Spis Treści
1. Wprowadzenie 4
2. Cel pracy. 7
3. Podstawy techniki światłowodowej . 8
4. Wybrane elementy optyczne służące multipleksacji i demultipleksacji. 27
4.1. Źródła światła i fotodetektory. 28
4.2. Sprzęgacze kierunkowe. 33
4.3. Multipleksery i demultipleksery interferencyjne. 37
4.4. Siatka dyfrakcyjna (pryzmat). 38
4.5. Krotnica transferowa OADM. 41
5. Podstawy technik zwielokrotnienia w systemach transmisji światłowodowej. 43
5.1 Optyczne zwielokrotnienie długości fali i częstotliwości WDM i FDM. 43
5.1.1 Dostępowe sieci ze zwielokrotnieniem długości fali i częstotliwości
(WDMA i FDMA). 52
5.2 Zwielokrotnienie z podziałem czasowym TDM i Optical TDM. 56
5.2.1 Wielodostępne sieci z podziałem czasowym TDMA. 62
5.3 Systemy ze zwielokrotnieniem kodowym. 64
5.3.1 Sieci optyczne ze zwielokrotnieniem kodowym CDMA. 68
5.4 Przezroczyste sieci i komutacja. 70
6. Aktualna infrastruktura sieci światłowodowych w Polsce - wybrane pozycje. 73
6.1. Optyczne platformy szkieletu sieci światłowodowej. 75
6.2. PIONIER - Polski Internet Optyczny. 77
6.3. Sieć DWDM Polskich Kolei Państwowych - TELEKOKOM. 81
6.4. Sieś światłowodowa polskiej energetyki - TelEnergo. 84
7. Podsumowanie. 86
8. Streszczenie. 88
9. Bibliografia. 90
10. Załączniki. 92
10.1. Słownik pojęć oraz wykaz najważniejszych skrótów i oznaczeń. 92
10.2. Spis rysunków i tabel. 102
10.3. Wersja elektroniczna pracy
Wstęp
Istotą sieci komputerowych jest wierny przesył danych w jak najszybszy
sposób. Idea ta towarzyszyła rozwojowi komputerów od samego początku. Aby
dane te mogły dotrzeć do adresata potrzebują nośnika, medium transmisyjnego
po którym będzie możliwe rozchodzenie się fal elektrycznych, radiowych lub
świetlnych. Taki sposób łączenia ze sobą komputerów opisuje fizyczna
topolo-gia sieci. Jako medium wykorzystuje się przewody kablowe wykonane z
miedzi, włókna optyczne- światłowody oraz transmisje bezprzewodowe.
Kabel koncentryczny, współosiowy składa się z dwóch przewodów
mie-dzianych, umieszczonych jeden wewnątrz drugiego. Kiedyś stosowano go w
sieciach typu Ethernet o małej przepustowości. Technologia ta obarczona jest
jednak wieloma wadami, które powodują rezygnowanie z jej stosowania.
Obec-nie najczęściej wykorzystywany jest jako medium związane ze
środowiskiem telewizji kablowej.
Miedziane, splecione ze sobą przewody tworzą kabel typu skrętka.
Jest on szeroko stosowanym środkiem transmisji w sieciach komputerowych.
Jako nośniki wykorzystuje się przewody typu UTP (Unshielded Twisted Pair)
– kabel nieekranowany, skrętkę foliowaną FTP (Foiled Twisted Pair)
oraz STP (Shielded Twisted Pair) – skrętka ekranowana jest stosowana
powszechnie w niektórych krajach zachodnich (Niemcy, W. Brytania,
Hiszpania).
W przekazach bezprzewodowych jako nośnik wykorzystuje się fale z
zakresu podczerwieni, radiowe i mikrofalowe. Do łączenia się komputerów
można wykorzystać port IrDA, Bluetooth lub radiowe sieci typu Wireless LAN.
Światłowody to włókna optyczne przez które przepływają odpowiednio
ukształtowane promienie świetlne generowane przez diody lub laserowe źródła
światła.
Kable miedziane oraz fale radiowe (Wireless LAN) ograniczają wielkość
sieci do zastosowań lokalnych LAN, wewnątrz oraz między budynkami
wykorzy-stuje się kable miedziane, w odległościach do 20 - 30 km stosuje się
transmisja Wi-Fi. Do połączeń na większe odległości stosuje się światłowody.
Włókna optyczne ze względu na ich duże zalety można stosować również w
sieciach lokalnych, wykorzystuje się do tego celu włókna wielodomowe i
jednodomowe (większe odległości). Światłowód jest najlepszym z występujących
obecnie me-dium transmisyjnym. Jest odporny na zewnętrzne zakłócenia pola
elektroma-gnetycznego przy całkowitym braku emisji zakłóceń do świata
zewnętrznego. Nie generuje zjawiska tłumienności jest trwały i elastyczny
jak przewody mie-dziane. Włókna optyczne są lepszym nośnikiem danych
ponieważ nie generują błędów związanych z przesłuchami, a wzmacniacze
sygnałów mogą znajdować się w większych odległościach od siebie. Po za tym
duże trudności w podsłu-chaniu sygnałów optyczny
ch przez niepowołane osoby zwiększa bezpieczeństwo sieci komputerowych, a
nieograniczona przepustowość światłowodu sprosta najbardziej wymagającym
aplikacjom sieciowym.
Do istotnych parametrów, które określają przydatność kabli miedzianych
wykorzystywanych do transmisji danych, należą: tłumienność, wymagająca
wzmacniania sygnałów analogowych lub regenerowania cyfrowych, pojemność
jednostkowa, impedancja falowa, zniekształcenia oraz przesłuchy między
para-mi kabli w jednym przewodzie (NEXT). Cechy te wpływają w bezpośredni
spo-sób na szybkość transmisji w sieciach komputerowych opartych o nośniki
mie-dziane. W sieciach bezprzewodowych o dobrych parametrach przepływności
decyduje widoczność optyczna anten, struktura połączeń oraz min. tłumienność
poszczególnych urządzeń. Dlatego transmisje bezprzewodowe stosuje się jako
uzupełnienie istniejącej infrastruktury kablowej. Włókna optyczne
klasyfikuje się według ich średnicy, dyspersji, współczynnika załamania
promienia świetlnego oraz liczby wyprowadzonych wiązek. Kolejne generacje
włókien pozwalają na zwiększenie przepustowości poprzez jakościowe
polepszanie medium transmi-syjnego. W tej chwili
jednak o szybkości decyduje pojemność transmisyjna po-jedynczego włókna.
Stosowanie szerokopasmowych wzmacniaczy oraz metod zwielokrotniania
transmisji optycznej umożliwiają osiąganie przez światłowody przepustowości
danych rzędu kilku Terabitów na sekundę na odległość do 20000 km.
W sieciach komputerowych i teleinformatycznych zachodzi proces
przeni-kania wielu technologii oraz usług multimedialnych. Jest to np.:
proces integro-wania przekazów głosowych w sieciach komputerowych, łączenie
w całość sieci lokalnych i rozległych, ujednolicanie sieci stałych i
bezprzewodowych itp. Taka zbieżność zjawisk sieciowych nazywana jest
konwergencją sieci i usług. Proces ten wymaga budowania traktów
szerokopasmowych z wykorzystaniem nowo-czesnej technologii światłowodowej z
zastosowaniem nowoczesnych technik zwielokrotnienia pasma optycznego.
W pracy opisano sieci oparte o najnowocześniejsze i najszybsze medium
transmisyjne, stosowane we współczesnych rozwiązaniach komputerowych i
telekomunikacyjnych tj. światłowody
