Prednáška 04/12. doc. Ing. Rastislav RÓKA, PhD. Ústav telekomunikácií FEI STU Bratislava. 290_04 - Pedagogika - OKS - 24 Január 2016.

Prednáška 04/12 doc. Ing. Rastislav RÓKA, PhD. Ústav telekomunikácií FEI STU Bratislava 290_04 - Pedagogika - OKS - 24 Január 2016

Výkonnostné roblémy OPS 1/7 Dosah OPS je v odstate limitovaný dvomi základnými tymi obmedzení skreslením a šumom. Pri vyšších otických signálových výkonoch, ri hustejšom kanálovom rozmiestnení a ri dlhších renosových vzdialenostiach sa stávajú dominantnými obmedzenia dané skreslením, medzi ktoré atria: a) chromatická diserzia CD, b) olarizačná módová diserzia PMD, c) resluchy, d) nelineárne otické efekty.

Výkonnostné roblémy OPS 2/7 t ATT t t CD t t t t PMD t

Výkonnostné roblémy OPS 3/7 λ SRS λ λ SBS λ λ FWM λ λ t SPM t t XPM t

Výkonnostné roblémy OPS 4/7 Okrem obmedzení ríbuzných skresleniu, limitujúcimi faktormi sú aj obmedzenia dané jednotlivými tymi šumov: a) šum zosilňovača šum sontánnej emisie ASE, šumový obraz N F, nerovnaký otický výkon ri rozdielnych vlnových dĺžkach, b) šum indukovaný odrazmi mnohocestná interferencia MPI.

Výkonnostné roblémy OPS 5/7 Základnou úlohou ri renose signálov v diaľkových OPS je vyrovnávanie nežiaducich efektov sôsobených skresleniami a šumom 2 fenoménov v reciročnom vzťahu. Znížením otického výkonu vstuných signálov by sa mohli zmierniť roblémy sôsobené skreslením, ale tiež sa zníži hodnota omeru SNR a teda sa zvýši ravdeodobnosť chybnej detekcie signálu v otickom rijímači. Zvýšením otického výkonu vstuných signálov sa môžu minimalizovať roblémy sôsobené šumom, ale zároveň sa zvýšia roblémy sôsobené nelineárnymi javmi danými skreslením.

Kritické arametre TDM 6/7 Výkon výkon zdroja tlmenie vlákna straty komonentov modulácia zdroja nelinearity vlákna RIN BER Čas módová diserzia jitter renosová rýchlosť PMD

Kritické arametre WDM 7/7 Výkon výkon zdroja tlmenie vlákna straty komonentov šum ASE EDFA zisk EDFA resluch FWM SRS SBS Vlnová dĺžka modulácia zdroja nelinearity vlákna RIN BER PDL Čas čir vlákna jitter renosová rýchlosť CD PMD čir zdroja stabilita otickej frekvencie fázový šum PMD závislá na vlnovej dĺžke stabilita vlnovej dĺžky rozsah EDFA vlnová dĺžka a šírka ásma

Základné linkové rvky WDM 1/5 vstu dát otické vlákno zdroj otický vysielač modulátor multilexor otický zosilňovač demultilexor fotodetektor otický rijímač výstu dát

Základné linkové rvky WDM 2/5 Otický vysielač generuje otické signály ri viacerých vlnových dĺžkach, vo všeobecnosti sa využíva vysielač samostatne na každú vlnovú dĺžku, mohol by byť však oužitý aj jeden širokoásmový vysielač s vhodnou otickou sústavou na oskytnutie všetkých vyžadovaných vlnových dĺžok, o vygenerovaní v zdroji otického žiarenia je následne každý otický signál samostatne modulovaný, buď riamo modulujúcim zdrojom alebo externým modulátorom.

Základné linkové rvky WDM 3/5 Otické vlákno môže byť najviac limitujúcim komonentom z hľadiska kaacity systémov WDM, šeciálne v ríade, ak sa dosah otokomunikačného renosového systému oužitím otických zosilňovačov výrazne zvýši, obmedzenia dominantné v otickom vlákne narastajú riamoúmerne s dĺžkou otického vlákna, ričom medzi ne atrí redovšetkým tlmenie, diserzia a nelineárne otické efekty.

Základné linkové rvky WDM 4/5 Otický multilexor kombinuje viaceré vlnové dĺžky vstuných otických signálov a doručuje ich do soločného renosového otického vlákna, zvyčajne má vlnovodĺžkovú selektívnu otiku. Otický demultilexor rijíma tok otického žiarenia s viacerými vlnovými dĺžkami a rozdeľuje ich do riestorovo samostatných vlnovodĺžkových komonentov, t.j. každá vlnová dĺžka sa objaví na rozdielnom výstue a získajú sa tak nezávislé výstuné otické signály.

