж.

1. Літературний огляд.
1.1. Фізичні основи оптоелектроніки.

   Фізичні основи оптоелектроніки складають явища, методи, засоби, для яких принципові поєднання і нерозривність оптичних та електронних процесів. У широкому сенсі оптоелектронні пристрій визначається як прилад чутливий до електромагнітного випромінювання у видимій, інфрачервоній (ІЧ) або ультрафіолетової (УФ) областях; або прилад, що випромінює і перетворює некогерентного або когерентне випромінювання в цих же спектральних областях).
 Технічні основи оптоелектроніки визначають конструктивно-технологічні концепції сучасної мікроелектроніки: мініатюризація елементів; переважне розвиток твердотільних площинних конструкцій; інтеграція елементів і функцій; орієнтація на спеціальні надчисті матеріали; застосування методів груповий обробки виробів, таких як епітаксії, фотолітографія, нанесення тонких плівок, дифузія, іонна імплантація, плазмохімія і ін.
  Функціональне призначення оптоелектроніки полягає у вирішенні завдань інформатики: генерації (формуванні) інформації шляхом перетворення різних зовнішніх впливів у відповідні електричні та оптичні сигнали; перенесення інформації; переробці (перетворення) інформації за заданим алгоритмом; зберіганні інформації, що включає такі процеси, як запис, власне зберігання, неруйнуюче зчитування, стирання; відображенні інформації, т. е. перетворення вихідних сигналів інформаційної системи до сприймається людиною виду.
Для вирішення перерахованих завдань в оптоелектронних пристроях використовуються інформаційні сигнали в оптичній і електричної формах, але визначальними є оптичні сигнали - саме цим досягається те якісно нове, що відрізняє оптоелектроніку.
 Основні властивості і характеристики оптичного випромінювання.
У всіх оптоелектронних пристроях найважливішим процесом є передача оптичного сигналу від джерела до фотоприймача, опис якої вимагає залучення хвильової теорії електромагнітного випромінювання. В даний час спектральний діапазон оптоелектроніки становить від 0,2 до 50 мкм. У цьому інтервалі необхідно виділити видиму частину спектру (0,38 ... 0,78 мкм). Зліва від неї за шкалою довжин хвиль знаходиться область ультрафіолетового випромінювання, праворуч - інфрачервоного.
Відомо, що оптичному випромінюванню притаманний дуалізм: в одній групі явищ проявляються його хвильові властивості, в іншій - корпускулярні або квантові. Зв'язок параметрів світлової хвилі з енергією кванта світла фотона визначається співвідношенням [1]:
                                                   (1.1)
Фізика хвильових оптичних явищ, базується на системі рівнянь Максвелла і включає вивчення інтерференції, дифракції і поляризації світла, використання законів геометричної оптики, розгляд електро- та магнітооптичних ефектів.
Теоретичну основу аналізу електромагнітних явищ складають система рівнянь електродинаміки або рівнянь Максвелла, що характеризує напруженості електричного Е і магнітного Н полів в кожній точці середовища, і матеріальні рівняння, що описують електричні і магнітні властивості середовища. У загальноприйнятої диференціальної формі (стосовно нескінченно малим обсягами середовища) рівняння Максвелла записуються наступним чином [1]:
;
;                                               (1.2)
;
,

матеріальні рівняння мають вигляд:

;
;                                                                           (1.3)
,

де, і - вектори електричної, магнітної індукції і щільності струму відповідно, і - відносні діелектрична і магнітна проникності середовища; - питома електрична провідність; - об'ємна щільність зарядів; c - швидкість світла у вакуумі. (І називають також просто електричним і магнітним векторами.)
Щодо матеріальних рівнянь необхідно зробити кілька зауважень. Якщо середовище являє собою діелектрик, поляризується під дією зовнішнього електричного поля, то в праву частину першого рівняння в (1.3) повинен бути доданий вектор поляризації
                                                     (1.4)

де - діелектрична сприйнятливість речовини. Величина • визначається об'ємною щільністю наведеного електричного дипольного моменту і особливо велика для сегнетоелектриків. Якщо середовище має властивості магнетика, намагнічуватися під дією зовнішнього магнітного поля, то в праву частину другого рівняння (1.3) має бути доданий вектор внутрішньої магнітної індукції
  
  ,                                                                          (1.5)

де - магнітна сприйнятливість речовини. Величина визначається об'ємною щільністю наведеного магнітного моменту (підтримуваного внутрішніми молекулярними струмами) і особливо велика для феромагнетиків. Нарешті, якщо крім сил електромагнітного поля діють ще якісь сили електричної природи, то в праву частину третього рівняння (1.3) повинна бути додана щільність «стороннього» струму
,                                                              (1.6)
де - ефективна напруженість електричного поля, що характеризує дію сторонніх сил.
    Рішення рівнянь Максвелла дозволяє зробити ряд важливих висновків [2]:
Електронна хвиля (рис. 1.1) є поперечної, тобто вектори і перпендикулярні напрямку розповсюдження. Більш того, між векторами і є сувора взаємозв'язок: вони взаємно ортогональні, змінюються синхронно (в фазі), їх амплітуди пов'язані співвідношенням:
.                                                         (1.7)

Мал. 1.1. Характер коливань електричного і магнітного векторів плоскої електромагнітної хвилі.

2. Електромагнітна хвиля є монохроматичне: всі компоненти векторів Е і Н здійснюють строго гармонійні коливання з круговою частотою. Частота (або, що в оптиці частіше, довжина хвилі) визначає спектральну лінію випромінюванні. Ідеально монохроматичних коливань, т. Е. Нескінченних в часі і мають постійну амплітуду і частоту, в природі не буває. По-перше, час існування будь-якої хвилі звичайно (від початку генерації до поглинання); по-друге, тепловий рух випромінюючих атомів викликає доплеровское зміна; по-третє, при будь-якому методі визначення абсолютна точність не може бути досягнута не тільки через неідеальність вимірювальних приладів, але і внаслідок фізичного обмеження, що задається співвідношенням невизначеності. Вага це веде до того, що будь-яке реальне випромінювання здійснюється в деякому діапазоні частот і є таким чином квазімонохроматіческім. Відносна ширина спектральної лінії характеризує ступінь близькості випромінювання до монохроматичного.
Швидкість поширення хвилі дорівнює або з урахуванням фундаментального співвідношення:
                                                       (1.8)

де n - показник заломлення середовища, (в вакуумі при, природно, з). Вона являє собою фазову швидкість хвилі, тобто швидкість переміщення в просторі однакових по фазі точок хвилі (наприклад, точок, відповідних максимуму напруженості EY = EY0). Характеристичні параметри монохроматичної світлової хвилі пов'язані простими співвідношеннями
;                                                (1.9)

                                                (1.10)
де, - частота і довжина хвилі світлових коливань відповідно.

Принципові переваги оптоелектроніки обумовлені специфічними особливостями електромагнітних хвиль оптичного діапазону, відмітними властивостями фотона як носія інформації і проявляються в наступних основних моментах:
1. високочастотні. Частота оптичних коливань на 3-5 порядків вище, ніж в освоєному радіотехнічному діапазоні, - це значить, що в стільки ж разів зростає і пропускна здатість оптичного каналу передачі інформації.
2. Гостра фокусування. Згідно дифракційної теорії лоток випромінювання принципово може бути сфокусований до плями з поперечним лінійним розміром близько; такий же і мінімальний крок дискретності оптичних впливів. Це означає, що максимальна щільність запису оптичної інформації може досягати, т. Е. 109 ... 1010 біт / см2.
3. Спрямованість. Кутова розбіжність променю, обумовлена ​​фундаментальними дифракційними межами,, де А -апертура випромінювача. Внаслідок малості, при практично реалізованих значеннях А вдається знизити до рівня десятків і одиниць кутових секунд.
4. Розв'язка. Використання в якості носія інформації електрично нейтральних фотонів обумовлює безконтактність оптичного зв'язку. Звідси випливають ідеальна електична розв'язка входу і виходу; односпрямованість потоку інформації і відсутність зворотної реакції приймача на джерело; перешкодозахищеність оптичних каналів зв'язку; скритність передачі інформації по оптичному каналу зв'язку.
5. Візуалізація. Оптоелектроніка, що охоплює видимий діапазон електромагнітного спектра, дозволяє перетворювати інформацію, представлену в електронній формі, в зорову, т. Е. В форму, найбільш зручну злити сприйняття.
6. Фоточутливість. Ця властивість робить можливим вос-прийняття образів, т. Е, перетворення поля випромінювання в адекватне йому електричне інформаційний вплив (зазвичай в відеосигнал). При цьому на відміну від людського ока опто-електронний прилад може «Бачити» предмети в будь-який потребуємо області оптичного спектру.
7. Просторова модуляція. Електронейтральність фотонів обумовлює невзаємодіючими (непоєднувальність) окремих оптичних потоків. Внаслідок цього, на відміну від електричного струму, потік фотонів може бути змодельованим не тільки в часі, але і в просторі, що відкриває величезні можливості для паралельної обробки інформації - неодмінної умови створення над продуктивних обчислювальних систем.
Специфіка оптоелектроніки обумовлює і ряд недоліків, властивих оптоелектронним приладів.
1. Незадовільна енергетика. Коефіцієнт корисної дії перетворень виду і в кращих сучасних приладах (лазери, світлодіоди, р-i-n -фотодіоди), як правило, не перевищує 10 ... 20%. Тому якщо в пристрої здійснюються ці перетворення лише двічі (на вході і на виході), як, наприклад, в оптопарах або в волоконно-оптичних лініях зв'язку (ВОЛЗ), то загальний ККД падає до одиниць відсотків; введення кожного додаткового акту перетворення інформаційних сигналів з однієї форми в іншу веде до зменшення ККД ще на порядок або більше. Низьке значення ККД викликає зростання енергоспоживання, що неприпустимо через обмежені можливості джерел живлення; ускладнює мініатюризацію, оскільки практично не вдається відвести тепло, що виділяється; знижує ефективність і надійність більшості оптоелектронних приладів.
2. Гібриднисть. Складові оптоелектронні пристрій окремі елементи й прилади, як правило, виготовляються з різних матеріалів. Наприклад, в оптопаре це арсенід галію (випромінювач), полімерний оптичний клей, кремній (фотоприймач); в ВОЛЗ до цих матеріалів додається кварц (світловод). Ще більш «строката» картина в складних оптоелектронних системах. Так, голографічне пристрій (ЗУ) включає гелій-неонове суміш (лазер), скло, кварц (погоджують оптичні елементи), ніобат літію (модулятор, дефлектор), фотоемульсію (реєструє пластинка), кремній (фотоприймач).
Наявність різнорідних матеріалів обумовлює: низький загальний ККД пристрою через поглинання випромінювання в пасивних областях структур, відображення і розсіювання на оптичних межах; зниження надійності через відмінності коефіцієнтів температурного розширення матеріалів, раз'юстіровки при механічних впливах, складності загальної герметизації пристрої; технологічну складність і високу вартість.
3. Деградація. Тут це поняття використовується в широкому сенсі як зниження ефективності оптоелектронних приладів при впливі температури, проникаючої радіації R, а також при тривалій роботі Д. Принципова особливість оптоелектронних перетворень і процесів поширення випромінювання в речовині (обумовлена ​​дещицею довжини хвилі світла) складається в їх виключно високої чутливості до порушень оптичної однорідності матеріалів і навіть до субмікронних включень
Різноманітність фізичних ефектів зумовило велику кількість різних приладів оптоелектроніки. Основними з них є:
Індикатори - електрично керовані прилади для систем візуального відображення інформації. Вони знаходять широке застосування, починаючи від електронного годинника і мікрокалькуляторів, табло та приладових щитів і закінчуючи дисплеями в системі людина-ЕОМ. Розвиток індикаторної техніки підійшло до створення плоских екранів телевізійного типу. Фізичну основу приладів індикаторного типу складають різні види електролюмінесценції (для приладів з активним світловим растром) і електрооптичні явища (для приладів з пасивним світловідображаючий растром). У промисловості найбільш широко представлені жидкористалічні, напівпровідникові (світлодіодні), вакуумні люмінесцентні, газорозрядні індикатори. Ці вироби винуються у вигляді цифрових і цифро-буквених індикаторів, багаторозрядних монодісплеїв, універсальних інформаційних плоских екранів, що відображають цифри, букви, символи, Графіки, а також рухомі двомірні картини.
Формувачі сигналів зображень (ФСИ) або формувачі відеосигналів (ФВС) - прилади, призначені для перетворення образів (зображень) в адекватну їм послідовність електричних сигналів. Основне застосування ці приади знаходять в телевізійних передавачах, а також в фототелеграфіі, при зчитуванні інформації на вході ЕОМ, в приладах контролю технологічних процесів і т. П. Мініатюрні твердотільні ФСИ спільно з мікропроцесорами використовуються при розробці систем штучного зору роботів, а в майбутньому і людини. Робота приладів базується на фізиці фотоелектричних явищ. Типовими представниками є фоточутливі прилади із зарядним зв'язком (ФПЗС) - багатоелементні інтегральні фотоприймачі з вбудованим електронним самоскануванням, що забезпечує послідовне зчитування інформації з усіх фоточутливих осередків.
Волоконно-оптичні лінії зв'язку (ВОЛЗ) - пристрої і системи, основу яких залишає гнучкий волоконно-оптичний світловод (у вигляді кабелю), зчленований з випромінювачем на одному (передавальному) кінці і з фотоприймачем - на іншому (приймальному). Вони виконують функції ліній зв'язку та передачі даних: це надкороткі лінії (до 1 м) для обміну інформацією в високовольтній апаратурі; короткі бортові та внутрішнього ВОЛЗ (5 ... 1000 м); лінії середньої протяжності (1 ... 20 км), що становлять основу між машинно інтегральних мереж передачі даних і розгалужених внутрішньо міських АТС; магістральні ВОЛЗ довжиною в тисячі кілометрів, в тому числі між- і трансконтинентальні, а також підводні. Фізичну основу ВОЛЗ складають процеси розповсюдження оптичних сигналів по волоконному світлоодіоду, а також світло-генераційні і фотоелектричні явища в випромінювачі і прийомнику. Для технічної реалізації використовуються головним чином надчисті кварцові світлопроводи, напівпровідникові гетеро-лазери і світлодіоди на з'єднаннях А3В5, фотодіоди (лавинні і з р-i-n-структурою) на основі кремнію і з'єднань А3В5. Темою даної роботи є дослідження основних принципів побудови і реалізації волоконно-оптичних ліній зв'язку міських телефонних мереж.

