Telekommunikáció Mészáros István Mészáros István

Telekommunikáció Mészáros István Mészáros István

Telekommunikáció Mészáros István
Optikai átvitel 2

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

nm-en 100 Mbps, 40 km probléma: diszperzió nm + egymódusú szál, 50 km probléma: csillapítás, diszperzió nm-es lézerek+monomódusú szál 60-70 km-es összeköttetés probléma: erősítés optikai erősítők megjelenése, hullámhossz osztás Gbps, transzatlanti összeköttetés ( km, ismétlő nélkül) optika megjelenése a KTV és a hozzáférési hálózatban 4

Hullámhosszak és a frekvencia 5

6

7

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? 8

Az optikai szál felépítése 9

Optikai szálak alaptípusai 10

Többmódusú terjedés 11 11

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 12

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 13

reflexió a csatlakozási felületeken (Fresnel reflexió) A csillapítás hőmérséklet függése 14

A csillapítás hullámhosszfüggése 15

3 átviteli ablak - 850 nm a~3,6 dB/km nm a~0,35 dB/km nm a~0,22 dB/km nm mérősáv 16

Diszperzió futási idő különbségből adódó jelszóródás - módusdiszperzió (multimódusú szálaknál jelentős) 17

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

- 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 19

- szimbólumközi áthallás (ISI Inter-Symbol Interference) 20

- polarizációs módusdiszperzió (PMD) a különböző polarizációs síkok egymáshoz viszonyított futásidő- különbségéből származó jelszóródás 21

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

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 23

- gyártási hibák - magátmérő különbség - köralak hiba - törésmutató eloszlás - illesztési hibák - légrés - eltérő geometriájú felület - szálmag excentricitás 24

Optikai szálakra vonatkozó szabványok 25 25 25

26

A túl alacsony diszperzió miatt a nemlineáris hatások erősödnek, ezért a diszperzió minimumot eltolják 1550 nm-re 27

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

- 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 29

NDF szál kompenzált szakasz 30

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 31

- 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

- 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

- Csillapítás a frekvencia függvényében

- SI-POF PMMA csillapítása

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

A POF csillapítás a szál átmérő függvényében

Átviteli közegek összehasonlítása

Optikai kábelek - védőcsöves

- tárcsás, vagy hornyolt

Kábelek fajtái - kültéri - légkábel - önhordó - nem önhordó - föld alatti kábel - közvetlen földbe fektethető - behúzó - víz alatti kábel - folyami - tenger alatti

- közvetlen földbe fektethető kábel

- önhordó légkábel

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

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

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

ODW kábel nullvezeték

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

-

Csillapítás limitek vég-vég között (channel)

Polaritás - adapterek

Polaritás - patch-kábelek

Polaritás - Permanent link A

Polaritás - Permanent link B

Polaritás - Permanent link C

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

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

Tiszta és szennyezett csatlakozó

Optikai csatlakozók felületi tisztaságára vonatkozó előírások - IEC - IPC

Szálhegesztők

Átviteli közegek összehasonlítása - szimmetrikus kábel ~ 10 Mbps, 1-10 km - Cat7 struktúrált kábel 10 Gbps, ~ 90 m - digitális mikrohullámú összeköttetés 100 Mbps, ~ km - koaxiális kábel (RG6) ~100 m, ~ 1 GHz - optikai kábel Gbps, ~ km

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)

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

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)

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

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)

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

- Hibrid architektúra - Az előbbi két architektúra kombinált változata

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

A GPON hálózat teljesítő képessége

Adattovábbítás a GPON hálózatban

Társasházi GPON hálózat (kétszintű)

PON épülethálózatok

A GPON felépítése videó nélkül, vagy IPTV-vel

A GPON felépítése analóg RF videóval

A GPON felépítése analóg videóval+VoD

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

WDM (Wavelength Division Multiplexing) - WDM 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

WDM hullámhosszak

ITU szabványos DWDM hullámhosszak

WDM PON

WDM teljesítmény problémák

- csatlakozó problémák - fém ionok, fémrészecskék - többkomponensű csatlakozó csapok - szennyeződések

„High Power” csatlakozó ¼  GI szál

„High Power” csatlakozók - E-2000 - E-3000 - Backplane csatlakozók

Csatlakozók ellenőrzése

Telekommunikáció Mészáros István Mészáros István

Hasonló előadás

Az előadások a következő témára: "Telekommunikáció Mészáros István Mészáros István"— Előadás másolata:

Hasonló előadás

Projectumról

Visszajelzés

Bejelentkezés

A társadalmi hálózaton keresztül belépni:

Telekommunikáció Mészáros István Mészáros István

Hasonló előadás

Az előadások a következő témára: "Telekommunikáció Mészáros István Mészáros István"— Előadás másolata:

Hasonló előadás

Projectumról

Visszajelzés