Systemy Światłowodowe

Prezentacja na temat: "Systemy Światłowodowe"— Zapis prezentacji:

1 Systemy Światłowodowe
Seminarium Dyplomowe Nazwa wydziału: IET Nazwa katedry: KT Data prezentacji:

2 1. Łącza światłowodowe stosowane w sieciach telekomunikacyjnych charakteryzują się:
występowaniem zjawisk nieliniowych dla sygnałów optycznych odpowiednio dużej mocy. zjawiska nieliniowe wprowadzają nieproporcjonalne w stosunku do mocy światła zmiany tłumienia światłowodu, przeważnie przy wysokich poziomach mocy optycznej. Nabierają znaczenia w długich światłowodach jednomodowych. • występowaniem zjawisk interferencji międzysymbolowych (ISI) • występowaniem dyspersji sygnału • występowaniem zniekształceń sygnału • większą przepustowością niż kable miedziane • odpornością na interferencje elektromagnetyczne

3 2. Światłowody wielomodowe stosowane w szybkich sieciach transmisji danych:
x są typowymi włóknami światłowodowymi stosowanymi w sieciach telekomunikacyjnych ze względu na ich wyższą wydajność i znacząco niższą cenę w porównaniu z włóknami jednomodowymi. • charakteryzują się mniejszą wydajnością niż światłowody jednomodowe • jako źródło sygnału mogą korzystać z lasera jak i diody półprzewodnikowej • umożliwiają transmisję na mniejszą odległość w porównaniu ze światłowodami jednomodowymi (<5km)

4 3. Wielomodowe światłowody gradientowe (MMF GI – G.651):
x nie pozwalają na osiągnięcie zasięgu i szybkości transmisji porównywalnych ze światłowodami jednomodowymi z powodu dyspersji międzymodowej. • mogą być użyte w pierwszym i drugim oknie transmisyjnym (860 i 1310 nm) • mogą być użyte zarówno do transmisji cyfrowej jak i analogowej • posiadają wymiary 50/125 μm • to najpopularniejszy typ światłowodu wielomodowego

5 4. Światłowody jednomodowe stosowane w sieciach telekomunikacyjnych:
pozwoliły na zwiększenie szybkości systemów światłowodowych dzięki wyeliminowaniu dyspersji falowodowej. rodzaje dyspersji: - modowa - chromatyczna: a) materiałowa b) falowodowa - polaryzacyjna • pozwoliły na zwiększenie szybkości systemów światłowodowych dzięki wyeliminowaniu dyspersji modowej • posiadają mniejszą średnicę rdzenia niż światłowody wielomodowe • wykorzystują laser półprzewodnikowy jako źródło sygnału

6 5. Klasyczny światłowód jednomodowy G.652 jest:
x włóknem, w którym zastosowano domieszkowanie rdzenia pierwiastkami ziem rzadkich w celu wprowadzenia silnego tłumienia modów wyższego rzędu i w konsekwencji ograniczenia propagacji sygnału do wyłącznie modu podstawowego. • włóknem, w którym w zakresie długości fal poniżej długości fali odcięcia propaguje się wiele modów • włóknem, w którym dla typowych zakresów długości fal sygnał optyczny propaguje zarówno w rdzeniu, jak i w płaszczu • włóknem o nieprzesuniętej dyspersji • włóknem optymalizowanym dla drugiego okna transmisyjnego (1310 nm)

7 6. Klasyczne światłowody jednomodowe G.652:
x zanikają w sieciach telekomunikacyjnych, ponieważ nie współpracują ze wzmacniaczami optycznymi EDFA. • posiadają zerową dyspersję dla długości fali bliskiej 1310 nm

8 7. Światłowody z przesuniętą i niezerową charakterystyką dyspersyjną (NZ-DSF – G.655):
x zostały specjalnie zaprojektowane w celu ułatwienia implementacji systemów WDM w oknie 1310 nm. • zostały specjalnie zaprojektowane w celu ułatwienia implementacji systemów WDM w oknie 1550 nm. • łagodzą międzykanałowe efekty nieliniowe w systemach DWDM

9 8. Szacowanie maksymalnego zasięgu łącza optycznego o zadanej przepływności:
w przypadku łącza jednomodowego, musi uwzględnić czas narastania i opadania charakterystyki dyspersji chromatycznej w celu oszacowania opóźnienia różnych składowych sygnału na wejściu fotodiody. • musi uwzględnić bilans mocy łącza (moc nadajnika, czułość odbiornika, całkowite tłumienie) • musi uwzględniać straty na spawach i złączach

10 9. Zjawisko dyspersji chromatycznej:
x jestem jednym ze zjawisk nieliniowych występujących we współczesnych systemach optycznych. zjawiska nieliniowe: - wymuszone rozpraszanie Bruillouina - wymuszone rozpraszanie Ramana - modulacja fazy - mieszanie czterofalowe • jest wynikiem zależności własności optycznych ośrodka od długości fali światła • składa się z dyspersji materiałowej i falowodowej • prowadzi do zniekształcenia sygnału • skutkuje poszerzeniem impulsu sygnału