1.2. Волоконно-оптичні лінії зв'язку.
Волоконно-оптичні лінії зв'язку (ВОЛЗ) представляють собою приладову реалізацію такого виду зв'язку, особливістю якого є передача інформації за допомогою оптичних сигналів по волоконних світловодів. Що підлягають передачі електричні сигнали (наприклад, послідовність імпульсів з виходу ЕОМ) через електронну схему збудження надходять на напівпровідниковий випромінювач і перетворюються в ньому в оптичні сигнали; випромінювання, закодоване цими сигналами, вводиться в волоконний світловод і поширюється по ньому на необхідну відстань; на приймальному кінці здійснюється фотоелектричне перетворення оптичних сигналів в електричні і їх посилення в електронній схемі приймача. Волоконний світлодіод (основа ВОЛЗ) - тонка гнучка нитка, виготовлена ​​з прозорого матеріалу таким чином, що її центральна частина оптично більш щільна, ніж периферійні області. Внаслідок цього сколлімірованний промінь світла, що направляється на торець волокна, поширюється уздовж його осі і може пройти з малим загасанням значну відстань.
Зовнішній діаметр оболонки світловоду має стандартний розмір 125 мкм (відповідно до міжнародного стандарту CCITT). Волоконний світловод має недостатню механічну міцність і може бути легко пошкоджений. Тому після формування центральної частини волоконного світловода він, як це показано на малюнку, захищається механічно міцним покриттям [1].

Довжина Хвилі, мкм
Мал. 1.2. Спектральні характеристики втрат випромінювання в кварцовому волоконному світловоді.

Поширення світла в волоконному світловоді характеризується безліччю параметрів, але найважливішими з них є параметри, що характеризують втрати на поширення і спектральну смугу пропускання. Втрати при поширенні характеризуються величиною загасання світлової енергії на одиничному довжині світловода (дБ) і залежать від довжини хвилі випромінювання (мал. 1.2).
Перша система оптичного зв'язку діяла в спектральної області поблизу 0,8 мкм. Пізніше в більш довгохвильовій частині спектра була виявлена ​​область хвиль, в якій можна отримати вкрай низькі втрати і широку смугу пропускання. Завдяки розвитку технології був виготовлений майже не містить домішок волоконний світловод з дуже низькими втратами 0,2 дБ / км на довжині хвилі 1,55 мкм.
Волоконний світловод як середовище поширення сигналу в зв'язку має наступні основні особливості:
1. Низькі втрати. Втрати на 2 порядки менше, ніж у застосовувалися раніше мідних лініях, що дозволяє подовжити, ділянки між ретрансляторами.
2. Широка смуга пропускання. Смуга пропускання понад 1 ГГц · км забезпечує одночасне збільшення протяжності ділянок між ретрансляторами і обсягу інформації, що передається.
3. Мала товщина і вага. Світловодні лінії легко прокладати.
4. Не схильні до впливу електромагнітної індукції. Можна прокладати поблизу електричних кабелів і електрифікованих залізничних колій. Стійкі до ударів блискавок.
5. Малі витоку випромінювання уможливлюють високу ступінь секретності передачі інформації.
У ВОЛЗ використовуються два різновиди циліндричних волоконних світловодів: двошарові ступінчасті світлопроводи із стрибкоподібним зміною показника заломлення між серцевиною і оболонкою і градієнтні світловоди, в яких показник заломлення в площині, перпендикулярній осі, монотонно зменшується від центру до периферії. У двошаровому світловоді випромінювання поширюється вздовж осі завдяки ефекту повного внутрішнього відображення, при цьому окремі промені мають траєкторії, описувані ламаними лініями, що змінюють напрямок на границі серцевина - оболонка [1].

Мал. 1.3. Поширення світла: а - в волоконному світловоді із ступінчастим профілем показника заломлення; б - в градієнтному світловоді
У градієнтному світловоді рефракція призводить до самофокусування окремих променів на осьовій лінії, при цьому їх траєкторії являють собою синусоїди, а для немерідіональних променів - гвинтові лінії (мал. 1.3).
Описаним механізмом світло передачі обумовлена ​​і дисперсія волокна, яка полягає у відмінності групових швидкостей складових оптичного випромінювання. Цей ефект викликається двома причинами: по-перше, промені з різними кутами падіння проходять в світловоді різні відстані і, по-друге, властивості матеріалу залежать від довжини хвилі випромінювання, а будь-яке реальне джерело не строго монохромаційне. Іншими словами, дисперсія волокна, що трактується більш широко, ніж це прийнято в традиційній оптиці, залежить не тільки від ступеня когерентності випромінювання, але і від геометричних характеристик волокна.
Дисперсія подібна інерційним процесам в електричних ланцюгах і електронних приладах проявляється в завалі частотної характеристики світловода (залежність інтенсивності випромінювання на виході від частоти модуляції) і в спотворенні переданих імпульсів світла (розпливання, розширення).
 Якісне порівняння двох типів волокон призводить до висновку, що градієнтні світловоди повинні мати кращі дисперсійні властивості. У них промінь світла, що поширюється по викривленій траєкторії, значну частину шляху проходить в областях з зменшеним значенням n, т. Е. З більшою швидкістю, ніж, наприклад, осьової промінь. Тому при розходженні довжин двох світлових шляхів час їх проходження променями може виявитися практично однаковим. У світловоді із ступінчастим вимірюванням показника заломлення ефект вирівнювання часу поширення не має місця, так як швидкість поширення світла по всьому перетину сердечника постійна. По суті прагнення послабити дисперсійні ефекти і стало основним стимулом розвитку градієнтних світловодів.
Причинами втрат оптичної потужності при розповсюдженні сигналу по волокну є різні види поглинання, а також обумовлена ​​розсіюванням деформація к розподілу променевого потоку і витікання виникають внеапертурних променів з серцевини.
Для кількісної оцінки втрат пропускання використовується питомий загасання оптичного сигналу, виражене в дБ / км,
                                           (1.11)
де Рвх і Рвих - потужності каналіруємого випромінювання на вході і виході світловода довжиною L, км. Якщо є різні не взаємодіючі механізми втрат, то певні по (1.1) загасання складаються, т. Е.
 ,                                           (1.12)
де bi - питомий загасання, що вноситься i-м механізмом втрат.
Розглянемо найбільш суттєві з цих механізмів.
1. Фундаментальні втрати, властиві матеріалу і принципово непереборні. Виділяють два види фундаментальних втрат. Один вид - власне поглинання в матеріалі світловода (втрати BМ), яке в УФ-області пов'язано з електронними переходами між дозволеними енергетичними рівнями атомів, а в ІК-області - з Багатофотонним і коливальним збудженням молекул. «Хвости» смуг поглинання можуть доходити до робочого діапазону довжин хвиль світловода, що проявиться в загасання. Експериментально встановлено, що для кварцу вже при λ 0,6 мкм УФ-поглинання стає менше 1 дБ / км, а ІК-поглинання, ефективне при λ 8 ... 12 мкм, при λ 1 мкм взагалі не позначається.
Інший вид фундаментальних втрат - релеєвське розсіювання на різного роду нерегулярні, що приводить до втрат
                                          (1.13)
де постійна тим менше, чим нижче температура «заморожування» флуктуації складу світловода, що охолоджується при виготовленні.
Для кварцу при його ретельній обробці експериментально отримано дБ / (км ∙ мкм-4), щo для λ = 0,82 мкм дає bрел 1,5 дБ / км, а при λ = 1,55 мкм bрел 0,14 дБ / км . Слід підкреслити, що ні універсальна константа, вона залежить і від вибору матеріалу світловода, і від технології його обробки, т. Е. Принципово можна очікувати отримання менших, ніж досягнуто в кварці, релеєвському втрат. Найбільш характерним моментом в (1.3) є сильна залежність bрел від λ, з чого випливає, що в далекій ІЧ-області релеевскому втрати стають нехтуваьно малими.
2. Домішкове поглинання, обумовлене наявністю домішок (втрати bіон). У кварці такими домішками, що проявляються як центри забарвлення, є іони металів групи мідь - хром, а саме мідь, хром, магній, нікель, залізо. Однак при сучасних методах очищення роль домішок в кварці виявляється несуттєвою; значення їх як центрів забарвлення зберігається лише для багатокомпонентного скла.
3. Технологічні розкид визначальних параметрів світловода (втрати bтехн): еліптичність серцевини, статистичні флуктуації її діаметра і показника Δ по довжині світловода, порушення обраного закону розподілу показника заломлення по перетину серцевини [зокрема, дуже часто на осі світловода спостерігається провал кривої n (r )]. Все це призводить до розсіювання і перекачування частини енергії поширюється випромінювання в випливають моди.
4. Явища, пов'язані з дефектами експлуатації, що проявляються вже після виготовлення волокна. Це втрати, зумовлені мікрозгибами, що виникають в місцях контакту волокна із захисними оболонками і зміцнюючими елементами кабелю. Практично після укладання волокна в кабель його загасання може на 20 ... 50% перевищити початкове значення. Додаткові механічні напруги і мікроизгиби виникають також при зміні температури навколишнього середовища, причому вони тим значніше, чим ширше діапазон робочих температур ΔΘраб. Характерно, що температурні ефекти обумовлені не тільки взаємодією волокна з оточуючими елементами, але і внутррішніми напруженнями, а також зміною величини Δ через відмінності (нехай незначного) фізичних властивостей серцевини і оболонки. Обидва види втрат - кабельні bкаб і температурні - повністю усунути не вдається, однак при оптимальній конструкції волокна і кабелю вони можуть бути досить малими.
5. Втрати bR, зумовлені впливом проникаючої радіації і принципово не переборні. У кварцових волокнах іонізуюче випромінювання призводить до розриву зав’язків в молекулі Si02 і появи вільних зав’язків, які служать пастками зарядів, що підвищує в кінцевому рахунку загасання сигналу. Детальний опис радіаційного впливу викликає складності, які спостерігаються явища не завжди допускають однозначну інтерпретацію, однак деякі загальні закономірності для кварцових світловодів все ж можуть бути сформульовані. Встановлено, що при малих дозах, що не перевищують 107 радий, різні види радіації (електрони, протони, нейтрони, альфа-, гамма- і рентгенівське випромінювання) надають на світлопроводи практично однаковий вплив. При слабких впливах додаткове поглинання спочатку лінійно залежить від дози, а потім спостерігається насичення. Наведення поглинання складається з двох компонентів: стабільного і нестабільного, зникаючого при відпалі або інтенсивної засвітці. Як правило, обидва компонента наведеного поглинання значно більше для легованого, ніж для чистого кварцу.
Важлива загальна закономірність радіаційних дефектів проявляється в тому, що вони тим менше впливають на загасання, чим більше довжина хвилі випромінювання: в першому наближенні при мкм наведені втрати пропорційні, де r = 5 ... 7.
6. Втрати bд, що виникають внаслідок тимчасових деградаційних явищ. При витягуванні волокон на їх поверхні утворюються мікротріщини, які з плином часу можуть збільшуватися і викликати появу додаткових втрат (а в кінцевому рахунку і повне руйнування волокна). Процес істотно прискорюється при наявності механічних деформацій і хімічному дії тих чи інших реагентів, головним чином вологи і кисню, усунути вплив яких практично неможливо.
Підводячи підсумки, можна розписати загальний вираз (1.14) наступним чином:

