Há muitos anos, o meio óptico tem sido a base da transmissão de dados. É difícil imaginar um leitor da Habr que não esteja familiarizado com essas tecnologias, mas é impossível prosseguir com minha série de artigos sem uma breve descrição.
Conteúdo da série de artigos
- Parte 9: Estação cabeça
- Parte 10: Diagnóstico e resolução de falhas na rede de televisão por cabo
Para completar a imagem, irei explicar de maneira simples e direta algumas coisas básicas (não me julguem, isso é para quem não está a par do assunto): a fibra óptica é um vidro que foi estirado em um fio mais fino que um cabelo. Um feixe formado por um laser se propaga através dele, que (como qualquer onda eletromagnética) possui uma frequência específica. Para conveniência e simplicidade, é comum usar a inversa da frequência, chamada de comprimento de onda, ao falar sobre óptica, que no espectro óptico é medido em nanômetros. Para a transmissão de sinais de televisão a cabo, geralmente é utilizado λ=1550nm.
As partes da infraestrutura estão conectadas entre si por soldagem ou conectores. Você pode ler sobre isso em . Apenas direi que nas redes de TV a cabo, quase sempre se utiliza um polimento em ângulo APC.
Imagem do site fiber-optic-solutions.com
Ela introduz um pouco mais de atenuação do que a conexão direta, mas possui uma característica muito importante: o sinal refletido na junção não se propaga pela mesma linha que o sinal principal, o que o torna menos impactante. Para sistemas digitais de transmissão com redundância embutida e algoritmos de recuperação, isso pode parecer irrelevante, mas o sinal de televisão começou sua jornada como analógico (incluindo em fibra óptica), e para ele isso é muito crítico: todos se lembram de imagens duplicadas ou deslizamento da imagem nas antigas TVs quando a recepção era instável. Fenômenos de onda semelhantes ocorrem tanto no ar quanto nos cabos. Embora o sinal digital de televisão tenha uma proteção maior contra interferências, ainda não possui muitas das vantagens da transmissão de dados em pacotes e também pode ser afetado em nível físico, mas já não poderá ser restaurado através de uma nova solicitação.
Para que o sinal possa ser transmitido a uma distância significativa, é necessário um nível elevado, portanto, na cadeia não podemos dispensar amplificadores. O sinal óptico em sistemas de TV via cabo é amplificado por amplificadores de erbium (EDFA). O funcionamento deste dispositivo pode servir como um excelente exemplo de que qualquer tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da magia. Em poucas palavras: ao passar pela fibra com uma impureza de erbium, criam-se condições nas quais cada fóton da radiação original gera dois clones seus. Esses dispositivos são utilizados em todos os sistemas de transmissão de dados em longas distâncias. Eles, claro, não são baratos. Portanto, em casos onde não é necessário amplificar o sinal a uma magnitude significativa e não há exigências rigorosas quanto ao nível de ruído, usados são regeneradores de sinal:
Este dispositivo, como é visível na estrutura esquemática, realiza uma conversão dupla do sinal entre os meios óptico e elétrico. Essa construção permite, se necessário, alterar o comprimento de onda do sinal.
Manipulações como amplificação e regeneração do sinal são necessárias não apenas para compensar a atenuação do cabo ao longo de quilômetros. As maiores perdas ocorrem ao dividir o sinal entre os ramos da rede. A divisão é feita por meio de dispositivos passivos, que dependendo da necessidade podem ter diferentes quantidades de derivações, além de dividir o sinal de forma simétrica ou assimétrica.
Dentro, o divisor consiste em fibras conectadas por superfícies laterais ou é corroído, como trilhas em uma placa de circuito impresso. Para um aprofundamento, recomendo artigos sobre e divisores, respectivamente. Quanto mais derivações o divisor tem, maior é a atenuação que ele introduz no sinal.
Se adicionarmos filtros ao divisor para separar raios de diferentes comprimentos de onda, podemos transmitir dois sinais ao mesmo tempo em uma única fibra.
Esta é a versão mais simples de multiplexação em fibra óptica — FWDM. Conectando os equipamentos de TV e Internet, respectivamente, nas entradas TV e Express, obtemos um sinal misto na saída comum COM, que pode ser transmitido por uma única fibra, e do outro lado ele também pode ser dividido entre um receptor óptico e um switch, por exemplo. Isso ocorre de maneira semelhante a como uma prismática de vidro transforma luz branca em um arco-íris.
Para reservar o sinal óptico, além dos receptores ópticos com duas entradas, que mencionei pode ser utilizado um relé eletromecânico, que pode alternar de uma fonte para outra com base em parâmetros de sinal definidos.
Ao ocorrer a degradação de uma fibra, o dispositivo muda automaticamente para a outra. O tempo de comutação é inferior a um segundo, portanto, para o assinante, isso aparece no pior caso como uma série de artefatos na imagem digital, que desaparecem imediatamente com o próximo quadro.
Fonte: habr.com
