SlideShare a Scribd company logo
1 of 23
Телекоммуникационные
      технологии

 Тема 12. Оптическая передача
  сигналов. Optical Fiber и FSO
Оптическая передача
          сигналов
Среда передачи данных (Transmission Medium) –
  оптическое волокно/воздух
Носитель информации – электромагнитные волны

Не восприимчива к электрическим помехам / не создает
их
Очень высокие скорости передачи (F ~ 150-350THz)
Низкие параметры затухания (дальности до 4000км)
Возможность эффективного мультиплексирования

Исследование
  Геометрическая оптика
  Волновая оптика



            Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   2
Параметры оптоволоконной
         линии
Частотные характеристики
  Используемые диапазоны частот
     850 nm             (353THz)
     1300 nm             (231THz)
     1550 nm             (194THz)
         1530-1570nm (C-band)
         1570-1610nm (L-band)



Затухание сигнала
  Α = 10lg(Pout/Pin) (дБ/км)
     850 -     1.3-1.8
     1300 -    0.4-0.7
     1550 -    0.2-0.5

  Дальность ограничена дисперсией, а не затуханием!
     Разные частоты по-разному распространяются через среду


               Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   3
Ограничения
  оптоволоконных линий
Шум
 Спонтанный шум оптических усилителей
 Тепловой шум оптических источников
Дисперсия
 Межмодовая дисперсия в MMF
 Хроматическая дисперсия в SMF
 Дисперсия различных поляризаций волны в SMF
Нелинейность волокна




         Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   4
Оптоволоконные кабели
Fiber Cable =
  Центральный проводник
  света
    SiO2 + GeO2
  Оболочка с меньшим
  коэффициентом
  преломления
    SiO2 (стекло)
  Линии жесткости
    Металлические нити
    Капроновые нити
  Внешняя оболочка
    Гидроизоляция
    Механическая защита
    оптоволокна

          Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   5
Распространение волны в оптоволокне
      – геометрическая оптика




        Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   6
MMF (Multimode Fiber)

Сердечник 50 или 62.5µm
      Бывает и до сотен µm
Изменение коэффициента
преломления
      Плавное (graded-index)
      Ступенчатое (step-index)
Используются на длинах волн 850
и 1300nm
Сотни мод (путей распространения)
Для изучения можно использовать
модели геометрической оптики

Pro
      Легче производить волокно
      Проще монтаж
      Проще излучать и направлять свет
Contra
      ограниченные скорости и дальность
      передачи из-за межмодовой
      дисперсии


                  Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   7
SMF (Single Mode Fiber)

Сердечник до 10 µm
Ступенчатое изменение
коэффициента преломления (step-
index)
Используются на длинах волн 1300
и 1550nm
Одна мода (путь распространения)
Для изучения нужно использовать
модели волновой оптики (λ ~ d)

Pro
       Одномодовое распространение
      позволяет организовывать высокие
      скорости и дальность передачи
         Нет межмодовой дисперсии
         Очень низкие потери
Contra
      Сложнее производить волокно
      Сложнее монтаж
      Сложнее излучать и принимать свет
         Только LASER


                  Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   8
SMF (Single Mode Fiber)

Сердечник до 10 µm
Ступенчатое изменение
коэффициента преломления (step-
index)
Используются на длинах волн 1300
и 1550nm
Одна мода (путь распространения)
Для изучения нужно использовать
модели волновой оптики (λ ~ d)

Pro
       Одномодовое распространение
      позволяет организовывать высокие
      скорости и дальность передачи
         Нет межмодовой дисперсии
         Очень низкие потери
Contra
      Сложнее производить волокно
      Сложнее монтаж
      Сложнее излучать и принимать свет
         Только LASER


                  Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   9
Передатчики и приемники
         света
Передача
  LED (Light Emitting Diodes)
     Si, Ge
     Спонтанное излучение – некогерентное, нехроматическое
     Ограниченная частота модуляции (~650Mhz)
  LASER Diodes (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
     GaAs / AlGaAs / InP
     Стимулированное излучение – может быть хроматическим
  Используемая модуляция
     IM (Intensity) (обычно On/Off)
           NRZ – просто включаем и выключаем в соответствии с уровнем
           RZ - разная длина испульсов для + и – (или разные фазы)
     FM (Frequency)
     PM (Phase)

Детекция
  Фотодиоды
     p-n / p-i-n / лавинные
  MSM – структуры
     p-n / p-i-n


               Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   10
Оптоволоконные кабели -
       примеры




   Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   11
Optical Fiber Communication -
             история

1966 — апробация первых волокон
1970 — Corning Glass Networks — первые
тестовые системы передачи
1977 — первое использование в телефонии
(США) — 6Мбит/с, 10км
1987 — 1.7Гбит/с, 50км
1988 — ТАТ-8
1990 — 2.5Гбит/с, 100км
2001 — 10Тбит/с, 1000км
2010 — 15Тбит/с, 7000км
        Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   12
Optical Fiber – производство и
              монтаж




Производство                                          Монтаж
  Создание заготовок – физико-                           Скалывание
  химический процесс                                             Высокая точность срезов
     Изменение n – варьирование
     коэффициента оседания                                    Соединение (splicing)
     частиц                                                      Сварка (fusing)
  Вытягивание                                                    Механическое соединение
     SMF сложнее и дороже                                        (склеивание)

                Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU       13
Оптические кабели -
          разъемы
Основные типы
разъемов:
  ST
  SC
  LC
  MT-RJ

  Opti-jack
  MU
  FDDI
  SMA
  TOSLINK

              Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   14
Оптические усилители

Восстановление формы сигнала без преобразования в
электрический сигнал и обратно в оптический
Достижение значительных длин кабелей без активного
оборудования
Сами усилители требуют электропитания!

Принципы
  Doped Optical Amplifier (Erbium-Doped)
     Использование ионизированного участка волокна и облучение
     его активными фотонами
  Semiconductor Optical Amplifier
     Принципы похожи на лазерные диоды
  Raman
     Использует эффект Рамана – нелинейное взаимодействие
     сигнала и возмущающего лазера


            Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   15
Wave Division Multiplexing
         (WDM)
Аналог FDM для оптической среды
  Разделение по длинам волн в пределах одного
  волокна
     Использование перестраивающихся лазеров
     Использование оптических фильтров
  Возможность использования уже проложенных ранее
  волокон — только заменой оборудования

Типы
  WDM (C-Band)
    16 каналов, шаг 100ГГц
  CWDM (Coarse) (C+L Band)
    16 каналов, шаг 200Ггц
    32 канала, шаг 50Ггц
  DWDM (Dense) (С-Band)
    40 каналов, шаг 50Ггц
    80 каналов, шаг 25ГГц
          Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   16
WDM




Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   17
WDM-примеры
Обычные коммерчески эксплуатируемые системы
    B = 10-40Gb/s на канал
    L = 2000km
    25-50 GHz между каналами
    С использованием полосы С
         N = 40-160
         NxB = 0.8-3.2Tb/s
Самая емкая сеть DWDM (NTT — Япония, 25.03.2010)
    B = 170Gb/s на канал
    L = 240km
    50GHz между каналами
    С использованием полос С, L
         N = 432
         NxB = 6.4Tb/s
Рекорд (скорость*дальность) в лаборатоных условиях (Bell Labs, 2010)
    B = 100Gb/s на канал
    L = 7000km
    25GHz между каналами
    С использованием полос С, L
        N = 155
        NxB = 15.5Tb/s

                  Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   18
OXC – Optical Cross-Connect

Коммутация на PHY!
  Каналы с разными λ
    Совместно с WDM
    Использование систем
    Mux/DeMux
  Использование систем
  зеркал
  Использование MEMS
Нет задержки
коммутатора!




          Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   19
FSO




Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   20
Free Space Optics

Беспроводная передача оптических
сигналов
  Аналог IrDA
    LED
    Infrared LASER
  Расстояния до 10 км
  Скорости до 1Гбит/с


Чувствительность к состоянию пути
  Прямая видимость
  Птицы
  Осадки (дождь, снег, туман)
          Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   21
Оптическая передача – область
        применения
Сети операторов связи
  PDH
  SONET/SDH
  сети WDM/DWDM
  40/100GigE
   Наземная часть цифровых сотовых сетей
Глобальные сети
  ATM
Городские сети, сети кампусов
Локальные сети
  10Base, 100Base, 1000Base (SX, LX, FX, LR), 10GBase
  FDDI
  ATM
Сети доступа
  PON


           Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   22
?
Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU   23

More Related Content

What's hot

Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)
Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)
Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)uadeps
 
Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...
Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...
Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...uadeps
 
Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)
Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)
Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)uadeps
 
Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...
Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...
Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...Cisco Russia
 
