Классификация линий связи

В процессе передачи информации из одной пространственной точки в другую сигналы, несущие информацию, преодолевают некую физическую среду, называемую линией связи и предназначенной для канализации энергии в определенном направлении.

На сегодняшний день существует множество классификаций линий связи. Приведем классификацию некоторых линий связи в зависимости от физической среды, в которой могут распространяться сигналы.

В общем случае линии связи делятся на проводные и беспроводные.

В свою очередь проводные линии связи можно разделить:

- на воздушные;

- кабельные;

- волноводные;

- световодные (оптоволоконные).

Беспроводные линии связи в свою очередь могут быть разделены на следующие виды:

- радиолинии;

- радиорелейные;

- спутниковые линии.

Приведенная классификация достаточно условна и может меняться в зависимости от точки зрения читателя и уровня его квалификации.

У каждой линии связи есть своя история, достоинства и недостатки, изложить которые на страницах данного пособия полностью невозможно, поэтому кратко познакомимся лишь с некоторыми из них.

Воздушные проводные линии связи исторически являются самыми старыми. Их достоинство – невысокая стоимость, невысокие эксплуатационные расходы.

Недостатками воздушных проводных линий связи являются плохие, по современным меркам, технические характеристики, главные из которых узкая полоса пропускания и соответственно малая скорость передачи информации. В настоящее время этот вид линий связи заканчивает свое существование и не играет существенной роли в технике связи.

Кабельные линии связи на основе медных проводников являлись основными в конце прошлого столетия и достаточно широко применяются еще и в настоящее время. В зависимости от конструкции их параметры могут быть достаточно хорошими, что, однако, требует больших материальных затрат, как при изготовлении, так и при эксплуатации. В настоящее время применение многожильных кабельных линий связи на основе медных проводников следует считать неперспективным, а сами линии связи морально устаревшими.

Волноводные линии связи относятся к высокочастотным линиям связи (к ним следует относить и коаксиальные линии связи) и имеют ограниченное значение в области автоматизации производственных процессов. Эти линии связи, применительно к рассматриваемой тематике, интегрированы в каналы связи с использованием спутниковых технологий.

Световодные или оптоволоконные линии связи являются в настоящее время самыми перспективными среди проводных линий связи. По удельной стоимости одной единицы информации они значительно дешевле всех рассмотренных ранее линий связи. По сравнению с медными проводами оптоволоконные кабели несравнимо легче. Их технические параметры, как правило, способны удовлетворить даже самые жесткие требования к производственным системам связи, поэтому их применение следует рассматривать в первую очередь при проектировании технологических систем.

Оптическое волокно, являющееся основой оптоволоконной линией связи, состоит из двух концентрических слоев: сердечника (ядра) и оптической оболочки, имеющих соответствующие показатели преломления. Вокруг оптической оболочки в целях предохранения от внешних воздействий, наносятся несколько защитных слоев полимера. На рисунке 1.7 показана конструкция отдельно взятого оптического волокна.

Рисунок 1.7 – Конструкция оптического волокна

При вводе света внутрь такой конструкции под углом, больше критического, свет испытывает полное внутреннее отражение, будет двигаться зигзагообразно вдоль сердечника оптоволокна, а вся переносимая лучом энергия остается в отраженном потоке (в идеализированном случае). Это явление носит название полного внутреннего отражения. На рисунке 1.8 приведена иллюстрация эффекта полного внутреннего отражения.

Рисунок 1.8 – Эффект полного внутреннего отражения

На эффекте полного внутреннего отражения построены все оптические волокна.

Существует 2 основных типа волокон: многолучевые и однолучевые (многомодовое и одномодовое волокна). Волокна с сердечником многолучевого типа делятся на шаговые и ступенчатые. Многолучевой шаговый тип волокна получил свое название из-за резкой, подобно скачку, разности в показателях преломления сердечника и оболочки. В более распространенном ступенчатом сердечнике световые лучи также распространяются по волокну многолучевыми трассами, но в отличие от шагового ступенчатый сердечник содержит много слоев стекла, каждый с более низким коэффициентом преломления, в направлении от оси.

Волокно однолучевого типа позволяет передать по сердечнику единичные световые лучи. Это фактически устраняет любое искажение из-за наложения световых импульсов друг на друга. Сердечник волокна однолучевого типа чрезвычайно мал по размеру, приблизительно 5 – 10 микрон. Волокно однолучевого типа обладает более высокой пропускной способностью и мощностью по сравнению с многолучевыми.