Základné linkové rvky WDM 5/5 Otický zosilňovač komenzuje straty otických signálov v otickom vlákne a otických komonentoch, mierami výkonnosti zosilňovačov sú oeračná šírka ásma, výkonový zisk a jeho sektrálne vyrovnanie, výstuný výkon a šumový obraz. Otický rijímač má citlivosť závislú od dátovej rýchlosti individuálnych renosových kanálov a malú závislosť od celkovej otickej šírky ásma renosového systému.

Otické komonenty 1/56 Otický vysielač (zdroj + modulátor) otimálny svetelný zdroj musí byť monochromatický (s jednou vlnovou dĺžkou), komaktný, stabilný (konštantná výkonová úroveň a konštantná vlnová dĺžka generovaného toku otického žiarenia) s dlhou dobou životnosti (roky), svetelné zdroje sú klasifikované ako koherentné (fotóny sú vo fáze lasery) a nekoherentné (fotóny sú náhodné a nesfázované diódy LED), existujú dva tyy laserov olovodičové a vláknové.

Otické komonenty 2/56 Otický vysielač (zdroj + modulátor) svetelné zdroje sú klasifikované ako modulované (svetlo je kódované) a sojitovlnové CW (Continuos Wave), na kontrolovateľné a časové ovlyvňovanie charakteristík otického žiarenia sú v externom otickom modulátore oužité šecifické materiály. Modulácia je roces vkladania dát do svetelného toku riama, neriama (externá). Vstuný komonent do siete WDM - otický vysielač - sa vytvorí integráciou svetelného zdroja a externého otického modulátora.

Otické komonenty 3/56 Otický vysielač (zdroj + modulátor) zdroj otického žiarenia vstu dát modulátor variabilný otický utlmovač x zámok vlnovodĺžkový zámok

Otické komonenty 4/56 Otický vysielač (zdroj + modulátor) svetelné zdroje sú odľa dosiahnuteľnej renosovej vzdialenosti klasifikované: a) ELR (Extended Long Reach) do 80 km SMF, b) LR (Long Reach) do 40 km SMF, c) IR (Intermediate Reach) do 15 km SMF alebo MMF, d) SR (Short Reach) do 2 km MMF, e) VSR (Very Short Reach) do 1 km MMF alebo PF. návrh laditeľných laserov viaceré technológie: dokážu zvládnuť a) DFB (Decision Feedback), b) VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), c) ECL (External Cavity Laser), d) DBR (Distributed Bragg Reflector).

Otické komonenty 5/56

Otické komonenty 6/56 Otické vlákno II. a III. renosové okno sa odľa rozsahu vlnových dĺžok delia na renosové ásma: a) ásmo O original 1260 až 1360 nm b) ásmo E extended 1360 až 1460 nm c) ásmo S short 1460 až 1530 nm d) ásmo C conventional 1530 až 1565 nm e) ásmo L long 1565 až 1625 nm f) ásmo U ultralong 1625 až 1675 nm tyy otických vlákien v otických sieťach WDM: a) štandardné jednomódové vlákna SSMF, b) vlákna s nízkou šičkou hydroxylových iónov LWPF, c) nenulové diserzne osunuté vlákna s ozitívnou diserziou NZDSF, d) negatívne diserzne osunuté vlákna NDSF, e) diserziu komenzujúce vlákna DCF.

Otické komonenty 9/56 Otické vlákno Chromatická diserzia CD v odstate zmena rýchlosti šírenia žiarenia v závislosti od vlnovej dĺžky, sa otického nelineárny jav - štvorvlnové zmiešavanie FWM, vlyv nelineárneho javu FWM môže byť najvyšší blízko nulovej hodnoty CD; vyššia hodnota CD znižuje vlyv nelineárneho javu FWM z dôvodu väčšej zmeny rýchlosti šírenia sa, Polarizačná módová diserzia PMD každý olarizačný mód má rozdielny index lomu, ktorý môže zaríčiniť rozdielne rýchlosti šírenia sa otického žiarenia v otickom vlákne.

Otické komonenty 15/56 Otické vlákno NZDSF vonkajší lášť vonkajšie jadro vnútorný lášť vnútorné jadro iedestál kruh riekoa n 1 n 1 n 1 n 2 n 2 n 2

Otické komonenty 16/56 Otické vlákno BIF (Bend-Insensitive Fiber) odolné voči ohybom otického vlákna, určené redovšetkým re alikácie v architektúre FTTH