Sveoptičke mreže

Uvod

Široka primena Interneta i koriscenje usluga koje zahtevaju visoku propusnost poput video konferencije prisilili su na pomak mreže sa bakarnim kablovima na mreže sa optičkim kablovima.Uporedjujuci električne i optičke transmisione sisteme,vidljive su prednosti optičkih sistema.Mozda najvažnija prednost je vremenska isplativost optičkih vlakana.Gotovo je sigurno da ce razvojem novih tehnologija optička vlakna postajati sve bolje iskorišćena.Malo slabljenje signala pomerilo je regeneratoske stanice sa rastojanja od 10 km za električne sisteme na rastojanja do preko 100 km.Vrlo je vazna i neosetljivost optičkih vlakana na spoljne elektromagnetske smetnje.

Tehnologije poput sinhrone optičke mreže SONET (Synchronous Optical Network) i ATM (Asynchronous Transfer Mode) iako koriste optička vlakna,ne koriste ukupan potencijal optičkog medija.Ograničene su maksimalnom brzinom električnih mrežnih uredjaja.Multipleksiranje po talasnim dužinama predstavlja obecavajucu tehniku kojom se ublazavaju optoelektronske razlike.Upotrebom multipleksiranja po talasnim dužinama WDM (Wave Division Multiplex) jedno optičko vlakno prenosi vise nezavisnih signala koji mogu biti razlicito modulisani,na razlicitim frekvencijama kod kojih svaka radi na maksimalnoj brzini elektronickog procesiranja.Mnogo godina je vremenski multipleks predstavljao dominantan nacin povecavanja kapaciteta u digitalnim prenosnim sistemima.U optičkim komunikacionim sistemima frekvencijiski multipleks obezbedjuje nekoliko prednosti.Sistemi koji koriste multipleksiranje po talasnim dužinama mogu se lako nadograditi, a cena raste sporije nego slozenost sistema.To nije bio slucaj sa vremenskim multipleskom,ali ovi principi multipleksa nisu iskljucivi.Vremenski multipleks moze da se koristi i u sistemima sa multipleksiranjem po talasnim dužinama sto je vrlo cesto i slucaj.

Ovde cemo se baviti i uticajem fizičkog sloja na dizajn mreža temeljenih na multipleksiranju po talasnim dužinama. Takodje cemo razmotriti problem prenosa samog talasa kroz vlakno, linearnim i nelinearnim efektima koji se javljaju prilikom propagacije signala kao i optičkim komponentama kroz koje signal prolazi.

Jedan od najvaznijih parametara koji odslikava funkcionalnost mreže predstavlja odnos signal – šum. Prilikom analize rada optičke mreže treba obratiti paznju i na proračun snage signala, uticaj kopropagirajuceg signala, snage šuma kao zbira snage preslusavanja I snage spontane emisije optičkih pojacala.

Optičke mreže su telekomunikacione mreže velikog kapaciteta zasnovane na optičkim
tehnologijama i komponentama koje omogucavaju rutiranje, pripremanja, i obnavljanje signala na nivou talasnih dužina kao i servisa zasnovanih na njima. Optičke mreže, bazirane na pojavljivanju optičkog sloja u transportnim mrežama, obezbedjuju vece kapacitete i smanjuju troskove novim aplikacijama kao sto su Internet, video i multimedijalna interakcija, i moderni digitalni servisi. Mrežni pristup zahteva transparentnu optičku mrežu tako da bitski protok i format budu nezavisni. To ce obezbediti fleksibilnost i dozvoliti direktnu povezanost mreže sa asinhronim transfer modom (ATM), transmisionim kontrolnim
protokolom/Internet protokolom (TCP/IP), SONET-om. To ce isto dozvoliti talasnim
duzinama da budu dodavane i ispustane kompletno optički bez uticaja na originalni format signala. Na zalost, ovaj transparentni model mrežnog pristupa izgleda totalno drugacije kada se primeni na metropoliten ili long-haul mreže. Kako se rastojanje povecava, provajderi moraju da maksimizuju kapacitet da smanje cenu, I dozvoljavanje bilo koje bitske brzine signala na mreži moze znacajno povecati cenu. U tome lezi dilema: mrežama treba fleksibilnost da obezbede raznolikost servisa krajnjih korisnika bez neefikasnosti u long-haul mrežama. Rešenje su optički mrežni prolazi, koji ce biti integrisani sa postojecim elementima optičkih mreža. Pomenimo da postoje tri osnovna pristupa povećanja transmisionog kapaciteta linka:

• multipleksiranje sa prostornom raspodelom, SDM - zadrzava se bitski protok ali se koristi više vlakana

• multipleksiranje po vremenu, TDM - povecava se bitski protok na vlaknu

• multipleksiranje po talasnim dužinama, WDM zadrzava se bitski protok ali se dodaju talasne dužine nad istim vlaknom

