W rzeczywistym światłowodzie występuje: tłumienie sygnału absorpcja (pochłanianie energii przez cząstki światłowodu), rozpraszanie energii spowodowane zarówno przez fluktuacje gęstości materiału rdzenia jak i fluktuacjami współczynnika załamania, a także wadami produkcyjnymi (zgięcia, mikropęknięcia).

TŁUMIENNOŚĆ :

Tłumienie nie powoduje zmiany kształtu sygnału, zmniejsza jedynie jego moc. Tłumienie światłowodów kwarcowych zależy od długości fali światła, rodzaju i czystości szkła kwarcowego, z którego zbudowany jest rdze}

Okno Transmisyjne Długość fali [nm] Tłumienie [dB/km]

I 850 ~3
II 1300 0,3 - 0,5
III 1550 0,18 - 0,3

Tłumienność światłowodu w funkcji długości fali

Najważniejsze zjawiska odpowiedzialne za tłumienie światłowodów ze szkieł kwarcowych

Rozpraszanie Rayleigh'a

Rozpraszanie Rayleigha to rozpraszanie fali elektromagnetycznej w materiale, wywołane przez niejednorodności materiału o rozmiarach małych w porównaniu z długością fali światła. Istnieją dwie przyczyny niejednorodności: fluktuacje gęstości i składu szkła. czyli rozpraszanie Raileigha maleje ze wzrostem długości fali. W światłowodach telekomunikacyjnych wykonanych ze szkła kwarcowego domieszkowanego germanem minimalne tłumienie jest zdominowane rozpraszaniem Raileigha, w związku z czym światłowód nie może mieć tłumienia mniejszego niż 0,15 - 0.17 dB/km dla 1550 nm. Włókna które mogą prowadzić światło o większej długości fali będą się charakteryzować mniejszym rozpraszaniem Rayleigha i mniejszym tłumieniem. Wewnętrzne nieregularności struktury mogą być przyczyną dodatkowych strat rozproszeniowych. Zwane są one niekiedy stratami na mikrodeformacjach. Zwykle słabo zależą od długości fali, zwiększając straty tła powyżej teoretycznego minimum. Czynniki zewnętrzne, np. gięcie włókna mogą wywoływać straty radiacyjne. Centra barwne, wywołujące zależne od długości fali tłumienie mogą również zwiększać straty światłowodu. Ich źródłem mogą być np. domieszki metali wprowadzane w procesie wyciągania włókna.

DYSPERSJA

Dyspersja powoduje, że poszczególne promienie światła mają różny czas przebiegu przez światłowód. Impuls świetlny ulega poszerzeniu (rozmyciu), co ogranicza częstotliwość maksymalną powtarzania impulsów, czyli szerokość pasma przenoszenia. Jest to szczególnie istotne przy światłowodach wielomodowych, ponieważ różne mody mają różne czasy przebiegu, a to ogranicza szerokość pasma. Zjawiska te nie występują w światłowodzie jednomodowym.

Dyspersja modowa występuje w światłowodach wielomodowych. Impuls światła wiedziony przez światłowód jest superpozycją wielu modów, z których prawie każdy, na skutek różnych kątów odbicia od granicy rdzenia, ma do przebycia inną długość drogi między odbiornikiem a nadajnikiem. Dyspersja modowa światłowodów skokowych przekracza znacznie wszystkie pozostałe dyspersje. Dodatkowo z powodu dużego tłumienia jednostkowego tych włókien docierający sygnał ma wyraźnie inny kształt i mniejszą amplitudę. Zniekształcenie to rośnie wraz z długością światłowodu. Ograniczenie dyspersji modowej i zwiększenie pasma światłowodów wielomodowych do 1200 MHz×km uzyskano wprowadzając włókna gradientowe.

Dyspersja chromatyczna Z racji tego, że światłowody jednomodowe propagują tylko jeden mod, nie występuje tutaj zjawisko dyspersji międzymodowej. Uwidacznia się natomiast inny, dotychczas niewidoczny rodzaj dyspersji, dyspersja chromatyczna. Składają się na nią dwa zjawiska: dyspersja materiałowa i falowa.

