Telekommunikáció Mészáros István Mészáros István

Telekommunikáció Mészáros István Optikai átvitel 2017.11.04. 2

Telekommunikáció Mészáros István Technikai áttekintés - 1970-es évek 274 Mbps-os koaxiális rendszer 1 km-es ismétlés, technológiai limit - 1950-es évek az optikai átvitel lehetőségeinek célzott kutatása - 1960 első szilárdtest lézer - 1962 első félvezető lézer (GaAs) (hőmérsékleti és teljesítmény problémák, optikai szál csillapítása 1000 dB/km) - 1970 a lézerek szobahőmérsékleten is működtek üvegszál csillapítása 20 dB/km - 1975 az optikai távközlő technológia megjelenése 850 nm-es GaAs lézer, 45Mbps sebesség, korlát: az üvegszál átviteli paraméterei 2017.11.04. 3

Telekommunikáció Mészáros István - 1980 1300 nm-en 100 Mbps, 40 km probléma: diszperzió - 1987 1300 nm + egymódusú szál, 50 km probléma: csillapítás, diszperzió - 1990 1550 nm-es lézerek+monomódusú szál 60-70 km-es összeköttetés probléma: erősítés - 1995 optikai erősítők megjelenése, hullámhossz osztás - 1996 5 Gbps, transzatlanti összeköttetés (11.300 km, ismétlő nélkül) - 2000 optika megjelenése a KTV és a hozzáférési hálózatban 2017.11.04. 4

Telekommunikáció Mészáros István Hullámhosszak és a frekvencia 2017.11.04. 5

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04. 6

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04. 7

Telekommunikáció Mészáros István Az optikai átvitel tulajdonságai - nagy adatsebesség - kis csillapítás - alacsony bithibaarány - kétirányú átvitel egy szálon - nagy hőmérséklettartomány - nagy megbízhatóság - nincs elektromos szigetelési probléma - elektromágneses zavarokra érzéketlen - kis méret - alacsony súly - kölség? 2017.11.04. 8

Telekommunikáció Mészáros István Az optikai szál felépítése 2017.11.04. 9

Telekommunikáció Mészáros István Optikai szálak alaptípusai 2017.11.04. 10

Telekommunikáció Mészáros István Többmódusú terjedés 2017.11.04. 11 11

Telekommunikáció Mészáros István Átviteli paraméterek - csillapítás a csillapítás okai - abszorpció (az atom, vagy molekula a beérkező fotont elnyeli) - fényszóródás (inhomogenitások miatt) - reflexió (visszaverődés az átmeneteken) - sugárzásos veszteség (hullámvezető deformáció miatt) - hőmérséklet függés - hullámhosszfüggés 2017.11.04. 12

Telekommunikáció Mészáros István szóródás - Rayleigh szórás az áthaladó fény az elektronokat rezgésbe hozza, mely dipólusokat alkotva a tér minden irányába sugároznak - Mie szórás - ha a szóró mérete 0,5 -nál nagyobb - Raman szórás – ha az elnyelt foton visszaalakulva más irányban folytatja az útját - Brillouin szórás – a molekulák hőmozgása eltéríti a fotonokat 2017.11.04. 13

Telekommunikáció Mészáros István reflexió a csatlakozási felületeken (Fresnel reflexió) A csillapítás hőmérséklet függése 2017.11.04. 14

Telekommunikáció Mészáros István A csillapítás hullámhosszfüggése 2017.11.04. 15

Telekommunikáció Mészáros István 3 átviteli ablak - 850 nm a~3,6 dB/km - 1310 nm a~0,35 dB/km - 1550 nm a~0,22 dB/km 1620-1650 nm mérősáv 2017.11.04. 16

Telekommunikáció Mészáros István Diszperzió futási idő különbségből adódó jelszóródás - módusdiszperzió (multimódusú szálaknál jelentős) 2017.11.04. 17

