Кабелни ТВ мрежи за най-малките. Част 8: Оптична опорна мрежа

Вече много години в основата на предаването на данни е оптичната среда. Трудно е да си представим читател на habra, който не е запознат с тези технологии, но е невъзможно да се направи без поне кратко описание в моята поредица от статии.

Съдържание на поредицата статии

• Част 1: Обща архитектура на CATV мрежа
• Част 2: Състав и форма на вълната
• Част 3: Аналогова съставна част на сигнала
• Част 4: Цифров компонент на сигнала
• Част 5: Коаксиална разпределителна мрежа
• Част 6: RF усилватели
• Част 7: Оптични приемници
• Част 8: Оптична опорна мрежа
• Част 9: Главна станция
• Част 10: Отстраняване на неизправности в кабелната телевизионна мрежа

За да е пълна картината, ще ви разкажа накратко и опростено за няколко банални неща (не ми хвърляйте чехли, това е за тези, които напълно не знаят): оптичното влакно е стъкло, което е опънато в нишка, по-тънка от косъм. През него се разпространява лъч, образуван от лазер, който (както всяка електромагнитна вълна) има своя специфична честота. За удобство и простота, когато говорим за оптика, вместо честота в херци, използвайте нейната обратна дължина на вълната, която в оптичния диапазон се измерва в нанометри. За предаване на сигнал за кабелна телевизия обикновено се използва λ=1550n.

Частите на линията са свързани помежду си чрез заваряване или съединители. Можете да прочетете повече за това в страхотна статия @stalinets. Нека само да кажа, че CATV мрежите почти винаги използват APC наклонено полиране.

Изображение от fiber-optic-solutions.com

Той въвежда малко повече затихване от директния сигнал, но има много важно свойство: сигналът, отразен на кръстовището, не се разпространява по същата ос като основния сигнал, поради което има по-малко влияние върху него. За цифрови системи за предаване с вградени алгоритми за резервиране и възстановяване това изглежда маловажно, но телевизионният сигнал е започнал пътуването си като аналогов сигнал (също и във влакнесто-оптичния кабел) и за него това е много критично: всеки помни призрака или изображението пълзят по стари телевизори с несигурно приемане. Подобни вълнови явления възникват както в ефира, така и в кабелите. Цифровият телевизионен сигнал, въпреки че има повишена устойчивост на шум, все пак няма много от предимствата на пакетното предаване на данни и може също да пострада на физическо ниво, но не може да бъде възстановен чрез повторна заявка.

За да може сигналът да бъде предаден на значително разстояние, е необходимо високо ниво, така че усилвателите са незаменими във веригата. Оптичният сигнал в CATV системите се усилва от ербиеви усилватели (EDFA). Работата на това устройство е отличен пример за това как всяка достатъчно напреднала технология е неразличима от магия. С две думи: когато лъч преминава през влакно, легирано с ербий, се създават условия, при които всеки фотон от оригиналното лъчение създава два собствени клонинга. Такива устройства се използват във всички системи за предаване на данни на големи разстояния. Определено не са евтини. Следователно, в случаите, когато не се изисква значително усилване на сигнала и няма строги изисквания за количеството шум, се използват регенератори на сигнала:

Това устройство, както се вижда от блоковата схема, извършва двойно преобразуване на сигнала между оптични и електрически носители. Този дизайн ви позволява да промените дължината на вълната на сигнала, ако е необходимо.

Такива манипулации като усилване и регенериране на сигнала са необходими не само за компенсиране на километричното затихване на кабела. Най-големите загуби възникват, когато сигналът се разделя между клоновете на мрежата. Разделянето се извършва с помощта на пасивни устройства, които в зависимост от необходимостта могат да имат различен брой отводи, а също така могат да разделят сигнала симетрично или не.

Вътре разделителят е или влакна, свързани чрез странични повърхности, или гравирани, като песни на печатна платка. За да навляза по-дълбоко, препоръчвам статии NAGru за заварени и планарен делители съответно. Колкото повече кранове има разделителят, толкова повече затихване въвежда в сигнала.

Ако добавим филтри към сплитера за разделяне на лъчи с различни дължини на вълната, тогава можем да предадем два сигнала наведнъж в едно влакно.

Това е най-простата версия на оптичното мултиплексиране - FWDM. Свързвайки CATV и интернет оборудване съответно към TV и Express входовете, ще получим смесен сигнал в общия COM пин, който може да се предава по едното влакно, а от другата страна също може да се разделя между оптичен приемник и превключвател, например. Това се случва почти по същия начин, както дъгата се появява от бяла светлина в стъклена призма.

За целите на оптичното резервиране на сигнала, освен оптични приемници с два входа, за които писах в последната част може да се използва електромеханично реле, което може да превключва от един източник към друг според зададени параметри на сигнала.
Ако едно влакно се разгради, устройството автоматично ще превключи към друго. Времето за превключване е по-малко от секунда, така че за абоната изглежда в най-лошия случай като шепа артефакти върху изображението на цифровата телевизия, които веднага изчезват със следващия кадър.

Източник: www.habr.com