проектирование 09.08.2013
проектирование 09.08.2013проектирование 09.08.2013
проектирование 09.08.2013Анна Батина
 
Tikhvinskiy mobile network sharing v3
Tikhvinskiy mobile network sharing v3Tikhvinskiy mobile network sharing v3
Tikhvinskiy mobile network sharing v3leonid-mt-mt
 
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетейSergey Lomakin
 
Компьютерные сети
Компьютерные сетиКомпьютерные сети
Компьютерные сетиlislenok
 
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...ITMO University
 
Проблемы, возникающие при передаче радиосигналов
Проблемы, возникающие при передаче радиосигналовПроблемы, возникающие при передаче радиосигналов
Проблемы, возникающие при передаче радиосигналовBazil Vostr
 
Russain Optical Core Switch Market
Russain Optical Core Switch MarketRussain Optical Core Switch Market
Russain Optical Core Switch Marketguestba6d0cd
 
модуль Sdh(m) osa
модуль  Sdh(m) osaмодуль  Sdh(m) osa
модуль Sdh(m) osaIgor Baklanov
 
Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...
Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...
Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...SSA KPI
 
DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.
 DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.  DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.
DWDM инфраструктура для сети следующего поколения. Cisco Russia
 
Решения Cisco для оптического транспорта
Решения Cisco для оптического транспортаРешения Cisco для оптического транспорта
Решения Cisco для оптического транспортаCisco Russia
 

What's hot (20)

Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)
Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)
Измерения в пассивных оптических сетях (PON). Приборы и методы (Юрий Никитченко)
 
Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...
Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...
Построение пассивной оптической сети (PON) при многоэтажной застройке. Межэта...
 
Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)
Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)
Внедрение услуги ТВ в сети PON (Алексей Омельченко)
 
Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...
Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...
Технология Cisco nLight для построения транспортных инфраструктур нового поко...
 
Topic21 x dsl
Topic21 x dslTopic21 x dsl
Topic21 x dsl
 
Topic08 modulation
Topic08 modulationTopic08 modulation
Topic08 modulation
 
проектирование 09.08.2013
проектирование 09.08.2013проектирование 09.08.2013
проектирование 09.08.2013
 
Tikhvinskiy mobile network sharing v3
Tikhvinskiy mobile network sharing v3Tikhvinskiy mobile network sharing v3
Tikhvinskiy mobile network sharing v3
 
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
22 коммуникационное оборудование и организация компьютерных сетей
 
Компьютерные сети
Компьютерные сетиКомпьютерные сети
Компьютерные сети
 
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ НА РАБОТУ ВОЛОКО...
 
Проблемы, возникающие при передаче радиосигналов
Проблемы, возникающие при передаче радиосигналовПроблемы, возникающие при передаче радиосигналов
Проблемы, возникающие при передаче радиосигналов
 
Russain Optical Core Switch Market
Russain Optical Core Switch MarketRussain Optical Core Switch Market
Russain Optical Core Switch Market
 
модуль Sdh(m) osa
модуль  Sdh(m) osaмодуль  Sdh(m) osa
модуль Sdh(m) osa
 
Topic10 coaxial
Topic10 coaxialTopic10 coaxial
Topic10 coaxial
 
Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...
Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...
Review of IBM's Modern Approaches to Construction of Information Processing S...
 
Cma5000a pmd
Cma5000a   pmdCma5000a   pmd
Cma5000a pmd
 
Topic13 wireless
Topic13 wirelessTopic13 wireless
Topic13 wireless
 
DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.
 DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.  DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.
DWDM инфраструктура для сети следующего поколения.
 
Решения Cisco для оптического транспорта
Решения Cisco для оптического транспортаРешения Cisco для оптического транспорта
Решения Cisco для оптического транспорта
 

Viewers also liked

Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"
Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"
Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"Ольга Крашенинникова
 
はじめての正規表現(一般公開版)
はじめての正規表現(一般公開版)はじめての正規表現(一般公開版)
はじめての正規表現(一般公開版)suwork
 
Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)
Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)
Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)Софья Митрошина
 
AIS Program Brochure with Samples
AIS Program Brochure with SamplesAIS Program Brochure with Samples
AIS Program Brochure with SamplesNolan Teng
 
Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...
Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...
Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...Artem Kozlyuk
 
Cómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docente
Cómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docenteCómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docente
Cómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docenteVladimir Estrada
 
говорова бумажная пластика
говорова бумажная пластикаговорова бумажная пластика
говорова бумажная пластикаЕлена Исакова
 
