(Light Emitting Diodes)

Transcript

1 ΕξαρτήµαταΟπτικών ικτύων

2 Πηγές Φωτεινής δέσµης ίοδοι Εκϖοµϖής Φωτός(LED) Συσκευές Laser

3 ίοδοι Εκποµπής Φωτός (LED) (Light Emitting Diodes) - Παράγουν δεδοµένα µε χαµηλό ρυθµό (Ταχύτητα <1 Gbps) - Χρησιµοποιούνται σε µικρές αποστάσεις - Συνδυάζονται συνήθως µε πολύτροπες Οπτικές ίνες Πλεονεκτήµατα - Έχουν µεγάλη διάρκεια ζωής - εν επηρεάζονται από µεταβολές της θερµοκρασίας - Έχουν χαµηλό κόστος

4 Συσκευές Laser (Light Amplification by Emission of Radiation) Λειτουργία: - Παράγουν δέσµη φωτονίων µε ηλεκτρική διέγερση ιονισµένων υλικών - Στην συνέχεια οι δέσµες φωτονίων ενισχύονται µε σύστηµα καθρεπτών - Τελικά εξέρχονται αρκετά εστιασµένη δέσµη φωτός O ακριβής συντονισµός της δέσµης laser επιτυγχάνεται µε µεθόδους όπως: - Μηχανικός συντονισµός - Ακουστο-οπτικός συντονισµός - Ηλεκτρο-οπτικός συντονισµός - Injection-current-based συντονισµός

5 Οπτικοί έκτες (filters) - Αποτελείται από µια φωτοδίοδο η οποία δέχεται την δέσµη φωτός από µια οπτική ίνα. - ιαθέτει σύστηµα καθρεπτών µέσω των οποίων ο δέκτης συντονίζεται σε συγκεκριµένο µήκος κύµατος Οι οπτικοί δέκτες µπορεί να είναι: Παθητικοί (passive filters) Ενεργοί (active filters) ή ίοδοι Laser (Laser-diode-amplifier-based) Oι παθητικοί δέκτες - µπορεί να επιτύχουν υψηλή ανάλυση φάσµατος - παρουσιάζουν σηµαντικές απώλειες και - παρουσιάζουν µεγάλο χρόνο συντονισµού (msec) Oι Ενεργοί και οι ιόδου Laser δέκτες - συντονίζονται µε µεγαλύτερη ταχύτητα (nsec) - έχουν µικρότερη ανάλυση φάσµατος (άρα λιγότερα κανάλια)

6 Οπτικοί Ενισχυτές (Αmplifiers) Είναι συσκευές οι οποίες ενισχύουν άµεσα τα οπτικά σήµατα (χωρίς την µετατροπής τους σε ηλεκτρικά) - Παρουσιάζουν µεγάλη απολαβή και αµελητέες εσωτερικές απώλειες - Καθιστούν δυνατή την εκποµπή τους σε µεγάλες αποστάσεις - Είναι αξιόπιστες συσκευές και µικροί σε µέγεθος - εν εξαρτώνται από πρωτόκολλα και ρυθµούς µετάδοσης Τα είδη των οπτικών ενισχυτών έιναι: Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA) Semiconductor Optical Amplifier (SOA) Ενισχυτές Raman Praseodymium-Doped Fiber Amplifier (PDFA)

7 Οπτικοί Ενισχυτές Ερβίου Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA) Το εξασθενηµένο οπτικό σήµα διεγείρει τα ιονισµένα άτοµα Ερβίου (Er68). Αποτέλεσµα εκποµπή οπτικού σήµατος ίδιου µήκους κύµατος αλλά κατά πολύ ενισχυµένο. To στοιχείο Έρβιο ενισχύει κάθε µήκος κύµατος. Είναι συσκευές ανεξάρτητες πρωτοκόλλου, Έτσι επιτρέπουν τον συνδυασµό δικτύων όπως: ATM, SONET, Gigabit Ethernet, WDM κλπ Υπάρχουν από το 1990 s Εργάζονται καλύτερα στην περιοχή: nm Κέρδος µέχρι και 30 db

8 EDFA = Erbium Doped Fibre Amplifier ΧρήσηΕνισχυτή EDFA

9 Τοεσωτερικόενός Erbium Doped Fibre Amplfier (EDFA)Ενισχυτή WDM Fibre coupler Pump laser Erbium doped fibre loop Fibre input/output