                    (1.14)

Відзначимо, що користуватися (1.14) практично неможливо: більшість його складових не розраховуються і характеризуються індивідуальної спектральної залежністю. Типовий спектр поглинання високочистого кварцового світловода (поза кабелю) представлений на рис. 9.5, де наочно наявність трьох вікон прозорості поблизу довжин хвиль 0,85; 1,3 і 1,55 мкм і перевага довгохвильових вікон.

    2. Технічна реалізація ВОЛЗ
    Оптичне волокно зазвичай буває одного з двох типів: одномодові (мал. 2.1а), в якому поширюється тільки одна мода (тип розподілу переданого електромагнітного поля), і багатомодові (мал. 2.1б) - з передачею безлічі (близько сотні) мод. Конструктивно ці типи волокон розрізняються тільки діаметром сердечника - світловедучої частини, всередині якої коефіцієнт заломлення трохи вище, ніж в периферійній частині - оболонці. У техніці використовуються як багатомодові, так і одномодові оптичні волокна. Багатомодові волокна мають великий (приблизно 50 мкм) діаметр сердечника, що полегшує їх з'єднання один з одним. Але оскільки групова швидкість світла для кожної моди різна, то при передачі вузького світлового імпульсу відбувається його розширення (збільшення дисперсії). У порівнянні з багатомодовими у одномодових волокон переваги і недоліки міняються місцями: дисперсія зменшується, але малий (5 ... 10 мкм) діаметр сердечника значно утрудняє з'єднання волокон цього типу і введення в них світлового променя лазера

Мал. 2.1 Види оптичних волокон.
Внаслідок цього одномодові оптичні волокна знайшли переважне застосування в лініях зв'язку, що вимагають високої швидкості передачі інформації (лінії верхнього рангу в ієрархічній структурі ліній зв'язку), а багатомодові найчастіше використовуються в лініях зв'язку з порівняно невисокою швидкістю передачі інформації. Є так звані когерентні волоконно-оптичні лінії зв'язку, де придатні тільки одномодові волокна. У багатомодовому оптичному волокні когерентність прийнятих світлових хвиль падає, тому його використання в когерентних лініях зв'язку непрактично, що і зумовило застосування в подібних лініях тільки одномодових оптичних волокон.
Навпаки, хоча при використанні оптичних волокон для датчиків вищевказані фактори теж мають місце, але в багатьох випадках їх роль вже інша. Зокрема, при використанні оптичних волокон для когерентних вимірів, коли з цих волокон формується інтерферометр, важливою перевагою одномодових волокон є можливість передачі інформації про фазу оптичної хвилі, що нездійсненно за допомогою багатомодових волокон. Отже, в даному випадку необхідно тільки одномодове оптичне волокно, як і в когерентних лініях зв'язку. Проте, на практиці застосування одномодового оптичного волокна при вимірюванні нетипово через невелику його дисперсії. Коротше кажучи, в сенсорної оптоелектроніці, за винятком датчиків-інтерферометрів, використовуються багатомодові оптичні волокна. Ця обставина пояснюється ще й тим, що в датчиках довжина використовуваних оптичних волокон значно менше, ніж в системах оптичного зв'язку.
Основними достоїнствами оптичних волокон є:
• широкополосність (передбачається до декількох десятків терагерц);
• малі втрати (мінімальні 0,154 дБ / км);
• малий (близько 125 мкм) діаметр;
• мала (приблизно 30 г / км) маса;
• еластичність (мінімальний радіус вигину 2 MM);
• механічна міцність (витримує навантаження на розрив приблизно 7 кг);
• відсутність взаємної інтерференції (перехресних перешкод типу відомих в телефонії "перехідних розмов");
• безіндукційнність (практично відсутній вплив електромагнітної індукції, а отже, і негативні явища, пов'язані з грозовими розрядами, близькістю до лінії електропередачі, імпульсами струму в силовій мережі);
• вибухобезпечність (гарантується абсолютною нездатністю волокна бути причиною іскри);
• висока електроізоляційна міцність (наприклад, волокно довжиною 20 см витримує напругу до 10000 B);
• висока корозійна стійкість, особливо до хімічних розчинників, олив, воді.
В області оптичного зв'язку найбільш важливі такі достоїнства волокна, як широкополосність і малі втрати, причому в будівництві внутрішньо міських мереж зв'язку поряд з цими властивостями особливе значення мають малий діаметр і відсутність взаємної інтерференції, а в електрично несприятливому довкіллі - безіндукційнність. Останні ж три властивості в більшості випадків тут не грають якоїсь помітної ролі.
З подібних кварцових оптоволокон виготовляються волоконно-оптичні кабелі. Найбільш широкого поширення набули чотири основні конструкції волоконно-оптичного кабелю (ВОК) (мал. 2.2): повівна, в якій волоконні модулі обвиваються навколо центрального зміцнюючого елемента; кабелі пучкового скручування, в яких навивці піддаються групи (пучки) модулів, попередньо укладені в трубки; кабелі з профільним зміцнюючих елементом, в яких волоконні модулі вільно укладаються в гвинтові пази зміцнюючого елемента; стрічкові кабелі, в яких скручування піддаються стрічки, що містять кілька волокон і набрані стопою. Перші дві конструкції є класичними, запозиченими з електротехнічної практики.

Мал. 2.2. Основні різновиди волоконно-оптичних кабелів: повівная конструкція (а), кабелі пучкового скручування (б), з профільним зміцнюючих елементом (в), стрічковий (г):
1 - волоконно-оптичний модуль; 2 - зміцнюючий елемент; 3 - захисна оболонка.
Незалежно від конкретної конструкції основними елементами кабелю (крім волоконних модулів) є: зміцнюючі елементи, зазвичай полімерні, іноді металеві, службовці для додання кабелю необхідної розривної міцності та розвантаження волокон від розтягування; зовнішні захисні покриття, нерідко баатоболонкогві, що оберігають від проникнення вологи, парів шкідливих речовин і від зовнішніх механічних впливів; армуючі елементи, що підвищують опірність кабелю радіальним механічних впливів; ізольовані металеві дроти, які монтуються в кабелі поряд з оптичними волокнами і забезпечують електроживлення ретрансляторів на лінії зв'язку; внутрішні розділові шари і стрічки, що скріплюють окремі групи елементів і зменшують тиск різних елементів конструкції один на одного; гідрофобний заповнювач, що послабляє шкідливий вплив вологи на оптичні волокна.
Широкі дослідження світловодних кабелів, створення величезного числа різноманітних конструкцій, багаторічний досвід виробництва і застосування цих виробів - все це не призвело, однак, до вироблення остаточних оптимізованих рішень. Поява мікрозгибів волокна в складі кабелю, терморассогласованіе волокна і кабельних матеріалів, гарантований захист від впливу вологи на волокно - ці проблеми як і раніше далекі від повного вирішення.
Що передають і приймають модулі. Призначення передавального модуля (рис. 2.2, а) складається в перетворенні вхідної інформації у вигляді електричних сигналів в оптичні сигнали, узгоджені з каналом передачі (волоконним світловодом); при цьому модуль повинен надійно функціонувати при всіх можливих змінах зовнішніх факторів (температури, вологості, вібрації, коливань напруги живлення і т. п.).
У пристрої збудження сигнал, що надходить через вхідний електричний роз'єм, перетворюється в потужні імпульси накачки, що перевищують поріг генерації лазера. Це пристрій може здійснювати і деякі додаткові функції: завдання постійного зміщення (предпороговая підживлення); надання імпульсу накачування спеціальної форми, що забезпечує форсування початку і обриву генерації; зміна тривалості імпульсу, збудження в порівнянні з вступником імпульсом (наприклад, для поліпшення теплового режиму роботи лазера) і т. п. 

Мал. 2.3. Структурні схеми:
а - передавального модуля (1 - вхідний електричний з'єднувач; 2 - схема збудження; 3 - схема зворотного зв'язку; 4 - оптичний пристрій (4 '- светоделітель; 4 "- погоджують елементи; 4'" - оптичний з'єднувач); 5 - термоелектричний охолоджувач (5 '- активний елемент; 5 "- схема управління; 5'" - датчик температури); 6 - корпус); б - приймального модуля (1 - оптичний з'єднувач; 2 - підсилювач (включаючи попередній підсилювач 2 '); 3 схема оптимальної (квазіоптимальний) обробки (фільтр); 4 - схема прийняття рішення; 5 - електричний з'єднувач; в - корпус) електричні інформаційні ланцюга; ---- ланцюга харчування; оптичні сигнали