Telekommunikáció Mészáros István - kromatikus diszperzió (CD) (SM szálakra jellemző) SM szálban a futási idő hullámhosszfüggő - anyagi diszperzió a kvarcüveg törésmutatója hullámhosszfüggő v=c/n 2017.11.04. 18 18

Telekommunikáció Mészáros István - hullámvezető diszperzió - SM szálaknál a fény egy része a héj belső részében terjed - Azt a határt, ameddig a fény behatol a héjba, „mode field diameter”-nek (MFD) nevezik - az MDF hullámhosszfüggő - nagyobb hullámhossz esetén a fény nagyobb része halad az üvegszál magján kívül 2017.11.04. 19

Telekommunikáció Mészáros István - szimbólumközi áthallás (ISI Inter-Symbol Interference) 2017.11.04. 20

Telekommunikáció Mészáros István - polarizációs módusdiszperzió (PMD) a különböző polarizációs síkok egymáshoz viszonyított futásidő- különbségéből származó jelszóródás 2017.11.04. 21

Telekommunikáció Mészáros István A PMD oka: a két polarizációs mód eltérő sebességű terjedése értéke a szál gyártási hibáitól és a külső behatásoktól függ - gyártási hibák - külső hatások 2017.11.04. 22

Telekommunikáció Mészáros István Optikai szál veszteségei Fényelnyelés: a szálmag szennyeződései a fény egy részét elnyelik Fényszóródás: a fény az üveg olyan részén megy át, ahol az anyag sűrűsége változik Makrohajtás: nagymérető görbületi sugár, melynek hatására a fény elhagyja a magot és a héjban terjed tovább Mikrohajtás: kisméretű elváltozása a szálnak, melynek következtében a fény elhagyja a magot és a héjban terjed tovább 2017.11.04. 23

Telekommunikáció Mészáros István - gyártási hibák - magátmérő különbség - köralak hiba - törésmutató eloszlás - illesztési hibák - légrés - eltérő geometriájú felület - szálmag excentricitás 2017.11.04. 24

Telekommunikáció Mészáros István Optikai szálakra vonatkozó szabványok 2017.11.04. 25 25 25

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04. 26

Telekommunikáció Mészáros István A túl alacsony diszperzió miatt a nemlineáris hatások erősödnek, ezért a diszperzió minimumot eltolják 1550 nm-re 2017.11.04. 27

Telekommunikáció Mészáros István Speciális optikai szálak - hajlítás optimalizált szál - csillapítás: 0,4 dB/km 1310 nm 0,3 dB/km 1550 nm - diszperzió 18 ps/nm*km 2017.11.04. 28 28 28

Telekommunikáció Mészáros István - kis csillapítású szál (Low Loss) hosszú összeköttetésekhez - Long wavelenght speciális flour adalékolással az IR abszorpciót eltolják 1600 nm fölé - negatív diszperziójú szál (NDF) 1300 – 1600 nm-es sávban diszperzió kompenzálásra használják SM szál 2017.11.04. 29

Telekommunikáció Mészáros István NDF szál kompenzált szakasz 2017.11.04. 30

Telekommunikáció Mészáros István Miért üveg? Miért nem műanyag? - tiszta üvegszál (mag és a héj is szilícium alapú üveg) - vegyes felépítésű szál (a mag szilícium alapú üveg, a héj műanyag) - a héj és a mag is műanyag POF (Plastic (Polimer) Optical Fiber) jellemzően a mag anyaga: Polymethil Metacrilate (PMMA) - PMMA mag - tipikus átmérő 1 mm - n=1,492 - héj: flourral kezelt PMMA - n= 1,412 2017.11.04. 31

