Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Systemy telekomunikacji optycznej dr inż. Małgorzata Jędrzejewska-Szczerska Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Politechnika Gdańska.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Systemy telekomunikacji optycznej dr inż. Małgorzata Jędrzejewska-Szczerska Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Politechnika Gdańska."— Zapis prezentacji:

1 Systemy telekomunikacji optycznej dr inż. Małgorzata Jędrzejewska-Szczerska Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Politechnika Gdańska

2

3 OPTYCZNY INTERNET TERABITOWY CZĘŚĆ I BUDOWA I DZIAŁANIE OPTYCZNEGO INTERNETU WSTĘP - INTERNET, OPTYCZNY INTERNET, INTERNET TERABITOWY I PETABITOWY CO TO JEST OPTYCZNY INTERNET? CHARAKTERYSTYKI RUCHU INTERNETOWEGO OPCJE TRANSPORTOWE OPTYCZNEGO INTERNETU – DWDM, SONET/SDH, ATM, ETHERNET GIGABITOWY PODSTAWY BUDOWY I DZIAŁANIA SIECI OPTYCZNYCH RODZAJE ŚWIATŁOWODÓW TELEKOMUNIKACYJNYCH ŚWIATŁOWODY CIEMNE LASERY PÓŁPRZEWODNIKOWE DLA DWDM WZMACNIACZE ŚWIATŁOWODOWE REDFA/SRS SPRZĘGACZE OPTYCZNE DLA DWDM WZMACNIAKI OPTOELEKTRONICZNE I ELEKTRONICZNE TRANSCEIVERY OPTOELEKTRONICZNE TRANSPONDERY OPTOELEKTRONICZNE OPTYCZNE MULTIPLEKSERY DOSTĘPOWE OADM, POŁĄCZENIA I PRZEŁĄCZNIKI STANDARD FIBRE CHANNEL EWOLUCJA SYSTEMU TDM W KIERUNKU 100GBIT/S STANDARDY WDM I WZAJEMNA WYMIENNOŚĆ MIĘDZYSYSTEMOWA EWOLUCJA SIECI ŚWIATŁOWODOWYCH W KIERUNKU PASMA L SYSTEMY DWDM W PASMACH S, C ORAZ L KLUCZOWE ELEMENTY SYSTEMU – ŚWIATŁOWODY AKTYWNE WZMACNIACZE ŚWIATŁOWODOWE W PASMACH C I L NOWE ŚWIATŁOWODY I HYBRYDOWE WZMACNIACZE REDFA/EDFA/SRS PROTOKÓŁ INTERNETOWY NASTĘPNEJ GENERACJI IPNG ARCHITEKTURA OPTYCZNEGO INTERNETU UWARUNKOWANIA HISTORYCZNE ARCHITEKTURY INTERNETU PODSTAWOWE ROZWIĄZANIA ARCHITEKTONICZNE SIECI OPTYCZNEGO INTERNETU 7.3. PORÓWNANIE SIECI OPTYCZNEGO INTERNETU WAN I MAN HYBRYDOWE SIECI OPTYCZNEGO INTERNETU ZASTOSOWANIE OBU STRON PĘTLI ŚWIATŁOWODOWEJ OPTYCZNA SIEĆ MAN IP (SIECI METRO) CENTRALA OPTYCZNEGO INTERNETU EWOLUCJA SIECI ŚWIATŁOWODOWYCH W KIERUNKU GBE NA CWDM INTEGRACJA OPTYCZNYCH SIECI LAN I WAN ETHERNET NA CIEMNYM ŚWIATŁOWODZIE ETHERNET W SIECI PRZEZROCZYSTEJ ETERNET NA SONET ZASTOSOWANIA DALEKOSIĘŻNEGO ETHERNETU OPTYCZNEGO EWOLUCJA SIECI ŚWIATŁOWODOWYCH W KIERUNKU IP NA DWDM EWOLUCJA SIECI ŚWIATŁOWODOWYCH W KIERUNKU PALTFORMY OTWARTEGO DOSTĘPU 143