Ley de inmigración y colonización n°817
Ley de inmigración y colonización n°817Ley de inmigración y colonización n°817
Ley de inmigración y colonización n°817El Arcón de Clio
 

Viewers also liked (14)

Topic17 frame relay
Topic17 frame relayTopic17 frame relay
Topic17 frame relay
 
Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"
Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"
Крашенинникова О.В. кейс "Анализ данных"
 
はじめての正規表現(一般公開版)
はじめての正規表現(一般公開版)はじめての正規表現(一般公開版)
はじめての正規表現(一般公開版)
 
Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)
Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)
Бизнес-планирование (часть 1 Резюме)
 
AIS Program Brochure with Samples
AIS Program Brochure with SamplesAIS Program Brochure with Samples
AIS Program Brochure with Samples
 
Durban Port Operators Awarded
Durban Port Operators AwardedDurban Port Operators Awarded
Durban Port Operators Awarded
 
медиа проект
медиа проектмедиа проект
медиа проект
 
Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...
Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...
Сводка поступивших предложений по уведомлению о начале разработки законопроек...
 
Cómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docente
Cómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docenteCómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docente
Cómo generar y gestionar cultura investigativa en el proceso docente
 
бумажная пластика зоря
бумажная пластика зорябумажная пластика зоря
бумажная пластика зоря
 
па лит. 8 класс
па лит. 8 класспа лит. 8 класс
па лит. 8 класс
 
говорова бумажная пластика
говорова бумажная пластикаговорова бумажная пластика
говорова бумажная пластика
 
Ekz
EkzEkz
Ekz
 
Ley de inmigración y colonización n°817
Ley de inmigración y colonización n°817Ley de inmigración y colonización n°817
Ley de inmigración y colonización n°817
 

Similar to Topic12 optical fiber

оптоволоконная связь
оптоволоконная связьоптоволоконная связь
оптоволоконная связьJeneja
 
LinkMeUp-V7 (09.2013)
LinkMeUp-V7 (09.2013)LinkMeUp-V7 (09.2013)
LinkMeUp-V7 (09.2013)eucariot
 
llinkmeup #59 DWDM. Плотность света
llinkmeup #59 DWDM. Плотность светаllinkmeup #59 DWDM. Плотность света
llinkmeup #59 DWDM. Плотность светаeucariot
 
Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM
Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM
Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM Cisco Russia
 
типы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетейтипы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетейsjhxdn
 
типы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетейтипы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетейsjhxdn
 
ответы на вопросы
ответы на вопросыответы на вопросы
ответы на вопросыKobra-pipka
 

Similar to Topic12 optical fiber (20)

Topic26 wi fi
Topic26 wi fiTopic26 wi fi
Topic26 wi fi
 
Topic28 wi max
Topic28 wi maxTopic28 wi max
Topic28 wi max
 
оптоволоконная связь
оптоволоконная связьоптоволоконная связь
оптоволоконная связь
 
Topic27 wpan
Topic27 wpanTopic27 wpan
Topic27 wpan
 
Topic11 twisted
Topic11 twistedTopic11 twisted
Topic11 twisted
 
LinkMeUp-V7 (09.2013)
LinkMeUp-V7 (09.2013)LinkMeUp-V7 (09.2013)
LinkMeUp-V7 (09.2013)
 
Topic25 sonet sdh
Topic25 sonet sdhTopic25 sonet sdh
Topic25 sonet sdh
 
Topic29 cell
Topic29 cellTopic29 cell
Topic29 cell
 
Topic09 multiplexing
Topic09 multiplexingTopic09 multiplexing
Topic09 multiplexing
 
Topic04 switching
Topic04 switchingTopic04 switching
Topic04 switching
 
Topic06 signals
Topic06 signalsTopic06 signals
Topic06 signals
 
llinkmeup #59 DWDM. Плотность света
llinkmeup #59 DWDM. Плотность светаllinkmeup #59 DWDM. Плотность света
llinkmeup #59 DWDM. Плотность света
 
Topic22 docsis
Topic22 docsisTopic22 docsis
Topic22 docsis
 
Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM
Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM
Гибкие перестраиваемые узлы ввода- вывода нового поколения – Cisco nLight ROADM
 
типы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетейтипы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетей
 
типы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетейтипы линий связи локальных сетей
типы линий связи локальных сетей
 