Sedamdesetih godina XX veka uvedeni su digitalna tehnika i optički prenos podataka što je uticalo na formiranje SDH tehnike prenosa sa kojom je započela nova faza u evoluciji telekomunikacionih mreža. Ovaj napredak ce dovesti do značajnih mogucnosti pružanja novih servisa znatno većih binarnih protoka. To dovodi do razvoja optičkih mreža koje sada omogućavaju prenos veće količine podataka većim brzinama. SDH prevazilazi sva ograničenja PDH opreme a sačutalasa je kompatibilnosti sa njom. Preko SDH je moguće preneti sve multipleksne PDH signale. Identifikacija nižih hijerarhijskih protoka u nekom multipleksnom signalu višeg reda u PDH tehnici je nemoguća bez prethodnog demultipleksiranja. Time se usložnjava odgranjivanje, prespajanje i rutiranje kroz mrežu jer postoji potreba za mnogo većim brojem uređaja za multipleksiranje i dužim trajanjem veze. Pored toga ramovi PDH tehnike nemaju dovoljan broj bita za prenos informacije za nadgledanje, administraciju, održavanje i upravljanje mrežom. U PDH tehnici nisu standardizovani optički interfejsi što je onemogućatalaso uspostavljanje veze između uređaja različitih proizvođača. Nedostatak su bile i različite hijerarhije multipleksiranja u Evropi i Americi.

Sa pojavom potrebe za standardizacijom protoka, njihovim povećanjem i prevazilaženjem razlika u interfejsima i načinima multipleksiranja počelo se sa stvaranjem nove tehnike. 1985. je predlog Bellcorda prihvaćen za novi standard pod nazivom SONET (Synchronous Optical NETwork). CCITT proširuje SONET standard i nakon usaglašavanja 1988. nastaje SDH (Synchronous Digital Network). Usvojene su tri osnovne SDH preporuke (G.707, G.708 i G.709) u kojima su definisani protoci, elementi, principi multipleksiranja, struktura ramova i struktura multipleksiranja koja je kasnije pojednostavljena i nakon toga ove preporuke nisu menjane.



Pasivne optičke mreže – PON ( Passive Optical Networks )

Smanjenje količine opreme:
PON smanjuje troškove deleći vlakna i aktivnu opremu
Fiber-to-the-Home – Vlakno do svakog doma
Smanjenje broja vlakana – 1/N (jedan zajednički kanal)


Prednosti PON-a:
Velika pouzdanost pasivne optičke mreže zahtalasjujući
eliminaciji vanjske aktivne opreme, uključujući i napajanje
Velika funkcionalnost
Moguće korišćenje bilo kojeg:
modulacijskog postupka,
protokola,
brzine prenosa i
talasne dužine
Nadogradnja sistema bez promena u pasivnoj mreži
Pasivna mreža omogućava raznovrsne topologije te je stoga primenjljiva (prilagodljiva)
Velika pouzdanost pasivne optičke mreže zahtalasjujući eliminaciji vanjske aktivne opreme, uključujući i napajanje el
Velika funkcionalnost

PON – FTTH
( Passive Optical Network Fiber-To-The-Home )
-Vlakno do svakog doma
Pristup Internetu:
prenos velikih količina podataka
prenos e-mail datoteka
korisnički serveri
direktna komunikacija
Zabava:
digitalna televizija (DTV), HDTV, interaktivna televizija(ITV), mrežne igre
IP i kablovska telefonija
Edukacija, ucenje na daljinu
Telemedicina
Nadzor starijih osoba
PON osigurava visok nivo pouzdanosti
Kućne LAN mreže
Istovremeno korišćenje razlicitih usluga

PON – FTTB
(Passive Optical Network Fiber-To-The-Bussines)
-Vlakno do svakog ureda

MAN mreže:
Širokopojasni internet pristup
Virtuelne privatne mreže (VPN)
Mreže za pohranu podataka (SAN)
Univerzitetske mreže
Poslovne mreže
Mali i srednji sistemi:
Umrežavanje unutar industrijskih zona
Sistemi u trgovačkim centrima
Sistemi u poslovnim zonama (bussines parks)
Pristupne telekomunikacione mreže

Područja delatnosti u optičkim komunikacijama: 1. Proizvodnja konfekcijskih optičkih kabela kabela
2. Usluge projektovanja i izrade tehničkih rešenja i saveta optičkim komunikacijama
3. Montaža optičkih konektora na terenu merenja na optičkim i bakarnim kablovima, lociranje bakarnih kablova kabela
4. Prodaja optičkih kablova i pribora svjetlovodnih kabela i pribora

Primena optičkih komunikacijskih sistema:
1.Telekomunikacijske mreže mreže
2.Poslovna informatika(kompjuterske mreže mreže)
3.Procesna informatika, daljinsko upravljanje pojedinim pojedinim
procesima,, mjerenja i i kontrole kontrole)
4.Video nadzor procesni i sigurnosni sigurnosni)
5.Protivpožarni nadzor, dojavniiuredjaji aji)
6.Kablovska televizija televizija
7.Regulacija prometa prometa
8.Video i audio tehnika tehnika
9.Merenja u gradjevinarstvu evinarstvu


Optička mreza sa multipleksiranjem po talasnim dužinama

Komponente WDM sistema

WDM koristi veliki potencijal optičkih prozora multipleksirajuci više kanala razlicitih talasnih dužina na jedno vlakno i pritom odrzava brzinu prenosa pojedinih kanala dovoljno niskom da bi efekat disperzije bio sto manji. Medjukanalni razmaci su veci od 1 nm koristi se tehnika direktne detekcije. Mogu se koristiti grubi opticki filtri . WDM tipicno koristi mali broj talasnih duzina (2 do 8) ali komercijalni WDM sistemi polako zadiru u podrucje 16, pa i 32 talasne duzine po vlaknu.