10 Οπτικοί Ενισχυτές SOA Semiconductor Optical Amplifier (SOA) Σύµφωνα µε αυτήν την τεχνολογία αυτή τα φωτόνια του οπτικού σήµατος ενισχύονται από διεγερµένα ηλεκτρόνια στην επαφή µιας διόδου PN. Τα βασικά χαρακτηριστικά των SOAs είναι ότι: Ενισχύουν ένα εύρος µήκους κύµατος από 35 έως 240 nm Έχουν µικρή κατανάλωση Μειονεκτήµατα: εισάγουν θόρυβο στο οπτικό σήµα και έχουν µεγάλο κόστος

11 Οπτικοί Ενισχυτές Raman χρησιµοποιούν την ίδια την γυάλινη ίνα ως µέσο µετάδοσης και δεν χρησιµοποιούν ιδιαίτερη οπτική ίνα όπως οι ενισχυτές EDFA. -Το µήκος κύµατος στο οποίο υπάρχει απολαβή είναι δυνατόν να ρυθµιστεί µε κατάλληλη επιλογή του µήκους κύµατος άντλησης. - Οι ενισχυτές αυτοί είναι σε θέση να καλύψουν οποιαδήποτε περιοχή µέσα στο παράθυρο µετάδοσης µια οπτικής ίνας. Μειονέκτηµα: Καταναλώνουν µεγάλη ισχύ προκειµένου να επιτύχουµε ικανοποιητικές τιµές.

12 Οπτικοί Ενισχυτές Raman (συνέχεια) Οι ενισχυτές Raman µπορεί να χρησιµοποιηθούν σε περιπτώσεις όπως: Ενδιάµεση ενίσχυση γραµµής (in-line amplification) µεταφοράς δεδοµένων. Τοποθέτηση ανά τακτές αποστάσεις. Ενίσχυση ισχύος (booster amplifier): χρησιµοποιείται αµέσως µετά από την έξοδο ενός πολυπλέκτη προκειµένου να ενισχύσει το σύνθετο σήµα που εκπέµπεται, στην αρχή της γραµµής µεταφοράς. Προ-ενίσχυση συστήµατος (pre-amplifiers): χρησιµοποιείται πριν την είσοδο του σήµατος στον πολυπλέκτη, έτσι ώστε το σήµα να έχει επαρκή ισχύ κατά την διαδικασία της από-πολύπλεξης, διαδικασία που γίνεται στο τέλος της γραµµής µεταφοράς. Οπτικοί Ενισχυτές PDFA Praseodymium-Doped Fiber Amplifier (PDFA) Χρησιµοποιούν Praseodymium ως υλικό Ενισχύουν µήκη κύµατος στην περιοχή των 1500 nm εν έχουν µέχρι σήµερα σηµαντική εµπορική χρήση

13 Οπτικοί Πολυπλέκτες Optical add-drop multiplexers (OADM) Οι οπτικοί πολυπλέκτες χρησιµεύουν για τη σύνθεση (multiplexing) και το διαχωρισµό (demultiplexing) των οπτικών σηµάτων. Στα οπτικά δίκτυα χρησιµοποιείται συνήθως η µέθοδος Wavelength Division Multiplexing, κατά την οποία τα δεδοµένα µεταδίδοµαι ταυτόχρονα σε πολλά µήκη κύµατος πάνω σε µία ίνα. Οι πολυπλέκτες που χρησιµοποιούνται εκεί ονοµάζονται οπτικοί πολυπλέκτες πρόσθεσης και απόρριψης (optical add-drop multiplexers).

14 Οπτικοί Πολυπλέκτες Optical add-drop multiplexers (OADM) Ένας οπτικός add-drop multiplexer (OADM) επιλέγει ένα µήκος κύµατος από αυτά που υπάρχουν σε µία οπτική ίνα και το αφαιρεί από αυτήν. Στη συνέχεια τροποποιεί τα δεδοµένα που βρίσκονται στο µήκος κύµατος και το επανατοποθετεί ξανά κατά την ροή που κινούνται τα υπόλοιπα δεδοµένα.

