PROCESY TELEKOMUNIKACYJNE
Telekomunikacja obejmuje transmisję informacji z jednego miejsca do drugiego za pomocą wielu procesów.
1. Generacja modelu myślowego lub obrazu w umyśle nadawcy.
2. Opis tego obrazu z pewną określoną precyzją za pomocą zbioru symboli słuchowych lub wizualnych.
3. Transmisja zakodowanych symboli do miejsca przeznaczenia.
4. Dekodowanie i reprodukcja pierwotnych symboli.
5. Odtworzenie pierwotnego modelu myślowego lub obrazu przy określonym pogorszeniu w umyśle odbiorcy.
To pogorszenie wynika z nieidealności systemu.
Podstawowe elementy systemu telekomunikacyjnego: nadajnik, kanał transmisyjny, odbiornik.
y
ródła informacji: mowa, TV, fax, komputer.
Kanały telekomunikacyjne: media fizyczne, poprzez które odbywa się transmisja, np. kanały telefoniczne,
światłowody, radiowe kanały łączności ruchomej, kanały satelitarne.
Zalety światłowodów:
- olbrzymia potencjalna szerokość pasma, ok. 2*1014Hz (praktycznie do 2*1013Hz)
- mała stratność (0.2 dB/km)
- odporność na interferencje elektromagnetyczne
- niewielkie wymiary i waga (125µm)
- wytrzymałość i giętkość (duża odporność na rozciąganie i wyginanie)
Radiowy kanał łączności ruchomej  nie ma łączności po linii prostej; propagacja odbywa się przez
rozproszenie fal na powierzchniach otaczających budynków oraz poprzez dyfrakcję ponad i wokół nich. W
efekcie energia dochodzi do anteny odbiorczej po większej liczbie dróg niż 1. Kanały łączności radiowej są
rozpatrywane jako liniowe kanały niestacjonarne.
Kanał satelitarny zapewnia szeroki obszar pokrycia na skalę kontynentu i całego globu. Umożliwia dostęp do
odległych obszarów nie pokrytych tradycyjną ani światłowodową siecią kablową. W prawie wszystkich
satelitarnych systemach telekomunikacyjnych satelity umieszczone sÄ… na orbitach geostacjonarnych.
Zalety satelity:
- szeroki obszar pokrycia
- niezawodność połączeń
- szerokie pasmo transmisyjne; zastosowanie tego pasma (6/4 GHz) pozwala na względnie tanie urządzenia
mikrofalowe, małe tłumienie od chmur deszczowych, pomijalny szum promieniowania tła (przypadkowy
szum galaktyk, najniższy poziom szumu 1-10GHz)
Satelita zaprojektowany jest na pasmo przenoszenia 500MHz, które podzielone jest na 12 transponderów,
znajdujących się na pokładzie satelity. Każdy transponder zajmuje 36MHz łącznego pasma. Pojedynczy
transponder jest w stanie przenieść: 1 kanał TV kolorowej, 1200 kanałów telefonicznych lub kanał cyfrowy o
transmisji 50Mbit/s.
Inne klasyfikacje kanałów telekomunikacyjnych:
- liniowy (telefon) lub nieliniowy (satelita)
- stacjonarny (światłowód) i niestacjonarny (radio)
- o ograniczonym paśmie (telefon) lub o ograniczonej mocy (światłowód lub satelita)
MODULACJA
Celem systemów telekomunikacyjnych jest dostarczenie wiadomości ze z
ródła informacji do odbiorcy w
rozpoznawalnej formie, przy czym z
ródło i odbiorca są fizycznie odseparowani od siebie. W tym celu w
nadajniku dokonuje się przekształcenia sygnału do postaci dogodnej do transmisji poprzez kanał.
Przekształcenia tego dokonuje się za pomocą procesu znanego pod nazwą modulacji, polegającego na
zmienianiu jednego z parametrów fali nośnej zgodnie ze zmianami sygnału informacyjnego. Odbiorca
dokonuje odtworzenia oryginalnego sygnału wysłanego po jego przejściu przez kanał i to odtworzenie
dokonywane jest w procesie demodulacji.
Podział modulacji: ciągła i impulsowa.
W modulacji ciągłej fala sinusoidalna służy jako fala nośna. Gdy amplituda sygnału zmienia się w takt sygnału
informacyjnego, mamy do czynienia z modulacją amplitudy (AM). Gdy ulega zmianie argument fali nośnej
mówimy o modulacji kąta. Dzieli się ona na modulację częstotliwości (FM) i fazy (PM).
Modulacja impulsowa  falę nośną stanowi okresowy ciąg impulsów prostokątnych. Modulacja ta może być
analogowa lub cyfrowa. W analogowej modulacji impulsowej możemy mieć modulację amplitudy impulsów
(PAM), w którym zmiana amplitudy następuje w takt spróbkowanych wartości sygnału informacyjnego, lub
modulację szerokości impulsu (PDM).
PCM jest podobna do modulacji PAM z tą różnicą, że amplituda każdego zmodulowanego impulsu (tzn.
próbka oryginalnego sygnału) jest skwantowana lub zaokrąglona do najbliższej wartości z zadanego zbioru
dyskretnych poziomów amplitudy, a następnie zakodowana do postaci sekwencji symboli binarnych. W
procesie kwantowania pewna informacja jest zawsze tracona i oryginalny sygnał informacyjny nie może zostać
dokładnie odtworzony, jednak przy założeniu, że liczba poziomów kwantowania (dyskretnych amplitud) jest
dostatecznie duża, zniekształcenia spowodowane procesem kwantowania nie są zauważalne dla ucha ludzkiego
lub dla oka (obrazy 2D).
Zalety PCM:
- odporność na szumy z uwagi na regenerację transmitowanego sygnału
- elastyczne działanie
- integracja rozmaitych z
ródeł informacji poprzez sprowadzenie do wspólnego formatu
- zabezpieczenie informacji w czasie trwania transmisji od z
ródła do odbiorcy
- możliwość zwielokrotnienia
Etapy modulacji PCM:
1. Próbkowanie  polega na zamianie ciągłego sygnału analogowego na impulsy o amplitudzie równej
chwilowej wartości sygnału w momencie próbkowania i określonej częstotliwości powtarzania (zależnej od
częstotliwości maksymalnej sygnału próbkowanego).
2. Kwantowanie  właściwy proces cyfryzacji sygnału. W tej operacji następuje zamiana analogowej wartości
próbki sygnału na liczbę jedną spośród ograniczonego zbioru. Zasady kwantowania:
- określamy wartość maksymalną i minimalną sygnału wejściowego
- dzielimy zakres przetwarzania na N przedziałów zwanych przedziałami kwantowania i
przyporzÄ…dkowujemy im numery (liczby) binarne
- sprawdzamy, w którym przedziale znajduje się próbka sygnału i zamiast niej do dalszych czynności
wykorzystujemy numer owego przedziału kwantowania.
Kompandorowanie  składa się z 2 operacji: kompresji sygnału w nadajniku i ekspansji sygnału w odbiorniku.
Istotą kompandorowania jest zmniejszenie przedziałów kwantowania dla słabych sygnałów.
KROTNICA UM-TCK 30/32
Krotnica składa się z części nadawczej i odbiorczej. Pracą części nadawczej steruje zegar krotnicy, sygnał z
zegara steruje generatorem impulsów bramkujących GIB. Impulsy bramkujące o częstotliwości 8 kHz
wysyłane są do rozdzielacza impulsów kanałowych RIK załącza kolejno układy bramkujące K1-K30
poszczególnych kanałów z częstotliwością 32 razy większą tak aby próbki pochodzące z jednego kanału
pojawiaÅ‚y siÄ™ z czÄ™stotliwoÅ›ciÄ… 8 kHz czyli co 125 µs.
Schemat blokowy stojaka UM-TCK30TC systemu PCM 30/32 składa się z: -bloku translacji abonenckiej
(BTA) i centralowej (BTC); - bloku krotnicy (BK1); bloku sygnalizacyjnego (BS1) ma on na celu
wprowadzenie i wyprowadzenie bitów sygnałów sygnalizacyjnych 2 TRON-ów, i 1 RON-a. TRON  bity
nadawcze (2 szt.), RON  bity odbiorcze (1szt.) W bloku sygnalizacyjnym BS1 tworzymy szczelinę kanałową
16, która jest przekazywana do bloku krotnicy BK1 aby ją umieścić w ramce. Blok krotnicy wyprowadza
sygnały wyjściowe tworzące ramkę i wieloramkę. Blok krotnicy połączony jest od strony wejścia 20 kanałami
rozmównymi z blokiem translacji BTC1. Na wyjściu z bloku BK1 ma interfejs G.703. Impulsy wejściowe i
wyjściowe przechodzą przez blok telelokalizacji. Blok ten umożliwia odłączenie impulsów wychodzących z
krotnicy i wprowadzenie specjalnego kodu z testera traktu PL-TCK30, który służy do badania jakości traktu
liniowego. Sygnał z krotnicy poprzez blok przekazywany jest do bloku regeneratora (blok nadawczy i
odbiorczy)
Krotnica BK1-TCK-30
Krotnica posiada generator z pętlą czasową (VCO). Generator ten może być synchronizowany sygnałem
zewnętrznym 64 kHz lub 2048 kHz. Prócz tego krotnica wyposażona jest w zespół nadzoru, który określa stan
pracy krotnicy, zespół ten posiada indykatory świetlne wskazujące stany alarmowe krotnicy (alarm niepilny,
alarm akustyczny). Krotnica wysyła alarm zdalny do przeciwległej krotnicy informując ja o swoim stanie
alarmowym (o swoim uszkodzeniu) za pomocą 3 bitów w szczelinie kanałowej 0 w ramce nieparzystej.
Krotnica po stronie odbiorczej posiada układ wyławiania wzoru synchronizacji ramki nazywany układem
fazowania ramki. Zegar odbiorczy jest utworzony z przychodzących impulsów kodu odbiorczego. Krotnica
wyposażona jest w zespoły kanałowe (15 szt.) Każdy zespół kanałowy zawiera 2 kanały: cześć nadawczą i
odbiorczą. Każdy kanał posiada indywidualny kodec (koder + dekoder). Zespoły kanałowe mogą pracować w
układzie jednotorowym lub dwutorowym. Alarmy krotnicy: - Cd (alarm kontroli kodeców); - P  (alarm
procesora); - Sym (utrata fazowania ramki); - -3 (stopa błędów 1*10-3); - -5 (stopa błędów 1*10-5); - Sch (zanik
sygnału wejścia sk 16); - Dch (zanik sygnału wejściowego w kanałach cyfrowych; - RE (alarm zdalny B3y SK0;
szczeliny kanałowej 0 bramki nieparzystej).
Blok sygnalizacji BS1
BS1-TCK-30 składa się z 4 zespołów nadawczych i 4 zespołów odbiorczych. Zespoły nadawcze wprowadzają
do systemu PCM 30/32 sygnały sygnalizacyjne nadawcze tzw. TRON-y a i b (1-15 sygnałów TRON a, 1-15
sygnałów Tron b, 16-30 sygnałów TRON a, 16-30 sygnałów TRON b).
Zespoły odbiorcze podobnie jak nadawcze wyprowadzają sygnały sygnalizacyjne odbiorcze tzw. RON-y a i b.