4 8. INŻYNIERIA RUCHU, ODTWARZANIE, JAKOŚĆ USŁUG, ZARZĄDZANIE SIECIĄ SPRZĘT I OPROGRAMOWANIE DLA OPTYCZNEGO INTERNETU KOSZTY I SCENARIUSZE MARKETINGOWE INTERNETU OPTYCZNEGO STANDARYZACJA OPTYCZNEGO INTERNETU I ORGANIZACJE INTERNETOWE 173 CZĘŚĆ II INFRASTRUKTURA I ZASTOSOWANIA OPTYCZNEGO INTERNETU 189

5 Porządek zajęć: Przypomnienie Elementy światłowodowe Źródła zakłóceń w systemach telekomunikacji światłowodowej

6 Inne elementy światłowodowe soczewki złącza modulatory elementy polaryzacyjne cyrkulatory optyczne multi- i demultipleksery filtry optyczne elementy przełączające

7 Soczewki światłowodowe bieg promieni zmieniany jest poprzez zmienny współczynnik załamania materiału soczewki GRIN (ang. gradient index)

8 Kształtowanie kąta rozbieżności wiązki źródła światła (poprawa sprzężenia) Ogniskowanie (mała średnica plamki w ognisku) Kolimacja (wiązka równoległa) Soczewki światłowodowe

9 Złącza rozłączalne FOCIS (Fiber Optic Connector Intermateability Standard) Publikowane jako standard TIA-604-XX FOCIS 1: Biconic FOCIS 2: ST FOCIS 3: SC FOCIS 4: FC FOCIS 5: MTP/MPO FOCIS 6: Panduit FJ FOCIS 7: 3M Volition FOCIS 8: Mini-MAC (Wycofany) FOCIS 9: Mini MPO (Wycofany) FOCIS 10: Lucent LC FOCIS 11: Siecor SCDC/SCQC (jeszcze nie zatwierdzony) FOCIS 12: Siecor/Amp MT-RJ FOCIS 15: MF FOCIS 16: LSH (LX-5) Złączka MU nie poosiada na razie standardu FOCIS. Small Form Factor (SFF) Connectors

10 Wybrane złącza światłowodowe – światłowody szklane

11 Wybrane złącza światłowodowe: E-2000, E-2000 – PS, E -3000

12 Złącza rozłączalne złączki klejone pry pomocy żywic epoksydowych, utwardzane na gorąco Złączki klejone technologia HotMelt (3M) System Hot Melt™ firmy 3M pozwala na szybki montaż złączy typu ST, SC, FC, LC i E2000 na dowolnym kablu światłowodowym. Wszystkie półzłacza fabrycznie wypełnione są specjalnym klejem termotopliwym Hot Melt™. Półzłącza wyposażone są w ferule ceramiczne o dużej dokładność wykonania oraz różne kolory nasuwek ochronnych gwarantujących pełną identyfikację różnych typów półzłączy.

13 Złączki rozłączalne Złączki wstępnie zarabiane - bez kleju, bez polerowania (UniCam® cechą charakterystyczną wtyków jest to, że wewnątrz feruli posiadają umieszczony krótki odcinek włókna. Czoło feruli jest zatem fabrycznie wypolerowane i nie wymaga żadnej obróbki w miejscu instalacji. Wewnątrz obudowy wtyku, czoło włókna kabla instalacyjnego jest dosuwane do czoła fabrycznie umieszczonego w feruli włókna, po czym następuje mechaniczne i trwałe połączenie. Ze względu na to, iż wewnątrz wtyku jest fabrycznie preinstalowany odcinek w³ókna, wtyki są dedykowane dla konkretnej instalacji (SM, MM 50/125, 62,5/125). W standardzie UniCam oferowane są złącza: SC, ST, LC, FC MT-RJ

14 Złączki rozłączalne Złączki zaciskane technika bez kleju

15 Wymagania Tłumienność złączek średnio 0,15 dB max 0,3 dB ReflektacjaWiększa niż 50 dB TrwałośćMin. 100 przełączeń

16 Złącza stałe - spawane Tłumienność połączeń: 0,08 dB Reflektancja złącza: nie mniejsza niż 60dB dla 1300 nm i 1550 nm

17 Sprzęgacze gwiazdowe (sieci LAN) – równomierne rozprowadzenie sygnału optycznego (NxN) selektywne: wrażliwe na długość fali wrażliwe na polaryzację sygnału wejściowego Sprzęgacze mogą być: -czołowe -boczne