11 10. Zjawisko dyspersji chromatycznej:
x jest szkodliwe, ale jego efekty można skompensować poprzez użycie wzmacniaczy Ramana. • jest szkodliwe, ale jego efekty można skompensować poprzez użycie włókien kompensujących (DCF) • jest szkodliwe, ale jego efekty można skompensować poprzez użycie siatki bragga • występuje zarówno w światłowodach wielomodowych jak i jednomodowych • skutkuje poszerzeniem impulsu sygnału

12 11. Wzmacniacz optyczny EDFA:
x wzmacnia sygnał optyczny bez konwersji do postaci elektrycznej dzięki wykorzystaniu zjawiska mieszania czterofalowego FWM. • wzmacnia sygnał optyczny bezpośrednio (bez konwersji do postaci elektrycznej) • to wzmacniacz optyczny ze światłowodu domieszkowanego erbem • pracuje w trzecim oknie transmisyjnym (długość fali ok nm) • stosuje się przy systemach DWDM dalekiego zasięgu

13 12. Wzmacniacze optyczne EDFA:
skutecznie kompensują zjawisko dyspersji chromatycznej dzięki użyciu rozpraszania Ramana na silnie domieszkowanym atomami tellurku odcinku aktywnym wzmacniacza. • wprowadzają dodatkowe szumy do systemu (ASE), ich moc można ograniczyć poprzez właściwy dobór mocy lasera pompującego w zależności od mocy sygnałów użytkowników w sieci

14 13. Sieci światłowodowe używające techniki zwielokrotnienia w dziedzinie długości fali WDM:
są dostępne w wersji ze znacznie zwiększonym odstępem między nośnymi optycznymi (CWDM) w celu umożliwienia stosowania komponentów niższej jakości (dokładności, stabilności) i tym samym wyraźnego obniżenia ceny systemu. • osiągają największe przepustowości ze wszystkich mediów transmisyjnych • są szczególnie narażone na występowanie zjawisk nieliniowych (np. zjawisko mieszania czterofalowego FWM) • korzystają ze światłowodów jednomodowych (G.655, G.656)

15 14. Zjawiska nieliniowe: x wymuszają stosowanie osprzętu światłowodowego chroniącego włókno przed zbyt małymi kątami zagięcia kabla optycznego. zjawiska nieliniowe: - wymuszone rozpraszanie Bruillouina - wymuszone rozpraszanie Ramana - modulacja fazy - mieszanie czterofalowe • pojawiają się w systemach DWDM • występują przy dużych mocach sygnałów optycznych • prowadzą do interferencji, zniekształceń lub wzrostu tłumienia • są tłumione poprzez dyspersję chromatyczną

16 15. Współczesne lasery półprzewodnikowe stosowane w systemach teletransmisyjnych o dużych przepływnościach: stosują modulację zewnętrzną w celu ograniczenia liczby modów wprowadzanych do włókna światłowodowego. - EDFA - Fabry-Perot - DFB - VCSEL • posiadają węższe pasmo niż diody LED • są wykorzystywane w światłowodach jednomodowych

17 16. Siatka Bragga: x to kilkunastometrowy odcinek włókna światłowodowego wykorzystywany dla wzmacniania sygnałów optycznych w szerokim zakresie długości fal (od około 1535 do około 1550 nm). • to segment światłowodu o długości 1-10 mm • odbija mody o określonej długości fali przepuszczając pozostałe mody • jest wykorzystywana do kompensacji dyspersji chromatycznej • jest wykorzystywana w laserach półprzewodnikowych do budowy rezonatora

18 17. Współczesne, powszechnie stosowane optyczne systemy transmisji danych osiągają przepływności sięgające 40 Gbit/s dzięki: wysokiej jakości laserów półprzewodnikowych generujących sygnał optyczny o wąskim widmie. • wykorzystaniu techniki multipleksacji długości fali świetlnej – DWDM • ograniczeniu oddziaływania zjawisk nieliniowych

19 18. Budowa i oddanie do eksploatacji toru światłowodowego:
powinna być prowadzona z zachowaniem dopuszczalnych promieni gięcia kabli i włókien optycznych w celu ograniczenia wzrostu tłumienności sygnału w tych fragmentach toru. • powinna obejmować wykonanie pomiarów parametrów tłumienia toru (OTDR) • powinna być prowadzona ze szczególną dbałością o brak dostępu wilgoci do wszystkich elementów toru

20 19. Współczesne sieci światłowodowe dalekiego zasięgu powszechnie używają:
x techniki przełączania pakietów optycznych OPS – pakietów podobnych od pakietów IP, rutowanych i przełączanych w warstwie optycznej. • techniki zwielokrotnienia falowego WDM • laserów półprzewodnikowych z wąskim widmem • światłowodów jednomodowych (np. G.652, G.655)

21 20. Problemy projektowania i budowy sieci światłowodowych obejmują:
x problem wyboru metody kompensacji szumów ASE pochodzących od wzmacniaczy EDFA. ASE – Amplified Spontaneous Emission • problem wyboru topologii logicznej i minimalizacji użycia zasobów sieciowych • problem wyboru metody kompensacji dyspersji chromatycznej • problem rozmieszczenia wzmacniaczy optycznych