У пристрій збудження можуть бути введені і блоки, що виконують зовсім інші функції: аналого-цифрове перетворення сигналу, кодування, мультиплексування і ін. В цьому випадку передавальний модуль фактично перетворюється в термінал лінії передачі інформації; його опис виходить за рамки даного розгляду. Пристрій збудження виконується у вигляді інтегральної монолітної або гібридної мікросхеми.
«Центром» передавального модуля є випромінювач - саме в ньому відбувається оптоелектронні перетворення. Основні випромінювачі ВОЛЗ - напівпровідникові інжекційні моно і гетеролазери на основі сполук GaAlAs (для діапазону довжин хвиль 0,8 ... 0,9 мкм) і InGaAsP (1,3 ... 1,6 мкм). У напівпровідникових лазерах активним елементом є кристали напівпровідника, що утворюють резонатор і порушувані або інжекцією струму через р-n-перехід, або пучком електронів. Відповідно розрізняють інжекційні лазери і лазери з електронним збудженням.
Випромінювання лазера надходить на вихідний оптичний пристрій, що включає елементи узгодження (селективні фільтри або змішувачі мод; елементи, які перетворюють діаграму спрямованості випромінювання до оптимального для введення в волокно увазі) і оптичний з'єднувач. Частина світлового потоку лазера за допомогою светоделітель (або шляхом використання внеапертурного випромінювання) направляється на фотоприймач зворотного зв'язку, який через мікроелектронний пристрій управління так впливає на пристрій збудження і на лазер, щоб здійснювалася компенсація температурних, деградаційних і інших змін потужності на виході модуля. Для ослаблення температурних ефектів в модуль вводиться термоелектричний охолоджувач, що включає вимірювач і схему автоматичного регулювання температури.
Найважливішою частиною модуля є корпус, що виконується зазвичай у вигляді плоскої прямокутної металевої коробочки з електричним і оптичним зєднувальними на протилежних торцях. У тих випадках, коли передбачається монтаж модуля безпосередньо на друковану плату, електричний з'єднувач заземлюєтся системою висновків. Для коротких ВОЛЗ з невисокими швидкостями передачі інформації зручно замість лазера використовувати світлодіоди: це підвищує надійність і довговічність передавального модуля, знижує його вартість, різко спрощує структурну схему. В цьому випадку термоелектричні охолоджувачі не потрібні, виключається також ланцюг фоточутливої ​​зворотного зв'язку.
Передають модулі на основі напівпровідникових інжекційних випромінювачів (лазерів і світлодіодів) характеризуються всіма перевагами, властивими цим приладам: малими габаритними розмірами, довговічністю і надійністю, економічністю, малими живлять напругою, простотою модуляції.
Приймальний модуль (мал. 2.3, б) призначений для зворотного перетворення оптичного сигналу, що надходить з каналу передачі (світловода), в електричний і його відновлення до початкового вигляду; через оптичний узгоджувальний елемент (зазвичай оптичний з'єднувач, а іноді і фокусуються лінза) випромінювання надходить на чутливу майданчик фотоприймача, в якості якого практично повсюдно використовуються фотодіоди: лавинні і з ρ-i-n-структурою [6].
 Призначення наступних каскадів структурної схеми мал(. 2.8, б) полягає в забезпеченні оптимального (або квазіоптимального) прийому, т. Е. В реалізації такого алгоритму, який дозволяє отримати найкращі характеристики (поріг чутливості, смуга частот і ін.) При неминучому дії шумів й викривлення. Конкретне виконання цих каскадів залежить від типу використовуваного фотоприймача і виду надходять інформаційних сигналів (їх амплітуди, частоти слідування, коду і ін.). Крім передавальних і прийомних модулів в лініях далекого зв'язку необхідні також ретранслятори, в даному випадку активні пристрої з оптичними входом і виходом, в яких здійснюється регенерація (відновлення) оптичних сигналів у міру їх загасання при проходженні по світловду. Практично ретранслятор є об'єднанням приймального і передавального модулів, тобто оптоелектронні пристрій з подвійним перетворенням енергії виду світло - електрика - світло.
 3. Принципи побудови та основні особливості ВОЛЗ на ГТС
3.1. Принципи передачі інформації в ВОЛЗ.
Особливістю ВОЛЗ є відносно невелика їх довжина за рахунок глибокого районування мереж. Статистика розподілу протяжності ВОЛЗ міської телефонної мережі в найбільших містах України свідчить, що ВОЛЗ протяжністю до 6 км становлять 65% від усього числа ВОЛЗ. Значні відстані між регенераційними пунктами ВОЛЗ дають можливість відмовитися від обладнання регенераторів в колодязях телефонної каналізації, а також від організації дистанційного живлення (мал.3.1).                                  Мал. 3.1. Схема ГТС на ВОЛЗ.

У найбільш загальному вигляді принцип передачі інформації в волоконно-оптичних системах зв'язку можна пояснити за допомогою мал.3.2. На передавальній стороні на випромінювач світла, в якості якого в ВОЛЗ використовується світлодіод або напівпровідниковий лазер, надходить електричний сигнал, призначений для передачі по лінії зв'язку. Цей сигнал модулює оптичне випромінювання джерела світла, в результаті чого електричний сигнал перетвориться в оптичний. На приймальній стороні оптичний сигнал з оптоволоконна вводиться в фотодетектора. В сучасних ВОЛЗ в якості фотодетектора використовують p-i-n або лавинний фотодіод.
Фотодетектор перетворює падаюче на нього оптичне випромінювання в вихідний електричний сигнал. Потім електричний сигнал надходить на підсилювач (регенератор) і відправляється одержувачу повідомлення. 
Мал. 3.2. Принцип передачі інформації в волоконно-оптичних системах зв'язку.
Вибір елементної бази при реалізації ВОСП і параметри її лінійного тракту залежать від швидкості передачі символів цифрового сигналу. МККТТ встановлено правила об'єднання цифрових сигналів і визначена ієрархія апаратури тимчасового об'єднання цифрових сигналів електрозв'язку. Сутність ієрархії полягає в ступінчастому розташуванні зазначеної апаратури, при якому на кожному ступені об'єднується певне число цифрових сигналів, що мають однакову швидкість передачі символів, відповідну попередньої щаблі. Цифрові сигнали під вторинної, третинної, і т.д. системах виходять об'єднанням сигналів попередніх ієрархічних систем. Для європейських країн встановлені наступні стандартні швидкості передачі для різних ступенів ієрархії (відповідно ємності в телефонних каналах): перша ступінь-2.048 Мбіт / с (30 каналів), друга-8.448 Мбіт / с (120 каналів), третя-34.368 Мбіт / с ( 480 каналів), четверта-139.264 Мбіт / с (1920 каналів). Згідно з наведеними швидкостями можна говорити про первинної, вторинної, третинної і четвертинної групах цифрових сигналів електричного зв'язку (в цьому ж порядку присвоєні назви систем ІКМ).
Апаратура, в якій виконується об'єднання цих сигналів, називається апаратурою тимчасового об'єднання цифрових сигналів. На виході цієї апаратури цифровий сигнал скремблируется скремблер, тобто перетвориться за структурою без зміни швидкості передачі символів для того, щоб наблизити його властивості до властивостей випадкового сигналу. Це дозволяє досягти стійкої роботи лінії зв'язку незалежно від статистичних властивостей джерела інформації. Ськремблірованний сигнал може подаватися на вхід будь-якої цифрової системи передачі, що здійснюється за допомогою апаратури електричного стику.
Для кожної ієрархічної швидкості МККТТ рекомендує свої коди стику, наприклад для вторинної - код HDB-3, для четверичной - код CMI і т.д. Операцію перетворення бінарного сигналу, що надходить від апаратури тимчасового об'єднання в код стику, виконує перетворювач коду стику. Код стику може відрізнятися від коду прийнятого в оптичному лінійному тракті. Операцію перетворення коду стику в код цифровий ВОСП виконує перетворювач коду лінійного тракту, на виході якого виходить цифровий електричний сигнал, що модулює струм випромінювача передавального оптичного модуля. Таким чином, волоконно-оптичні системи передачі будуються на базі стандартних систем ІКМ заміною апаратури електричного лінійного тракту на апаратуру оптичного лінійного тракту.

  3.2. Лінійні коди ВОЛЗ на ГТС
Оптичне волокно, як середовище передачі, а також оптоелектронні компоненти фотоприймача і оптичного передавача накладають обмежують вимоги на властивості цифрового сигналу, що надходить в лінійний тракт. З цього між обладнанням стику і лінійним трактом ВОСП поміщають перетворювач коду. Вибір коду оптичної системи передачі складна і важлива задача. На вибір коду впливає, по-перше, не лінійність модуляційної характеристики і температурна залежність випромінюваної оптичної потужності лазера, які призводять до необхідності використання дворівневих кодів.
По-друге, вид енергетичного спектра, який повинен мати мінімальний вміст низькочастотних (НЧ) і високочастотних (ВЧ) компонент. Енергетичний спектр містить безперервну і дискретну частини. Безперервна частина енергетичного спектра цифрового сигналу залежить від інформаційного сигналу і типу коду. Для того, щоб цифровий сигнал не спотворюється в підсилювачі змінного струму фотоприймача бажано мати низькочастотну складову безперервної частини енергетичного спектра пригніченою, в іншому випадку для реалізації оптимального прийому перед вирішальним пристроєм регенератора потрібне введення додаткового пристрою, призначеного для відновлення НЧ складової, що ускладнює устаткування лінійного тракту . Існує ще одна причина для зменшення низькочастотної складової сигналу. Справа в тому, що оптична потужність, яку випромінює напівпровідниковим лазером, залежить від навколишньої температури та може бути легко стабілізована за допомогою негативного зворотного зв'язку (ООС) за середнім значенням випромінюваної потужності лише в тому випадку, коли відсутня НЧ частину спектру, що змінюється в часі. Інакше в ланцюг ООС доведеться вводити спеціальні пристрої, що компенсують ці зміни.
По-третє, для вибору коду істотно високий вміст інформації про тактовий синхросигнал в лінійному сигналі. У приймачі ця інформація використовується для відновлення фази і частоти хронуючого коливання, необхідного для управління прийняттям рішення в пороговому пристрої. Здійснити синхронізацію тим простіше, чим більше число переходів рівня в цифровому сигналі, тобто чим більше переходів виду 0-1 або 1-0. Кращим з точки зору відновлення тактової частоти і простоти реалізації схеми виділення хронуючї інформації, є сигнал, що має в енергетичному спектрі дискретну складову на тактовій частоті.
По-четверте, код не повинен будь-яких обмежень на передане повідомлення і забезпечувати однозначну передачу будь-якій послідовності нулів і одиниць.
По-п'яте, код повинен забезпечувати можливість виявлення та виправлення помилок. Основною величиною, що характеризує якість зв'язку, є частота появи помилок або коефіцієнт помилок, який визначається відношенням середньої кількості неправильно прийнятих посилок до їх загального числа. Контроль якості зв'язку необхідно виробляти, не перериваючи роботу лінії. Ця вимога передбачає використання коду, що володіє надмірністю, тоді досить фіксувати порушення правил формування коду, щоб контролювати якість зв'язку.
Крім перерахованих вище вимог на вибір коду впливає простота реалізації, низьке споживання енергії і мала вартість устаткування лінійного тракту.
У сучасних оптоволоконних системах зв'язку для міської телефонної мережі ІКМ-120-4 / 5 і ИКМ-480-5 для передачі в якості лінійного коду використовується код CMI, що відповідає більшості перерахованих вище вимог. Особливістю даного коду є поєднання простоти кодування і можливості виділення тактової частоти заданої фази з допомогою вузько смугового фільтра. Код будується на основі коду HDB-3 (принцип побудови представлений на рис.3.3). Тут символ +1 перетвориться в кодове слово 11, символ -1 -в кодове слово 00, символ 0 - в 01

Мал. 3.3. - Принцип побудови коду СМI з HDB-3

   З малюнка 3.3 видно, що для CMI характерно дуже багато переходів, що свідчить про можливість виділення послідовності тактових імпульсів. Поточні цифрові суми кодів мають обмежене значення. Це дозволяє контролювати величину помилки досить простими засобами. Число однойменних наступних один за одним символів не перевищує двох - трьох. Надмірність коду CMI можна використовувати для передачі службових сигналів. Застосовуючи для цієї мети заборонений у звичайному режимі блок 10, а також порушення чергувань 11 і 00.