18 Sprzęgacze selektywne dzielnik (spliter) łącznik (combiner) sprzęgacz (coupler) Parametry: -stosunek podziału mocy -tłumienność odbiciowa -straty własne

19 Sprzęgacze

20

21

22 Wytwarzane w technologii optyki zintegrowanej

23 Sprzęgacze – parametry P 1 P 3 P  1 P  2 P 4 Podział mocy: Tłumienność wtrąceniowa:

24 Sprzęgacze – parametry Reflektancja: Izolacja:

25 Sprzęgacze - parametry podziału mocy 2x2: 90/10, 50/50 reflektancje i izolacje mniejsze od -40dB zależność od długości fali WDM: 0/100 dla II okna, 100/0 dla III okna

26 Multiplekser/demultiplekser Podstawowe elementy systemu WDM (Wavelength Division Multiplexing)

27 Multipleksery/demultipleksery podstawowe element systemów WDM Wykorzystują: siatki dyfrakcyjne filtry interferencyjne interferometry sprzęgacze kierunkowe

28 Multipleksery

29 Demultipleksery

30

31 Demultiplekser

32 Optyczne elementy przełączające

33

34 Filtry optyczne wydzielanie określonego kanału (WDM) za wzmacniaczami – emisja szumu ASE Strojenie: -Zmiana długości wnęki -Zmiana współczynnika załamania wnęki

35 Filtry optyczne Parametry: -szerokość połówkowa linii - zakres przestrajania, - szybkość przestrajania, tłumienność wtrąceniową, wrażliwość na stan polaryzacji, stabilność termiczną i mechaniczną -dostępny zakres widmowy -współczynnik finesse Realizacja: siatkowy (siatka dyfrakcyjna) światłowodowy filtr Bragga cienkowarstwowe filtry interferencyjne

36 Filtry optyczne filtr Fabry-Perot, – filtr Macha-Zehndera, – filtr elektro-optyczny, – filtr akusto-optyczny

37 Cyrkulator minimum 3 porty Funkcja sprzęgacza kierunkowego i izolatora Mała tłumienność wtrąceniowa, duże tłumienie fali odbitej od portu wejściowego (większe niż 50dB), kierunkowość (stosunek mocy w portach wyjściowych >50dB)

38 Cyrkulator Budowa: Ośrodek dwójłomny Rotatory Faradaya Ośrodki opóźniające fazę

39 Elementy polaryzacyjne Polaryzatory Izolatory optyczne

40 Elementy polaryzacyjne Kontrolery polaryzacji: -zwykle wykorzystuje się układ 4-5 sztuk -przetworniki piezo-, magnetooptyczne ściskające światłowód -kryształy elektrooptyczne -cewki światłowodowe -rotatory Faradaya -obrotowe płytki pół- i ćwierćfalowe

41 Modulatory amplitudy (systemy klasyczne – detekcja bezpośrednia) interferometr Mach-Zehnera fazy, częstotliwości (systemy koherentne)

42 Modulatory Modulator fazy: -wykorzystanie materiału elektrooptycznego n 1 – wyjściowa wartość współczynnika załamania, r – współczynnik elektrooptyczny, V – napięcie na elektrodach, d – odległość między elektrodami, L – długość elektrod

43 Źródła zakłóceń w systemach transmisji światłowodowej Szum nadajnika (DL) 1. Szumy w efekcie emisji spontanicznej szum fazowy – rozszerzenie linii widmowej szum natężeniowy (RIN – relative intensity noise) – fluktuacje natężenia promieniowania 2. Zakłócenia wywołane odbiciami wstecznymi dla sprzężenia zwrotnego: -80dB – kilkudziesięciu % zmiana szerokości linii lasera powyżej – mode hopping -45 do -39 dB – stabilna praca z zawężeniem szerokości linii widmowej -40 do -10 dB – mody satelitarne -10 dB – stabilna jednomodowa praca z zawężeniem szerokości linii widmowej Odbicia od niejednorodności światłowodu powodują wzrost RIN Dla większości laserów <-30 dB jest wystarczające (izolatory)