15 Οπτικοί Πολυπλέκτες Optical add-drop multiplexers (OADM) Οι OADM (Optical Add-Drop Multiplexer) µπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε: Πολυπκλέκτες σταθερού µήκους κύµατος (fixed wavelength ) και Πολυπκλέκτες δυναµικού µήκους κύµατος (wavelength selectable). Στους σταθερού µήκους κύµατος ΟΑDM, το µήκος κύµατος που χειρίζεται η συσκευή είναι και παραµένει σταθερό, αν δεν υπάρξει άλλη εξωτερική παρέµβαση. Στους λεγόµενους δυναµικούς ΟΑDM, τα µήκη κύµατος µεταξύ πολυπλέκτη και από-πολυπλέκτη καθορίζονται δυναµικά. Η εκάστοτε επιλογή καθορίζεται κυρίως από τον από-πολυπλέκτη.

16 Οπτικοί ιακόπτες (switches) Τα οπτικά switches είναι συσκευές οι οποίες χρησιµοποιούνται κυρίως στην ολοκλήρωση τοπικών δικτύων όπου τα switches αναλαµβάνουν ρόλο κεντρικού κόµβου διανοµής (τοπολογία αστέρα) δεδοµένων. Η όλη διαχείριση διανοµής στηρίζεται σε διευθύνσεις MAC (Medium Access Control). Xαρακτηρίζονται κυρίως από το χρόνο ο οποίος χρειάζεται για να εκτελεστεί η κάθε εργασία διανοµής (msec nsec).

17 Βασικές λειτουργίες Οπτικών διακοπτών (switches) η διάθεση(provisioning) φωτεινών µονοπατιών(lightpaths). Η λειτουργία αυτή εκτελείται σε χρόνους της τάξεως msec. η προστατευτική µεταγωγή (protection switching). Στη διεργασία αυτή οι διακόπτες χρησιµοποιούνται για τη διοχέτευση των κυµάτων από µία κύρια οπτική ίνα σε µία δευτερεύουσα. Και η µεταγωγή αυτή συµβαίνει όταν η κύρια οπτική ίνα έχει υποστεί βλάβη ταχύτατη εκτέλεση µεταγωγής πακέτων (packet switching) εξωτερικοί διαµορφωτές(external modulators) για να σχηµατίσουν ή να διαµορφώσουν τα δεδοµένα µπροστά από µια πηγή laser. Στην περίπτωση αυτή ο χρόνος µεταγωγής πρέπει να είναι ένα µικρό κλάσµα από τη διάρκεια του ενός bit.

18 Οπτικά Cross Connect (OXC) Μεταγάγει φωτεινά σήµατα διαφορετικού µήκους κύµατος H όλη λειτουργία την συντονίζει ένας κεντρικός επεξεργαστής (CPU). H µεταγωγή µπορεί να γίνει µε στατικό ή δυναµικό τρόπο. Στην στατική µεταγωγή χρησιµοποιείται συγκεκριµένο µήκος κύµατος ενώ Στην δυναµική µεταγωγή το µήκος κύµατος µπορεί να αλλάζει δυναµικά.

19 Οπτικοί ιεπαφείς (interfaces) Χρησιµοποιούνται σε όλες τις περιπτώσεις ενώσεων. Παθητικές διεπαφές Η επαφές αυτές έχουν συνήθως δύο αποµαστεύσεις οι οποίες έχουν συντηχθεί σε µια οπτική ίνα. Είναι εξαιρετικά αξιόπιστες Χάνεται φως και ως κ τουτου χρησιµοποιούνται για µικρά µήκη Ενεργός επαναλήπτης (active repeater) τo εισερχόµενο φως µετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήµα, αναγεννάτε πλήρως, αν έχει εξασθενίσει και αναµεταδίδεται και πάλι σαν φως. Χρησιµοποιούνται για µεγάλες αποστάσεις. Παθητικός Αστέρας (passive star)

20 Οπτικά Patch Panels Τα οπτικά Patch Panels (Fiber Connect Panel) είναι παθητικά στοιχεία σε ένα δίκτυο και χρησιµοποιούνται κυρίως σε µεγάλες εγκαταστάσεις ως τερµατικά στοιχεία µιας δοµηµένης καλωδίωσης.