Dyspersja materiałowa powodowana jest zmianą współczynnika załamania szkła kwarcowego w funkcji długości fali. Ponieważ nie istnieje źródło światła ściśle monochromatyczne, gdyż każdy impuls światła składa się z grupy rozproszonych częstotliwości optycznych rozchodzących się z różną prędkością, docierający po przebyciu fragmentu włókna mod charakteryzuje się rozmyciem w czasie.

Dyspersja falowa jest to zależność efektywnego współczynnika załamana od częstotliwości. Dyspersja falowa częściowo powodowana jest wędrowaniem wiązki przez płaszcz światłowodu. Szybkość rozchodzenia się zależy od właściwości materiałowych płaszcza.

Telekomunikacja -dziedzina działalności ludzkiej dotycząca przekazywania na odległość wiadomości za pośrednictwem sygnałów

Tor teletransmisyjny- droga od jednego urządzenia sieciowego do drugiego urządzenia sieciowego

Teletransmisja- dział telekomunikacji odpowiadający za przesyłanie sygnałów telekomunikacyjnych od punktu do punktu drogą

-przewodową (teletransmisja kablowa-miedziana, falowodowa, światłowodowa)

-radiową ( teletransmisja radiowa wykorzystująca fale radiowe-radiolinie, urządzenia radiowe nadawczo odbiorcze)

Główne problemy teletransmisji- realizacja cienkich dróg Eretrii (tory teletransmisyjne) walka ze zniekształceniami i zakłóceniami, wielokrotne wykorzystywanie torów telekomunikacyjnych

Tor teletransmisyjny- jest to urządzenie będące układem biernym umożliwiające ruch fal elektromagnetycznych (świetlnych) w kanale przestrzennym w taki sposób, że energia tych fal zostaje skupiona umyślnym walcu o dostatecznie małym promieniu (przewodowe-koncentryczne, światłowodowe)

Kanał teletransmisyjny- zespół środków technicznych umożliwiających przesyłanie sygnałów telekomunikacyjnych od punktu A do punktu B

Łącze telekomunikacyjne- zespół środków technicznych umożliwiających przeysłanie sygnałów telekomunikacyjnych od punktu a do B

Tory telekomunikacyjne

Przewodowe( symetryczne współosiowe) -radiowe (proste, satelitarne, łamane) -światłowodowe

Zjawiska ograniczające jakość i zasięg transmisji - tłumienie i opóźnienie sygnału -skażenia sygnału: zniekształcenia sygnału, zakłócenie sygnału

Przyczyny wywołujące tłumienie- straty energii w drodze sygnału

Zwalczanie tłumienia- zwiększanie tłumienności w torach przewodowych (zwiększanie średnicy kabla)

-zwiększanie rozmiarów kanału w torach radiowych (lub wybranie innej częstotliwości)

-stosowanie stacji wzmacniakowych (analog) regeneratorów( dla sygnałów cyfrowych )

Opóźnienie sygnału-w telefonii dopuszcza się opóźnienie nie większe niż 400 mikro s

-w łączach satelitarnych nie dopuszcza się więcej nie jednego satelitę stacjonarnego

Skażenie sygnału-wszelkie odchylenie kształtu przebiegu sygnału (proporcjonalnie zwiększenie lub zmniejszenie wszystkich wartości chwilowych sygnału z zachowaniem ich kolejności nie jest skażeniem )

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na materiał

a) światłowody kwarcowe (rdzeń i płaszcz ze szkła kwarcowego , tłumienie rzędu 0,2dB/km dla l-1,55 µm

b) światłowody szklane (rdzeń i płaszcz ze szkieł wieloskładnikowych), tłumienie 10-1000dB/km w zależności od czystości i jednorodności szkieł

c) światłowody plastykowo-szklane (rdzeń ze szkła kwarcowego lub wieloskładnikowego- płaszcz polimerowy lub rdzeń bez płaszcza)

Ze względu na stosunek średnicy rdzenia do płaszcza

a) światłowody cienkordzeniowe - są to klasyczne światłowody telekomunikacyjne średnica rdzenia 50 µm - płaszcza 125µm

b) światłowody grubo rdzeniowe przeważnie plastykowe lub plastykowo-

c) szklane -srednica rdzenia rzędu 100-1000µm , grubośc otoczki płaszcza 100-500µm