          3.3. Одноволоконні оптичні системи передачі.
Широке застосування на міській телефонній мережі волоконно-оптичних систем передачі для організації між вузлових з'єднувальних ліній дозволяє в принципі вирішити проблему збільшення пропускної здатності мереж. У найближчі роки потреба у збільшенні кількості каналів буде продовжувати швидко рости. Найбільш доступним способом збільшення пропускної здатності ВОСП в два рази є передача по одному оптичного волокна двох сигналів в протилежних напрямках. Аналіз опублікованих матеріалів і завершених досліджень і розробок одноволоконних оптичних (ОВОСП) систем передачі дозволяє визначити принципи побудови таких систем.
Найбільш поширені і добре вивчені ОВОСП, що працюють на одній оптичній несучої, крім оптичного передавача і приймача містять пасивні оптичні розгалужувачі. Заміна оптичних розгалужень та оптичні циркулятори дозволяють зменшити втрати в лінії 6 дБ, а довжину лінії - відповідно збільшити. При використанні різних оптичних несучих та пристроїв спектрального ущільнення каналів можна в кілька разів підвищити пропускну здатність і відповідно знизити вартість в розрахунку на один канало - кілометр.
Збільшити розв'язку між протівонаправленнимі оптичними сигналами, знизити вимоги до оптичних розгалужувачів, а отже, рівень перешкод і збільшити довжину лінії можна шляхом спеціального кодування, при якому передача сигналів одного напрямку здійснюється в паузах передачі іншого напрямку. Кодування зводиться до зменшення тривалості оптичних імпульсів і утворення тривалих пауз, необхідних для розв'язки сигналів різних напрямків. У ВОСП, побудованих таким чином, можуть бути використані ербієві волоконно-оптичні підсилювачі. Дуплексний зв'язок організовується за принципом поділу за часом, яке змінюється за допомогою зміни напрямку накачування.
Розв'язку між оптичними сигналами можна збільшити, не вдаючись до обуженной імпульсів, якщо до передачі в одному напрямку когерентне оптичне випромінювання і відповідні методи модуляції, а в іншому - модуляцію сигналу за інтенсивністю. При цьому істотно зменшується вплив як оптичних розгалужень, так і зворотного розсіювання оптичного волокна.
Якщо дозволяє енергетичний потенціал апаратури, на відносно коротких лініях може бути використаний тільки одне оптичне джерело випромінювання на одному кінці лінії. З протилежного боку замість модульованого оптичного джерела застосовується модулятор відбитого випромінювання. Такий метод двостороння одному ОВ забезпечує високу надійність обладнання та застосування волоконно-оптичних систем передачі в екстремальних умовах експлуатації.
Після досягнення високого рівня розвитку волоконно-оптичної техніки, коли стане практично можливим передавати оптично сигнали на різних модах ОВ з достатньою для ВОСП розв'язкою, дуплексний зв'язок по одному ОВ може бути організована на двох різних модах, що поширюються в різних напрямках, з використанням модових фільтрів і формувачів мод випромінювання.
Кожна одноволоконна ВОСП розглянутих типів має переваги і недоліки. У таблиці 1 показані гідності (знаком «+») систем, їх можливості щодо досягнення найкращих параметрів. На мережах зв'язку знаходять застосування одноволконні ВОСП з оптичними розгалужувачами і зі спектральним ущільненням. Тут застосування вітчизняне обладнання – чотирьох волоконний оптичний кабель, апаратура «Соната-2» (довжина хвилі 0.85 мкм) і ІКМ-120-4 / 5 (довжина хвилі 1.3 мкм). Як пристрої спектрального ущільнення використовувалися пристрої спектрального об'єднання і розподілу УСОД-0.

Мал. 3.4. Схема організації світловодного тракту зі спектральним ущільненням
Вони являють собою пасивні оптичні пристрої, що забезпечують за допомогою інтерференційного світлофільтру об'єднання в одному ОВ і поділ сигналів з несучими на хвилях 0.85 і 1.3 мкм. Схема організації світловодного тракту зі спектральним ущільненням показана на мал.3.4.

    3.4. Побудова передавальних і приймальних пристроїв ВОЛЗ ГТС
     3.4.1. Види модуляції оптичних коливань
Для передачі інформації через оптичне волокно необхідна зміна параметрів оптичної несучої в залежності від змін вихідного сигналу. Цей процес називається модуляцією.
Існує три види оптичної модуляції:
1)	Пряма модуляція. При цьому сигнал, що модулює управляє інтенсивністю(потужністю) оптичної несучої. В результаті потужність випромінювання змінюється за законом зміни модульованого сигналу(мал.3.5).

Мал.. 3.5 – Пряма модуляція
2) Зовнішня модуляція. В цьому випадку для зміни параметрів несучої використовують модулятори, виконані з матеріалів, показник заломлення яких залежить від впливу або електричного, або магнітного, або акустичного полів. Змінюючи вихідними сигналами параметри цих полів, можна модулювати параметри оптичної несучої (мал..3.6).

Мал. 3.6 -Зовнішня модуляція

3) Внутрішня модуляція. У цьому випадку вихідний сигнал управляє параметрами модулятора, введеного в резонатор лазера (мал.3.7).

Мал. 3.7. Внутрішня модуляція
Метод внутрішньої модуляції оптичної несучої має ряд істотних недоліків:
• вимагає електронних схем компенсації через нелінійність ват-амперної характеристики лазера;
• впливає на спектр випромінювання лазера і амплітуди окремих мод резонатора;
• не дозволяє в повній мірі використовувати інші більш прогресивні методи кодування, засновані на модуляції амплітуди і фази, що застосовуються в спеціальних модуляторах;
• незручний для систем з оптичним мультиплексированием з поділом по довжинах хвиль, де кілька джерел, модулюють сигналів одночасно використовуються для передачі інформації по одній несучої.
  Замість застосування внутрішньої модуляції, можна здійснити процес модуляції, використовуючи проміжну несучу, або поднесущую, на радіочастоті в діапазоні fн = 10МГц-10ГГц. Цією модульованої піднесе можна потім модулювати основну оптичну несучу fс. Головна відмінність цієї схеми модуляції від схеми прямої модуляції в тому, що при цьому можуть бути використані різні стандартні методи і пристрої модуляції: амплітудні, частотні, фазові і комбіновані, добре розроблені для діапазону радіочастот.
Схема використання проміжної несучої показана на малюнку 3.8. (як приклад приведена схема амплітудної маніпуляції струму збудження лазера).
       Мал. 3.8. - Схема модуляції з використанням проміжної несучої.
 
 Використання піднесе (тобто несучої для кожного частотного каналу) необхідно і при багатоканальної модуляції в системах з оптичним мультиплексированием по довжинах хвиль.
Для зовнішньої модуляції необхідні електрооптичні (ЕОМ) і акусто-оптичні (АОМ) модулятори.
Принцип дії ЕОМ заснований на електрооптичних ефекті - зміні показника заломлення ряду матеріалів під дією електричного поля. Ефект, коли показник заломлення лінійно залежить від напруженості поля, називається ефектом Поккельса. Коли величина показника заломлення нелінійно залежить від напруженості електричного поля, то це ефект Керра. Електрооптичний ефект спостерігається в деяких анізотропних кристалах, коли ефект Керра в ряді рідин (нітрогліцерин, сірковуглецю).
Акустооптичні модулятори засновані на акустооптичному ефекті - зміні показника заломлення речовини під впливом ультразвукових хвиль. Ультразвукові хвилі збуджуються в речовині за допомогою п'єзо кристала, на який подається сигнал від генератора з малим вихідним опором і великий акустичною потужністю.

3.4.2. Вибір оптичного передавача
На рис.3.9 представлена ​​структурна схема оптичного передавача (ОП) з прямою модуляцією несучої. Перетворювач коду ПК перетворює стикового код, в код, який використовується в лінії, після чого сигнал надходить на модулятор. Схема оптичного модулятора виповнюється у вигляді передавального оптичного модуля (ПОМ), який крім модулятора містить схеми стабілізації потужності і частоти випромінювання напівпровідникового лазера або світловипромінюючого діода. Тут модулюючий сигнал через диференціальний підсилювач УС-1 надходить в прямий модулятор з випромінювачем (МОД). Модульований оптичний сигнал випромінюється в основне волокно ОВ-1. Для контролю потужності випромінюваного оптичного сигналу використовується фотодіод (ФД), на який через допоміжне волокно ОВ-2 подається частина випромінюваного оптичного сигналу. Напруга на виході фотодіода, відображає всі зміни оптичної потужності випромінювача, посилюється підсилювачем УС-2 і подається на інвертується вхід підсилювача УС-1. Таким чином, створюється петля негативного зворотного зв'язку, що охоплює випромінювач. Завдяки введенню ООС забезпечується стабілізація робочої точки випромінювача. При підвищенні температури енергетична характеристика лазерного діода зміщується, і при відключених ланцюгах стабілізації потужності рівень оптичної потужності при передачі «0» (Р0) і при передачі «1» (Р1) зменшуються, різниця струму зміщення Іб і порогового струму Iп збільшується, а різниця Р1 -Р0 зменшується. Після часу встановлення перехідних процесів в ланцюгах стабілізації встановлюються нові значення Іб і Iп і відновлюються колишні значення Р1-Р0 і Рср. Для зменшення температурної залежності порогового струму в передавальному оптичному модулі є схема термокомпенсації (СТК), що підтримує всередині ПЗЗ постійну температуру з заданим відхиленням від номінального значення. Сучасні мікрохолодильників дозволяють отримувати відхилення не більше тисячних часток градуса.

Мал. 3.9. Структурна схема оптичного передавача
 
3.4.3. Вибір оптичного приймача.

Структурна схема оптичного приймача показана на мал.3.10. Приймач містить фотодетектор (ФД) для перетворення оптичного сигналу в електричний. Малошумний підсилювач (УС) для посилення отриманого електричного сигналу до номінального рівня. Посилений сигнал через фільтр (Ф), що формує частотну характеристику приймача, що забезпечує квазіоптимальний прийом, надходить в пристрій лінійної корекції (ЛК). У ЛК компенсуються частотні спотворення електричного кола на стику фотодіода і першого транзистора підсилювача. Після перетворень сигнал надходить на вхід вирішального пристрою (РУ), де під дією тактових імпульсів, що надходять від пристрою виділення тактової частоти (втч), приймається рішення про прийняте символі. На виході оптичного приймача є перетворювач коду (ПК), що перетворює код лінійний в стикового код.

Мал. 3.10. Структурна схема оптичного приймача

У таблиці 3.1 наведені порівняльні характеристики принципів побудови одноволконних ВОЛЗ. Основними параметрами порівняння були мінімальне загасання, захищеність сигналів, обсяг переданої інформації, вартість, надійність, стійкість до зовнішніх впливів.

Таблиця 3.1 - Порівняльна характеристика принципів побудови одноволоконних ВОЛЗ
Тип ВОСП	Мінімальна загасання, максимальна довжина РУ

	Захищеність сигналів
	Великий обсяг інформації, що передається	Відносно низька вартість	Висока надійність і стійкість до зовнішніх впливів	
З оптичними розгалуженнями				     +		
З оптичними циркулятора	   +					
З спектральним ущільненням		 +	    +			
З поділом за часом з використанням оптичних перемикачів		 +				
З поділом за часом з використанням оптичних підсилювачів	   +	 +				
З когерентним випромінюванням в одному напрямку і модуляцією інтенсивності в іншому		 +	    +			
З одним джерелом випромінювання				  +	     +	
З модовая поділом			    +			
З когерентним випромінюванням для обох напрямків з різними видами модуляції	   +	 +	    +			

     4. Основи проектування систем волоконно-оптичного зв'язку.

4.1. Основні вимоги до системи волоконно-оптичного зв'язку
При проектуванні системи волоконно-оптичного зв'язку слід, виходячи з призначення системи, чітко сформулювати вимоги до неї вимоги, що визначить в подальшому сам процес проектування, технічну ефективність і економічну доцільність прийнятих рішень. До загальних вимог до цих систем можна віднести:
1. Заданий обсяг переданої інформації. Ця вимога зазвичай характеризується необхідної пропускною здатністю системи, швидкістю передачі інформації, числом еквівалентних стандартних каналів тональної частоти.
2. Стійкість до перешкод системи. Ця вимога характеризується відношенням сигнал / шум на вході або виході оптичного приймача, або ймовірністю помилки при передачі інформації.
3. Тип переданої інформації: цифровий або аналоговий.
4. Відстань між кінцевими пристроями або терміналами. Кількість терміналів.
5. Умови прокладки і експлуатації системи. Ця вимога покликане враховувати, прокладається чи лінія в ґрунт, в канали кабельної каналізації, всередині приміщення, на борту об'єкта, всередині радіоелектронного пристрою і т. Д.
6. Вимоги до массогабаритних і вартісних характеристик системи, її надійності.
Крім цих вимог, при проектуванні необхідно враховувати ряд додаткових зовнішніх чинників, пов'язаних зі специфікою розроблюваної системи, наприклад, таких як фізичний і хімічний склад навколишнього середовища, перспективи розвитку та модернізації системи, наявність зовнішніх електромагнітних і радіаційних впливів і ін. Облік сукупності всіх перерахованих факторів робить процес проектування волоконно-оптичних систем зв'язку (ВОСС) досить складним і може привести до неоднозначного рішення, коли вибір остаточного варіанту визначається конкретними умовами застосування.
Послідовність проектування ВОСС значною мірою визначається специфікою системи зв'язку і умовами проектування (можливістю вибору елементної бази ВОСС, наявністю досить повної інформації про технічні характеристики різних елементів систем і ін.) І в конкретних випадках може відрізнятися. При проектуванні розробник, як правило, спирається на вже наявну на ринку збуту елементну базу ВОСС або на елементи, які повинні з'явитися найближчим часом і технічні характеристики яких відомі або прогнозуються з високим ступенем достовірності.
Починають проектування з чіткого формулювання вимог до ВОСС і аналізу наявної в розпорядженні, розробника елементної бази. Потім виконують аналіз топології побудови ВОСС, яка визначається кількістю терміналів в системі і її призначення.