Telekommunikáció Mészáros István - SI-POF: lépcsős törésmutató eloszlású szál - magátmérő 1 mm, homogenizált mag egy burkolattal - DSI-POF: kétlépcsős törésmutató eloszlású szál - homogenizált kábelér kettős burkolattal - magátmérő 1 mm - MSI-POF: többlépcsős törésmutató eloszlású szál - elkülönített rétegek különböző törésmutatóval - magátmérő 0,75 mm, nagy sávszélességre - GI-POF: gradiens törésmutató eloszlású szál - parabola profil, max 2 Gbps 100 m-en - magátmérő 0,9 mm 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - MC-POF: többmagos POF - több lépcsős törésmutatójú mag egy szálban - magátmérő 1 mm - DSI-MC-POF: kétlépcsős törésmutató eloszlású többmagos szál - több dupla burkolatú mag egy szálban - nagy sávszélességekhez Alkalmazásuk: - kis távolságra - berendezés egységek között - berendezéseken belüli optikai átvitel 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - Csillapítás a frekvencia függvényében 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - SI-POF PMMA csillapítása 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Flourral kezelt lépcsős törésmutatójú POF - 1310 nm-en a csillapítás kisebb, mint 20 dB/km - 10 Gbps-os átvitel 100 m-en - csavart érpár, vagy POF? 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István A POF csillapítás a szál átmérő függvényében 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Átviteli közegek összehasonlítása 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Optikai kábelek - védőcsöves 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - tárcsás, vagy hornyolt 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Kábelek fajtái - kültéri - légkábel - önhordó - nem önhordó - föld alatti kábel - közvetlen földbe fektethető - behúzó - víz alatti kábel - folyami - tenger alatti 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - közvetlen földbe fektethető kábel 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - önhordó légkábel 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István FTTh Figure8 speciális kábel - 1-8 szál - alacsony súly (20 kg/km) - szálak G.652D - a feszítő eltávolítható 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Tenger alatti kábel - nagy nyomás, hideg sós víz - távtáplált erősítők - nyomásnak ellenálló erősítők - páncélozás 1 optikai szálak 2 hézagkitöltő védőréteg 3 réz árnyékolás 4 polikarbonát szigetelés 5 kátrány/nylon szigetelés 6 acél sodrony 7 kátrány/nylon szigetelés 8 acél sodrony 9 polietilén burkolat 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Beltéri kábelek - switch kábelek laza szerkezetű, zselét nem tartalmaz - patch kábelek rendezők, berendezések bekötésére szolgáló összekötő kábelek, különböző csatlakozókkal - pictail-ek csak egyik végén van csatlakozó eszközökhöz illesztésre, kábelvéghez hegesztésre használják 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István ODW kábel nullvezeték 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Nagysűrűségű előszerelt MPO (Multi-fibre Push-on/Pull-Off) rendszer -12 – 72 szál egy csatlakozóban - rack szekrények között 40/100 Gbps-os összeköttetésnél 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Csillapítás limitek vég-vég között (channel) 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Polaritás - adapterek 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Polaritás - patch-kábelek 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Polaritás - Permanent link A 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Polaritás - Permanent link B 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Polaritás - Permanent link C 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Optikai szálak illesztése - ragasztás az üveghez hasonló törésmutatójú anyag fix, oldhatatlan - hegesztés elektromos ívvel, fix, oldhatatlan - csatlakozók Ferule biztosítja a mechanikai tartást 2,5, vagy 1,25 mm átmérőjű kerámia A csatlakozóvég kialakítása 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Optikai szalagkábel (Ribbon) - speciális szerszámokkal tisztítható és hegeszthető - speciális száltörő - mag-héj központosság minden szálon - primer védelem és a mag központossága 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Tiszta és szennyezett csatlakozó 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Optikai csatlakozók felületi tisztaságára vonatkozó előírások - IEC 61300-3-35 - IPC 8497-1 2017.11.04.