Blok sygnalizacji BS1 składa się również z zespołów grupowych nadawczych i odbiorczych. Zespół grupowy
odbiorczy posiada układ fazowania wieloramki wychwytujący wzór sygnalizacji wieloramki (0000), oraz
wydziela alarmy strony odbiorczej. Na wolnych bitach szczeliny kanałowej 16 ramki R0 utworzono dodatkowe
kanały cyfrowe 8 lub 16 lub 32 kbit/s. Zespoły grupowe nadawcze i odbiorcze komunikują się z krotnicą poprzez
kanał cyfrowy 64 kbit/s. Według CCITT G.703 (szczelina kanałowa 16).
Blok regeneratorów BR1
Blok regeneratorów BR1 składa się z regeneratora nadawczego, regeneratora odbiorczego, zespołu kontrolnego,
zespołu alarmowego i z zasilania lokalnego. Regenerator nadawczy dopasowuje sygnał nadawczy do wyjścia
liniowego oraz likwiduje tłumienność między krotnicą, a linią kablową (6dB). Regenerator odbiorczy wzmacnia
stÅ‚umiony przez linie kablowÄ… sygnaÅ‚ cyfrowy (12÷36dB), koryguje jego ksztaÅ‚t do postaci cos2, wydziela zegar
z przychodzących impulsów, podejmuje decyzję o istnieniu lub braku impulsu. Dopasowuje wyjście regeneratora
według punktu styku G.703 (CCITT). Zespól kontrolny kontroluje poprawność transmisji  stopę błędu 10-3, 10-5
i przekazuje stany alarmowe do zespołu alarmowego. Zespół kontrolny umożliwia również zamkniecie pętli
transmisji między regeneratorem nadawczym i odbiorczym w celu dokonania sprawdzenia specjalnym kodem
215-1 (pseudo przypadkowym) generowanym w czasie kontroli testera traktu PL-TCK30. Zespól alarmowy
wyświetla stany alarmowe: Tr (brak sygnału nadawczego), R (brak sygnału odbiorczego), -3 (przekroczenie
stopy błędów 1*10-3), -5 (przekroczenie stopy błędów 1*10-5), T (test bloku), Lp (zamknięta pętla transmisji).
Zasilacz lokalny dostarcza 2 napięcia +5V i -5V do zasilania układów bloków
Regenerator
Przedwzmacniacz regeneratora dopasowuje układ wejścia do poprzedzającej lini kablowej. Wzmocniony sygnał
wejściowy dostosowując kształt wzmocnionych impulsów wejściowych do kształtu typu cos2 ( w celu
zmniejszenia wpływu przeników od impulsów sąsiednich). Wzmocniony sygnał razem z szumami podawany jest
do układu decyzyjnego (zbudowanego na przerzutnikach typu D) czy jest informacja 1 czy 0. Z wyjścia
przedwzmacniacza wzmocnione impulsy wejściowe podawane są również na układy odtwarzania zegara z
obwodem rezonansowym (2048 kHz) utworzonym na kwarcu. Odtworzony sygnał zegara po wzmocnieniu
steruje układem decyzyjnym oraz układem decydującym o szerokości zregenerowanych impulsów wyjściowych.
Przy projektowaniu odcinków przy centralowych z zasady (ze względu na zakłócenia) skracamy odcinek
regeneratorowy o połowę w celu polepszenia stosunku sygnału do szumu.
Wybór par dla transmisji cyfrowej w kablu wieloparowym
W kablu wieloparowym (czwórkowym) należy wybierać wiązki nadawcze oddzielone co najmniej 3 wiązkami
aby uzyskać dobre warunki dla transmisji cyfrowej. Również rolę ekranu spełnia 1 warstwa oddzielająca wiązki
nadawcze od odbiorczych, wtedy przeniki są minimalne. Nie należy wybierać par do transmisji cyfrowej w
jednej wiązce albo znajdujące się w rdzeniu, ponieważ na nią oddziaływają wszystkie otaczające je wiązki.
Jeżeli nie można spełnić wyżej wymienionych warunków należy skrócić odcinek regeneratorowy w celu
uzyskania właściwego stosunku S/N (sygnał, szum). Należy przeznaczać do transmisji cyfrowej przede
wszystkim nowe kable i w nich odpowiednio zagospodarować pary dla transmisji cyfrowej. Dobre dla transmisji
cyfrowej są również kable dalekosiężne, na których istniało dotychczas zwielokrotnienie częstotliwościowe
(systemy nośne). We wszystkich kablach wieloparowych, w których była przeprowadzana symetryzacja za
pomocą dodatkowych kondensatorów należy je zdjąć przed włączeniem systemów cyfrowych. Należy usunąć na
całej trasie cewki PUPINA aby nie wprowadzały dużej tłumienności dla sygnału cyfrowego. Nie należy
krosować par w kablu aby zachować odstęp między parami kierunku nadawczego i odbiorczego na całej jego
długości. Nie wskazane jest łączenie kabli o różnych parametrach (średnicach żył) ponieważ powoduje to w
miejscach połączeń odbicia impulsów i skierowania ich do nadajnika jako dodatkowe zakłócenie. Zwiększanie
stosunku sygnału do szumu S/N powoduje unikanie zakłóceń odbitych sygnałów.
Translacje
Rozróżniamy 2 typy translacji: translacje abonencką i translacje centralową. Blok translacji abonenckiej BTA
składa się z zespołów translacji abonenckiej (6 translacji TA 10), zespołu sterującego TW10 i zespołu alarmów
TW 20. Translacja abonencka umożliwia z jednej strony dopasowanie do lini abonenckiej, a z drugiej strony
przekazuje sygnały akustyczne od abonenta do zespołów rozmównych w krotnicy BK. Dodatkowo wydziela z
lini abonenckiej sygnały sygnalizacyjne TRON i RON. Translacja wyposażona jest w ręczna blokadę
poszczególnych abonentów. Rejestry sterowane szyną danych zespołu sterującego w odpowiednim czasie
przekazują do bloku sygnalizacji BS1 sygnały TRON i RON. Zespól alarmów TW 20 ma na celu rejestrować
stany uszkodzenia translacji, układu sterowania i zasilania. W zespole alarmów znajduje się również generator
25 Hz w celu wysłania sygnału zewu do abonenta. Układ sterowania ma możliwość ręcznego resetowania
(zerowanie układu).
L.p. Treść kodu TRON RON a RON b
1. Stan spoczynku 1 1 0
2. Zajęcie prze AbA 0 1 0
3. Wybieranie:
- zwarcie pętli 0 1 0
- rozwarcie pętli 1 1 0
na czas < 400 ns
4. Zgłoszenie AbA 0 0 1
5. Odłożenie mikrotelefonu przez AbA 1 0 1
6. Odłożenie słuchawki prze AbB 0 1 0
7. Blokada 1 1 1
8. Zwolnienie blokady 1 1 0
9. Wysłanie zewu (sygnał ciągły lub na
przemian z sygnałem spoczynku 1/4s
Zdalne zasilanie regeneratorów przelotowych.
Zdalne zasilanie regeneratorów przelotowych odbywa się po torze pochodnym utworzonym z kierunku
nadawczego i odbiorczego transmisji cyfrowej. Regeneratory przelotowe zasilane są stałym prądem (I=70 mA)
dostarczanym z przetwornicy Z50. Stały prąd płynąc przez diodę Zenera w regeneratorze przelotowym powoduje
spadek napięcia (5,1V) i tym napięciem zasilane są oba kierunki transmisji w regeneratorze. Przetwornica
prądowa (Z50) wyposażona jest w układ blokady tak, że w przypadku przerwy w obwodzie zdalnego sterowania
wyłącza prąd. Układ blokady dodatkowo umożliwia powtórne załączenie zdalnego zasilania, gdy po pewnym
czasie stwierdzi, że przerwa w obwodzie zdalnego zasilania została zlikwidowana (kilka sekund). Jeżeli przerwa
w dalszym ciągu istnieje przetwornica wyłącza się na stałe.
Zdalna lokalizacja regeneratorów
Kryteria zdalnej lokalizacji:
a) pierwsze  podanie napięcia na układ zamykania pętli transmisji we wszystkich sześciu regeneratorach
przelotowych (L512) znajdujÄ…cych siÄ™ w zasobniku stacji regeneratorowych SR-TCK30;
b) drugie  chwilowa przerwa transmisji w trakcie liniowym poddanym badaniu. Sposób wybierania
regeneratora, w którym ma być zamknięta pętla transmisji cyfrowej z kierunku nadawczego na odbiorczy:
- wysyłamy z zewnętrznego testera traktu PL-TCK30 sygnał zerujący wszystkie zespoły lokalizacji L711 (jest to
sygnał ciągły o częstotliwości 3275 Hz);
- wybieramy nr stacji (klawiszami z testera traktu) tzn. wysyłamy  paczki impulsu o częstotliwości 3275 Hz i
czasie trwania ok. 40 ms. Ilość paczek impulsów zależy od nr stacji regeneratorowej, którą chcemy zbadać;
- zespół lokalizacji L711 pochłania pierwsza przychodzącą paczkę impulsu i jeśli nie ma dalszych podaje
napięcie do wszystkich regeneratorów przelotowych L512 znajdującej się w danej stacji regeneratorowej SR-
TCK30. Jeżeli natomiast dostarczymy do zespołu lokalizacji L711 większej ilości paczek (niż jedna), jedną
paczkę zespołu pochłania, a następną wysyła dalej do następnego zespołu lokalizacji L711.
Hierarchia systemów plezjochronicznych (asynchronicznych)
Poziom Europa
1 30 Ab
2048 kbit/s
2 4x2 120Ab
8448 kbit/s
3 4x8 480 Ab
34368 kbit/s
4 4x34 1920 Ab
139264 kbit/s
Hierarchia systemów plezjochronicznych stosowanych w Europie charakteryzuje się asynchronicznym
zwielokrotnieniem tzn. sygnały na wejścia multipleksera (krotnicy) nie są zsynchronizowane, a ich
przepływności binarne mogą się zawierać w określonym przedziale wokół przepływności nominalnych ą102
bit/s.
Wyrównanie szybkości transmisji odbywa się drogą dopełnienia impulsowego (bit stuffing) przy czym są
stosowane 3 metody dopełniania: dodatnie, dodatnio-ujemne, ujemne. W związku z powyższym wyodrębnieniu
kanału cyfrowego wymaga zastosowanie wszystkich pośrednich stopni multipleksacji. Cecha ta pociąga za sobą
szereg wad ograniczających, określających perspektywy zastosowań systemów plezjochronicznych w
przyszłości, w złożonych sieciach cyfrowych, a mianowicie: - wysokie koszty urządzeń w węzłach sieci; - brak
środku nadzoru nad jakością łączy o złożonej strukturze; - trudności w administrowaniu przekształceniami sieci
(brak miejsca w ramce na informacje zarządzania sieci i złożona struktura urządzeń). Analiza powyższych
systemów wskazuje, że wiele obserwowanych trudności mogło by ulec złagodzeniu w wyniku wprowadzenia do
sieci urządzeń opartych na synchronicznej hierarchii szybkości (SDH) Synchronous Digital Hierarchy, w miejsce
obecnie stosowanej hierarchii asynchronicznej (plezjochroniczej) - (PDH) Plesochronous Digital Hierarchy. O
atrakcyjności systemów SDH decydują przede wszystkim koszty urządzeń transmisyjnych. Konsekwencją
stosowania systemów transmisyjnych PDH o coraz wyższych krotnościach jest bowiem rosnący udział kosztów
urządzeń końcowych i zwielokratniających w kosztach sieci transmisyjnej. Koszty te wynikają m.in. z
konieczności korzystania w obecnych sieciach kaskadowych połączeń dziesiątków multiplekserów w celu
ostatecznego uformowania strumienia o wysokim stopniu zwielokrotnienia ze strumieni podstawowych.
