Telekomunikacja optyczna
Z Wikipedii
Telekomunikacja optyczna – to dział telekomunikacji zajmujący się przekazem informacji za pomocą techniki optycznej (światłowodów)
Spis treści |
[edytuj] Historia
Komunikacja optyczna za pomocą zwykłego niespójnego światła widzialnego o długości falowej od 380-780 nm znana była od dawna lecz dopiero badania prowadzone w latach 60. umożliwiły modulacje światła laserowego sygnałem cyfrowym i uzyskanie pierwszych przekazów informacji za pomocą przezroczystego medium co było początkiem rozwoju transmisji światłowodowej. W latach 70. ubiegłego wieku zaczęła się pierwsza generacja światłowodowa zapoczątkowana przez dwa znaczące osiągnięcia technologii optycznej Pierwszym osiągnięciem było opanowanie technologii produkcji włókna kwarcowego czystego w takim stopniu by jego tłumienność nie przekraczała 4 dB/km. Drugim osiągnięciem tej że technologii była konstrukcja lasera pół przewodnikowego pracującego w krysztale arsenek galu. Od pierwszych eksperymentów przekazu optycznego minęło 100 lat nim praktycznie rozwinęła się KOMUNIKACJA OPTYCZNA. W 1980 r. w Bell Labs po raz pierwszy zainstalowano i oddano do użytku światłowodowy trakt optyczny o długości 1000 km. Wkrótce po tym korporacje telekomunikacyjne rozpoczęły budowę kablowych łączy światłowodowych.
[edytuj] Przesyłanie informacji
Przesyłanie informacji odbywa sie drogą optyczną poprzez światłowody wymaga skonstruowania systemu telekomunikacji optycznej. Podstawowe urządzenia wchodzące w skład cyfrowej wersji takiego systemu to: źródło informacji, koder nadawczy, nadajnik optyczny, linia światłowodowa, detektor optyczny, detektor odbiorczy, odbiorca informacji. W nadajniku znajduje się źródło informacji w analogowej postaci wraz z koderem który formatuje sygnał informacyjny w strumień bitów. Po stronie odbiornika sygnał informacyjny odtwarzany jest za pomocą dekodera i dostarczany użytkownikowi Obydwa urządzenia związane z kodowaniem są typu elektronicznego. Optycznymi elementami tego systemu są źródło optyczne w nadajniku, światłowód jako medium transmisyjne i detektor optyczny po odbiorczej stronie systemu. Nadajnik wysyła impulsy mocy optycznej, przy czym każdy impuls jest włączany lub wyłączany w takt informacji cyfrowej na wyjściu źródła informacji. Moc optyczna jest w tym przypadku wielkością należąca do pasma podstawowego, gdyż zmienia się z szybkością bitową z nie z częstotliwością optyczną.
![[Schemat optycznego systemu telekomunikacyjnego]](../../../../images/local/1/11/Schemat2.JPG)
[edytuj] Cechy przekazu
Włókna światłowodowe mają unikalne właściwości, predysponujące je do zastosowań w charakterze linii transmisyjnych. Najważniejsze korzyści wynikające z zastosowania światłowodów są następujące:
-Wielkie możliwości pasmowe
-Mała stratność transmisji
-Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne
-Niewielkie wymiary i waga
– Wytrzymałość mechaniczna połączona z giętkością konstrukcyjną
Te niezwykłe właściwości światłowodów przyczyniły się do szerokiego ich rozpowszechnienia i rozwoju technologii systemów światłowodowych podczas ostatnich dwu dekad co zrewolucjonizowało z kolei postęp w dziedzinie telekomunikacji dalekiego zasięgu
[edytuj] Typy światłowodów
Falowód którego rdzeń ma stały współczynnik załamania i którego płaszcz ma mniejszy współczynnik załamania nazywamy falowodem o profilu skokowym: Jednomodowy falowód o profilu skokowym. Mod falowodu reprezentuje rozkład fal stojących utworzony przez rozchodzące się przez pole elektroakustyczne w poprzecznym przekroju rdzenia falowodu.
a) Falowód jednomodowy działa wtedy jeśli tylko jedna połówka okresu fal stojących układa się na średnicy falowodu jedynie centralny promień jest w stanie rozchodzić się w rdzeniu. Zgodnie z tym falowód jednomodowy jest idealny pod względem szerokości pasma transmisji i dlatego idealnie sprawdza się w telekomunikacji dalekiego zasięgu. Najważniejszym zjawiskiem, które ogranicza pasmo transmisji w tym falowodzie jest zjawisko dyspersji materiałowej, która to spowodowana jest zależnością współczynnika załamania rdzenia od częstotliwości pracy.