Szálhegesztők 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Átviteli közegek összehasonlítása - szimmetrikus kábel ~ 10 Mbps, 1-10 km - Cat7 struktúrált kábel 10 Gbps, ~ 90 m - digitális mikrohullámú összeköttetés 100 Mbps, ~ 1-100 km - koaxiális kábel (RG6) ~100 m, ~ 1 GHz - optikai kábel 40-100 Gbps, ~ 70-2000 km 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Optikai alkalmazások a helyi hálózatban FTTx  Fiber To The x FTTB  Fiber To The Building (épületig) FTTC  Fiber To The Curb (elosztóig) FTTD  Fiber To The Desk (asztal) FTTE  Fiber To The Enclosure (kerítésig) FTTH  Fiber To The Home (lakásig) FTTN  Fiber To The Neighborhood (környékre) FTTO  Fiber To The Office (irodába) FTTU  Fiber To The User (felhasználóhoz) 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István FTTC (Curb) - optika a központból az elosztóig - a szál egy ONU-ban (Optical Network Unit, optikai hálózati egység) végződik - az FTTC szimmetrikus átvitelt biztosít - szimmetrikus, vagy koaxiális hálózat a felhasználóig - szimmetrikus nagysebességű átvitel rövid rezes szakaszon - meglévő hálózat sebességének növelése - multimédiás szolgáltatások 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István FTTH (Home) - optika a lakásig rendszerelemek: - OLT: Optical Line Termination (optikai hálózati végződés) - ONU/ONT: Optical Network Unit/Terminal (előfizetői végződés) - OAN: Optical Access Network (optikai hozzáférési hálózat) 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Az FTTH előnyei - hatalmas adatátviteli kapacitás - könnyen feljavítható (upgrade) - könnyen telepíthető - földben és levegőben vezethető kábelek - teljesen szimmetrikus szolgáltatásokat biztosít - alacsony üzemeltetési és karbantartási költségek - nagyon nagy távolságok esetén is működik - kis átmérőjű, könnyű kábelek - nem zavarják elektromágneses interferenciák 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István FTTH architektúrák - PON – Passive Optical Networks - Több felhasználó (max. 64) megoszt egy fényvezető szálat - Optikai splitter-ek a jel szétválasztására és aggregálására - Áramellátás csak a végeknél szükséges - Osztott hálózat – Point to Multipoint (P2MP) 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - Active Node - Az előfizetőknek saját fényvezető száljuk - Point to Point (P2P) - Aktív, árammal táplált csomópontok a forgalom elosztására - Ethernet switch - Layer2/Layer3 switching/routing 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - Hibrid architektúra - Az előbbi két architektúra kombinált változata 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István PON megoldások - APON (nem terjedt el) - ATM forgalmat oszt el és juttat el az ONU-ig - szinkron kommunikáció mindkét irányban - fix hosszúságú csomagok - EPON - ethernet keretek - aszinkron kommunikáció - GPON - gigabites passzív optikai hálózat - aszinkron átvitel - „Broadcast” rendszerű „előre” irány 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István A GPON hálózat teljesítő képessége 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Adattovábbítás a GPON hálózatban 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Társasházi GPON hálózat (kétszintű) 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István PON épülethálózatok 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István A GPON felépítése videó nélkül, vagy IPTV-vel 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István A GPON felépítése analóg RF videóval 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István A GPON felépítése analóg videóval+VoD 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Hullámhossz osztás - egy optikai szálon több hullámhossz - mindegyik önálló „tartalommal” - multiplexerekkel rakom össze, demultiplexerekkel válogatom szét 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István WDM (Wavelength Division Multiplexing) - WDM 1310 nm és 1550 nm - különböző csillapítás - különböző futási idő - könnyen megvalósítható - CWDM (Coarse .. - hullámhossz távolság 20 nm - max 18 hullámhossz - OH gyök probléma - DWDM (Dense … - 50, 100, 200 GHz távolság - 48 hullámhossz 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István WDM hullámhosszak 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István ITU szabványos DWDM hullámhosszak 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István WDM PON 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István WDM teljesítmény problémák 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István - csatlakozó problémák - fém ionok, fémrészecskék - többkomponensű csatlakozó csapok - szennyeződések 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István „High Power” csatlakozó ¼  GI szál 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István „High Power” csatlakozók - E-2000 - E-3000 - Backplane csatlakozók 2017.11.04.

Telekommunikáció Mészáros István Csatlakozók ellenőrzése 2017.11.04.