RETELE 0PTICE

RETELE 0PTICE

1. CONEXIUNI OPTICE

Largimea de banda a cablurilor de cupru se mic~oreaza cu distanta de transmisie, ajungand la 100 MHz la 0 lungime mai mare de 1 kIn, dupa care este necasara regenerarea semnaiulul..~ In contrast cu acestea, fibra optica monomod are 0 largime de banda de 25.000 GHz la 0 distanta de mai multe zeci de kilometri. Aceasta face ca ~i in cazul legaturilor realizate traditional cu cablu de cupru, ca la televiziunea prill cahIll, sa fie din ce in ce mai preferata fibra optica. Suntem martorii integrarii in acele~i retele publice a telefoniei, transmisiunilor de date, televiziunii prill cablu ~i, mai nOll, a televiziunii digitale de inalta definitie. Progresele realizate in tehnologia fibrei optice ~i a electronicii aferente au transformat in realitate cotidiana ceea ce parea in urma cu numai doua decenii pilla anticipatie stiintifica.

Concepem 0 conexiune optica drept constand intr-un emitator, 0 fibra ~i un receptor, ca in figura 1.

Figura 1 Conexiune prill fibra optica de viteza B ~i de lungime L.

Trenul bitilor de intrare este reprezentat de un semnal electric. Emitatorul converte~te acest semnal de intrare intr-un semnal optic utilizand o schema de modulatie particulara. Un exemplu larg utilizat in transmisiunea digitala este comutarea inchis-deschis: 0 dioda laser conduce pentru bitul de 1 ~i este blocata pentru bitul de zero. Un tren de bid de 1 ~i

de 0 este, deci, convertit intr-un ir de pulsuri de luminS i de intuneric (lipsa de luminS). Semnalul optic modulat se propaga pe fibra i ajunge la receptor, unde este demodulat intr-un semnal electric (date de iesire) din care se recupereaza trenul de biji de intrare, posibil cu erori.

Ca sistem de comunicajie, o conexiune se caracterizeaza prin douS numere B i L, unde B este viteza de bit in bps iar L este lungimea maxima a fibrei in km pentru care rata erorilor este sub o valoare precizata. Pentru conexiunile optice, rata erorilor de bit este de ordinul lui 10~¹². Putem transmite B bps pe o distanja de 2L km cu douS conexiuni (B, L) in serie: la receptorul primei conexiuni, trenul de bifi original este regenerat (posibil cu erori) i utilizat pentru a modula emi^atorul celei de a doua conexiuni.

Sa presupunem insa ck dorim sa construim un sistem de comunicaimitat de distorsiunile introduse de neliniaritatile fibrei optice ~i de zgomotul amplificatorului.

La extremitatea de receptie, semnalul optic este amplificat ~i demultiplexat. Demultiplexarea se face impaqind pasiv semnalul in N copii, fiecare cu putere de N ori mai mica, ~i aplicand copia la intrarea unui filtru acordat pe lungimea de unda respectiva. Ie~irea filtrului este apoi prelucrata pentru a se recupera semnalul de date.

Tehnica descrisa ofera transparenfG in raport cu protocoalele intrucat fiecare lungime de unda este modulata independent. Astfel, daca pe conexiunea dintre doua noduri se utilizeaza multiplexarea cu diviziune in lungimea de unda ~i amplificarea optica, semnalul transportat de fiecare

lungime de unda poate avea propriul sau format de semnal ~i protocol propriu, nefiind deci necesar sa fie conforme cu vreun protocol comun. Deci, 0 lungime de unda poate transporta semnale TV analogice, 0 alta poate transporta pachete SDH, iar 0 a treia, pachete IP.

Echipamente de conectare optica incruci~ata

Un echipament de conectare optica incruci$ata, denumit ~i cornutator selectiv cu frecventa sau cu lungirnea de unda, are arhitectura functionala prezentata in figura 5.

10

Fiecare din cele M fibre optice de intrare poarta N canale multiplexate cu diviziune in lungimea de undS. Dupa demultiplexare, cele M*N canale individuale sunt comutate printr-un comutator MN*MN cu diviziune in spatiu. Astfel, once canal particular de intrare poate fi alocat uneia din cele M fibre de iesire si uneia din cele N lungimi de unda ale acesteia. Cele M*N canale de iesire sunt apoi remultiplexate in cele M fibre de iesire.