Topic02 traffic
Topic02 trafficTopic02 traffic
Topic02 traffic
 
Topic05 osi
Topic05 osiTopic05 osi
Topic05 osi
 
Topic00 intro
Topic00 introTopic00 intro
Topic00 intro
 
ответы на вопросы
ответы на вопросыответы на вопросы
ответы на вопросы
 

More from eltsovcsseftkspbspuru (8)

Topic24 pdh
Topic24 pdhTopic24 pdh
Topic24 pdh
 
Topic18 isdn
Topic18 isdnTopic18 isdn
Topic18 isdn
 
Topic19 atm
Topic19 atmTopic19 atm
Topic19 atm
 
Topic16 x25
Topic16 x25Topic16 x25
Topic16 x25
 
Topic15 leased lines
Topic15 leased linesTopic15 leased lines
Topic15 leased lines
 
Topic07 coding
Topic07 codingTopic07 coding
Topic07 coding
 
Topic03 standards
Topic03 standardsTopic03 standards
Topic03 standards
 
Topic01 history
Topic01 historyTopic01 history
Topic01 history
 

Topic12 optical fiber

  • 1. Телекоммуникационные технологии Тема 12. Оптическая передача сигналов. Optical Fiber и FSO
  • 2. Оптическая передача сигналов Среда передачи данных (Transmission Medium) – оптическое волокно/воздух Носитель информации – электромагнитные волны Не восприимчива к электрическим помехам / не создает их Очень высокие скорости передачи (F ~ 150-350THz) Низкие параметры затухания (дальности до 4000км) Возможность эффективного мультиплексирования Исследование Геометрическая оптика Волновая оптика Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 2
  • 3. Параметры оптоволоконной линии Частотные характеристики Используемые диапазоны частот 850 nm (353THz) 1300 nm (231THz) 1550 nm (194THz) 1530-1570nm (C-band) 1570-1610nm (L-band) Затухание сигнала Α = 10lg(Pout/Pin) (дБ/км) 850 - 1.3-1.8 1300 - 0.4-0.7 1550 - 0.2-0.5 Дальность ограничена дисперсией, а не затуханием! Разные частоты по-разному распространяются через среду Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 3
  • 4. Ограничения оптоволоконных линий Шум Спонтанный шум оптических усилителей Тепловой шум оптических источников Дисперсия Межмодовая дисперсия в MMF Хроматическая дисперсия в SMF Дисперсия различных поляризаций волны в SMF Нелинейность волокна Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 4
  • 5. Оптоволоконные кабели Fiber Cable = Центральный проводник света SiO2 + GeO2 Оболочка с меньшим коэффициентом преломления SiO2 (стекло) Линии жесткости Металлические нити Капроновые нити Внешняя оболочка Гидроизоляция Механическая защита оптоволокна Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 5
  • 6. Распространение волны в оптоволокне – геометрическая оптика Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 6
  • 7. MMF (Multimode Fiber) Сердечник 50 или 62.5µm Бывает и до сотен µm Изменение коэффициента преломления Плавное (graded-index) Ступенчатое (step-index) Используются на длинах волн 850 и 1300nm Сотни мод (путей распространения) Для изучения можно использовать модели геометрической оптики Pro Легче производить волокно Проще монтаж Проще излучать и направлять свет Contra ограниченные скорости и дальность передачи из-за межмодовой дисперсии Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 7
  • 8. SMF (Single Mode Fiber) Сердечник до 10 µm Ступенчатое изменение коэффициента преломления (step- index) Используются на длинах волн 1300 и 1550nm Одна мода (путь распространения) Для изучения нужно использовать модели волновой оптики (λ ~ d) Pro Одномодовое распространение позволяет организовывать высокие скорости и дальность передачи Нет межмодовой дисперсии Очень низкие потери Contra Сложнее производить волокно Сложнее монтаж Сложнее излучать и принимать свет Только LASER Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 8
  • 9. SMF (Single Mode Fiber) Сердечник до 10 µm Ступенчатое изменение коэффициента преломления (step- index) Используются на длинах волн 1300 и 1550nm Одна мода (путь распространения) Для изучения нужно использовать модели волновой оптики (λ ~ d) Pro Одномодовое распространение позволяет организовывать высокие скорости и дальность передачи Нет межмодовой дисперсии Очень низкие потери Contra Сложнее производить волокно Сложнее монтаж Сложнее излучать и принимать свет Только LASER Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 9