Ze względu na kształty geometryczne:a) włókniste (telekomunikacyjne) b) płaskie

Ze względu na ilośc prowadzonych modów

a) wielodomowe - prowadzą setki i tysiące modów

b) światłowody jednomodwe- prowadź jeden mod o dóch możliwych polaryzacjach średnica rdzenia zależy od długości fali liczonej z zależności:

c) światłowody quasijednomodowe- prowadzą kilka lub kilkadziesiąt modów - otrzymuje się je wówczas gdy liczba V jest bliska (niewiele większa) liczbie (częstottlwiości0 odcięcia Vc drugiego modu V=Vc

Ze względu na rozkład współczynnika załamania (tzw. Profil światłowodu)

a) światłowody skokowe- współczynnik załamanai rdzenai i płaszcza zmeiani się skokowo przy czym różnica współczynników załamania wynosi ok. 1%

b) światłowody gradientowe- rozkład współczynnika załamania w rdzeniu jest niejednorodny i asymptotycznie dązdy do wartości do współczynnika załamania płaszcza

c) światłowody typu W- światłowody o skokowo zmieniającym się współczynniku załamania wzdłuż promienia

Parametry opisujące światłowód telekomunikacyjny

1. Pasmo przenoszenia MHz*km Mbit/s*km

2. Tłumienie jednostkowe dB/km

3. Aparatura numeryczna NAApertura numeryczna NA (ang. Numerical Aperture) definiowana dla światłowodów jako sinus kąta stożka akceptacji, tzn. maksymalnego kąta w stosunku do osi rdzenia włókna, pod którym światło wprowadzone do światłowodu nie będzie z tego włókna uciekać (z powodu niezachowania warunku dla całkowitego wewnętrznego odbicia).

- dyspersja modowa i jej wpływ na szybkość transmisji

występuje w światłowodach wielomodowych. Impuls światła wiedziony przez światłowód jest superpozycją wielu modów, z których prawie każdy, na skutek różnych kątów odbicia od granicy rdzenia, ma do przebycia inną długość drogi między odbiornikiem a nadajnikiem. Dyspersja modowa światłowodów skokowych przekracza znacznie wszystkie pozostałe dyspersje. Dodatkowo z powodu dużego tłumienia jednostkowego tych włókien docierający sygnał ma wyraźnie inny kształt i mniejszą amplitudę. Zniekształcenie to rośnie wraz z długością światłowodu. Ograniczenie dyspersji modowej i zwiększenie pasma światłowodów wielomodowych do 1200 MHz×km uzyskano wprowadzając włókna gradientowe.

- jakie fale mogą się propagować w światłowodzie

Okno Transmisyjne Długość fali [nm] Tłumienie [dB/km]

I 850 ~3

II 1300 0,3 - 0,5

III 1550 0,18 - 0,3

- wyjaśnić pojęcia tor, kanał, łącze i mod

Tor teletransmisyjny- droga od jednego urządzenia sieciowego do drugiego urządzenia sieciowego

Kanał teletransmisyjny- zespół środków technicznych umożliwiających przesyłanie sygnałów telekomunikacyjnych od punktu A do punktu B albo z punktu B do A

Łącze telekomunikacyjne- zespół środków technicznych umożliwiających przeysłanie sygnałów telekomunikacyjnych od punktu a do B i z punktu A do B

Mod jest charakterystycznym rozkładem pola elektromagnetycznego odpowiadającym danemu kątowi rozchodzenia się fal w falowodzie

- gdzie, jak i dlaczego stusujemy dopełnienie dodatnie

w celu dokonania zwielokrotnienia. Dopełnianiem nazywa się metodę wyrównywania zmiennej przepływności zwielokrotnianego sygnału cyfrowego do pewnej przepływności odniesienia, którą w tym przypadku jest przepływność grupy wyższego rzędu w przeliczeniu na jeden sygnał cyfrowy niższego rzędu. Wyrównywanie to jest dokonywane na drodze wprowadzenia do sygnału cyfrowego dodatkowych bitów, tzw. bitów dopełniających, lub też wymazywania bitów informacyjnych, przy czym wartość bitów wymazanych przesyłana jest do odbiornika za pomocą bitów znajdujących się w kanale służbowym.

