Od wielu lat podstawą transmisji danych jest medium optyczne. Trudno sobie wyobrazić czytelnika Habra, który nie zna tych technologii, ale nie da się obejść bez choćby krótkiego opisu w moim cyklu artykułów.
Treść serii artykułów
- Część 9: Stacja czołowa
- Część 10: Rozwiązywanie problemów z siecią CATV
Żeby dopełnić obraz opowiem krótko i w uproszczony sposób o kilku banalnych rzeczach (nie rzucajcie we mnie kapciami, to dla zupełnie nieświadomych): światłowód to szkło, które zostało rozciągnięte w nitka cieńsza niż włos. Rozchodzi się przez nią wiązka utworzona przez laser, która (jak każda fala elektromagnetyczna) ma swoją określoną częstotliwość. Dla wygody i prostoty, mówiąc o optyce, zamiast częstotliwości w hercach, należy stosować jej odwrotność długości fali, która w zakresie optycznym jest mierzona w nanometrach. Do transmisji sygnału telewizji kablowej zwykle stosuje się λ=1550nm.
Części linii łączone są ze sobą za pomocą spawania lub złączek. Więcej na ten temat można przeczytać w . Powiem tylko, że sieci CATV prawie zawsze korzystają z polerowania ukośnego APC.
Zdjęcie ze strony Fiber-optic-solutions.com
Wprowadza nieco większe tłumienie niż sygnał bezpośredni, ale ma bardzo ważną właściwość: sygnał odbity na złączu nie rozchodzi się wzdłuż tej samej osi co sygnał główny, przez co ma na niego mniejszy wpływ. W przypadku cyfrowych systemów transmisji z wbudowanymi algorytmami redundancji i przywracania wydaje się to nieistotne, ale sygnał telewizyjny rozpoczął swoją podróż jako sygnał analogowy (także w światłowodach) i dla niego jest to bardzo istotne: wszyscy pamiętają zjawy lub obraz pełzają po starych telewizorach z niepewnym odbiorem. Podobne zjawiska falowe zachodzą zarówno w powietrzu, jak i w kablach. Cyfrowy sygnał telewizyjny, mimo że ma zwiększoną odporność na zakłócenia, nie ma jednak wielu zalet pakietowej transmisji danych i może również ucierpieć na poziomie fizycznym, ale nie można go przywrócić poprzez ponowne żądanie.
Aby sygnał mógł zostać przesłany na znaczną odległość, wymagany jest wysoki poziom, dlatego w łańcuchu niezbędne są wzmacniacze. Sygnał optyczny w systemach CATV wzmacniany jest za pomocą wzmacniaczy erbowych (EDFA). Działanie tego urządzenia jest doskonałym przykładem na to, że odpowiednio zaawansowana technologia jest nieodróżnialna od magii. W skrócie: gdy wiązka przechodzi przez włókno domieszkowane erbem, powstają warunki, w których każdy foton pierwotnego promieniowania tworzy swoje dwa klony. Urządzenia tego typu stosowane są we wszystkich systemach transmisji danych na duże odległości. Na pewno nie są tanie. Dlatego w przypadkach, gdy nie jest wymagane znaczne wzmocnienie sygnału i nie ma ścisłych wymagań co do wielkości szumu, stosuje się regeneratory sygnału:
Urządzenie to, jak widać na schemacie blokowym, dokonuje podwójnej konwersji sygnału pomiędzy mediami optycznymi i elektrycznymi. Taka konstrukcja pozwala w razie potrzeby zmienić długość fali sygnału.
Takie manipulacje jak wzmocnienie i regeneracja sygnału są konieczne nie tylko po to, aby skompensować tłumienie kilometrowego kabla. Największe straty powstają przy rozdzielaniu sygnału pomiędzy gałęziami sieci. Podział odbywa się za pomocą urządzeń pasywnych, które w zależności od potrzeb mogą posiadać różną liczbę odczepów, a także mogą dzielić sygnał symetrycznie lub nie.
Wewnątrz rozdzielaczem są albo włókna połączone bocznymi powierzchniami, albo wytrawione, jak ścieżki na płytce drukowanej. Aby zgłębić temat polecam artykuły o и odpowiednio dzielniki. Im więcej odczepów ma dzielnik, tym większe tłumienie wprowadza do sygnału.
Jeśli dodamy do rozdzielacza filtry rozdzielające wiązki o różnych długościach fal, wówczas w jednym włóknie będziemy mogli przesyłać dwa sygnały jednocześnie.
To najprostsza wersja multipleksowania optycznego – FWDM. Podłączając do wejść odpowiednio TV i Express sprzęt CATV i Internet, na wspólnym pinie COM otrzymamy sygnał zmieszany, który będzie można przesłać jednym włóknem, a z drugiej strony można go także podzielić pomiędzy odbiornik optyczny i przełącznik np. Dzieje się to w podobny sposób, w jaki tęcza pojawia się w świetle białym w szklanym pryzmacie.
Do podtrzymania sygnału optycznego oprócz odbiorników optycznych z dwoma wejściami, o których pisałem można zastosować przekaźnik elektromechaniczny, który może przełączać się z jednego źródła na drugie zgodnie z określonymi parametrami sygnału.
Jeżeli jedno włókno ulegnie degradacji, urządzenie automatycznie przełączy się na inne. Czas przełączania wynosi niecałe sekundy, więc dla abonenta wygląda to co najmniej jak garść artefaktów na cyfrowym obrazie telewizji, które natychmiast znikają wraz z kolejną klatką.
Źródło: www.habr.com