Studiul comutatorilor optici - Comutatori pe baza sincronizării modelor și calculul unui traseu de comunicații prin fibră optică

Scopuri și obiective

Studiul și familiarizarea cu principiile de funcționare ale sistemelor de comunicații prin FO în special cu construcțiile comutatorilor pr baza sincronizării modelori structura și principiul de funcționare a comutatorilor pe baza sincronizării modelor. Studiul construcțiilor moderne a comutatorilor pe baza sincronizării modelor și determinarea utilizării lor în cadrul sistemului de comunicații. Calculul unui traseu de comunicații prin fibră optică.

Introducere.

Din istoria dezvoltării sistemelor de comunicații prin fibră optică.

Actuala eră a tehnologiei este rezultatul a numeroaselor invenții si descoperiri si responsabilă pentru această evoluție este nevoia, iar apoi capabilitatea noastră de a transmite date si informații prin variate modalități. Pornind de la cablurile din fire de cupru ale secolului trecut până la cablurile din fibre optice puterea noastră de a transmite mai multă informație mai repede si peste mari distanțe a mărit granitele dezvoltării tehnologice din toate domeniile. De la apariția laserelor cu divergență foarte mică a apărut preocuparea pentru transmiterea informației pe cale optică. Intr-un timp foarte scurt de la transmiterea directă prin atmosferă s-a trecut la transmisia prin ghiduri de undă conductoare de lumină medii transparente dielectrice, protejate-fibrele optice. În acest caz lumina rămâne concentrată într-un fir subțire de sticlă care constituie fibra optică. Sistemele cu fibre optice de primă generație puteau transmite lumina pe distanțe de câțiva kilometri fără a utiliza repetoare dar aveau o atenuare in fibră de circa 2 dB/km. Curând apare cea dea doua generație care folosea lasere InGaAsP ce emiteau pe lungimea de undă de 1,3 µm unde atenuarea era de 5 dB/km iar dispersia pulsului mai mică de 850 nm. Dezvoltarea primelor sisteme hardware pentru cabluri transatlantice de fibră a demonstrat că fibrele monomod sunt cele mai fiabile. Când s-a produs liberalizarea pieței telefoniei internaționale in 1980 companiile au construit sisteme backbone naționale de fibră optică monomod cu surse de lumină de 1300 nm. Această tehnologie s-a răspândit si in alte aplicații de telecomunicații si rămâne standardul pentru cele mai multe sisteme de fibre optice. Oricum o nouă generație de fibre optice monomod se dezvoltă si isi găseste aplicații in sistemele care servesc un număr mare de utilizatori. Operează cu unde luminoase de 1,55 µm unde atenuarea in fibră este de 0,1-0,2 dB/km permițând astfel distanțe mai lungi intre repetoare. Mai important fibrele dopate cu erbium pot funcționa ca amplificatoare optice la această lungime de undă eliminând necesitatea regeneratoarelor electro-optice. Cablurile submarine pot opera la viteze de 5 Gbiți/sec si pot fi upgradate de la viteze mai mari numai prin inlocuirea părții electronice a terminalelor. Amplificatoarele optice sunt atractive si in cazul sistemelor care trimit aceleasi semnale la terminale multiple. Progresele din acest domeniu sunt determinate de realizarea si perfecționarea diodelor laser acordabile a fibrelor optice cu pierderi de dispersie mici a circuitelor optice integrate de mare viteză a tehnologiilor de conectare si a modulatorilor eterni. S-a reusit că pe distanțe de zeci de km să se transmită informații cu debite de peste 11 Gbiți/sec bidirecțional pe două fibre optice sau pe o singură fibră folosind tehnica multiplecării si demultiplecării prin lungime de undă. fibrele optice au inceput să fie folosite si pentru transmisia programelor de TV prin cablu (CATV).

Capitolul I

1.1 Clasificarea și tipurile comutatorilor utilizați în cadrul sistemelor optice.

Comutatoarele mai au câțiva parametri secundari care sunt: atenuarea de trecere este raportul dintre puterea semnalului pe canalul comutat și a puterii semnalelor pe restul ieșirilor, care trebuie să fie cât mai mare. Pierderile de polarizare este slăbirea semnalului din cauza polarizării sale, care deasemenea trebuie să fie minime. Nivelul acestor pierderi depinde foarte mult de amplasarea comutatorului în cadrul SCFO. Pentru a micșora nivelul pierderilor la polarizare este utilizată o fibră optică ce nu polarizează lumina. Coeficientul de atenuare a semnalului comutat este raportul dintre puterea semnalului la ieșire în regim de deconectare și a puterii în regim conectat. El poate varia de la 40-50 la 10-15 db în dependență de tipul comutatorului.

1.2 Tipurile de comutatoare optice de bază.

În prezent se cunosc mai multe construcții de comutatoare optice. acestea sunt

prezentate mai jos k

- Comutatoare optice mecanice;

- Comutatoare electro-optice;

- Comutatoare termo-optice;

- Comutatoare optoelectronice pe bază SOA;

- Comutatoare AWShActive Waveguide Switch;

- Comutatoare cross;

- Comutatoare pe matrici cu cristale lichide a ghidurilor de undă în multistrat;

- Comutatoare cu matrice de chei optoelectronice.

- Comutatoare optice mecanice.

Acestea utilizează mișcarea mecanică a elementului care comutează fluxul

luminos de la portul de intrare la cel de ieșire.

Comutatoarele optice mecanice au unul sau două intrări și n ieșiri,

timpul de comutare al cărora este de la 10-500 de milisecunde. Ca urmare ele sunt

utilizabile numai de sistemele de reconfigurare automată. Caracteristica principală a acestor comutatoare sunt pierderile introduse foarte mici 0.5 dB și o atenuare de

trecere foarte mare până la 80 dB. Capacitatea acestor comutatoare este de sute de porturi de ieșiri, de exemplu comutatoarele de tip FS-S, FS-M, FS-L, ale companiei Fujikura care au de la 50 până la 1600 porturi de ieșire. Însa numărul porturilor de intrare este maxim 2 necătând la faptul că aceste comutatoare sunt practic perfecte în construcția lor, utilizarea lor în sisteme mărește problematica nu numai din cauza numărului mic de intrari ci și din cauza procesului complicat de dirjare a lor.