Zasady tworzenia systemów PDH wyższego rzędu
W systemie PCM 30/32 w krotnicy następowało jednoczesne kodowanie i zwielokrotnienie. Zwielokrotnienie
odbywało się poprzez wstawienie do sygnału zbiorczego kolejno ciągów ośmiu impulsów kodowych z
poszczególnych kanałów. Ten sposób zwielokrotnienia nazywa się przeplotem bajtowym. Jest on bardzo
wygodny we współpracy z urządzeniami komutacyjnymi, jednak w urządzeniach, w których należy połączyć w
jedno sygnał zbiorczy 4 strumienie binarne sterowane własnymi zegarami stosuje się inną metodę, a mianowicie
przeplot bitowy. Zasada zwielokrotnienia z przeplotem bitowym. Dopełnieniem impulsowym nazywamy metodę
wyrównywania zmiennej przepływności sygnału cyfrowego do pewnej przepływności odniesienia, którą w tym
przypadku jest przepływność grupy wyższego rzędu 8048 w przeliczeniu na 1 sygnał cyfrowy niższego rzędu.
Wyrównanie to jest dokonywane na drodze wprowadzenia do sygnału cyfrowego dodatkowych bitów tzw.,
bitów dopełniających. Aby w odbiorniku można było przywrócić pierwotna postać sygnału cyfrowego o każdej
operacji przeprowadzonej w nadajniku przesyła się informacje do odbiornika, w którym przeprowadza się
operacje odwrotne. Rozróżnia się 3 rodzaje dopełnienia impulsowego: dodatnie, ujemne, dodatnio-ujemne. Przy
dopełnieniu dodatnim zakłada się, że max przepływności wszystkich sygnałów wejściowych podlegających
zwielokrotnieniu są mniejsze od przepływności jaka jest przewidziana dla transmisji tych sygnałów w sygnale
zbiorczym: sygnały wejściowe przechodzą przez układy synchronizujące, które określają o ile trzeba zwiększyć
ich przepływność, a żeby stały się one synchroniczne z sygnałami grupy wyższego rzędu.
Synchroniczna hierarchia systemów cyfrowych SDH
Synchroniczna hierarchia systemów cyfrowych SDH (ang. Synchronous Digital Hierarchy) stanowi nową
rodzinę systemów cyfrowych, którą opracowano pod kątem pełnego wykorzystania właściwości torów
światłowodowych w celu zwiększenia przepustowości i usprawnienia działania sieci telekomunikacyjnej.
Dzięki zastosowaniu światłowodów jako medium transmisyjnego oraz nowej metody zwielokrotnienia i
transportu informacji stało się możliwe nie tylko znaczne zwiększenie przepustowości linii jeśli chodzi o
przesyłane informacje użyteczne, ale także wprowadzenie nowych funkcji nadzoru i zarządzania,
umożliwiających natychmiastową identyfikację uszkodzenia linii lub węzła i samoczynne przełączenie ruchu
na drogi rezerwowe. Dzięki temu uszkodzenia w jednym trakcie lub urządzeniu nie powodują zakłóceń w
realizacji usług. System zarządzania siecią SDH wykorzystujący wewnętrzne kanały realizuje zarówno funkcje
tradycyjne obsługi alarmów, jak również wielu nowych zadań, takich jak nadzór jakości transmisji i
rekonfiguracja sieci. Systemy SDH umożliwiają wprowadzenie wielu nowych usług wymagających szerokiego
pasma, takich jak: szybka komutacja pakietów, połączenia między sieciami komputerowymi, telewizja o dużej
rozdzielczości (HDTV).
Rekapitulując  systemy SDH cechują następujące właściwości:
" duża przepustowość (pozwalająca budować sieci o bardzo dużej przepustowości);
" zdolności do samokontroli i samonaprawialności sieci (pozwala to budować sieci o bardzo dużej
niezawodności);
" duża elastyczność w konfiguracji i rozbudowie sieci;
" scentralizowany nadzór i programowane sterowanie siecią;
" możliwość realizacji dowolnych usług telekomunikacyjnych wąsko- i szerokopasmowych (jak
wideotelefonia, transmisja danych o dużej szybkości, telefaks kolorowy, przetwarzanie obrazów dla celów
medycznych, poczta wizyjna, dystrybucja filmów itd.).
Zalety zastosowania systemów SDH w pełni ujawniają się w momencie wybudowania kompleksowych sieci.
Można wtedy odnotować znaczne oszczędności kosztów, związane ze zmniejszeniem liczby urządzeń, zwięk-
szeniem efektywności i niezawodności sieci oraz zmniejszeniem kosztów eksploatacyjno-utrzymaniowych.
Budowa sieci SDH stanowi rewolucję pod względem utrzymania i obsługi sieci oraz pod względem zdolności
do świadczenia różnorodnych usług.
Struktura i sposób tworzenia systemów SDH
Ogólna zasada zwielokrotnienia
Podstawowy człon w synchronicznej hierarchii systemów cyfrowych stanowi tzw. synchroniczny moduł
transportowy STM-1 (ang. Synchronous Transport Module Level l) o przepływności 155520 kbit/s, który
umożliwia współpracę z dotychczasowymi plezjochronicznymi systemami cyfrowymi.
Wyższe stopnie tej rodziny systemów są tworzone na zasadzie wyłącznie synchronicznego zwielokrotnienia
strumieni 155 520 kbit/s (STM-1). W zaleceniach CCITT znormalizowano następujące moduły systemów
SDH:
" STM-1 o przepływności 155520 kbit/s,
" STM-4 o przepływności 622 080 kbit/s,
" STM-16 o przepływności 2488 320 kbit/s.
Moduł STM-1 jest z punktu widzenia liczby kanałów telefonicznych (64 kbit/s) równoważny systemowi 140
Mbit/s, jednakże struktura ramki i metoda zwielokrotnienia są pomyślane w całkowicie odmienny sposób.
Przyjęta struktura ramki STM-1 jest bardzo elastyczna i umożliwia wprowadzenie do niej różnych
znormalizowanych sygnałów plezjochronicznych.
W systemach SDH zastosowano oryginalnÄ… metodÄ™ zwielokrotnienia, polegajÄ…cÄ… na  Å‚adowaniu" (upakowaniu)
informacji do tzw. kontenerów wirtualnych VC i tworzeniu modułów transportowych, przeplatając
odpowiednio bajty sygnałów składowych. Moduł STM-1 stanowiący pierwszy człon sygnałów systemów SDH
jest tworzony przez przeplatanie bajtów (słów 8 bitowych) sygnałów składowych plezjochronicznych,
doprowadzonych do krotnicy.
Formowanie sygnału STM-1
Na rysunku 13.17 przedstawiono schemat blokowy obrazujący sposób tworzenia modułu transportowego STM-
1 z sygnałów PDH o przepływnościach: 2 Mbit/s, 34 Mbit/s i 140 Mbit/s. Można tu wyróżnić następujące
etapy:
Etap l: Odwzorowanie (mapping) kontenerów.
Z sygnałów PDH, po ich regeneracji, formowane są kontenery odpowiednio:
C-12  z sygnału o przepływności 2 Mbit/s, C-3  z sygnału o przepływności 34 Mbit/s oraz C-4  z
sygnału o przepływności 140 Mbit/s. Tworzenie tych kontenerów polega na dostosowaniu przepływności
wejściowego sygnału składowego do ściśle określonej przepływności kontenera w wyniku dopełniania
bitowego (dodanie bitów dopełniających). Następnie kontenery C-n (gdzie n = 1,2,3,4) są uzupełniane bajtami
nagłówka POH (ang. Path Overhead) i w ten sposób zostają utworzone tzw. kontenery wirtualne, odpowiednio:
VC-12 dla sygnału o przepływności 2 Mbit/s, VC-3 dla sygnału o przepływności 34 Mbit/s i VC-4 dla sygnału
o przepływności 140 Mbit/s.
Jak pokazano na rys. 13.17, kontener VC-4 może być uformowany również z kontenerów VC-12, i z
kontenerów VC-3. Inaczej mówiąc, kontener VC-4 może być  załadowany" kontenerami VC-12 i/lub VC-3.
Etap 2: Fazowanie  ustawianie wskaz
nika położenia kontenera niższego rzędu w kontenerze wyższego
rzędu.
Na tym etapie są tworzone jednostki składowe TU-12 w wyniku przyporządkowania tzw. wskaz
ników
kontenerom wirtualnym VC-12 (niosących sygnały o przepływności 2 Mbit/s), oraz jednostki składowe TU-3
przez nadanie wskaz
ników kontenerom VC-3 (zawierającym sygnały o przepływności 34 Mbit/s). Wskaz
niki
PTR (ang. Pointers) określają położenie kontenerów niższego rzędu VC-12 i VC-3 w kontenerze wyższego
rzędu VC-4.
Etap 3: Zwielokrotnienie jednostek składowych.
Jednostki składowe TU są odpowiednio grupowane, tworząc jednostki grupowe TUG (ang. Tributary Unit
Group), zawierające więcej niż jeden kontener C-12 lub C-3. Proces tworzenia jednostek grupowych TUG jest
właściwie procesem zwielokrotnienia, przy czym to zwielokrotnienie jest, w sensie logicznym,
wielostopniowe: 3-stopniowe dla sygnałów o przepływności 2 Mbit/s i 2-stopniowe dla sygnałów o
przepływności 34 Mbit/s.
A) W wypadku zwielokrotnienia sygnałów o przepływności 2 Mbit/s, najpierw z trzech jednostek TU-12 jest
tworzona jednostka grupowa TUG-2, potem z 7 jednostek TUG-2 jest utworzona jednostka grupowa TUG-3
(zawierająca 21 jednostek TU-12) i w końcu 3 jednostki TUG-3 ładowane są do kontenera VC-4. Tak więc
kontener VC-4 będzie zawierał 63 jednostki składowe TU-12, czyli 63 kontenery niższego rzędu VC-12.
Sposób zwielokrotnienia jednostek składowych TU-12, tj. tworzenie jednostek grupowych TUG-2 i TUG-3
pokazano na rys. 13.18, a sposób wprowadzania grup TUG-3 do kontenera VC-4  na rys. 13.19.
B) W wypadku zwielokrotnienia sygnałów o przepływności 34 Mbit/s jednostka grupowa TUG-3 jest
utworzona z jednej jednostki składowej TU-3, a zatem do kontenera VC-4 mogą być  załadowane" tylko 3
kontenery VC-3. Biorąc pod uwagę, że sygnał o przepływności 34 Mbit/s, stanowiący  ładunek" kontenera
VC-3, składa się z 16 sygnałów o przepływności 2 Mbit/s, kontener VC-4 będzie zawierał tylko 3 " 16 = 48
sygnałów o przepływności 2 Mbit/s.