b) Falowód wielomodowy ma przewagę nad falowodem jednomodowym ze względów mechanicznych, posiada większą średnice rdzenia co ułatwia mu łączenie podłużne i zapewnia niską stratność przy stykowym łączeniu segmentów a także łatwiej sprzęga ze źródłem optycznym. Ogranicznikiem w wielomodowych są zjawiska dyspersja modalna i wielodrożna pojawiające się w skutek różnic w czasach propagacji związanych z różnymi długościami drogi tej propagacji, konsekwencją tego jest iż promienie o małych kątach padania docierają do odbiornika wcześniej niż promienie o dużych kątach padania.
c) Światłowód o profilu gradientowym stosowany jest jako jedna z metod do ograniczenia wpływu zjawiska rozmycia impulsu. Współczynnik załamania rdzenia nie jest stały lecz zmienny. Rdzeń światłowodu o profilu gradientowym działa jak soczewka skupiająca i nadająca promieniom wprowadzanym do światłowodu spiralne trajektorie. Światłowody o tym podłożu mają o rząd wielkości większe pasmo transmisji.
[edytuj] Urządzenia transmisyjne
a) Multipleksery optyczne – OADM (OPTICAL ADD DROP MULTIPLEXER) nazywane również krotnicami transferowymi ADM stanowią rozbudowanie urządzenia transmisyjne stosowane do przekazów optycznych których zasadniczą cechą jest możliwość wydzielenia z toru optycznego jednego lub kilku dowolnie wybranych kanałów transmisyjnych i zastąpienie ich strumieniem informacji nie koniecznie o tej samej długości fali.
b) Przezroczyste przełączniki najważniejszą ich cechą będąca istotą wydajnego przełączania kanałów optycznych jest stosowanie całkowicie optycznych przełączników bez konwersji sygnałów optycznych do postaci elektrycznej
c) Sprzęgacze optyczne zadaniem ich jest doprowadzenie mocy świetlnej z kilku światłowodów wejściowych do jednego lub kilku światłowodów wyjściowych bądź też dystrybucja mocy optycznej z jednego lub kilku światłowodów wejściowych w kierunku światłowodów wyjściowych
[edytuj] Szum multiplikatywny w światłowodach
Cechą charakterystyczną łącz optycznych jest niski poziom szumy, utrzymujący się o wiele rzędów wielkości poniżej szumów spotykanych w tradycyjnych systemach telekomunikacyjnych. W przeciwieństwie do zjawisk prądowych, gdzie poruszające się elektrony oddziaływają pomiędzy sobą, poruszające się w światłowodzie fotony nie wykazują wzajemnych oddziaływań. Tak więc brak jest w tym przypadku zjawisk generacji szumu w światłowodzie. Jednakże system transmisji optycznej wykazuje kilka dodatkowych źródeł szumy, nazywanego szumem multiplikatywnym, które pojawiają się w postaci uzależnionej od transmitowanego sygnału i związane są z fluktuacjami tłumienia między stacja nadawczą i odbiorczą. Szum multiplikatywny różni się od addytywnego szumy termicznego w tradycyjnych odbiornikach tym że zanika gdy wyłącza się transmitowany sygnał.
[edytuj] Sieci optyczne w Polsce
Podstawową infrastrukturę sieci optycznych DWDM w Polsce tworzą sieci szkieletowe znajdujące się w obszarze kilku największych operatorów sieci telekomunikacyjnej TP S.A., sieci światłowodowej energetyki Tel-Energo oraz sieci resortu kolejnictwa – Enargis- Polska. Wielu innych operatorów takich jak NASK, Netia, BTP TELBANK korzysta z własnych łączy lub dzierżawi fragmenty największych sieci światłowodowych, doposażając je w odpowiednio nowoczesne platformy optyczne. Początki DWDM w Polsce to miedzy innymi przeprowadzona w 2000 roku eksperymentalną transmisja z szybkością do 640 Gb/s najdłuższa kablową. Najdłuższą kablową infrastrukturą optyczną o długości ponad 11 tys. km dysponuje TP S.A. która rozbudowuje od 2001 r. szkieletową sieć transmisyjną. Drugą co do wielkości krajową siecią optyczną dysponuje konsorcjum Tel-Energo o łącznej długości 8.5 tys. km
[edytuj] Linki wewnętrzne
Podstawy teoretyczne transmisji danych
Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny
[edytuj] Linki zewnętrzne
[edytuj] Bibliografia
- Vademecum Teleinformatyka, tom 2, Tomasz Baczyński, Tomasz Janoś, Stefan Kaczmarek, wyd. IDG Poland S.A., 2000
- Systemy telekomunikacyjne, tom 2, Simon Haykin, wyd. Komunikacji i Łączności, 2004
- Telekomunikacja optyczna, Hans – Georg Unger, wyd. Komunikacji i Łączności, 1979