4.2. Послідовність проектування волоконно-оптичних систем зв'язку.
Наступний етап, як правило, полягає в обґрунтованому виборі елементної бази ВОСС. На даному етапі визначають, чи може ширина смуги пропускання ВОК в сукупності з джерелом випромінювання забезпечити необхідну широкополосність (швидкість передачі: інформації) при даній відстані між кінцевими пристроями або терміналами і відомої чутливості оптичного приймача, необхідної для забезпечення необхідного відносини сигнал / шум або ймовірності помилки . Визначають довжину регенераційної ділянки при заданих вимогах до системи, кількість ретрансляторів в системі, якщо вони необхідні, можливість просторового (шляхом передачі різних сигналів по різним ВС), тимчасового або спектрального ущільнення, вид модуляції. При виборі елементної бази ВОСС слід проводити економічні оцінки системи, пов'язані з визначенням питомої вартості кожного типу елементів в загальній сумі витрат на систему, т. Е. Визначити що обумовлює основні витрати в системі: ВОК, кінцеві пристрої або ретранслятори і т. Д. Наприклад в більшості зв'язкових ВОСС витрата на придбання, прокладку ВОК є основною частиною вартості всієї системи, тому найбільш доцільно встановити кабель з якомога меншою загасанням в розрахунку на можливість його використання при розвитку системи, коли із зростанням обсягу інформації, що передається ВОК замінюючи не буде вибрати топологію побудови мережі зв'язку, що вимагає мінімального витрати кабелю при заданих характеристиках системи.
Слід розглянути кілька варіантів наборів елементів. ВОСС, що відповідають різним оптичним діапазонами, типам модуляції сигналів, принципам організації зв'язку.
Після того, як проведено приблизний інженерний розрахунок різних варіантів системи з набором технічних характеристик всіх компонентів, наступний етап в повному процесі проектування - це аналіз реакції системи на відхилення параметрів її структурних елементів. У цьому аналізі для найбільш бажаних варіантів кожен окремий компонент або елемент системи злегка змінюють (технічні характеристики), щоб можна було визначити, як ці малі обурення будуть впливати на конструкцію системи і вибір елементів. В результаті визначають кращий діапазон технічних характеристик елементів. Якщо не визначений або вузький діапазон вибору, то зазвичай легше почати саме з них, оскільки це позбавить від багатьох зайвих розрахунків. Потім слід розглянути ряд системних вимог, пов'язаних з умовами прокладки, монтажу і експлуатації ВОСС, які визначать можливі варіанти конструктивного оформлення ВОК, приймальні, передавальні модулів і інших елементів ВОСС, способи забезпечення електроживленням електронних компонентів систем.
На наступному етапі виконують техніко-економічну оцінку розглянутих варіантів для їх порівняння і вибору найбільш ефективного. Як випливає з наведеного опису, в дійсності неможливо досягти «оптимальної» конструкції практичних ВОСС, причина цього обумовлена ​​обмеженістю парку елементної бази систем, наявного в розпорядженні розробника, і істотним прогресом у створенні елементів оптичних систем, їх швидким моральним старінням, різноманіттям вимог, що пред'являються до системі зв'язку. Тому при проектуванні ВОСС слід також враховувати, наскільки система пристосована до зміни елементної бази в період часу її експлуатації.
Вибір деяких основних параметрів елементів ВОСС до їх детального розрахунку може бути проведений на основі схеми, показаної на мал. 4.1.

Мал. 4.1. Основні типи топології оптичних мереж ВОЛЗ: 1, 2 N - номери терміналів

4.3. Вибір топології систем волоконно-оптичного зв'язку
Волоконно-оптичні системи зв'язку можуть забезпечувати зв'язок між двома кінцевими пристроями при відгалуженні частини переданої інформації і введення додаткової інформації за допомогою електронних пристроїв регенерації, точно так само як це робиться в системах на металевих кабелях. Подібна побудова ВОСС називається: ланцюговою і, в основному, застосовується в системах зв'язку міських телефонних мереж (для зв'язку між АТС) і міжміського зв'язку. У таких системах ВОК разом з передавачем і прийомним квантово-електронними модулями (перетворюють, відповідно, електричні сигнали в оптичні, і навпаки) включається замість металевого кабелю в типові системи зв'язку. ВОСС можна використовувати для розподілу інформації між значною кількістю кінцевих пристроїв, які в цьому випадку зв'язуються в багатьох напрямах систему розподілу даних, де відгалуження і введення інформації виробляються в оптичному діапазоні. У такій системі може передаватися безліч; мультиплексних сигналів до ряду кінцевих пристроїв. Такі схеми можуть бути використані в системах кабельного телебачення, бортових системах, для в середині об'єктових і виробничого зв'язку, в обчислювальних комплексах і т. Д. Найбільш значні типи оптичних розподільчих систем з N кінцевими пристроями (терміналами) показані на мал. 4.1. Всі можливі типи топології оптичних систем: отримують шляхом комбінації наведених на малюнку схем.
У мережі зіркоподібною конфігурації (мал. 4.1, а) кінцеві пристрої з'єднані між собою через оптичний розгалужувач енергії РЕ типу «зірка» або підключені до вузла комутації КК, який здійснює необхідний розподіл повідомлень. В кільцевої мережі (рис. 4.1, б) абоненти включені за допомогою Т-образних оптичних відгалуженнях послідовно в замкнуте кільце, з якого кожен абонент отримує призначену йому інформацію і в яке він вводить свої власні сигнали. В кільце зазначеної системи може бути включений КК, показаний на мал. 4.1, б штриховий лінією. До вказаного КК може підключатися кілька кільцевих мереж. При наявності КК у зазначеній топологічної схемою, що здійснює введення, висновок і обмін інформацією в системі, подібна система називається «активним» кільцем, а при відсутності КК - «пасивним». Послідовна топологія (мал. 4.1, в) є як би розімкнутої кільцевої системою, так як перетворюється в неї при обриві ВОК в кільцевій системі. Одне з N кінцевих пристроїв може бути КК. Мережа деревовидної конфігурації (мал. 4.1, г) використовується зазвичай в системах кабельного телебачення, розподілу даних від КК або джерела інформації по поступово ветвящейся структурі до N кінцевим пристроям. Розподіл оптичної енергії відбувається за допомогою волоконних або інтегрально-оптичних розгалужень енергії і Т-образних розгалужень. Для економії ВОК (як правило, найдорожчою частини системи зв'язку) використовують зіркоподібну топологію мережі з децентралізованою комутацією (рис. 4.1, д). Тут з'єднання кінцевих пристроїв (ОУ) 1 - 7 з КК відбувається через допоміжний вузол комутації (ВУК), а не безпосередньо, що призводить до економії кабелю.

                                           5.Охрона праці
                                                                                                                                                                                                       
         5.1 Аналіз небезпечних і шкідливих факторів при виробництві 

Відповідно до ГОСТ 12.0.003-74 "ССБТ. Небезпечні і шкідливі виробничі фактори поділяються за природою дії на чотири групи:
•	фізичні;
•	хімічні;
•	біологічні;
•	психофізіологічні.
Кожна з яких поділяється на підгрупи.
До фізичних факторів належать рухомі машини та механізми; невідповідність нормам мікроклімату в робочій зоні; неприпустимі рівні шуму, вібрації, ультразвуку, електромагнітних та іонізуючих випромінювання; електричний струм; недоліки освітлення та ін.
До хімічних факторів відносяться шкідливі для організму людини речовини: загально токсичні, дратівливі, канцерогенні (викликають розвиток пухлин), сенсибілізуючі (що викликають алергічні захворювання), мутагенні. У цю групу входять шкідливі пари бензолу, толуолу, окису вуглецю, сірчистого газу, окису азоту, хлору, а також аерозолі свинцю, сполуки хрому, токсичного пилу, що утворюються при обробці різанням свинцевих бронзи і латуней, шаруватих пластиків, кераміки, напівпровідникових матеріалів. Крім того, до них відносяться агресивні рідини, які можуть викликати гострі та хронічні захворювання шкіри.
До біологічних факторів відносяться мікроорганізми (бактерії, віруси, спірохети) і макроорганізми (рослини і тварини).
До психофізіологічних факторів - фізичні та нервово-психічні перевантаження: розумові перенапруження, монотонність праці та емоційні перевантаження.
Найбільш небезпечними виробничими факторами є шкідливі речовини. Згідно ГОСТ 12.1.007-76 "ССБТ. Шкідливі речовини, класифікація і загальні вимоги безпеки "[20].
За ступенем впливу на організм шкідливі речовини підрозділяються на чотири класи небезпеки:
•	надзвичайно небезпечні;
•	високо небезпечні;
•	помірно небезпечні;
•	мало небезпечні.
У результаті дії небезпечних і шкідливих виробничих факторів, шкідливих речовин можуть мати місце нещасні випадки і професійні захворювання.
Аналіз причин нещасних випадків дозволяє згрупувати їх умовно на технічні, організаційні, санітарно-гігієнічні, психофізіологічні, економічні та соціально-психологічні. Для підприємств радіоелектронної промисловості характерні наступні професійні захворювання:
•	отруєння;
•	пневмоконіози;
•	бериліоз; 
•	гострі та хронічні захворювання шкіри;
•	катаракта;
•	електроофтальмія;
•	кон'юнктивіти і ін
Відповідно до ГОСТ 12.0.002-80 безпеку виробничих процесів забезпечується вибором технологічного процесу.
При механічній обробці матеріалів виникає ряд небезпечних і шкідливих виробничих факторів:
•	рухомі частини виробничого обладнання;
•	ріжучі інструменти;
•	висока температура поверхні оброблюваної деталі;
•	стружка, пил, шум, вібрація.
Сучасна технологія виготовлення ПП складається з великої кількості операцій. При виготовленні ДП можуть виникнути такі небезпеки:
•	ураження електричним струмом;
•	термоопіки та хімічні опіки;
•	ураження шкірних покривів;
•	отруєння;
•	шум, вібрація;
•	світлові впливу газорозрядних ламп.
Більшість речовин і матеріалів, що застосовуються при виготовленні ДП, є шкідливими і становлять небезпеку для здоров'я і життя людини. Шкідливі речовини та їх пари можуть проникати в організм людини через органи дихання, шкіру, травний тракт.
Електричні з'єднання виробляються паянням. ТП включає в себе видалення ізоляції і лудіння. При виконанні пайки на робітника можуть впливати наступні шкідливі і небезпечні фактори:
•	запиленість і загазованість повітря робочої зони;
•	попадання розплавленого припою на шкірний покрив;
•	наявність нагріваються елементів, дотик до яких викликає опіки.
Для виявлення порушення норм з охорони праці та запобігання травматизму важливе значення має єдиний для всіх галузей народного господарства порядок розслідування та обліку нещасних випадків на виробництві "Положенням про розслідування та облік нещасних випадків на виробництві".