C) W wypadku sygnałów o przepływności 140 Mbit/s zwielokrotnienie nie ma miejsca  zachodzi tylko
proces odwzorowania.
Etap 4: Fazowanie (ustawianie wskaz
nika) położenia kontenera VC-4.
Na tym etapie tworzona jest tzw. jednostka administracyjna AU (ang. Admini-strative Unit) przez uformowanie
wskaz
nika AU-PTR, który określa początek kontenera VC-4 w ramce STM-1. Ze względu na możliwość
występowania różnic między częstotliwością i fazą sygnałów odbieranych a wewnętrznym sygnałem
taktowania, dopuszcza się, aby kontener VC-4  pływał" (w pewnych granicach) wewnątrz ramki STM-1. W
razie wystąpienia nadmiernych różnic sygnałów taktowania następuje przetwarzanie wskaz
nika AU-PTR, co
oznacza przesuwanie kontenera VC-4 w czasie przez dopełnianie  dodatnie" lub  ujemne" trzema bajtami
przestrzeni użytecznej ramki STM-1.
Etap 5: Formowanie sygnału STM-1.
W fazie tej następuje wygenerowanie i dodanie do jednostki administracyjnej AU-4 nagłówka sekcji
zwielokrotnienia MSOH (ang. Multiplex Section Over-head) i nagłówka sekcji regeneratorowej RSOH (ang.
Regeneration Section Overhead). Stanowi to zakończenie formowania ramki STM-1. W końcowej fazie
formowania sygnału STM-1 zachodzi skramblowanie sygnału STM-1.
Skramblowanie polega, jak już wyjaśniono w rozdz. 13.5.2, na nadaniu sygnałowi STM-1 kodu
pseudoprzypadkowego, który charakteryzuje się jednakowym prawdopodobieństwem występowania stanów
logicznych O, l. Umożliwia to minimalizację średniej mocy sygnału i skuteczne zabezpieczenie przed
przypadkową symulacją sygnału fazowania ramki.
Struktura ramki STM-1
Sygnał zbiorczy STM-1 ma ramkę zawierającą 2430 bajtów 8 bitowych, przesyłanych w ciągu 125 us, co daje
przepływność 155520kbit/s. Strukturę tej ramki przedstawiono na rys. 13.20 w postaci tablicy zawierającej 270
kolumn i 9 wierszy bajtów (razem 270 " 9 = 2430 bajtów).
Ramka ta dzieli się na trzy części:
1) obszar kontenera wirtualnego wyższego rzędu VC-4, zawierającego sygnały
użyteczne doprowadzone do krotnicy,
2) obszar wskaz
nika jednostki administracyjnej AU-4 PTR (ang. Pointer
Administrative Unii), zawierającego adresy położenia kontenerów wirtualnych
w jednostce administracyjnej,
3) pole nagłówka sekcji SOH (ang. Section Overhead), niosącego informacje
dotyczÄ…ce fazowania ramki oraz funkcji kontroli i nadzoru.
Kontenery wyższego rzędu zawierają kontenery niższego rzędu, których po-
zycja w ramce nie jest stała, lecz jest określona przez wskaz
niki. Dzięki takiej
organizacji ramki, wydzielenie jakiegoś sygnału pierwotnego (niższego rzędu)
może być dokonane z kontenera wyższego rzędu bez konieczności jego
całkowitego rozłożenia, co było konieczne w systemach PDH. Operując
kontenerami jako samodzielnymi jednostkami, przy przenoszeniu informacji
uzyskuje się łatwość w docieraniu do pożądanych sygnałów i elastyczność w
ich przemieszczaniu między poszczególnymi strumieniami informacji.
Należy pamiętać, że stosowanie wskaz
ników pozwala wprowadzić do kon-
tenera wirtualnego VC-4 sygnały plezjochroniczne, które nie muszą być
taktowane tym samym zegarem i mogą różnić się fazą (w dopuszczalnych
granicach). Ich pozycję określa wartość wskaz
nika. Gdy częstotliwość i faza
sygnału składowego zmienia się, wówczas następuje przetwarzanie (przelicza-
nie) wskaz
nika. Proces przetwarzania wskaz
nika powoduje jednak skokowÄ…
fluktuację fazy, co oznacza pogorszenie jakości transmisji. Ujawnia się to w
sygnale składowym PDH po odzyskaniu go z kontenera wirtualnego.
Formowanie (odwzorowanie) kontenerów C-12 i VC-12
Kontener wirtualny VC-12 jest tworzony, jak już wspomniano wcześniej, przez dodanie do kontenera C-12
bajtu nagłówka oznaczonego symbolem V-5. Natomiast kontener C-12 uformowany jest z sygnału o
przepływności 2048 kbit/s przez dodanie do każdej ramki dodatkowych bitów.
Znane są trzy podstawowe sposoby formowania wieloramki kontenerów VC-12:
" asynchroniczny,
" synchroniczny bajtowy,
" synchroniczny bitowy.
Obecnie stosowany jest praktycznie tylko asynchroniczny sposób odwzorowania kontenerów VC-12 (rys.
13.21).
 Ten sposób odwzorowania umożliwia transmisję sygnałów plezjochronicznych względem zegara krotnicy.
W celu wyrównania przepływności do 140 bajtów w ciągu 500 us, stosuje się tu dopełnianie bitowe
dodatnio-ujemne. Wieloramka kontenera VC-12 składa się w tym wypadku z czterech grup zawierających
po 35 bajtów, przy czym w każdej grupie znajdują się po 32 bajty informacyjne (sygnału użytecznego o
przepływności 2 Mbit/s). Synchroniczny bajtowy sposób formowania ramki jest raczej metodą przy-
szłościową, która znajdzie zastosowanie, gdy sieci będą w pełni synchroniczne.
Zwielokrotnienie sygnałów STM-1
Dalsze stopnie zwielokrotniania w systemie SDH odbywajÄ… siÄ™ na zasadzie zwielokrotniania
synchronicznego poprzez zwykłe przeplatanie bajtów sygnałów składowych. Na tej zasadzie
tworzone są moduły:
" STM-4 o przepływności 622,08 Mbit/s  utworzone z czterech sygnałów STM-1;
" STM-16 o przepływności 2488,32 Mbit/s, który może być utworzony z 16 sygnałów STM-1 lub z
czterech sygnałów STM-4.
Sposób tworzenia modułu STM-4 z modułów STM-1 przedstawiono na rys. 13.22.
Tworzenie modułu STM-4 polega na pobieraniu bajtów kolejno z poszczególnych, wejściowych
modułów STM-1 i układaniu ich naprzemian w ramce STM-4 (rys. 13.23). Należy zaznaczyć, że czas
trwania ramki STM-1 i STM-4 wynosi 125us. Ramka sygnału STM-4 zawiera cztery razy więcej
bajtów niż ramka STM-1. Dotyczy to zarówno przestrzeni informacyjnej, jak i nagłówka sekcji.
Rodzaje urządzeń systemu SDH
Dotychczas urządzenia teletransmisyjne dzielono na krotnice różnych stopni zwielokrotnienia i
urządzenia traktów liniowych. Charakteryzowały się one odmiennymi funkcjami oraz różnymi
parametrami elektrycznymi dla poszczególnych poziomów hierarchii.
W systemach SDH mamy do czynienia właściwie tylko z krotnicami, które realizują zarówno funkcje
zwielokrotnienia, jak i zakończenia traktu liniowego. Są one w stanie przyjmować sygnały składowe o
różnych przepływnościach, natomiast po stronie zbiorczej generują sygnały liniowe o następujących
przepływnościach w zależności od poziomu zwielokrotnienia:
" 155Mbit/s (moduł STM-1),
" 622,08 Mbit/s (moduł STM-4),
" 2488,32 Mbit/s (moduł STM-16).
Z punktu widzenia zastosowania w sieci można rozróżnić następujące typy krotnic SDH (rys. 13.24):
1. Krotnice końcowe (TMX) PDH/STM-M.
2. Krotnice liniowe (LMX) STM-l/STM-4 (16).
3. Krotnice transferowe (ADM).
4. Synchroniczne przełącznice cyfrowe (SDXC).
5. Regeneratory SDH.
Krotnice końcowe TMX (ang. Terminal Multiplexer) PDH/STM-1 umożliwiają zwielokrotnienie
sygnałów PDH w sygnał zbiorczy STM-1 w połączeniach punkt-punkt. Na przykład 63 sygnały o
przepływności 2048 kbit/s albo 3 sygnały o przepływności 34 368 kbit/s mogą zostać uformowane w
jeden sygnał STM-1 o przepływności 155 520 kbit/s (rys. 13.24). Moduł STM-1 może też być
utworzony z mieszanych grup strumieni, np. może zawierać 2 grupy TUG-3 po 21 sygnałów o
przepływności 2Mbit/s i l grupę TUG-3 zawierającą sygnał o przepływności 34Mbit/s. W krotnicy tej
zachodzą procesy opisane w rozdz. 13.7.2  Formowanie sygnału STM-1.
Należy zauważyć, że wszystkie styki od strony sygnałów PDH są zwykle stykami elektrycznymi, natomiast po
stronie STM-1 mogą być zastosowane styki elektryczne lub optyczne.
Krotnice liniowe LMX (ang. Line Multiplexer) wyższego rzędu STM-
-1/STM-4(16) służą do łączenia sygnałów STM-1 w sygnał wyższego rzędu, np. 4 sygnałów STM-1 w jeden
sygnał STM-4 o przepływności 622 Mbit/s, lub 16 STM-1 w jeden sygnał STM-16 o przepływności 2488,32
Mbit/s. Krotnice te mają zwykle styki elektryczne od strony sygnałów składowych (STM-1), a styki optyczne
od strony sygnału zbiorczego.
RozpatrujÄ…c funkcje krotnicy na drodze multipleksacji, pierwszym jej zadaniem jest regeneracja
doprowadzonego sygnału i odtworzenie sygnału taktującego przez układ fazowania ramki. Następnym
zadaniem krotnicy jest wydzielenie nagłówka SOH (który zawiera min. informacje o zawartości przestrzeni
ładunku użytecznego) i odszukanie początku kontenera VC-4 w ramce STM-1. Po wydzieleniu kontenerów
VC-4 następuje proces zwielokrotnienia według zasady opisanej w rozdz. 13.7.2  Zwielokrotnienie sygnałów
STM-1. Przy tworzeniu modułu wyższego rzędu, np. STM-4, wylicza, dla każdego kontenera VC-4 z osobna,
wskaz
niki określające ich położenie w ramce STM-4.
Na drodze demultipleksacji najpierw następuje przetworzenie impulsów optycznych na elektryczne. Następnie
odnajdywany jest wzór fazowania ramki, oddzielenie nagłówka i analiza wskaz
ników umiejscowienia
kontenerów VC-4 w ramce STM-4.
