Akademia Górniczo – Hutnicza
Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej
Autor:
Zakład Informatyki Przemysłowej
Zakład Informatyki Przemysłowej
Technologie Optyczne
Technologie Optyczne
Jarosław Durak
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