Permutarea celor M*N canale de intrare trebuie sa satisfaca restrictia ca doua canale de aceeasi lungime de unda trebuie rutate pe fibre de iesire diferite.

3. RETELE LOCALE OPTICE

Pentru realizarea rejelelor locale optice, dispunem de dispozitive pur optice. Un disjunctor optic pasiv 1 : n divide semnalul in n parti, fiecare avand puterea de n ori mai mica decat a senmalului original. Un cuplor optic pasiv n : 1 produce suma a n semnale diferite. Aceste dispozitive pasive sunt simple si usor de Intretinut.

_i

11

Cuplorul in stea din stanga combina semnalele de la cele patru emitatoare ~i il divide in patru semnale transmise fiecarui receptor. In topologia de tip magistrala din dreapta, semnalul emis de fiecare emitator este cuplat in magistrala. Semnalul de pe magistrala este divizat pentru a fi aplicat la fiecare receptor. Semnalele de la toate emitatoarele soot difuzate la toate receptoarele. Fiecare statie emite pe 0 lungime de unda, dar receptioneaza pe toate lungimile de unda.

Retele locale optice cu mai multe etape

O retea locala cu 0 singura etapa necesita receptoare acordabile. 0 topologie alternativa ne ofera retelele cu mai multe etape, cu lungimi de unda fixate atat la emisie cat ~i la receptie. Figura 7 este un exemplu de astfel de re1ea cu 8 noduri.

Figura 7. Retea cu mai multe etape. Fiecare statie emite ~i receptioneaza pe doua lungimi de unda fixate.

12

Fiecare nod emite ~i receptioneaza pe doua lungimi de unda. Conexiunile Stint orientate de la stanga spre dreapta. Daca noduJl'O dore~te sa transmita un pachet la nodul 6, el are doua rote posibile: 0-4-1-6 ~i 0-5-3-6. Conexiunile de-a lungul acestor cai utilizeaza lungimi de unda diferite, astfel incat la fiecare nod este posibila conversia lungimii de unda. Se observa ca acee~i lungime de unda poRte fi utilizata simultan in doua etape diferite ale traseului pachetelor.

3. cAI -51 RETELE OPTICE

In figura 8, se arata 0 retea optica inclusa intr-o retea mai mare, ce contine ~i componente electrice ~i electronice.

Figura 8. Exemplu de retea optica. CaleR fotonica a include conexiunile 1, 3 ~i 6; caleR fotonica h include conexiunile 2, 3 ~i 4; caleR fotonica c include conexiunile 5 ~i 6.

13

Reteaua optica pe care 0 consideram aici cu titlu de exemplu cuprinde ~ase conexiuni cu multiplexare in lungimea de unda, 1,,6, doua echipamente de conectare incruci~ata notate cu XCO ~i XCO2, dar nu include convertoare ale lungimii de unda. Neavdnd lac conversie a lungimii de unda, 0 cale fotonica trebuie sa poarte acee~i lungime de unda. Aceasta se nume~te cerinta de continuitate a lungimii de unda. Cele doua XCO-uri sunt astfel configurate incat conexiunile 1, 3 ~i 6 sustin calea fotonica a. Aceasta inseamna ca se poate transmite un semnal de-a lungul lui a la aceea~i lungime de unda. Similar, calea fotonica b este sustinuta de conexiunile 2, 3 ~i 4, iar c, de conexiunile 5 ~i 6. Caile a ~i b, avdnd in comun conexiunea 3, trebuie sa fie sustinute de lungimi de unda diferite. Similar, caile a ~i c, avdnd in comun conexiunea 6, trebuie sustinute de lungimi de unda diferite.

Din perspectiva retelei exterioare din figtira 8, reteaua optica este echivalenta cu 0 retea cu trei conexiuni logice, a, b ~i c. Configurdnd XCO-urile in mod diferit, reteaua optica poate realiza seturi diferite de conexiuni logice sau de cai fotonice. Aceasta sugereaza problema gasirii celui mai bun set de cai fotonice, problema ce se mai nume~te ~i asignarea lungimilor de unda.