Krotnice transferowe (z wydzielaniem kanałów) ADM (ang. Add Drop Multiplekser) umożliwiają
wydzielenie i ponowne wprowadzenie dowolnego sygnału wchodzącego w skład sygnału zbiorczego STM-n,
transmitowanego w linii, bez konieczności jego całkowitej demultipleksacji. Konieczne jest jednak
 rozpakowanie" modułu sygnału zbiorczego i wydzielenie pożądanego kontenera wirtualnego, który podlega
następnie odwzorowaniu (demapping) według zasad opisanych w rozdz. 13.7.2  Formowanie kontenerów C-
12 i VC-12. Wydzielanie sygnału STM-1 z sygnału zbiorczego STM-4 lub STM-16 odbywa się zgodnie z
metodą demultipleksacji opisaną wyżej dla krotnicy STM-1/STM-4(16).
Synchroniczne przełącznice cyfrowe SDXC (ang. Synchronous Digital Cross-
-Connect) spełniają funkcje krotnic SDH, a ponadto mają zdolność przełączania dróg cyfrowych na poziomie
zarówno kontenerów wyższego rzędu VC-4, jak i kontenerów niższego rzędu VC-12. Umożliwiają one w
szczególności zmianę położenia kontenerów niższego rzędu (np. VC-12) w ramce kontenera wyższego rzędu
(VC-4) oraz kontenerów wyższego rzędu w ramce modułu transmisyjnego STM-n przy wykorzystaniu funkcji
systemu nadzoru. Do przełącznic SDXC mogą być doprowadzone różne sygnały PDH lub SDH, które
podlegają najpierw demultipleksacji (według metod opisanych wyżej), a przedmiotem komutacji są wydzielone
kontenery VC-4 lub VC-12.
Sygnały liniowe PDH po odpowiedniej adaptacji w systemach SDH tworzą drogi  transportu" różnego
rzędu w zależności od przepływności doprowadzonych sygnałów liniowych. I tak sygnały o
przepływności 2 Mbit/s pozwalają tworzyć drogi niższego rzędu VC-12, a sygnały o przepływności
140 Mbit/s  drogi wyższego rzędu VC-4. Aby utworzyć drogi niższego rzędu, należy w tym
wypadku dokonać demultipleksacji sygnału wejściowego. Przełącznice SDXC pozwalają przełączać
automatycznie drogi cyfrowe różnego rzędu bez przerywania transmisji, co ma kapitalne znaczenie dla
niezawodnej pracy sieci.
Regeneratory stosuje się w sieci wówczas, gdy odległość między krotnicami jest zbyt duża. Do
funkcji regeneratorów należą: przetworzenie odebranego sygnału optycznego na elektryczny,
wydzielenie sygnału taktującego i zregenerowanie sygnału informacyjnego, identyfikacja początku
ramki i przetworzenie nagłówka sekcji regeneracji RSOH, dalsza transmisja sygnaÅ‚u STM-« z nowym
nagłówkiem oraz przetworzenie go na sygnał optyczny.
Nadzór i zarządzanie siecią SDH
Zasady ogólne
Wszystkie typy krotnic systemu SDH mają styki (S) i kanały komunikacji danych DCC (ang. Data
Communications Channels) do obiektów zarządzania i nadzoru krotnic. Obiekty te zapewniają
przetwarzanie i przechowywanie informacji, które mogą być przekazywane do terminala operatora
przez styk F lub do sieci zarzÄ…dzania TMN (ang. Telecommunications Management Network) przez
styk Q lub kanały komunikacji danych.
System nadzoru i zarządzania siecią SDH obejmuje następujące obiekty:
1. Urządzenia (krotnice różnego typu) i oprogramowanie.
2. UrzÄ…dzenia pomocnicze, jak np. zegar, zasilacz.
3. Układy testowania i utrzymania.
4. Sieciowe drogi transportu.
Najniższy poziom funkcjonalny stanowią elementy systemu SDH spełniające funkcje zarządzania i
nadzoru oraz funkcje komunikacji wiadomości (MCF  ang. Message Communications Function).
Wewnętrzne kanały sterowania i komunikacji tworzą podsieć zarządzania SDH, która jest
specyficznym rodzajem lokalnej sieci komunikacyjnej.
Podstawowe funkcje systemu zarządzania i nadzoru SDH są następujące:
" zarzÄ…dzanie sygnalizacjÄ… alarmowÄ…,
" nadzorowanie jakości transmisji i testowanie,
" sterowanie przełączaniem na rezerwę,
" zarzÄ…dzanie rekonfiguracjÄ… sieci.
Do celów kontroli i sterowania przepływem informacji są stosowane w systemach SDH nagłówki kontenerów.
System nadzoru spełnia swoje funkcje poprzez śledzenie i analizowanie informacji alarmowych zawartych w
nagłówkach:
" sekcji zwielokrotnienia modułu transportowego MSOH,
" sekcji regeneratorowej RSOH,
" kontenera wirtualnego VC-4 (VC-4 POH),
" kontenerów wirtualnych niższego rzędu YC-12 (VC-12 POH) i VC-3 (VC-3 POH).
Nadzór jakości transmisji odbywa się według tzw. metody kontroli parzystości przepletli bitowego BIP-n,
która polega na obliczaniu sumy logicznej wszystkich bitów w danej ramce (kontenera wirtualnego lub modułu
transportowego) i zarejestrowania jej w odpowiednim miejscu nagłówka następnej ramki.
System sygnalizacji alarmowej obejmuje uszkodzenia wywołane przez np. zanik sygnału (LOS), utratę
ramkowania (LOF), utratę znacznika (LOP). Wywołują one pojawienie się sygnału alarmowego (AIS) na stacji
odbiorczej.
Pojawienie się sygnału AIS jest uzależnione od poziomu zarządzania, na którym zaistniało uszkodzenie. W
razie zaistnienia stanu awaryjnego wywołującego sygnał AIS i alarmy pilne, wysyłane są zwrotne sygnały
alarmowe w przeciwnym kierunku transmisji, ostrzegające o zaistniałych uszkodzeniach (FERF).
Jak już wspomniano, na każdym poziomie hierarchii zarządzania sprawdza się parzystość przeplatania
bitowego (BIP) w ramce w celu kontroli błędów. W razie ich wystąpienia, wysyłany jest informacyjny sygnał
zwrotny (FEBE
" błąd blokowy odległego końca).
Funkcje nagłówków
Nagłówek sekcji modułu transportowego SOH jest dodawany do informacji użytkowej podczas formowania
sygnału STM-1. Zawiera on informacje dotyczące ramkowania sygnału oraz informacje umożliwiające
wykonanie funkcji kontroli i nadzoru.
Nagłówek modułu transportowego (SOH) jest podzielony na nagłówek sekcji regeneratorowej RSOH,
zajmujący wiersze 1 3 oraz nagłówek sekcji zwielokrotnienia MSOH, zajmujący wiersze 5 9. Nagłówek
MSOH jest dostępny tylko w urządzeniu końcowym, podczas gdy nagłówek RSOH  w urządzeniu
końcowym i regeneratorze.
Na rysunku 13.25 podano strukturę nagłówka SOH i znaczenie poszczególnych bajtów w nim zawartych.
Nagłówek kontenera wirtualnego VC-4 (VC-4 POH) jest stosowany w celu zapewnienia integralności
komunikacji między punktem formowania kontenera VC-4 a punktem jego rozdzielenia. Jest on
umieszczony w pierwszej kolumnie bajtowej struktury kontenera VC-4 (patrz rys. 13.20). Znaczenie
poszczególnych bajtów jest następujące:
Bajt Jl tworzy kanał danych do weryfikacji ciągłości drogi kontenera VC-4.
Bajt B3 służy do kontroli stopy błędów kontenera VC-4. Zawiera on kod kontroli parzystości przeplotu
bitowego BIP-S, obliczany na podstawie wartości wszystkich bitów poprzedniego kontenera
wirtualnego. Kod, obliczony dla kontenera VC-4 poddanego uprzednio operacji skramblowania,
umieszczany jest na pozycji bajtu B3 następnego kontenera VC-4 przed operacją skramblo-
wania.
Bajt Cl określa zawartość kontenera VC-4.
Bajt Gl zapewnia kanał wymiany informacji z przeciwległą stacją; bity 1 4 wskazują liczbę bloków, w
których wykryto błędy za pomocą BIP-S (B3), a bit 5 wskazuje błąd FERF drogi kontener VC-4, bity 6-8 nie są
używane.
Bajt F2 jest przeznaczony do komunikacji między elementami drogi kontenera VC-4 (kanał komunikacji
danych).
Bajt H4 wskaz
nik położenia kontenerów w wieloramce.
Bajty Z3 Z5 są przeznaczone do przyszłych, nie zdefiniowanych jeszcze celów.
Nagłówek kontenera wirtualnego VC-12, oznaczony symbolem V5, zawiera 8 bitów (rys. 13.26),
których przeznaczenie jest następujące:
Bity l i 2 służą do kontroli stopy błędów w kontenerze VC-12; zawierają one kod kontroli
parzystości przepiciu bitowego BIP-2 obliczany na podstawie wartości wszystkich bitów
nieparzystych (bit l) i parzystych (bit 2) poprzedniego kontenera VC-12. Bit 3 sygnalizuje
blokowy błąd odległego końca (FEBE) drogi kontenera
VC-12 i przybiera wartość binarną l, jeśli BIP-2 wykrywa błąd,
w przeciwnym razie bit 3 przybiera wartość binarną 0. Bit 4 jest tymczasowo nie
wykorzystywany (przewidywany jest do potrzeb
funkcji śledzenia i uwierzytelnienia drogi). Trzy bity 5 7 są przeznaczone do określenia
charakteru odwzorowania w kontenera VC-12. Bit 8, przenoszÄ…cy wskazanie uszkodzenia
odbioru odległego końca (FERF),
przybiera wartość binarną l, jeśli odbierany jest sygnał AIS drogi
jednostki składowej TU-12 lub wadliwy sygnał.
TOPOLOGIE SIECI SDH
Struktura sieci transportowej SDH jest hierarchiczna i warstwowa. Stanowi ona odzwierciedlenie
sieci komutowanej. Sieć transportowa SDH może być przedstawiona w postaci 3-warstowej
struktury:
a. najwyższa pierwsza nazwa nosi nazwę sieci szkieletowej i jest przeznaczona do
przenoszenia ruchu międzyregionalnego i międzynarodowego, charakteryzującego się dużą
przepływnością.
b. Warstwa druga jest sieciÄ… regionalnÄ… przeznaczonÄ… do przenoszenia ruchu w
poszczególnych regionach kraju oraz dużych metropoliach.
c. Trzecia warstwa to sieci lokalne i sieci dostępu wykorzystywane do przenoszenia ruchu w
obrębie mniejszych miast oraz na obszarach wiejskich. Wykonują one także funkcje
koncentracji ruchu abonenckiego.
Te trzy warstwy sieci transportowej odpowiadają warstwie międzymiastowej,
międzycentralowej i lokalnej hierarchii sieci komutowanej.
Przeprowadzone analizy przepływu ruchu w różnych częściach typowej sieci wykazały, że na
poziomie sieci szkieletowej oraz dla niektórych obszarów poziomu regionalnego typowym
modelem przepływu jest model przepływu między sąsiednimi węzłami, a także ruch
jednorodny.
Struktury sieci telekomunikacyjnych w poszczególnych warstwach odzwierciedlające modele
przepływu w tych warstwach:
W sieciach synchronicznych w ich wszystkich warstwach mają szerokie zastosowanie pierścienie SDH. Jeżeli w
sieci dominują podstawowe usługi telefoniczne, to wówczas głównym modelem przepływu w warstwie 2 jest ruch
z węzłem zbiorczym. Taki sam model dominuje w warstwie 3 sieci tzn. w warstwie dostępowej.
