!Optikai átviteli rendszerek. Diamond Kft. T. 07/2002

Átírás

1 !Optikai átviteli rendszerek!

2 Optikai átviteli rendszerek

3 Időrendi ÆttekintØs!A 90-es évek második felében (Internet) a nemzetközi átviteli hálózatoknak megnőtt a sævszølessøg igønye.!az optika az az Ætviteli k zeg, amely eleget tud tenni a n vekvő elvárásoknak:!tdm (Time Divison Multiplexing)!WDM (Wavelenght Division Multiplexing)!CWDM (Coarse Wavelenght Division Multiplexing)!DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing)

4 TDM - Time Division Multiplexing T bb jelnek az időbeli multiplexálása az átvitel ugyanazon optikai úton történik A sávszélesség növelése 10 Gb/s felé egy komplex feladat:!az elektronikus berendezések komplexitása (költség).!az optikai átviteli közeg tulajdonságai, amelyek nem befolyásolják az átvitelt kis sávszélesség esetén:!kromatikus diszperzió (CD)!Polarizációs módus-diszperzió (PMD) Optical carrier (OC-x) Synchronous transport module (STM-x) Line rate (Gb/s) OC-3 STM (0.156) OC-12 STM (0.625) OC-48 STM (2.5) OC-192 STM (10) OC-768 STM (40) 10 Gb/s step index szál km

5 N vekvő sævszølessøg igøny Két módszer a sávszélesség növelésére:!az átvitt adat mennyiségének növelése. Az átviteli sebesség növelése, a 100 Gb/s TDM kikísérletezése és bevezetése. Ez utóbbi bevezetése az alábbi két feladat megoldására vár:!az elektronikus berendezések komplexitása és költsége.!az Ætviteli k zeg ( veg) fizikai jellemzőinek hatæsa, melyek kis sávszélesség esetøn elhanyagolhat ak Øs ezeknek megfelelő kompenzælæsa.!az átvitt hullámhosszak számának n veløse ugyanazon fønyvezető szælon.!400 hullámhosszas átvitel kísérletezés alatt (Bell Lab.) (400x40 Gb/s = 16 Tb/s). A 16 Tb/s sávszélesség meghaladja napjaink igényét. SÆvszØlessØg (Gb/s) WDM csatornæk szæma OC-48 (2,5 Gb/s ) OC 192 (10 Gb/s) OC 768 (40 Gb/s)

6

7 DWDM Dense Wavelenght Division Multiplexing A DWDM Ætviteli rendszer előnyei:!az optikai hálózatok sávszélességének növelése a megløvő optikai kæbelezøs ÆtØp tøse nélkül.!a sávszélesség növelés kisebb költségeket von maga után.!átviteli csatornák bérbeadása. A DWDM rendszerek műk dtetøsønek œj vetületei:!hálózat-csatorna monitorizálás.!hálózat kihasználtság management.!biztonság. A DWDM átviteli rendszerek tervezésénél nagy figyelmet igényel:!csatorna sávszélesség és távolság.!az optikai fønyvezető szælba becsatolt teljes optikai teljesítmény.!az Æthidalhat tævolsæg erős tøs nélkül.!optikai jel erős tøs.!csatorna áthallás.!nem lineáris effektusok.

8 DWDM Dense Wavelenght Division Multiplexing A DWDM hullámtartományok:!hagyományos (ITU-T G652) SM fønyvezető szæl: 1310 Øs 1550 nm közvetlen környezete!speciælis fønyvezető szælak lehetővø teszik a nm tartomány teljes kihasználását. A DWDM hullámkiosztás:!itu-t G692 alapfrekvencia Ghz (1552,527 nm)!csatorna távolság 100 GHz (105 csatorna) és 50 GHz (210 csatorna)!alsó határ GHz (1521,02 nm)!felső hatær GHz (1605,737 nm)

9 DWDM hálozat Øp tő elemei A DWDM hæl zat Øp tő elemei:!optikai adók!optikai vevők!optikai csillapítók!optikai kapcsolók!optikai Cross Connects (OXC)!HullÆmhossz f ggő csatol k!diszperzi kiegyenl tők!multiplexerek és Demultiplexerek!AddDrop Multiplexerek (OADM)!Optikai erős tők!optikai kábelek

10 DWDM hálozat kritikus paraméterei Kritikus paraméterek:!csatorna központi hullámhossz, csatorna távolság, sávszélesség 3dB, áthallás, egyenletesség!polarizáció függés PDL, PMD!Beiktatási csillapítás!irányítottság!optical Return loss!kromatikus diszperzió (CD)!Polarizációs módus diszperzió (PMD)!Nem lineáris effektusok!erős tøs, jel-zaj viszony, ASE (amplified spontaneous emission)!érzékenység!kapcsolæsi idő!stabilitás!pontosság!megismøtelhetősøg!hullæmhossz f ggősøg