 

 
5.2 Заходи з охорони праці

На основі описаних в розділі 5.1 небезпечних і шкідливих виробничих факторів розроблено ряд заходів щодо забезпечення охорони праці.
Відповідно до ГОСТ 12.1.030-81, для захисту людей від ураження електричним струмом при дотику до металевих неструмоведучих частин, які можуть опинитися під напругою в результаті пошкодження ізоляції, передбачаються наступні заходи:
•	захисне заземлення;
•	занулення;
•	мала напруга;
•	захисне відключення:
•	ізоляція струмоведучих частин;
•	огороджувальні пристрої;
•	попереджувальна сигналізація;
•	блокування;
•	запобіжні пристосування та ін
Відповідно до ГОСТ 12.2.003-74 при роботі на фрезерних і свердлильних верстатах, небезпечні зони огороджуються. Верстати оснащуються екранами, які захищають робітників від літаючої стружки і осколків інструменту, що зламався, або від бризок змащувально-охолоджувальної рідини.
Для зниження виробничого шуму редуктори поміщають в звукоізолюючі кожухи, зубчасті колеса поміщають в масляні ванни, застосовують акустичні екрани, що відокремлюють одне робоче місце від іншого, засоби індивідуального захисту - навушники.
При виготовленні друкованих плат щоб уникнути травм і профзахворювань робота з шкідливими речовинами виробляється з використанням фільтруючих засобів індивідуального захисту органів дихання, до яких відносяться універсальні респіратори і протигази. Для захисту рук в якості засобів індивідуального захисту застосовуються рукавиці та рукавички з різноманітних матеріалів, а також захисні мазі, пасти і т.д. Для захисту очей застосовують окуляри.
Для зниження шкідливих факторів при нанесенні захисних покриттів і пайці, основними методами захисту є загальна вентиляція з місцевими відсмоктувачами і індивідуальні засоби захисту.
Кількість необхідного повітря, що подається в залежності від кількості шкідливих речовин, що виділяються, визначається за формулою (5.1):
 
       (5.1)
 
де L - кількість повітря, що видаляється з робочої або обслуговуючою зони приміщення місцевими відсмоктувачами, загально обмінною вентиляцією і на технологічні або інші потреби, м/годин;
Z - кількість шкідливий речовин, що надходять у повітря приміщення, мг / год;
З м - концентрація шкідливих речовин у повітрі, що видаляється з робочої зони місцевими відсмоктувачами на технологічні або інші потреби, мг/м3;
C ух - концентрація шкідливих речовин у повітрі, що видаляється з приміщення, мг/м3 ;
C n - кількість шкідливих речовин у повітрі, що подається в приміщення, мг/м3.
У якості місцевих відсмоктувачів при пайці застосовуються шарнірно-телескопічні відсмоктувачі прямокутної форми, які встановлюються у вертикальній площині столу. Для ручної пайки використовується монтажний стіл.
Кількість відсмоктується повітря для прямокутних отворів з гострими крайками (м  / С) визначається за формулою:
                                              (5.2)
де S - площа отвору всмоктування, м3;
Е - велика сторона прямокутного отвору всмоктування, м (Е = 0,14÷0,28 м);
Х - відстань від площини отвору всмоктування до аналізованої зони пайки, м (Х=0,1÷0,3 м);
V x - швидкість руху повітря в зоні пайки, м/с.
Менша сторона прямокутного отвору всмоктування визначається з оптимального співвідношення:
     (5.3)
 
Приймаю: Z = 50 мг/год; См = 1 мг/м3, Сух = 2 мг/м3, ЗП = 0, тоді

За результатами розрахунку можна зробити висновок, що для забезпечення хорошої вентиляції приміщення при виробництві даного блоку необхідно подавати в робоче приміщення 39,4 м3/год чистого повітря.
Для забезпечення витяжної вентиляції будемо використовувати відцентровий пиловий вентилятор В-ЦП-7-40 № 6 з клиноремінним приводом, який буде встановлений на даху будівлі.
Даний вентилятор має такі характеристики:
•	продуктивність - 5000 м3/год;
•	частота обертання - 1755 об/хв;
•	тип електродвигуна - 4А132 S 4;
•	потужність електродвигуна - 7,5 кВт;
•	частота обертання електродвигуна - 1455 об/хв.
Правильно обрана система освітлення має велике значення у зниженні виробничого травматизму, створює нормальні умови для роботи органів зору, підвищує працездатність. Приміщення має чотири вікна висотою 2 м, і шириною 2 м, розташованих на одній стіні. Згідно СНИП П-4-79, коефіцієнт природної освітленості (КПО) в нашому випадку при бічному освітленні складає е=1,5% .
При бічному освітленні КПО можна оцінити за формулою
                                                                      (5.4)
 де SП - площа підлоги приміщення, м2;
SО - площа світлових прорізів, м2;
КЗ - коефіцієнт запасу (приймається в межах від 1.2. до 2.0 залежно від можливого забруднення світлових прорізів кіптявою);
 - світлова характеристика вікон;
КЗД - коефіцієнт, що враховує підвищення коефіцієнта завдяки світлу, відбитому від поверхні приміщення та підстилаючого шару, прилеглого до будівлі;
 - загальний коефіцієнт світло пропускання, що визначається за формулою
                                                                         (5.5)
де τ1- коефіцієнт світло пропускання матеріалу (для різних типів скла приймається в межах від 0.65 до 0.9);
τ2 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в межах вікна (залежно від виду палітурки приймається в межах від 0.5 до 0.9);
τ3 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в несучих конструкціях (від 0.8 до 0.9);
τ4 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в сонцезахисних пристроях (при їх відсутності τ4=1 , за їх наявності τ4 приймається від 0.6 до 0.9).
 Площа світлових прорізів становить SО=16 м2, площа підлог приміщення становить SП=100 м2. Для складальних цехів коефіцієнт запасу приймається КЗ=1,2. Виходячи із співвідношення розмірів приміщення і вікон, світлова характеристика вікон . Коефіцієнт, що враховує КПО за рахунок відбиття від поверхонь приміщення і підстилаючого шару, для даного приміщення становить r1=1.3 .
Для вікон з подвійними рамами коефіцієнт світло пропускання τ1=0,8 . Оскільки палітурка вікна подвійний дерев'яний, то τ2=0,6. При бічному освітленні τ3=1. В якості сонцезахисних пристроїв використовуються регульовані внутрішні штори, тому τ4=0,9. Таким чином, отримуємо
;
;

Таким чином, коефіцієнт природної освітленості е=0,62% задовольняє нормі. Природне освітлення суттєво залежить від погодних умов, отже, необхідно передбачити штучне освітлення в похмуру погоду. Штучне освітлення необхідно ще й тому, що в приміщенні ведуться роботи не тільки в світлий час доби, але і в темний.
Як джерело світла виберемо люмінесцентні лампи, оскільки вони володіють великою економічністю і світловіддачою, ніж лампи розжарювання. У зв'язку з цим найбільш доцільно вибрати систему загального освітлення.
Згідно СНИП II -4-79 виконувані зорові роботи відносяться до IV розряду зорових робіт (здатність розрізняти деталі від 0.5 до 1 мм). Під розряд зорових робіт - В, так як фон середній, а контраст об'єкта з фоном теж середній.
Штучне освітлення нормується за СНИП II -4-79, згідно з якими в складальних цехах освітленість робочого місця повинна становити 300 лк. Для створення такого рівня освітленості використовуються світильники ЛВ001, що містять по чотири лампи ЛБ потужністю по 40 Вт, світловіддачою 70 лм/Вт і розмістимо їх на стелі.
Необхідна кількість світильників
                                                                     (5.6)
 де N - кількість світильників, шт.;
ЕН - нормована мінімальна освітленість, лк;
КЗ = 1.3 - коефіцієнт запасу, що залежить від вмісту пилу в приміщенні, раз (приймається в межах від 1.3. До 2.0 залежно від вмісту пилу у виробничих приміщеннях з урахуванням регулярного очищення світильників і виду джерела світла);
S - площа освітлюваного приміщення, м 2;
z - коефіцієнт нерівномірності освітлення;
n = 4 - число ламп у світильнику, шт;
F = 2800 лм - світловий потік однієї лампи;
 - коефіцієнт використання світлового потоку, що залежить від індексу приміщення.
Розрахуємо індекс приміщення за наступним виразом
                                         (5.7)
де i - індекс приміщення;
А - довжина приміщення, м;
В - ширина приміщення, м;
h - розрахункова висота, м.
Визначимо розрахункову висоту як

                                        (5.8)
де Н - висота приміщення, м;
h 2 - висота звису, м;
h 1 - висота робочої поверхні, м.
 Висота приміщення H = 5 м, висота робочої поверхні h1= 0.8 м, висота звису для даного типу світильників h2= 0 м. Підставляючи дані величини в формулу (5.8), отримуємо
,м
При довжині А = 20 м і ширині В = 5 м індекс приміщення, відповідно до виразу (5.7), становитиме:

Приймаючи коефіцієнт відбиття від стін і стелі рівними 50% і 30% відповідно і з урахуванням отриманого індексу приміщення і типу світильника, величина використання світлового потоку складає  = 49%. При нормі освітленості 300 лк, площі приміщення SП=100м2, коефіцієнт нерівномірності освітлення z = 1.1, коефіцієнт запасу КЗ= 1.3, світловий потік однієї лампи 2800 лк, кількість світильників, згідно з формулою (5.6), становитиме:
 , шт
Таким чином число світильників дорівнює N = 8. Розташуємо світильники в два ряди вздовж довгих стін по чотири світильника. Розрахуємо відстань між світильниками:
 ;
Розрахуємо відстань від крайнього ряду світильників до стін:

5.3. Пожежна безпека. 
Пожежа може виникнути при внесенні джерела запалювання в пальне середовище. Пальними компонентами  є: ізоляція струмоведучих частин, плати, наявність пальних речовин у радіодеталях, а також у приміщеннях, де знаходиться прилад. Пальними компонентами є також будівельні конструкції для акустичної та естетичної обробки приміщень, перегородки, двері, підлога.

Таблиця 5.1 - Показники пожежної вибухонебезпечності матеріалів  
Матеріали (де використовуються)	Показник небезпечності	Засоби гасіння	
Каучук синтетичний (амортизатори обладнання)	Горюча речовина
займ. 315 0С
самозайм. 374 0С, виділяємі при горінні пари вибухонебезпечні.	Гасити розпиленою водою зі змочувачами, піною, порошком ПФ (фосфорно-амонійним)	
Лак електроізоляційний (покриття ДП)	Горючий,
займ. 141 0С
самозайм. 370 0С	
то же	
Полістирол удароміцний (корпуса ере)	Горюча речовина
займ. 343 0С
самозайм. 486 0С	Гасити розпиленою водою зі змотувачами	
Склотекстоліт (ДП)	Важкогорюча речовина	Гасити розпиленою водою зі змочувачами, піною, порошком ПФ	
Деревина	Горючий матеріал, схильний до теплового самозаймання,
займ. 255 0С
самозайм. 399 0С
Тління при самозайманні 480 0С	Охороняти від джерел нагріву з температурою вище
80 0С , гасити розпиленою водою зі змотувачами

Емалі, грунти (захисне та декоративне покриття)	Легкозаймиста речовини, пожежовибухонебезпечні	Гасити порошковими засобами, вуглекислотою	
Олово (пайка ере)	Горюча речовина,
t займ. 430 С
енергія запалення 80 МДж	Охороняти від джерел нагріву з температурою вище
80 0С , гасити розпиленою водою зі змотувачами	

Унаслідок наявності пожежонебезпечних матеріалів, відповідно до    НАПБ.Б.03.002.2007   виробниче приміщення відноситься до категорії "В". Та згідно ПУЕ простір усередині приміщення відносно до пожежонебезпечної зони класу П-ІІа
Пожежна безпека при експлуатації приладу відповідно до  ДСТ 12.1.004-85 "Пожежна безпека" забезпечується: 
-	системою запобігання пожежі;
-	системою протипожежного захисту;
-	організаційно-технічними заходами.
Пожежна безпека проектованого об'єкта забезпечується відповідно до  [20] систем запобігання пожеж і протипожежного захисту.
Протипожежний захист досягається застосуванням автоматичних систем пожежної сигналізації і застосуванням первинних засобів пожежогасіння.   
Приміщення обладнається відповідно до  " Типових правил пожежної безпеки для промислових підприємств" автоматичною пожежною сигналізацією з димовими сигналізаціями фотоелектричного типу ІДФ-М, призначеними для виявлення початкової стадії пожежі по появі диму в місці його розташування і видачі тривожного сигналу на станцію пожежної сигналізації. Причому відповідно до  розрахункових даних і параметрами сигналізації ІДФ-М, на площу 9м2 необхідний одна сигналізація. Пожежні сигналізації мають наступні характеристики  приведені в таблиці 5.2

Таблиця 5.2 - Характеристики пожежної сигналізації ІДФ-М
Найменування параметра	Значення	
Контрольована зона при висоті установки 4 м.,м2	50-100	
Спрацьовування при зниженні оптичної щільності	на 10%	
Інерційність спрацьовувань, с	30	
Фонова освітленість у місці установки, лк	500	
Припустима швидкість повітряного потоку,м/с	6	
Напруга живлення постійного струму, В	27	
Споживана потужність, Вт	1,5	
Діаметр та висота, мм	125 х 97	
Маса, кг	0,6	
Строк праці, років	6	
Як  первинні засоби пожежогасіння пропонується використовувати: 
-	ручний вогнегасник ОУ-5;
-	повітряно-пінний вогнегасник ОВП-5;
-	азбестова полотнина 1,5х2 м.
Як  організаційно-технічні міри рекомендується проводити навчання робочого персоналу правилам пожежної безпеки.

