Авторлар: Батырхан Айман, оқытушы
Кальпебаев Куаныш, оқытушы, Талдықорған жоғары политехникалық колледжі
КІРІСПЕ
Қазіргі таңда телекоммуникациялық желілердің дамуы интернетке жоғары жылдамдықпен қосылуды, мәліметтерді жедел тасымалдауды және тұрақты байланысты қамтамасыз етуді талап етеді. Осыған байланысты оптикалық байланыс желілері (ОБЖ) ең тиімді технологиялардың бірі болып саналады. ОБЖ-нің басты артықшылықтары – жоғары өткізу қабілеті, электромагниттік кедергілерге төзімділігі және ұзақ қашықтыққа деректерді жоғалтпай тарату мүмкіндігі.
Алайда, оптикалық желінің сапасын үнемі бақылап, оның параметрлерін өлшеу маңызды. Егер желіде қандай да бір ақау немесе сигналдың бұрмалануы орын алса, бұл деректердің дұрыс жеткізілуіне кері әсер етеді. Сондықтан, оптикалық талшықтағы сигналдың сапасын бағалайтын және ақауларды анықтайтын өлшеу технологияларын қолдану қажет. Бұл мақалада ОБЖ сапасын өлшеу үшін қолданылатын негізгі әдістер мен құралдар қарастырылады.
- ОПТИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫС ЖЕЛІЛЕРІНІҢ НЕГІЗГІ ПАРАМЕТРЛЕРІ
Оптикалық желінің сапасын анықтайтын бірнеше негізгі параметрлер бар. Олар:
Сигналдың әлсіреуі (Attenuation, Loss) – жарық сигналының таралу кезінде қуатын жоғалту деңгейі. Әлсіреу оптикалық кабельдің ұзындығына, қосылыстар мен муфталардың сапасына байланысты.
Оптикалық қуат деңгейі (Optical Power Level) – сигнал көзінен шыққан және қабылдағышқа жеткен жарықтың қуатын көрсетеді.
Дисперсия (Dispersion) – сигналдың таралу уақытының әртүрлі жиіліктерде өзгеруі, бұл ақпараттың бұрмалануына әкелуі мүмкін.
Кері шағылысу (Return Loss) – оптикалық талшықтың ішінде жарықтың бір бөлігінің кері шағылысу деңгейі.
Сигнал-шус қатынасы (SNR, Signal-to-Noise Ratio) – сигнал сапасының маңызды көрсеткіші. Егер бұл көрсеткіш төмен болса, деректер дұрыс қабылданбайды.
Қате биттер жылдамдығы (BER, Bit Error Rate) – деректерді тарату кезінде пайда болатын қателіктер санын көрсетеді. - ОПТИКАЛЫҚ ЖЕЛІНІҢ САПАСЫН ӨЛШЕУ ӘДІСТЕРІ
Оптикалық талшықты байланыстың сапасын бағалау үшін әртүрлі өлшеу әдістері қолданылады. Ең жиі қолданылатын тәсілдер:
2.1 Оптикалық қуатты өлшеу
Оптикалық қуат өлшегіш (Optical Power Meter, OPM) – жарық көзінен шыққан немесе қабылдағышқа жеткен сигналдың қуатын өлшейді. Егер қуат деңгейі талап етілген межеден төмен болса, сигналдың әлсіреуі немесе ақаулар бар екенін білдіреді.
2.2 Оптикалық рефлектометр (OTDR) арқылы өлшеу
Оптикалық уақыттық рефлектометр (Optical Time-Domain Reflectometer, OTDR) – талшықтың бойындағы әлсіреу деңгейін, ақаулар мен жарықтың кері шағылысу нүктелерін анықтайтын құрылғы. OTDR көмегімен:
Кабельдің жалпы ұзындығы өлшенеді.
Дәнекерленген немесе қосылған нүктелердің сапасы тексеріледі.
Сигналдың әлсіреу деңгейі бағаланады.
Ақаулардың (үзілген жерлер, шағылысу нүктелері) нақты орны анықталады.
2.3 Дисперсияны өлшеу
Хроматикалық дисперсия анализаторлары (Chromatic Dispersion Analyzers) – әртүрлі толқын ұзындықтарында сигналдың таралу жылдамдығын анықтайды. Егер дисперсия деңгейі жоғары болса, бұл деректердің бұрмалануына әкеледі.
Поляризациялық модалық дисперсияны өлшеу құрылғылары (Polarization Mode Dispersion Testers, PMD Testers) – сигналдың поляризация әсерінен өзгеруін бақылайды.
2.4 Оптикалық спектр анализаторы (OSA)
Бұл құрылғы оптикалық спектрдің құрамын талдайды, яғни әртүрлі толқын ұзындықтарындағы сигналдардың таралуын, шудың деңгейін және сигнал сапасын зерттейді.
2.5 BER тестері (Bit Error Rate Tester)
BER тестері арқылы жіберілген және қабылданған деректерді салыстыру арқылы қателік ықтималдығы анықталады. Егер биттік қателік деңгейі жоғары болса, бұл сигналдың сапасының төмендегенін көрсетеді. - ЗАМАНАУИ ӨЛШЕУ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ
Телекоммуникация саласындағы дамудың арқасында өлшеу технологиялары да жетілдіріліп келеді. Қазіргі таңда қолданылатын заманауи әдістер:
Автоматтандырылған мониторинг жүйелері – бұл технологиялар онлайн режимде ОБЖ параметрлерін бақылап, операторларға нақты уақытта ақпарат береді.
Жасанды интеллект (AI) және машиналық оқыту (ML) алгоритмдері – деректерді талдап, ықтимал ақауларды болжауға мүмкіндік береді.
Қашықтықтан бақылау құралдары – IoT (Интернет заттары) негізінде жұмыс істейтін сенсорлар мен бақылау жүйелері желінің сапасын үздіксіз тексеріп отырады.
ҚОРЫТЫНДЫ
Оптикалық байланыс желілерінің сапасын өлшеу – тұрақты әрі сенімді байланысты қамтамасыз етудің негізгі шарттарының бірі. Оны жүзеге асыру үшін дәстүрлі өлшеу әдістерімен қатар, жаңа технологиялар мен автоматтандырылған жүйелер қолданылады.
OTDR, OPM, BER тестері сияқты құралдар сигналдың сапасын бақылауға мүмкіндік береді, ал заманауи AI және IoT негізінде жұмыс істейтін жүйелер оптикалық желідегі ақауларды алдын ала болжауға көмектеседі.
Осылайша, оптикалық желілерді дұрыс басқару және бақылау телекоммуникация саласындағы қызметтердің үздіксіздігін қамтамасыз етіп, жоғары жылдамдықтағы деректерді тарату мүмкіндігін арттырады.