11 DWDM fønyvezető szæl!plarizációs módus diszperzió Ugyanazon hullámhossz k l nb ző ÆtfutÆsi idő (intermodal delay time)!kromatikus diszperzió!k l nb ző hullæmhosszak k l nb ző ÆtfutÆsi idő!anyag diszperzió k l nb ző sebessøg függ a törésmutatótól anyag jellemzők Be Øs kiløpő jelszølessøg Speciális fønyvezető szálak

12 DWDM jelregenerætorok Øs erős tők Optikai jel regenerátor Optikai erős tők felépítés szerint!fabry-perot løzer erős tő!dfb (distributed feedback) løzer erős tő!stimulated Raman!Stimulated Brillouin!EDFA!FØlvezető erős tők

13 DWDM EDFA Előny k:!nagy hatékonyság átvitt teljesítmény (>50%)!Nagy sávszélesség (1550 nm közvetlen környezetében) és egyenletes erős tøs!nagy, konstans és szabil erős tøsi tønyező (10 25 dbm)!jó jel/zaj viszony!polarizáció független!alkalmas a nagy távolságú átvitelekre Hátrányok:!Nagy møretű berendezøsek!saját zaj ASE (amplified spontaneus emission)!áthallás!vøges erős tøs

14 DWDM MUX, DEMUX, ADM Multiplexer& Demultiplexer!Fénytörésen alapuló prizma effektus!interferometrikus jelenségen alapuló Add/Drop Multiplexer Szelektíven ki- és becsatol egy adott hullámhosszat

15 DWDM hálózati topológia Csillag gyűrű A HUB minden optikai node-l össze van kötve. Teljesen sszek t tt optikai gyűrű A HUB és minden node össze van kötve egymás között.

16 DWDM Pont - Pont Øs Gyűrű hæl zat Pont-Pont átvitel Gyűrűs Ætvitel

17 DWDM alkalmazás

18 E ,1dB csatlakozó-család

19 Az E ,1 db-s csatlakozó-család Fr ccsentett műanyag alkatrøszek Ártakarékos szerkezet Automatikus záródó mechanizmus Biztonságos és kiváló tengelyirányú terhelés tehermentesítés Szilárd, robusztus és szétszedhetetlen felépítés Alkalmazható ott is ahol a durva kezelés elkerülhetetlen

20 Az E ,1 db-s csatlakozó-család BeØp tett szøntartalmœ porvødő sapka! Védelmet biztosít a felhasználó személyzetnek a lézersugárzás ellen! Automatikusan záródik szétcsatlakoztatás után. Megvezető pælyæk FelcserØlhető mechanikai Øs sz n kódolás! Biztonságosan megvezeti a ferrulét a csatlakozóhüvelybe.! Biztonságos csatlakoztatás.! Biztos tja az egyørtelmű vonalazonosítást.! Védelmet biztosít a rossz csatlakoztatások ellen.

21 Az E ,1 db-s csatlakozó-család Kompakt és moduláris felépítés! Magas szintű termøkrugalmassæg! Kisszámú alapalkatrészek! FelcserØlhető r gz tő-klipszek Beépített rugós csapóajtó!a felhasználó személyzetet védi a káros lézersugárzás hatásától FelcserØlhető sz n Øs mechanikailag kódolt klipszek!biztos tja az egyørtelmű vonalazonosítást.! Védelmet biztosít a rossz csatlakoztatások ellen.

22 Az E ,1dB - csœcsminősøg! Maximum 0.1 db-s beiktatási csillapítás véletlenszerű csatlakoztatás 16 Distribution of Insertion Loss! Minimum 85 db visszirányú csillapítás! Nagy távolságú átvitel No. of Connectors ! Magas átviteli hatékonyság! Nagyszámú megismételhetőség Insertion Loss (db)

23 Aktív szálmag központosítás! Számítógép vezérelte szálmag központosítás! A maradandó szálmag excentricitás < 0,125 mm.! Nagypontosságú kilépési szög mérés! Garantált megismételhetősége az optikai paramétereknek! Időben állandó optikai paraméterek

24 A csatlakozó homlokfelületének polírozása! Konvex PC és APC csatlakozó geometria amely garantálja a fizikai érintkezést a szálmagok között és csökkenti a felületi visszaverődést.! Többször megismételhető polírozás a ferrule kisebb keményégének köszönhetően! Minimális alúlcsiszolás! Nagyon jó minőségű csatlakoztatás