5.4. Захист людей від поразки електричним струмом.

Відповідно до  ГОСТ 12.1.030-81, для захисту людей від поразки електричним струмом при дотику до металевих неструмоведучих частин, що можуть виявитися під напругою в результаті ушкодження ізоляції, передбачаються наступні заходи: захисне заземлення; занулення; захисне відключення; огороджувальні пристрої; попереджувальна сигналізація; запобіжні пристосування та інше.
Відповідно до ГОСТ 12.2.003-74 проектом прийнято, щоб небезпечні ділянки устаткування мали захисне заземлення.
Опір заземлювача знайдемо за формулою:
,                                                            (5.9)       
де ρ - питомий опір ґрунту(узяти з довідкової літератури); 
    l–довжина заземлювача (для труб 2-3 м, для стрижнів до 10 м), м; 
   d– діаметр заземлювача (для стержнів 0,01 - 0,03 м, для труб 0,03 - 0,05 m);
   t–відстань від середини забитого в ґрунт заземлювача до рівня землі (необхідно враховувати, що відстань від верхнього кінця заземлювача до поверхні землі має бути не менше 0,5 м).
Оскільки усе обладнання знаходиться у приміщенні відповідно у якості опору ґрунту обираємо бетон (40-1000 Ом*м).
.
Опір смуги, що сполучає заземлювачі:
                                                                                        (5.2)
де L–довжина смуги, що сполучає заземлювачі (при контурному заземленні вона приблизно дорівнює периметру виробничого цеху), м; 
b– ширина смуги 0,03 - при прокладенні усередині будівлі і 0,05 – при прокладенні поза будівлею), м;
t–глибина заземлення від рівня землі(не менше 0,5 м.),м.
.
Необхідна кількість заземлювачів:
                                                                                  (5.10)
де 4 –припустимий загальний опір; 
    2 –коефіцієнт сезонності;
    ηЗ–коефіцієнт екранування заземлювача ( ηз= 0,2 ÷ 0,9).
.
Для перевірки чи вірно проведений розрахунок перевіримо нерівність:
                                                                 (5.4)
де RЗ –опір заземлювача (стрижня, труби, і т.п.), Ом;
    RП –опір смуги, що сполучає заземлювачі, Ом; 
    n–кількість заземлювачів;
    ηЗ і ηП- коефіцієнти екранування заземлювача та смуги, що сполучає заземлювачі ( ηз= 0,2 ÷ 0,9; ηП=0,1 ÷ 0,7);
    RЗ– загальний опір заземлюючого пристрою.
.
Отримане значення опору заземлюючого пристрою RЗП = Ом менше гранично припустимого значення RЗПдоп= 4Ом. Отже, розрахована система заземлення задовольняє відповідним вимогам ПОЕ (правила облаштування електроустановок). Роботу з витравлювачем (при травленні ДП) слід проводити в спецодязі (халат, фартух поліетиленовий, бавовняні й гумові рукавички) і захисних окулярах. Робочі місця повинні бути обладнані витяжною вентиляцією. Робоче місце пайки повинно бути обладнане місцевою витяжною вентиляцією, що забезпечує концентрацію свинцю в робочій зоні не більше гранично припустимої - 0,01 мг/м3.
При виготовленні друкованих плат у запобіганні травм і профзахворювань робота зі шкідливими речовинами здійснюється з використанням фільтруючих засобів індивідуального захисту органів дихання, до яких відносяться універсальні респіратори і протигази. Для захисту рук як засоби індивідуального захисту застосовуються рукавиці і рукавички з різних матеріалів, а також захисні мазі, пасти і т.д. Для захисту очей застосовуються окуляри. 
У виробничому приміщенні на організм і його працездатність впливають мікрокліматичні фактори. Мікроклімат виробничих приміщень визначається сполученням температури, вологості і швидкості руху повітря, а також температури навколишнього середовища.  
Відповідно до ГОСТ 12.1.005-88   Категорії робіт при виготовленні блоку відносяться до 1-ої категорії – фізична робота легкої ваги. До цієї категорії відносяться роботи, здійснені сидячи і що не потребують фізичної напруги або пов'язані з ходьбою і супроводжуються деяким фізичним напруженням. Згідно з цим критерієм на виробничих ділянках необхідно підтримувати мікроклімат з параметрами, зазначеними в таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 - Оптимальні норми температури, відносної вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень
Період року	Категорія робіт	Температура	Відносна вологість, %	Швидкість руху повітря, м/с,	
Холодний та перехідний	
Легка	23-25	40-60	0,1	
Теплий		22-24	40-60	0,1	

5.5.  Розробка заходів з екології
Основним напрямком, що забезпечує чистоту зовнішнього середовища, повинна бути організація технічних процесів, що виключає викид в атмосферу  газів, парів, пилу. Для цього передбачають: герметизацію устаткування; установлення контрольних клапанів; очищення газових викидів.
З заходів щодо боротьби з пилом можна запропонувати наступні: заміна сухих  матеріалів, що порошать, вологими, пастоподібними; заміна порошків таблетками або гранулами; герметизація апаратури.
Природоохоронна робота проводиться спеціалізованими службами: санітарно-гігієнічною, промислово-санітарною лабораторією, лабораторією стічних вод і газових викидів, ділянкою очисних споруд, цехом з переробки твердих відходів і їх захоронення, цехом нейтралізації та очищення стічних вод та ін, кількість яких залежить від розміру та специфіки підприємства. З ділянок виробництва найбільшу забруднювальну здатність має ділянка з виробництва ДП. У промстоки виробництво ДП викидає розчини фосфатів (три натрійфосфат), натрієву соду,  сірчану, соляну, азотну кислоти, хлорну мідь, хлористий паладій, гідроокис натрію, трихлоретилен, хлорне залізо, персульфат амонію, хлорну мідь, і ряд інших токсичних речовин.
Для очищення повітря, що викидається в атмосферу встановлюються газопилеуловлювальні установки, а для очищення стічних вод, що надходять у загальноміську каналізацію - очисні споруди (станції нейтралізації). Призначення очисних споруд і газопилеуловлювальних споруд - довести до необхідної чистоти воду і повітря, щоб наявність шкідливих речовин у них не перевищувала ПДК. Для звільнення від пилу і парів відносно невеликих газових потоків з дрібнодисперсним пилом використовуються тканинні фільтри. Вони виконуються у вигляді рукавів з закритими "манжетами" або мішків, всередину яких подається очищений газ. Їх ефективність сягає 90% навіть у випадку фільтрації частинок діаметром 0,5 мкм.
Для очищення повітря від органічних розчинників широко застосовуються адсорбер типу А-1 і А-6, в яких сорбентом є поліакрілонітрільне полотно, модифіковане активованим вугіллям АГ-3. Для очищення повітря від парів кислот застосовуються фільтри типу УІФ-2. Для локальної очистки промстоків застосовуються різні установки. Установка очищення промстоків ОПВ-У застосовується для очищення стічних вод від хрому та іонів важких металів. Установка УР-1 призначена для регенерації розчину, використовуваного при травлення міді. Після локальної очистки доочищення стічних вод здійснюється на очисних спорудах.
Скидання виробничих стічних вод у міську каналізацію повинне скорочуватися також за рахунок застосування раціональних ТП, впровадження безстічної технології, повного або часткового водообігу, повторного використання стічних вод. У даному розділі був зроблений аналіз шкідливих виробничих факторів, запропоновані заходи для техніки безпеки, по виробничій санітарії і гігієні праці. Також були запропоновані заходи з пожежної безпеки й безпеки життєдіяльності. Був проведений розрахунок захисного заземлення та вентиляції, в якому були підібрані найбільш сприятливі параметри, для забезпечення сприятливих умов праці. Також вибір матеріалів та обладнання, на якому буде виготовлятися пристрій, проводився з врахуванням вищевказаних шкідливих та небезпечних факторів. Особливості утилізації друкованих плат і продуктів виробництва електроніки. В останні роки обсяг електронних виробів, що вичерпали робочий ресурс, неухильно зростає. Це викликає занепокоєння спільноти екологів в різних країнах світу. Переробляють переважно ті елементи, які містять сплави дорогоцінних металів. 
Друковані плати та інші відходи електроніки відрізняються складним багатокомпонентним складом і мають відмінності в щільності, електропровідності і магнітних властивостях. З цієї причини утилізація комп'ютерної техніки з виділенням максимальної кількості корисних речовин представляє певну складність.

                                     

ВИСНОВКИ
    В ході виконання дипломного проекту розглянуті основні параметри і характеристики волоконно-оптичних ліній зв'язку, фізичні процеси, що лежать в основі роботи оптоелектронних приладів волоконно-оптичних ліній зв'язку. Проведено дослідження принципів побудови і функціонування волоконно-оптичних ліній зв'язку. Розглянуто основні положення технічної реалізації ВОЛЗ, обрана апаратура, яка призначена для організації вторинних і третинних цифрових трактів на внутрішньо зонових первинних мережах. Досліджено принципи побудови та основні особливості ВОЛЗ на міських телефонних мережах. Досліджено принципи побудови передавальних і приймальних пристроїв ВОЛЗ ГТС. Розроблено заходи з охорони праці та техніки безпеки.

                                          СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.

1. Носов Ю.Р. Оптоелектроніка. М. «Радіо зв'язок», 1989 г. - 360с.
2. Основи оптоелектроніки. Пер. з японського під редакцією К.М. Голанта. М. «Мир». 1998 р
3. Ігнатов Н.І. Оптоелектронні прилади та пристрої. М. Екотрендз, 2016 р 472 с.
4. Гриднев І.І. Волоконно-оптичні лінії зв'язку. - М. «Радіо і зв'язок», 1999 р., 223 с.
5. Семейкин В. Д. Навчальний посібник: проектування лінійних трактів волоконно-оптичних систем передачі. Астрахань 2001
6. Волоконно-оптична техніка: історія, здобутки, перспективи [Текст]: збірник статей під ред. Дмитрієва С.А., Слепова М.М. - М .: Вид.-во «Connect», 2000. - 376 с.
7. www.nii-ecos.ru/elis3/html2/newvol.html
8. www.chipinfo.ru/literature/radio/199902/p64-65.html
9. www.sconline.ru/doc/6091.html
10. Ланзберг Г.С. Оптика. - М. Наука, 1976, 926 с.
11. Волоконно-оптичні лінії зв'язку - Довідник. За редакцією С.В. Свечникова і Л.М. Андрушко. Київ «Техніка» 2008, 240 с.
12. Гребньов, А.К. Оптоелектронні елементи і пристрої / А.К. Гребньов, В.Н. Грідін, В.П. Дмитрієв; під ред. Ю.В. Гуляєва. - М .: Радио и связь, 1998. - 336 с.1
13. Стерлінг, Д.Д. Технічне керівництво по волоконної оптики [Текст] / Д.Д. Стерлінг. - М .: ЛОРИ, 2001. - 288 с.
14. Дементій Л.В., Юсіна А.Л. Охорона праці: рекомендації по виконанню розділу в дипломному проекті бакалавра для студентів технічних спеціальностей.
15. Методичні вказівки до самостійної роботи з дисциплін «Основи охорони праці», «БЖД та охорона праці», «Охорона праці в галузі» за темою: «Законодавство про охорону праці» (частина друга) (для студентів усіх спеціальностей) / Упоряд. М.А. Касьянов, В.О. Медяник, В.І. Сало, О.М. Гунченко, В.А. Малов - Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2008. - 50 с
16. Науково-методичний комплекс дисципліни «Основи охорони праці» (НМКДКД). (Ел. Вид.). Луганськ. СНУ ім. В. Даля, кафедра «ВП та БЖД», 2006 р