Przeprowadzone analizy przepływu ruchu w sieci pozwoliły dojść do wniosku, że w przypadku dominacji ruchu
jednorodnego struktura pierścienia SP Ring zapewnia lepsze parametry niż DP Ring. Jeżeli dominuje model przepływu
między sąsiednimi węzłami, to korzyść jest jeszcze większa. Jeżeli mamy do czynienia z modelem typu węzeł
zbiorczy, to wówczas obie te metody zapewniają taki sam stopień wykorzystania pasma przenoszenia w pierścieniu.
STRUKTURA PIERÅšCIENI SDH
Opracowane zostały i funkcjonują 2 podstawowe struktury pierścieni SDH:
- pierścień z dzieloną rezerwą SP Ring
- pierścień z dedykowaną rezerwą DP Ring
Obie wymienione struktury zapewniają szybkie przełączenie strumieni na rezerwę bez udziału
systemu zarządzania siecią. Czas przełączania, który jest bardzo krótki i ma pomijalny wpływ na
jakość usług.
I. Pierścień z dzieloną rezerwą SP RING. Zapewnia sekcji zwielokrotnienia ochronę przed
uszkodzeniami łącza i węzła na poziomie transmisyjnym. Przepustowość każdej sekcji
zwielokrotnienia jest dzielona na 2 części: roboczą i rezerwową. Dostępna
przepływność w ruchu SP RING zapewnia podział na te 2 części w każdej sekcji
pierścienia. Jeśli w którymś odcinku pierścienia nastąpi uszkodzenie, to przełączanie na
rezerwę odbywa się na obu końcach tego odcinka. Z jednej strony uszkodzonego
odcinka następuje przełączanie ruchu na część rezerwową przepustowości węzła i
przetransportowanie go drogą okrężną. Z kolei w węz
le znajdujÄ…cym siÄ™ na drugim
końcu uszkodzonego odcinka, ruch jest kierowany z powrotem do części roboczej
pasma przepustowości pierścienia.
II. Pierścień z dedykowaną rezerwą DP RING.
Struktura pierścienia DP Ring zapewnia protekcję  1+1 na poziomie toru. Po stronie
nadawczej ruch transmitowany jest w obu kierunkach przepływu sygnałów w pierścieniu. Jeśli
wystąpi uszkodzenie to lokalny układ przełączający w węz
le odbiorczym wybierze
alternatywny tor transmisyjny. W najprostszym przypadku nie jest wymagany do tego celu
żaden system sygnalizacyjny. Zastosowanie struktury DP Ring umożliwia selektywną protekcję
toru. Operator sieci może chronić tylko niektóre tory o szczególnym dla niego znaczeniu. Będą
to zwykle łącza prywatne przynoszące największe dochody. Usługi telefoniczne zwykle
traktowane jako usługi o najniższym priorytecie można pozostawić bez protekcji. W takim
przypadku ruch telefoniczny jest dzielony na 2 części, które są rozsyłane w obu kierunkach
pierścienia. W ten sposób uszkodzenie odcinka pierścienia spowoduje stratę połowy sygnału.
Inną korzyścią zastosowania struktury DP Ring jest możliwość rozszerzenia ochrony poza
pierścień np. ochrona pierścienia STM-4 może obejmować odgałęzienie STM-1, które przyłącza
odległy węzeł. Ochrona tego typu może obejmować dany tor na całej jego długości.
Zastosowanie pierścieni SDH
Pierścienie SDH znajdują zastosowanie we wszystkich warstwach hierarchicznej sieci
transportowej. W warstwie 1 sieci dominuje ruch między sąsiednimi węzami, a więc model
jednorodny. Na tym poziomie sieci jest szczególnie przydatna struktura SP Ring STM-16.
Zapewnia ona znacznie lepsze niż DP Ring wykorzystanie przepustowości. Dzięki zastosowaniu
tego typu pierścienia wewnątrz jego struktury wewnątrz jego struktury funkcji protekcji zapewnia
on duży stopień odporności sieci szkieletowej na uszkodzenia.
Budowane na poziomie 1 podsieci są połączone między sobą za pomocą przełącznic SDXC 4/4 i w
ten sposób tworzą większą strukturę warstwy 1. W przypadku uszkodzenia sieci szkieletowej
przełącznice te pełnią rolę węzłów przełączających i zapewniają przepływ ruchu między
pierścieniami. W sieciach mieszanych, tzn. tam, gdzie zastosowano pierścienie SP Ring i
przełącznice SDXC 4/4, przełącznice nie zapewniają dostatecznie szybkiej rekonfiguracji sieci w
przypadku powstania wielu uszkodzeń. Wówczas to, dostatecznie szybko funkcje te są w stanie
wypełnić pierścienie z dzieloną przepustowością. Dzieje się tak dlatego, że przełączanie w tych
pierścieniach ruchu na przepustowość rezerwową wymaga interwencji systemu zarządzania TMN.
W warstwie 2 sieci (sieć regionalna), tam gdzie występują głównie publiczne sieci telefoniczne,
dominującym modelem przepływu jest ruch zbiorczy. Jeśli występują sieci prywatne, ruch jest
rozłożony w sposób równomierny. W warstwie 2 nadal opłaca się stosować pierścienie SP Ring
STM-16 głównie w takich obszarach jak sieci wielkomiejskie , gdzie wymagany jest odpowiedni
poziom protekcji. W obszarach, gdzie natężenie ruchu jest mniejsze można stosować pierścienie
DP Ring STM-4. Struktury tego typu pierścieni, złożone z krotnic STM-4, zapewniają zarządzanie
przepustowością na poziomie VC-12. Z kolei struktury SP Ring z krotnicami STM-16 zapewniają
zarządzanie przepustowością na poziomie VC-4. Często są one łączone z krotnicami STM-4, aby
umożliwić rozproszone zarządzanie przepustowością na poziomie VC-12. Wprowadzenie takiego
rozwiązania w warstwie 2 powoduje zmniejszenie wielkości i liczby przełącznic SDXC w warstwie
1, ponieważ część wymaganego zarządzania przepustowością sieci przejęła warstwa 2. W ten też
sposób zwiększa się współczynnik wykorzystania łączy w warstwie 1.
W warstwie 3, odpowiadającej sieci lokalnej i dostępu ruch jest koncentrowany w sieci dostępu. W
tym przypadku przeważające zalety posiada struktura DP Ring, która umożliwia rozszerzenie
ochrony toru poza pierścień. Struktury pierścieni w warstwie 3 koncentrują ruch generowany w
sieciach prywatnych o przepustowości 2Mb/s i ruch sieci publicznych doprowadzony z odległych
koncentratorów, a także z małych central. Główne krotnice pierścienia wykonują funkcje
gromadzenia i przetwarzania ruchu sieci prywatnych i publicznych. Ruch publiczny jest
przyłączany do central lokalnych, a ruch prywatny jest formowany w ramki STM-1 i przekazywany
do innych pierścieni warstwy 3 lub do warstwy 2.
Krotnice główne warstwy 3 są połączone ze sobą za pośrednictwem łączy STM  1. Tym samym
tworzą one rozproszoną przełącznice. W przypadku dużej liczby pierścieni warstw 2 i 3 łączonych w
jednym węz
le sieci łącza STM  1 mogą być niewystarczające. Do połączeń między pierścieniami
stosuje się wówczas małe przełącznice SDXC  4/1. Aby poprawić odporność sieci w tej warstwie
na uszkodzenia, krotnice główne pierścienia są zdublowane. Pierścienie SDH będą stanowiły
podstawowy element przyszłej uodpornionej na uszkodzenia sieci transportowej. Wykorzystanie
pierścieni SDH w strukturze sieci.
Przykład pierścienia SDH składającego się z 3 węzłów (rys. 5).
Wymagania na parametry SDH.
Wymagania na syg. składowe i interfejsy dla syg. składowych w urządzeniach SDH: zakres
dopuszczalny zmian przepływności lub częstotliwości generatorów AIS (rys. 6)., struktura
pomiarowych syg. prawie przypadkowych (pseudo przypadkowy). Przy pomiarach urządzeń
teletransmisyjnych wykorzystuje siÄ™ syg. prawie przypadkowe o strukturze 2n  1. Dla
przepływności 2 Mb/s n = 15, zaś dla przepływności 34368 kb/s i 139264 kb/s n = 23., kod stacyjny i
kształt impulsu syg. składowych, impedancja i tłumienności niedopasowania na wej. syg.
składowych PDH
Wymagania techniczne dla części optycznej systemu SDH.
Parametry transmisyjne światłowodu (rys. 9).Nominalna dł. fali. Przedział zmian dł fali z
ródła
światła jest zależny od typu zastosowanego systemu SDH. Pełny zakres zmian dł. fali występuje dla
połączeń stacyjnych, a dla pozostałych jest odpowiednio węższy. Pasmo 1310nm: zakres zmian dł.
fal 1270nm do 1360nm, 1550nm zakres zmian dł. fal 1500nm do 1580nm. Średnica zgięcia
światłowodu: wzrost tłumienności św. po nawinięciu 100 zwojów na cylinder o śr. 37,5nm, nie
powinien być większy od 0,5dB dla pasma 1310nm i odpowiednio 1dB dla pasma 1550nm,
wszystkie zapasy św. powinny być nawijane z zachowaniem śr. co najmniej 55nm. Połączenia św.:
połączenia stałe (zgrzewane) spojenia powinny posiadać śr. tłumienność ąsp < 0,1dB, a max. ąsp <
0,15dB. W szczególnych przypadkach dopuszcza się ąsp < 0,3dB, jeśli 3 kolejne próby zgrzewania
nie umożliwią osiągnięcia wartości 0,15dB. Wartość 0,1dB jest wielkością projektowa dla dł.
odcinków linii optotelekomunikacyjnych (po uwzględnieniu dł. odcinków fabrykacyjnych, należy
uwzględnić wzrost tłumienności o 0,05dB/km), połączenia rozłączalne złącza, powinny posiadać
tłumienność nie większą od 0,5dB w przełącznicach św. należy używać złącza typu FC-PC.
Margines tłumienia dla odcinka linii optotelekomu. jest zapasem tłumienia przeznaczonym na
starzenie się kabla, oraz na naprawy wykonywane w całym zakresie eksploatacji linii. W
początkowym okresie eksploatacji należy przyjąć zapas odpowiadający 10% całkowitej tłumienności
odcinka linii. Margines czułości odbioru dla urządzeń nadawczo  odbiorczych. Wartość marg.
czułości odbioru dla urządzeń nadawczo  odbiorczych powinna wynosić: 3dB dla urządzeń
nadawczych z modułem laserowym wyposażonym w element Petierca, 4dB dla urządzeń
nadawczych z laserem bez elementu Peltiera, 4,5dB dla urządzeń gdzie w nadajniku zastosowano
diodę elektroluminescencyjną (DEL). Reflektancja złączy optycznych  iloraz mocy optycznej
odbitej do mocy padającej na złącze, reflektancja powinna być nie gorsza od 30dB. Jeśli w dł.
odcinku linii SDH, po stronie nadajnika optycznego jest tylko 1 złącze optyczne to wymaganie na
reflektancję złącza może być zmniejszone o 3dB. Podział linii SDH: linie SDH wewnętrzne (poł.
stacyjne) o dł. ok. 2km, linie SDH krótkie o dł. do ok. 15km, linie SDH dł. o dł. do ok. 40km lub ok.