44 3. Szum wywołany migotaniem (chirp) – różne 4. Szum partycji modowej (mode partion noise) – moc indywidualnych modów podłużnych podlega dużym wahaniom, ale moc całkowita emitowana przez źródło jest względnie stała Współczynnik stłumienia bocznych modów (mode suppression ratio) MSR (MSR>100 (20dB) –MPN pomijalny) 5. Szum modalny (modowy) – MM + DL elementy selektywne modowo (złącza) trudny do oszacowania Źródła zakłóceń w systemach transmisji światłowodowej

45 Szum odbiornika: 1.Szum śrutowy – fotoprąd składa się z fotoelektronów generowanych w przypadkowych momentach czasu 2.Szum termiczny – fluktuacje prądu pod wpływem temperatury Źródła zakłóceń w systemach transmisji światłowodowej

46 Wpływ szumu na detekcję sygnału Szum wzmacniacza (ASE) Inne źródła szumów: - Szum prądowy - Szum tła

47 Stosunek sygnału do szumu szum śrutowy szum termiczny ρ – czułość detektora, P – moc optyczna docierająca do detektora, e –ładunek elektryczny, B – szerokość pasma odbiornika, k – stała Boltzmanna, T – temperatura [K], R – rezystancja obciążenia

48 Stosunek sygnału do szumu Fotodioda lawinowa M n-2 – współczynnik szumu nadmiarowego, M – współczynnik powielania, n – od 2 do 3

49 Stopa błędu Stopa błędu to względna ilość błędów detekcji (BER) Jeżeli: BER = 0,01 to prawdopodobieństwo błędu 0,01 czyli na każde 100 podjętych w układzie detekcji decyzji 1 jest błędna Liczba błędów w ciągu sekundy wynosi średnio: V·BER V - szybkości transmisji [b/s]

50 Stopa błędu przy ograniczeniu szumem śrutowym Szum śrutowy związany jest z sygnałem i pojawia się tylko wówczas gdy pojawia się sygnał (nadanie „1” ). Prawdopodobieństwo popełnienia błędu oznacza odbiór zerowej ilości elektronów pomimo tego, że w czasie T wysłano średnio N e elektronów.

51 Stopa błędu przy ograniczeniu szumem termicznym W systemach, w których stosunek sygnału do szumu jest uwarunkowany termicznie podejmowanie decyzji w odbiorniku polega na porównaniu odebranego sygnału z poziomem odniesienia erf – funkcja błędu

52 Zależność stopy błędu od stosunku sygnału do szumu BER = S/N = 20 (13 dB) S/N = 144 (21,6 dB) szum śrutowy szum termiczny

53 Kodowanie sygnału w systemach cyfrowych możliwość odtworzenia częstotliwości zegarowej i zapewnienia synchronizacji nawet wtedy gdy występuje przerwa w transmisji sygnału możliwość przenoszenia bez zniekształcenia kodu przez odbiornik możliwość wprowadzenia redundancji ułatwiającej korekcję błędu telekomunikacja systemy komputerowe

54 KodZasadaPasmo 90% mocy Zegar T T Sygnał 1 0 NRZ0,86/T RZ1,72/T Kodowanie sygnału w systemach cyfrowych

55 Kodowanie sygnału w systemach analogowych systemy dystrybucji kanałów telewizyjnych (CTV) systemy zagęszczające siatkę łączności komórkowej (mikrocele) sygnał użyteczny składa się z pewnej liczby kanałów skupionych wokół częstotliwości nośnych i zawierających dowolną modulację CTV – modulacja AM wizji i FM fonii

56 Kodowanie sygnału w systemach analogowych Modulacja amplitudowa pojedynczym sygnałem sinusoidalnym: Modulacja intesywności promieniowania świetlnego (IM): ω m – częstotliwość sygnału modulującego, m – głębokość modulacji, ω sc – częstotliwość fali nośnej P 0 – średnia moc transmitowanego światła


Pobierz ppt "Systemy telekomunikacji optycznej dr inż. Małgorzata Jędrzejewska-Szczerska Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Politechnika Gdańska."

Podobne prezentacje


Reklamy Google