HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Átírás

1 HÍRADÁSTECHNIKA I. 9. Dr.Varga Péter János

2 2 Hálózatok

3 3 Távközlő hálózatok

4 4 Technológiák

5 5 Idővonal

6 6 Fejlődés

7 Mi a WDM 7 WDM - hullámhossz-multiplexálás

8 8 WDM technológia pozícionálása

9 WDM fő tulajdonságai 9 Alap definíció: több, független jel egy szálon történő átvitele Lényeges tulajdonság: több, független jel egyetlen közös eszközzel történő erősítése

10 WDM hálózat gazdaságossága

11 11 WDM hálózat gazdaságossága

12 WDM rendszerek 12 összkapacitásának növelése WDM rendszerek összkapacitásának növelési lehetőségei: csatornaszám növelése sűrűbb csatornaosztás szélesebb sáv használata csatornánkénti sebesség növelése további fizikai dimenziók bevonása, pl. polarizáció

13 13 WDM spektrumok

14 CWDM rendszer 14 A betűszó első karaktere a coarse, angol kifejezésből eres, mely a durva hullámhossz osztásos multiplexelésre utal. A technológia bizonyos keretek között ugyan de képes kihasználni a teljes, azaz nmes sávszélességet (megfelelően kis csillapítású optikai szál esetén), melyen összesen 18 csatornát lehet létrehozni, melye 20 nm-es osztásban találhatók egymástól.

15 CWDM rendszer 15 A csatornáknál elérhető maximális sávszélesség 2,5 Gbit/s. Ebből következik, hogy a kialakított hálózati architektúrától függően, akár összesen 45 Gbit/s sávszélesség is elérhető uplink és downlink irányban 2 optikai szálas összeköttetéssel. A rendszerrel egy és kétszálas összeköttetést is megvalósítható. Hálózati topológiát tekintve pontpont. busz és gyűrűs megoldásokban használható.

16 16 CWDM rendszer

17 DWDM rendszer 17 A rendszer első karaktere a dense angol szóból ered, mely sűrűt jelent. A kifejezésből sejthető, hogy a csatornák sűrítéséről lehet szó, azaz a CWDM rendszerhez képest a csatornák kiosztása sűrűbben lettek elhelyezve a használható spektrális tartományban. Az így kialakított rendszerrel hasonló hálózati topológiákat lehet kialakítani, mint elődjével, azonban lényegesen nagyobb sávszélesség érhető el.

18 DWDM rendszer 18 Az első generációs DWDM rendszerek csatornánkénti sávszélessége 2,5 Gbit/s, mely megegyezik a legmodernebb CWDM rendszerével. Napjainkban a csatornánként elérhető maximális sávszélesség elérheti ezeknél a rendszereknél a 100 Gbit/s-ot. A csatornakiosztás generációnként és kialakításonként változhat. Leggyakrabban 50 GHz-es és 25 GHz-es csatornatávolságokat használnak. A csatornák száma elérheti a 160-at.

19 ROADM 19 Az újrakonfigurálható optikai Add-Drop multilexerek (Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer - ROADM) az alapjai a dinamikusan átkonfigurálható sűrű hullámhosszosztásos nyalábolású (Dense Wavelength Division Multiplexing - DWDM) rendszereknek, vagyis az úgynevezett Agilis Optikai Hálózatoknak (Agile Optical Network - AON). Az AON rendszerek felgyorsítják a triple play szolgáltatások fejlődését és lehetővé teszik magasabb szintű hullámhossz alkalmazások elterjedését alacsony áron

20 ROADM hálózatok 20 A ROADM alapú hálózatok alapvetően különböznek a konvencionális WDM hálózatoktól az újrakonfigurálható eszközök miatt. Az egyes WDM csatornák eltérő útvonalakon haladhatnak keresztül, ennek megfelelően különböző számú optikai erősítő kondicionálja az áthaladó jelet.

21 21 WDM és a GPON

22 22 GPON

23 23 Szélessávú vezetékes elérési hálózati trendek

24 24 Optikai elérési hálózati megoldások

25 25 PON szabványosítás

26 26 PON szabványok összehasonlítása

27 27 GPON hálózat teljesítő képessége

28 28 PON technológia továbbfejlesztése

29 OLT helyszínek 29 Optikai vonalvégződtető (Optical Line Terminal - OLT)

30 30 OLT helyszínek

31 Mi a Triple Play? 31 A Triple Play a telefon, adat/internet és videó szolgáltatások olyan együttese, amely egyetlen átviteli közegen érkezik a felhasználóhoz. Ez az átviteli közeg lehet a KTV szolgáltató, koaxiális illetve optikai kábelekből álló hálózata, vagy egy telefonszolgáltató rézérpárakból álló hálózata.

32 32 Triple Play gazdasági szempontok

33 A hálózat konvergenciája 33 Egyetlen szolgáltató mindenhol Egységes szolgáltatások Egységes profil Közös számlázás Előnyös Szolgáltatónak Felhasználónak (?)