60km (w zależności od użytego nadajnika światła). Klasyfikacja linii SDH (w zależności od
przepływności binarnej  poziomu SDH oraz zależnie od typu zastosowanego św.) rys. 10.
Parametry transmisyjne systemów SDH: nadajnik optyczny  może być budowany z
wykorzystaniem diod elektroluminescencyjnych, lasera wzdłużnie wielomodowego (HLM),
" - śr. kwadratowa szerokość widma z
ródła światła określona na podstawie charakterystyki
widmowej, w przypadku laserów pod uwagę należy brać prążki widma o mocy mniejszej o wartość
do 20dB, "max  szerokość prążka widma mierzona na poziomie 20dB w stosunku do wartości
szczytowej, określenie stosowane dla laserów typu SLM, gdy widmo promieniowania posiada tylko
1 prążek, Pąmax  śr. max. moc nadajnika optycznego mierzona w sytuacji wysyłania
pseudolosowych sekwencji syg. kodowego, ograniczenie max. mocy nadawanej wynika z warunku
normy bezpieczeństwa, min. dopuszczalna moc wyj. w sytuacji pobudzenia syg. pseudolosowym,
wartość podawana przez producenta  efekty starzenia z
ródła światła i złącza optycznego, Ex -
współczynnik zaniku określony jako iloraz śr. mocy optycznej dla 1 logicznej A i śr. mocy optycznej
dla 0 jako B. Ex = 10log (A/B), ą - tłumienność toru optycznego pomiędzy urządzeniem nadawczym
i odb. W tym określeniu powinna się zawierać tł. jednorodnych św. Tł. spojeń i złącz optycznych,
ewentualnie tłumików i sprzęgaczy jak i margines tł. linii. Przeznaczony na starzenie i naprawy
kabla św.
Dyspersja  toru optycznego podawana jest w ps/km i określa stopień poszerzenia impulsu światła
przy zastosowaniu z
ródła światła o skończonej szerokości widma, wynika z efektu zmian prędkości
grupowej w zależności od dł. fal, może być obliczona jako suma dyspersji łączonych odcinków św.
wzór: dyspersja = " DiLi k, i=1. Di  współ. dysp. chromatycznej, Li  dł. odcinka linii, k  liczba
odcinków. Dysp. = D1L1 + D2L2 + D3L3 + D4L4, k=4 i = 1,2,3,4..... Odbiornik optyczny: Pomin 
czułość odbioru optycznego jest to poziom śr. mocy optycznej potrzebnej do odbioru syg. ze stopą
błędu 10  10  u. pilny 10  9  u. nie pilny. Wartość podawana przez producenta urządzeń starzenia się
urządzenia pogorszenia dopuszczalnego wzrostu tł. złącza, max. dopuszczalnego wzrasta temp.
pracy urządzenia, dopuszczalnych fluktuacji fazowych syg. itp., lecz bez uwzględnienia straty
czułości wywołanej efektami dyspersji św., Pomax  moc przesterowania  max. dopuszczalna śr. moc
optyczna dostarczana do odb. optycznego, nie wywołująca jeszcze efektów przesterowania (stopa
błędu 10 -10), "Po  strata czułości odbioru wywołania efektami dyspersji, reflektanci i szumu
modowego.
Uwagi:1.margines czułości odbioru dla urządzeń nadawczo-odbiorczych jest sumą marginesów
czułości odbioru i straty mocy wyj. nadajnika w okresie eksploatacji urządzeń liniowych SDH.
2.urządzenie odbiorcze nie powinno ulegać uszkodzeniu przy bezpośrednim połączeniu wej. i wyj.
odb. optycznego nawet jeśli moc nadajnika optycznego jest > od mocy przesterowania odb.
optycznego. Typy światłowodów: św. IVa  jednomodowy, skokowy, normalny, św. IVb 
jednomodowe z przesuniętym zerem dyspersji, św. IVc  jednomodowe spolaryzowane, IVd 
jednomodowe z równomierną charakterystyką dyspersji. Parametry systemu STM  1 (rys. 11).
przepływność jednostki STM-1 155 520 kbit/s
Kod klasyfik. - J-1 S-1.1 S-1.2 L-1.1 L-1.2 L-1.3
Zakres zmian od nm 1260 - 1260 1430 1480 1280 1280 1480 1531 1408
długości fali do nm 1360 - 1360 1576 1580 1335 1335 1580 1566 1580
od nm - - - - - - - - 1508 -
do nm - - - - - - - - 1580 -
Nadajnik MLM LED LED MLM SLM MLM SLM SLM MLM SLM
"rms
nm 40 80 80 7,7 - 4 - - 4/2,5 -
"max
nm - - - - 1 - 1 1 - 1
Amin
dB - - - - 30 - 30 30 - 30
Pnmax dBm -8 -8 -8 -8 -8 0 0 0 0 0
Pnmin dBm -15 -15 -15 -15 -15 -5 -5 -5 -5 -5
Ex
dB 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 10 10 10 10 10
Tor optyczny od dB 0 0 0 0 0 10 10 10 10 10
Ä… do dB 7 7 7 12 12 28 28 28 28 28
dypersja
ps/km 18 25 96 296 NJ 185 NJ NJ 185/296 NJ
Odbiornik dBm -28 -28 -28 -28 -28 -34 -34 -34 -34 -34
P0min dBm -8 -8 -8 -8 -8 -10 -10 -10 -10 -10
P0 max
Światłowody.
Pierwszym , który wykorzystał światło jako czynnik niosący inf. był Bell. Skonstruował on
urządzenie foto  fon w 1880r. w którym rolę nadajnika spełniał mikrofon z membraną modulacyjną
strumień światła słonecznego, a odbior. Była fotokomórka selenowa ze słuchawkami. Uzyskano
transmisje na odległość 200m. Przełomem w zastosowaniu światła do transmisji było opracowanie
lasera półprzewodnikowego. Kolejnym etapem na wykorzystaniem światła w telekomunik. było
wynalezienie włókna szklanego. Ważniejsze daty z historii zastosowania światła: 1960r. 
opracowanie lasera półprzewodnikowego, 1970r.  wyprodukowanie 1 św. kwarcowego o tł.
20dB/km, 1972r.  opracowanie diody LED na zakres fali 850nm, 1978r.  opracowanie lasera
półprzew. na pasmo 1300nm, 1980r.  opracowanie lasera półprzew. na pasmo 1580nm, 1989r. 
opracowanie św. wzm. optycznego. Rozwój techniki św. w Polsce: 1964r.  pierwsza krajowa dioda
LED i 1970r.  zainstalowano 1 (2km) odcinek linii św. o przepływności 2Mb/s, na św. wykonanym
w U.M.S. (w Lublinie do którego ukł. nad.-odb. opracowano w instytucie telekomunik. politechniki
Warszawskiej), 1986r.  położono w Poznaniu 6,5km odcinek przemysłowej linii św. na
przepływność 8Mb/s wykonanej przez OTO Lublin i Teletra Poznań (rys. 12). Istnieje wiele
rodzajów św. różniących się kształtem i rozkładem współczynnika załamania światła (refrakcji). W
praktyce spotyka się: św. planarne (płaskie) o 2 ściankach odb., stosowane w laserach i optyce
zintegrowanej (rys. 13)., św. cylindryczne o symetrii kołowej stosowane gł. w telekomun.:
wielomodowy skokowy (rys. 14)., gradientowy wielomodowy (rys. 15),. Åšw. jednodomowy
(schodkowy) rys. 16, św. eliptyczne o rdzeniu eliptycznym lub profilowanym i okrągłym płaszczu,
stosowane do przenoszenia 1 kierunku polaryzacji oraz jako czujniki wielkości nieelektrycznej (rys.
17).
Budowa i rodzaje włókna św.
Wykonane są najczęściej z czystego szkła kwarcowego i mają kształt cylindrycznej nitki. Wewn.
część włókna św. nazywana rdzeniem ma duży współczynnik załamania światła. Część zewn. o
mniejszym współczynniku załamania światła nazywa się płaszczem i pokrywa rdzeń. Na płaszczu
włókna św. nałożona jest warstwa izolacyjna 
Åšw. wielomodowe.
PosiadajÄ… one Å›rednice rdzenia od 50-100µm, Å›rednice pÅ‚aszcza 60-250µm. ZaletÄ… Å›w.
wielomodowego jest łatwość produkcji i montażu (łączenia), wadą zaś zwiększona dyspersja światła,
a tym samym stosunkowo niska transmisja syg. do kilkuset Mb/s. Dyspersja  polega na tym że w
św. następuje niepożądane rozszerzenie się przesyłanego impulsu światła wzdłuż drogi, co ma
wpływ na ograniczenie przepływności systemów telekomunik. wykorzystujących syg. impulsowe.
Nazwa św. wielomodowe pochodzi stąd, że po tego typu św. przesyłane jest światło zawierające
wiele fal o różnych dł., które nazywane są modami. W św. wielomodowych na szczególne
wyróżnienie zasługują św. gradientowe. Przez odpowiednie domieszkowanie rdzenia w czasie
produkcji św. związkami np.: z tlenku fosforu uzyskiwany jest zmniejszony współ. załamania
światła wzdłuż promienia rdzenia. Kształt rozkładu współczynnika załamania światła w przekroju
poprzecznym rdzenia ma wpływ na własności propagacyjne św., gdyż powoduje zmniejszenie
dyspersji syg., św. wielomodowe gradientowe znalazły zastosowanie w sieciach telekomun.
miejskich i okręgowych.
Åšw. jednomodowe.
PosiadajÄ… Å›rednicÄ™ rdzenia od 5 do 10µ, a Å›r. pÅ‚aszcza od 100 do 150µm (standardowe 9µm  rdzeÅ„ i
125µm pÅ‚aszcz). ZaletÄ… ich jest niska dyspersja Å›wiatÅ‚a. y
ródło lasera wprowadzone do św.
jednomodowego zachowuje swoją spójność, mody nie zachodzą się z różnymi prędkościami. Nie
powoduje to poszerzenie się imp. Co pozwala znacznie powiększyć szybkość transmisji syg. Wady
św. jednomodowych: trudności związane z procesem łączenia św., trudności efektywnego sprzężenia
św. ze z
ródłem światła. W wyniku doskonalenia technologii wytwarzania włókna jednomodowego,
uzyskano niemal zerową wartość dyspersji (co zapewnia pasmo przenoszenia rzędu dziesiątek GHz).
Św. jednomodowe znalazły szerokie zastosowanie w systemach telekomun., dalekosiężnych
magistralach i podmorskich . Z pkt. widzenia chemicznego (materiałowego) włókna św. dzieli się na:
jednorodne, gradientowe, schodkowe (profilowane). Jednorodne  posiadajÄ… jednakowy chemiczny
materiał w swej wewn. śr. rdzenia. Stąd współczynnik załamania światła pomiędzy płaszczem
(warstwą zewn.), a rdzeniem zmienia się skokowo. Charakteryzują się dużym współczynnikiem tł.,
małą szybkością transmisji syg. ok. 20Mb/s. Gradientowe  posiadają one skład chemiczny
zmieniający się stopniowo w swej średnicy rdzenia, podobnie zmienia się współcz. załamania.