25 Az E ,1dB - mudularitás A teljes termék család csœcsminősøget biztos t

26 E-2000 TM High power csatlakozó

27 High power csatlakozó miért?!az üvegszál (silca) nem nyeli el a fényt, az átvitt teljesítmény hatására nem melegedik fel, ennek következtében magán a szálon belül semmi rizikóval nem jár a magasabb teljesítmény átvitele.!a kritikus pont a csatlakoztatások. A csatlakoztatásokban a szálvégek és ezen bel l is a szælmag szennyeződhet. A szælmagra lerak dott szennyeződøs elnyeli a fény egy részét és ennek hatására felmelegedik és ennek következményeként rongálódhat az üvegszál. Ha egy 9 m szálmag-ætmørőjű fønyvezető szælon 1W optikai teljes tmønyt viszünk át a csatlakoztatási pontokban a felületi energia-sűrűsøg GW/m 2. (A nap sugærzæsænak a F ld felsz nøn az energiasűrűsøg 62,6 MW/m 2 ) A Diamond kifejlesztett egy speciælis feløp tøsű csatlakoz, amely hagyomænyos Diamond csatlakozó-alkatrészekre épül és maximum 2W optikai teljesítmény átvitelére alkalmas.

28 High power csatlakozó Hagyományos egymódusú fønyvezető szæl:!ha a csatlakoztatás csatlakozóinak homlokfelülete tiszta, akkor problémamentesen Ætvihető 1 W optikai teljes tmøny.!ha a csatlakoztatás valamelyik csatlakozójának homlokfelülete a szálmag k zvetlen k rnyezetøben szennyezett, a szennyeződøs elnyeli Øs hőenergiævæ alakítja át a fényenergia egy részét, ami a szálmag rongálódásához vezet a csatlakoztatási felületen (az üvegszál kirobban). SzÆlmag ÆtmØrő 9 m `tvitt o ptikai teljes tmøny 1 W Energ ia s űrűsøg 15 GW/m 2 A szennyeződøs ÆtmØrő je 1 m SzÆm to tt hőmørsøklet 2000 C Az üvegszál (silca) olvadæsi hőmørsøklete 1500 Cû

29 High power csatlakozó A megoldás a szálmag-ætmørő megn veløse a csatlakoztatæsi fel leten, melynek k vetkeztøben a fel leti energiasűrűsøg cs kken. SzÆlmag ÆtmØrő 40 m `tvitt o ptikai teljes tmøny 1 W Energ ia s űrűsøg 15 GW/m 2 A szennyeződøs ÆtmØrő je 1 m SzÆm to tt hőmørsøklet 400 C

30 High power csatlakozó Gyakorlati kivitelezés: a csatlakozócsapon belül a szálmag-ætmørő megn veløse a monomódusú szálat összehegesztjük egy grádiens törésmutatójú multimódusú szállal.

31 High power csatlakozó - gyártás!a multimódusú és monomódusú szálak hegesztése az anyagkülönbségek miatt problémás automatikus fiber-to-fiber alignment multi- és monomódusú szælak hegesztøsøre alkalmas szælhegesztő

32 High power csatlakozó - gyártás!az összehegesztett szálakat a fókusztávolság által meghatározott hosszúságban kell hasítani (vágni) pozícióméréssel ellátott szálvágó CCD kamerával ellátott nagyítómikroszkóp

33 High power csatlakozó - gyártás!a multimódusú szál a nagy szálmag-ætmørő miatt fokozottan ØrzØkeny a mechanikai hatásokra első k zpontos tæs helyett a csatlakoz csap elő-központosítása

34 High power csatlakozó - gyártás!a csatlakozó homlokfelületén mért kilépési szög hiba (eltérés a homlokfelület merőlegesøtől) a csatlakoz beiktatæsi csillap tæsænak n vekedøséhez vezet. a második központosítás nem a szálmag excentricitását kell minimalizálja hanem a kilépési szöget új típusú második központosító berendezés

35 High power csatlakozó - gyártás!a csatlakozók homlokfelületének csiszolása kritikus (multimódusú szál hossza a csatlakozócsapon belül) a fókusztávolság miatt. a csatlakozó csiszolása a multimódusú szál hosszúság betartásával történik a csiszolæs folyamatæban ellenőrizni kell a MM szæl hosszœsægæt infravörös kamerával

36 Az E-2000 TM High power csatlakozó beiktatási csillapítás

37 Az E-2000 TM High power csatlakozó!aktív szálmag központosítás!optimalizált kilépési szög!beiktatási csillapítás < 0,2 db!az E-2000 TM csatlakozócsalád minden tulajdonságával rendelkezik!szimplex, duplex és backplane változat