34 Változó szokások, trendek 34 Fix vonal használata dramatikusan csökken a klasszikus szolgáltatások körében Mobil felhasználók száma tovább növekszik annak ellenére hogy a penetráció már elég magas Szélessávú Internet telepítések gyors növekvési tendenciát mutatnak

35 35 Vezetékes telefonvonalak elterjedése és kihasználtsága

36 36 Mobil telefonok elterjedtsége és kihasználtsága

37 37 Vezetékes hálózatból kiinduló hívások száma

38 38 Mobilhálózatból kiinduló hívások száma

39 39 Jelátalakítók

40 Jelátalakítók 40 Az információt továbbító jeleket Pl.: hanghullámok vizuálisan értékelhető események stb. ahhoz, hogy tárolni, továbbítani tudjuk, elektromos jelekké kell konvertálnunk. Azokat az eszközöket, melyek különböző fizikai jeleket elektromos jelekké alakítanak, ill. visszaalakítanak jelátalakítóknak nevezzük.

41 Híradástechnikában alkalmazott 41 legfontosabb jelátalakítók Akusztikai jelátalakítók: Mikrofonok Hangszórók Vizuális jelátalakítók: Kamerák, képfelvevő csövek, CCD-k Képcsövek, LCD-k, Plazma megjelenítők

42 Mikrofonok 42 Hangfrekvenciás tartományban a levegő nyomásváltozását érzékelő eszköz Hanghullámokat elektromos jellé alakítja Típusai (legfontosabb): Szénmikrofon Dinamikus mikrofon Kondenzátor mikrofon Elektrét mikrofon Piezoelektromos

43 Szénmikrofon 43 A gerjesztő hangnyomás mozgásra készteti a fém membránt. A fém kosár felé elmozduló membrán zömíti a kitöltő szén töltőanyagot, míg a távolodó csökkenti annak zömítettségét -> ellenállás változás Szigetelt membrán Szén Gerjesztő hangnyomás Fém kosár Fém membrán

44 Dinamikus mikrofon 44 A membrán elmozdulása hatására a lengő tekercs elmozdul az állandó mágnes által gerjesztett mágneses térben. A lengőtekercsben (mint erőkarokat metsző vezetőben) áram indukálódik. Az indukált áram arányos a gerjesztő hangnyomással.

45 Kondenzátor mikrofon 45 A hangnyomás hatására az egyik fegyverzet elmozdul, így közelebb, illetve távolabb kerül a másiktól (vagyis változik a d ). A változás kapacitásváltozást jelent. Q=U C A kapacitás változás nem más, mint a töltés tároló képesség változás, vagyis az R ellenálláson töltő vagy kisütő áram indul meg. Ez az áram arányos a gerjesztő hangnyomással.

46 Kondenzátor mikrofon 46 R Előfeszítő generátor Kapacitás : C A d Hangnyomás A felület d

47 Piezoelektromos mikrofon 47 Egy megfelelő kristálysík mentén elvágott kvarc kristály korongból alakítják ki. A működés alapelve a piezoelektromos hatásbon alapul. A kristály a deformáció esetén polarizációs töltöttséget jelenít meg. A töltések elvezetéséhez a kristályra fémgőzöléssel (vákuumgőzölés) két érintkezőt gőzölnek (pl. aranyréteg)

48 Hangszórók 48 Elektromos jeleket hangnyomássá konvertáló eszközök. Legfontosabb típusai: Dinamikus hangszóró Piezo v. kristályhangszóró Kondenzátor hangszóró

49 Dinamikus hangszóró 49 Tartó kosár Dinamikus mikrofon inverz működése Lengő tekercs Állandó mágnes

50 50

51 Piezoelektromos hangszóró 51 Elektrosztrikció jelenségét használja ki, miszerint: bizonyos kristályok alakja megváltozik, ha bizonyos pontjaira elektromos feszültséget vezetünk.

52 Kondenzátor hangszóró 52 A mozgó fegyverzet fémréteggel bevont vékony dielektrikum (általában műanyag), míg az álló fegyverzet egy perforált lemez. Dielektrikum Perforált lemez Fémréteg

53 Vizuális jelátalakítók 53 Kamerák CCD CMOS

54 CCD 54 Charge coupled device Magyarul: töltéscsatlakozású képalkotó eszköz Félvezető lapkán képpontoknak megfelelő szigeteket alakítanak ki, melyeken a pillanatnyilag tárolt töltés arányos a képpontra jutó fény intenzitással. A színes kép érzékelését színszűrőkkel oldják meg.

55 55 CCD

56 CCD 56 Elkülönített fotószenzorok szabályos elrendezésben Töltés csatolt eszköz (CCDs) Terület CCD-k és lineáris CCD-k 2 terület típus: interline transfer és frame transfer fotóérzékeny tárolás

57 57 CCD

58 58

59 CMOS 59 Ugyanolyan szenzorelemek, mint CCD-nél Minden fotószenzornak saját erősítője van Több zaj esetén (redukálás fekete kép kivonásával) Alacsonyabb érzékenység Standard CMOS technológiát használ Más komponensek is lehetnek a chipen Smart pixels

60 60 CMOS

61 CCD és CMOS 61 Régebbi technológia Különleges technológia Magas gyártási költség Magasabb teljesítményfelvétel Magasabb kitöltési tényező Soros kiolvasás Aktuális technológia Standard IC technológia Olcsó Alacsonyabb fogyasztás Kevésbé érzékeny Pixelenkénti erősítés Véletlen pixel hozzáférés Chip-en integrált más komponensekkel

62 62

63 Forrás 63 Antók Péter: Fényvezető hálózat Fényvezető hálózati kábelek Antók Péter: Szélessávú optikai hálózatok tervezése Antók Péter: Fényvezető hálózat Fényvezető hálózati szerelvények Antók Péter: Fényvezető hálózat Fényvezető hálózati anyagok