Charakteryzują się one znacznie większą szybk. transmisji syg. i niższym współcz. tł. niż św.
jednorodne. Św. gradientowe wytwarza się z czystego kwarcu (SiO2), przy czym zmiany współcz.
zała. i obniżenie dyspersji, osiąga się przez domieszkowanie szkła min.: germanem, borem,
fosforem. Schodkowe  posiadają one skład chemiczny zmieniający się schodkowo wzdłuż średnicy
rdzenia, a tym samym współcz. zała. zmienia się podobnie. Charakteryzują się dużym współcz. tł.,
śr. szybk. tr. syg. oraz niskimi kosztami produkcji. Mają one szerokie zastosowanie w sieciach
lokalnych.
Åšw. telekomunikacyjne.
W telekomunikacji gł. znalazły zastosowanie św. cylindryczne jedno i wielomodowe. Zastosowanie
tych św. w systemach transmisji św. zostało określone  generacjami , które oznaczono kolejnymi
numerami (1,2,3 itp.), oznaczają one równocześnie etapy rozwoju systemów tr. św. Numer okna tr.
odpowiada numerowi generacji (rys. 18).
Generacja I  systemy realizowane z wykorzystaniem św. wielomodowych gradientowych,
krzemowych diod detekcyjnych i arsenkowo-galowych diod nadawczych pracujących w zakresie dł.
fali św. 800-900nm tzw. pierwsze okno. =850nm tł. 3dB/km. Św. wielomodowe gradientowe
(standard)- 50/125µm (podstawowy), skokowy (grubo rdzeniowy)- 200/380µm.
Generacja II  systemy oparte na św. wielomodowych  gradientowych i jednomodowych oraz
półprzewodnikowej technologii wykorzystującej substrakty fosforku indu dla diodowych i losowych
z
ródeÅ‚ Å›wiatÅ‚a i detektorów Å›wiatÅ‚a, pracujÄ…cych na fali Å›wietnej dÅ‚. 320µm tzw. drugie okno. 
=320nm tÅ‚. 0,5 dB/km. Åšw. wielomodowe: gradientowy (standard)- 50/125µm (podstawowy).
Jednomodowe: skokowy normalny  9/125µm (podstawowy), skokowy z przesuniÄ™tym zerem
dyspersji - 9/125µm.
Generacja III  systemy które wykorzystują św. jednomodowy oraz z
ródła światła: detektory
pracujące na dł. fali świetnej =155nm tł. 0,2 dB/km. Św. jednomodowe: z przesuniętym zerem
dyspersji  11/125µm (podstawowy), z pÅ‚askÄ… charakterystykÄ… dyspersyjnÄ… - 11/125µm.
Generacja IV  systemy bazujące na św. spolaryzowanych jednomodowych pracujące na fali
świetnej o dł. 1300nm lub 1550nm. Wymaga aby syg. nośny i heterodyny optycznej posiadał zgosną
polaryzację w pkt. detekcji na powierzchni detektora. Św. spolaryzowane muszą mieć eliptyczny
rdzeń lub eliptyczny rozkład współczynnika załamania =1300nm lub 1550nm tł. 0,5 lub 0,2 dB/km.
Åšw. jednomodowe: spolaryzowane, które majÄ… ok. 10/125µm (podstawowy), jednomodowe spun
które majÄ… ok. 10/125µm.
Generacja V - =2300nm tł. 0,01-0,001 dB/km, św. średniej podczerwieni (rys. 19).
Parametry św.
Są zależne od jego budowy, a w szczególności od składu domieszek. Włókno św. wykonane jest z
wysokiej jakości szkła kwarcowego (SiO2), które w rdzeniu (w celu modyfikacji współczynnika
załamania), domieszkowane jest innymi związkami np.: GeO2, P2O5, B2O3 i innymi. Od stężenia
poszczególnych domieszek, a więc składu chemicznego włókien, zależą zarówno parametry
transmisyjne włókien (dł. fali transmisyjnej, wymagana tłumienność, pasmo przenoszenia jak i
mechaniczne, wytrzymałość na rozciąganie). Od budowy włókna zależy tzw. apertura numeryczna,
której wartość jest sinusem kąta akceptacji św. NA = sinąo= pierw.n21  n22, ąo  kąt akceptacji św.,
n1  współcz. załamania rdzenia, n2  współcz. zała. płaszcza. Grot akceptacji św. (rys. 20).
Tłumienność św.
Syg. propagowany w św. ulega tłumieniu. Tł. to wywołuje następujące efekty: absorpcja, czyli
pochłanianie energii przez cząsteczki składujące się na św.: przez materiał  rodzimy św. , ab. dla
<800nm (ab. UV), dla >1000nm (ab. IR), przez zanieczyszczenia: grupy hydroksylowe OH, jony
metali ciężkich (Fe, Cr, Co, Ni, Cu, V, W) jony te łatwiej usunąć niż grupy OH. Rozproszenie
energii występuje wskutek fluktuacji gęstości o wymiarach mniejszych od dł. fali w materiale
włókna jest to tzw. rozproszenie Rayleigha.
Rozproszenie energii spowodowanej niejednorodnością włókna takich jak mikro pęknięcia, zagięcia
i spawy. W telekomun. optycznej ze względu na rozmieszczenie pasm absorpcyjnych stosuje się 3
tzw. okna transmisji. Pasmo przenoszenia  drugim oprócz tłumienności transmisyjnym parametrem
św. jest pasmo przenoszenia. Jest ona ograniczona dyspersją syg. w św. Dyspersja wynika z faktu
propagowania różnych fragmentów tr. fali z różnymi prędk. wskutek czego następuje rozszerzenie
transmitowanych impul., które można traktować jako różnicę między najdłuższym i najkrótszym
czasem propagacji. "l = lmax.  lmin. Poszerzenie tr. impul. Ogranicza z kolei szybk. transmisji.
Rozróżniamy 3 typy dyspersji: materiałowa  jej przyczyną jest zależność współ. załamania włókna
od dł. fali i skończona szer. spektralna z
ródła. Ten typ dyspersji jest istotny zarówno w św. 1 i
wielomodowych, międzymodowa  wywołana różnymi czasami propagacji poszczególnych wodów,
istotna oczywiście tylko w św. wielomodowych, falowodowa  wynika z zależności prędk. grupowej
danego modu od dł. fali  istotna tylko w św. jednomodowych. Kryteria sprawności sprzężenia,
z
ródło św. (rys. 21). W św. mogą propagować tylko te promienie które podlegają pod określonym
kątem do osi św. Krytycznej wartości kąta Akt. Odpowiada kąt akceptacji św. ąo. Wyznacza on
wartość stożka kątowego (rys. 22). Stożek kątowy 2ąo w przedziale którego św. przyjmuje promienie
świetlne. W zastosowaniach telekom. św. współpracują z półprzewodnikowymi z
ródłami: diodą
luminescencyjną DEL która promieniuje praktycznie w przedziale kąta półpełnego.
Na poprzednim rys. podano procentowe wartości sprzężeń z
ródeł i św. już po zastosowaniu
optycznych ukł. dopasowujących. Cechą charakterystyczną św. jest zależność poj. inf.
(przepływności inf.) i poj. energetycznej (efektywność sprzężenia) od kwadratu apertury
numerycznej. Jak pokazano na powyższym rys. św. jednomodowe charakteryzują się dużą
przepływnością i małym sprzężeniem, a ś. wielomodowe skokowe (grubo rdzeniowe) odwrotne 
małą przepływnością i dużym sprzężeniem. Telekomunikacyjny św. gradientowy (wielomodowy)
jest rozwiązaniem optymalizującym te dwie wielokści.
Kojarząc rozwartość stożków akceptacji św. o kąta rozwarcia promieniowania diody mamy do
czynienia z nieuchronnymi stratami. Laserem półprzew. Którego niesymetrycznie ukształtowany
stożek promieniowania ma bardziej zbliżone kąty rozwarcia do apertury św. i daje znacznie
korzystniejsze parametry sprzężeniowe. W obydwóch przypadkach (dioptr i laserów) w praktyce
stosuje się optyczne ukł. dopasowujące w celu wprowadzenia maks. dużej mocy do św.
Uwaga!
Zalety transmisji św.
Podstawowe wł. i zalety tr. św. wynikają ze specyfiki falowej propagacji energii optycznej wewnątrz
św. i charakterystycznych cech jego konstrukcji oraz technologii. Wymienia się najczęściej 6 wł. i
wynikających z nich przerwy sys. tran. św. nad sys. tr. klasycznej. Ogólnie można powiedzieć że
zasadniczą zaletą tr. św. jest możliwość przenoszenia bardzo szerokich pasm częstotl. przy małych
stratach: a).dielektryczne własności komponentów kabli św. i elementów optoelektrycznych które
zapewnią: zabezpieczenie tr. przed wpływami interferencyjnymi, pola elektrycznego,
magnetycznego i częstotl. radiowych o wysokim napięciu: niski poziom radiacji syg. na zewn. św.
co zabezpiecza przed ulotem inf. Zabezpieczenie przed wyładowaniami atmosferycznymi i
zakłóceniami od linii magnetycznej co umożliwia min. budowę linii telekomunik. w bezpośredniej
bliskości linii energetycznej i trakcji elektrycznej. b).małe gabaryty i masa kabla co wiąże się z
korzyściami polegającymi na: zmniejszeniu wymiarów otworów kanalizacji kablowej, łatwej ich
instalacji na liniach podziemnych, nadziemnych oraz podwodnych, możliwości szerokiego
stosowania śr. technicznych o dużej mechanizacji budowy (np. za pomocą helikoptera). c). optyczna
postać przesyłanych syg. co pozwala na: całkowitą izolację elekt. i odb. syg. (bez połączeń
uziemiających oraz tzw. pr. wyrównawczych), eliminacja kłopotliwych zabezpieczeń liniowych
przed niepożądanymi (losowymi i celowymi) przepięciami z linii energetycznej. d).naturalna
podatność techniki św. z cyfrową techniką tr. syg. i wysoką jakość syg. cyfrowych przesyłanych
przez św. co zapewnia stosunkowo niską stopę błędów poniżej 10-11 dla indywidualnego odcinka
regeneratorowego. e).mała tł. jednostkowa św. co ma bezpośredni wpływ na: zwiększenie odległości
między stacjami regeneratorowymi, a tym samym zmian ich liczby, zwiększenie niezawodności
łącza i obniżenie kosztów początkowych (związanych z instalacją) i eksploatacyjnych (związanych z
poborem mocy i obsługą). f).szerokie pasmo tr. co daje możliwość elastycznego rozszerzenia poj.
kanałowej systemu stosowanej do bieżących i perspektywicznych potrzeb gł. przez modernizację
urządzeń końcowych. Ostatnie 2 grupy zalet stanowią wykładnie techniki św. mających istotne
znaczenie dla dalszego rozwoju telekomun. Wynika to gł. ze zdecydowanej przewagi telekomun. św.
nad klasycznymi systemami opartymi na kablach symertycznych i koncentrycznych.