  • 10. Передатчики и приемники света Передача LED (Light Emitting Diodes) Si, Ge Спонтанное излучение – некогерентное, нехроматическое Ограниченная частота модуляции (~650Mhz) LASER Diodes (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) GaAs / AlGaAs / InP Стимулированное излучение – может быть хроматическим Используемая модуляция IM (Intensity) (обычно On/Off) NRZ – просто включаем и выключаем в соответствии с уровнем RZ - разная длина испульсов для + и – (или разные фазы) FM (Frequency) PM (Phase) Детекция Фотодиоды p-n / p-i-n / лавинные MSM – структуры p-n / p-i-n Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 10
  • 11. Оптоволоконные кабели - примеры Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 11
  • 12. Optical Fiber Communication - история 1966 — апробация первых волокон 1970 — Corning Glass Networks — первые тестовые системы передачи 1977 — первое использование в телефонии (США) — 6Мбит/с, 10км 1987 — 1.7Гбит/с, 50км 1988 — ТАТ-8 1990 — 2.5Гбит/с, 100км 2001 — 10Тбит/с, 1000км 2010 — 15Тбит/с, 7000км Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 12
  • 13. Optical Fiber – производство и монтаж Производство Монтаж Создание заготовок – физико- Скалывание химический процесс Высокая точность срезов Изменение n – варьирование коэффициента оседания Соединение (splicing) частиц Сварка (fusing) Вытягивание Механическое соединение SMF сложнее и дороже (склеивание) Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 13
  • 14. Оптические кабели - разъемы Основные типы разъемов: ST SC LC MT-RJ Opti-jack MU FDDI SMA TOSLINK Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 14
  • 15. Оптические усилители Восстановление формы сигнала без преобразования в электрический сигнал и обратно в оптический Достижение значительных длин кабелей без активного оборудования Сами усилители требуют электропитания! Принципы Doped Optical Amplifier (Erbium-Doped) Использование ионизированного участка волокна и облучение его активными фотонами Semiconductor Optical Amplifier Принципы похожи на лазерные диоды Raman Использует эффект Рамана – нелинейное взаимодействие сигнала и возмущающего лазера Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 15
  • 16. Wave Division Multiplexing (WDM) Аналог FDM для оптической среды Разделение по длинам волн в пределах одного волокна Использование перестраивающихся лазеров Использование оптических фильтров Возможность использования уже проложенных ранее волокон — только заменой оборудования Типы WDM (C-Band) 16 каналов, шаг 100ГГц CWDM (Coarse) (C+L Band) 16 каналов, шаг 200Ггц 32 канала, шаг 50Ггц DWDM (Dense) (С-Band) 40 каналов, шаг 50Ггц 80 каналов, шаг 25ГГц Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 16
  • 17. WDM Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 17
  • 18. WDM-примеры Обычные коммерчески эксплуатируемые системы B = 10-40Gb/s на канал L = 2000km 25-50 GHz между каналами С использованием полосы С N = 40-160 NxB = 0.8-3.2Tb/s Самая емкая сеть DWDM (NTT — Япония, 25.03.2010) B = 170Gb/s на канал L = 240km 50GHz между каналами С использованием полос С, L N = 432 NxB = 6.4Tb/s Рекорд (скорость*дальность) в лаборатоных условиях (Bell Labs, 2010) B = 100Gb/s на канал L = 7000km 25GHz между каналами С использованием полос С, L N = 155 NxB = 15.5Tb/s Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 18
  • 19. OXC – Optical Cross-Connect Коммутация на PHY! Каналы с разными λ Совместно с WDM Использование систем Mux/DeMux Использование систем зеркал Использование MEMS Нет задержки коммутатора! Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 19
  • 20. FSO Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 20
  • 21. Free Space Optics Беспроводная передача оптических сигналов Аналог IrDA LED Infrared LASER Расстояния до 10 км Скорости до 1Гбит/с Чувствительность к состоянию пути Прямая видимость Птицы Осадки (дождь, снег, туман) Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 21
  • 22. Оптическая передача – область применения Сети операторов связи PDH SONET/SDH сети WDM/DWDM 40/100GigE Наземная часть цифровых сотовых сетей Глобальные сети ATM Городские сети, сети кампусов Локальные сети 10Base, 100Base, 1000Base (SX, LX, FX, LR), 10GBase FDDI ATM Сети доступа PON Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 22
  • 23. ? Introduction To Telecommunications 2012 - © Alexander Eltsov, SPbSPU 23