- gdzie, jak i dlaczego stosujemy kompandorowanie

Kompandorowanie składa się z dwóch operacji: kompresji sygnału w nadajniku i ekspansji sygnału w odbiorniku. Istotą kompandorowania jest zmniejszenie przedziałów kwantowania dla słabych sygnałów tak, aby były one zapisywane jako większa liczba binarna.

- funkcje kodów liniowych

Kodowanie liniowe - proces przekształcenia sygnału binarnego na cyfrowy sygnał liniowy. K

Nie powinien zawierać składowej stałej

Łatwość wytwarzania i łatwość zdekodowania

Przenoszenie informacji o sygnale taktowania - wymagane do synchronizacji odbiorników lub regeneratorów

Strukturę pozwalającą na łatwą detekcję błędów

Suma cyfrowa powinna być jak najmniejsza

- Omówić funkcjonowanie pierścienia dwuwłóknowego jednokierunkowego (druga grupa dwukierunkowego) z zabezpieczeniem na poziomie linii i ścieżki

Pierścienie dwuwłóknowe dzielą się z kolei na jednokierunkowe i dwukierunkowe. Działanie zabezpieczenia w pierścieniach dwuwłóknowych pokazane są na rysunkach 2.36 i 2.37. w

przypadku pierścieni jednokierunkowych transmisja pomiędzy wszystkimi węzłami pierścienia odbywa się w jednym kierunku, niezależnie od długości drogi między węzłami. Jeśli wystąpi awaria lub zakłócenia, wszystkie węzły w pierścieniu przełączają się na drugi (rezerwowy) kierunek transmisji w pierścieniu.

- Informacje przenoszone w nagłóku MSOH (druga grupa SOH)

- wymienić i omówić urządzenia synchroniczne

Krotnice końcowe (TMX) umożliwiają zwielokrotnienie sygnałów plezjochronicznych w sygnał zbiorczy STM-N. Na przykład 63 sygnały o przepływności 2 Mbit/s w jeden sygnał STM-1. Krotnice te ponadto generują i przetwarzają bajty nagłówka sekcji regeneratora (RSOH) oraz sekcji zwielokrotnienia (MSOH).

Krotnice liniowe (LMX), są krotnicami SDH wyższego rzędu, tzn. STM-4 lub STM-16. Umożliwiają one łączenie sygnałów SDH niższego rzędu, tzn. odpowiednio 4 sygnałów STM-1 w STM-4,4 sygnały STM-4 w STM-16 lub 16 sygnałów STM-1 w STM-16.

Krotnice transferowe (ADM) umożliwiają wydzielenie dowolnego sygnału wchodzącego w skład sygnału zbiorczego STM-N, bez konieczno ści jego całkowitej demultipleksacji. Realizuje się to poprzez wydzielenie z sygnału zbiorczego kontenera VC-4, który następnie przetwarza się w zależności od tego jaki sygnał należy wydzielić.

Regeneratory znajdują zastosowanie tam, gdzie odległość pomiędzy węzłami sieci jest zbyt duża, aby sygnały docierające do węzła odbiorczego miały wymagany poziom. Regenerator musi pełnić szereg funkcji. odbiór sygnału optycznego i zamiana go na sygnał elektryczny, zakończenie i przetwarzanie nagłówka sekcji regeneracji (RSOH), generacja nowego nagłówka RSOH, zamiana sygnału elektrycznego na optyczny oraz możliwość zarządzania za pomocą bajtów Dl, D2 i D3 (kanał o przepływności 192 kbit/s.).

Synchroniczne przełącznice cyfrowe SDXC zwane są także krotnicami z komutacją dróg cyfrowych.8 Przełącznice SDXC wyższego rzędu umożliwiają krosowanie dróg z wykorzystaniem kontenerów wirtualnych wyższego rzędu (VC-4). Przełącznice SDXC niższego rzędu umożliwiają krosowanie dróg na poziomi kontenerów wirtualnych niższego rzędu, a więc VC-3 lub VC-12.

---