Akademia Górniczo – Hutnicza

Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej

Autor:

Zakład Informatyki Przemysłowej

Zakład Informatyki Przemysłowej

Technologie Optyczne

Technologie Optyczne

Jarosław Durak

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Multipleksery

Multipleksery

•

Zalety multiplekserów

–

Redukują koszty poprzez zmniejszenie ilości linii

między dwoma

–

mogą być kosztowne

•

najbardziej zaawansowane stosowane są tam gdzie nie

można położyć nowych linii

–

ADM – Add Drop Multiplexer

•

klasyczne

–

wprowadzają opóźnienia ze względu na konwersję

sygnału

•

Optyczne OADM ROADM

–

pozwalają usuwać lub dodawać sygnały o

określonej długości fali

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Multipleksery

Multipleksery

•

Urządzenia optyczne

–

klasyczne repeatery (regeneratory sygnału)

•

ograniczenie do przepustowości 2,5 Gb/s

–

Repeatery (EDFA) optyczne

•

pozwoliły na znacznie większe przepustowości

•

brak opóźnień

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Multipleksery

Multipleksery

•

Urządzenia optyczne

–

Przełączniki optyczne

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Multipleksery

Multipleksery

•

Urządzenia optyczne

–

Przełączniki optyczne

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Multipleksery

Multipleksery

•

Urządzenia optyczne

–

Przełączniki optyczne

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Multipleksery

Multipleksery

•

Urządzenia optyczne

–

Przełączniki optyczne

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Transmisja danych

Transmisja danych

•

Sposoby zwielokrotniania przepustowości

–

SDM

–

FDM

–

TDM

•

WDM

•

dwukierunkowe/jednokierunkowe WDM

•

DWDM

–

PDM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

SDM

SDM

•

Space/Spatial Division Multiplexing

–

Wykorzystanie wolnych par światłowodów

•

opłacalne na niewielkie odległości (bez

regeneracji sygnału)

–

Nowe łącza

•

wysokie koszty (prace ziemne zezwolenia)

•

długi czas realizacji

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

FDM

FDM

•

Frequency Division Multiplexing

–

wykorzystuje kilka/wiele częstotliwości

•

użytkownicy mają przydzielone jeden lub wiele

zakresów częstotliwości

–

stosowane już w transmisji analogowej

•

radio

•

telewizja naziemna kablowa i satelitarna

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

TDM

TDM

•

Time Division Multiplexing

–

Wykorzystuje jedną częstotliwość

–

Wymaga bardziej zaawansowanych urządzeń od

FDM

–

Poszczególnym transmisjom wejściowym

przydzielane są oddzielne przedziały czasowe

–

Zalety

•

oferuje lepsze wykorzystanie kanału niż w FDM

–

Wady

•

poszczególne sloty czasowe mogą być niewykorzystane

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

STDM

STDM

•

Statistical Time Division Multiplexing

–

Jest rozwiązaniem jednej z wad TDM

•

dynamiczne przydzielenie slotów czasowych

poszczególnym sygnałom wejściowym

•

oferują 2 do 5 razy lepsze wykorzystanie łącza od TDM

–

Multipleksery STDM wymagają większej ilości

pamięci

•

dane z jednej linii wejściowej mogą otrzymać więcej

slotów czasowych gdy inna linia jest niewykorzystana

•

mogą kompresować dane

•

mogą powodować opóżnienia

–

wykorzystywane w X25, FrameRelay, ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

TDM/STDM

TDM/STDM

•

Ograniczenia:

•

niedoskonałości światłowodów liniowe

»

tłumienie

»

rozpraszanie chromatyczne (60km-10Gbps

1000km-2,5Gbps)

»

rozpraszanie polaryzacyjne (dla 10Gbps jest 16

razy większe niż dla 2,5Gbps)

–

efekty nieliniowe

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

PDM

PDM

•

Packet Division Multiplexing

–

stosuje się np w sieciach IP

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

WDM

WDM

•

Wave Division Multiplexing

–

Implementacja FDM dla łącz optycznych

–

zyski

•

mniejszy bitrate dla poszczególnych długości fal

•

mniejsze zakłócenia chromatyczne, polaryzacyjne

i nieliniowe

–

WDM (Wave Division Multiplexing)

•

4 lub więcej długości fal

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

WDM

WDM

DWDM

DWDM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

DWDM

DWDM

•

Dense Wave Division Multiplexing

–

•

dalekodystansowe 16-160 kanałów (400-600km)

–

po 2,5Gbps OC-48 STM-16

–

po 10Gbps OC-192 STM-64 ...

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

Dwukierunkowe FDM

Dwukierunkowe FDM

•

Wykorzystanie wielu długości fal do transmisji

dwukierunkowej za pomocą jednego światłowodu

•

Typowy system WDM wymaga 2 par światłowodów

dwukierunkowy – jedna para

•

możliwa konfiguracja asymetryczna

•

nie wymaga dodatkowego rozwiązania

zabezpieczającego (APS) przed awarią jednaj z par

•

dodatkowe problemy:

•

odbicia

•

filtry

•

przesłuchy lub konieczność rozdzielenia fal

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

PON

PON

•

Pasywne sieci optyczne (Passive Optical

Networks)

–

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

POF

POF

•

Włókna polimerowe (Polymer optic fiber)

–

większe tłumienie sygnału

•

szklane 0,5 db/km w szerokim zakresie pasma do

podczerwieni

•

polimerowe 85db/km dla 350-750nm (światło

widzialne)

–

większa wrażliwość na temperatury (100ºC maks)

–

możliwe do wykorzystania na krótkie dystanse

–

niższa waga od okablowania miedzianego i tradycyjnych

włókien światłowodowych

•

wykorzystano w Mercedesach S class (50 kg zysku) i

BMW s 7

–

wielokrotnie niższa cena