Há muitos anos, os meios ópticos são a base da transmissão de dados. É difícil imaginar um leitor do Habr que não esteja familiarizado com essas tecnologias, mas pelo menos uma breve descrição é essencial nesta série de artigos.
Conteúdo da série de artigos
- Parte 9: Headend
- Parte 10: Solução de problemas da rede CATV
Para dar uma ideia completa, vou explicar algumas coisas triviais em termos simples (não me atirem chinelos, isto é para quem não está familiarizado com o assunto): a fibra óptica é um filamento de vidro esticado, mais fino que um fio de cabelo. Um feixe gerado por laser se propaga ao longo dela, que (como qualquer onda eletromagnética) tem sua própria frequência específica. Por conveniência e simplicidade, ao discutir óptica, em vez de frequência em hertz, é comum usar o seu inverso do comprimento de onda, que na faixa óptica é medido em nanômetros. Para sinais de televisão a cabo, λ = 1550 nm é tipicamente usado.
As partes da linha são conectadas por soldagem ou conectores. Você pode ler mais sobre isso em Vou apenas dizer que as redes de TV a cabo quase sempre usam polimento oblíquo da APC.
Imagem de fiber-optic-solutions.com
Introduz um pouco mais de atenuação do que uma linha direta, mas possui uma propriedade muito importante: o sinal refletido na junção propaga-se ao longo de um eixo diferente do sinal principal, tendo, portanto, um efeito menor sobre ele. Para sistemas de transmissão digital com redundância integrada e algoritmos de recuperação, isso parece irrelevante, mas os sinais de televisão começaram sua jornada como analógicos (inclusive em fibra óptica), e para eles, isso é crucial: todos se lembram da imagem duplicada ou distorcida em televisores antigos com recepção ruim. Esses fenômenos de onda ocorrem tanto no ar quanto em cabos. Embora um sinal de televisão digital tenha maior imunidade a ruídos, ele ainda carece de muitos dos benefícios da transmissão de dados em pacotes e também pode ser danificado fisicamente, mas não pode ser restaurado por retransmissão.
Transmitir um sinal a uma distância considerável exige um nível de sinal elevado, tornando os amplificadores essenciais. Os sinais ópticos em sistemas de TV a cabo são amplificados por amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFAs). O funcionamento desse dispositivo é um exemplo perfeito de como qualquer tecnologia suficientemente avançada se assemelha à magia. Simplificando, quando um feixe passa por uma fibra dopada com érbio, criam-se condições em que cada fóton da radiação original gera dois clones de si mesmo. Esses dispositivos são utilizados em todos os sistemas de transmissão de dados de longa distância. Obviamente, não são baratos. Portanto, nos casos em que não se exige uma amplificação de sinal significativa e não há restrições rigorosas quanto ao ruído, utilizam-se regeneradores de sinal.
Este dispositivo, conforme mostrado no diagrama de blocos, realiza dupla conversão de sinal entre meios ópticos e elétricos. Esse projeto permite que o comprimento de onda do sinal seja alterado conforme necessário.
A amplificação e regeneração do sinal são necessárias não apenas para compensar a atenuação em cabos de quilômetros de extensão. As maiores perdas ocorrem durante a divisão do sinal entre as ramificações da rede. Essa divisão é realizada por meio de dispositivos passivos que, dependendo da necessidade, podem ter um número variável de derivações e podem dividir o sinal simetricamente ou não.
O divisor interno é feito de fibras conectadas lateralmente ou gravado como trilhas em uma placa de circuito impresso. Para informações mais detalhadas, recomendo os seguintes artigos: sobre и divisores, respectivamente. Quanto mais derivações um divisor tiver, maior será a atenuação introduzida no sinal.
Se adicionarmos filtros ao divisor para separar feixes com diferentes comprimentos de onda, podemos transmitir dois sinais simultaneamente em uma única fibra.
Esta é a versão mais simples de multiplexação por fibra óptica — FWDM. Ao conectar equipamentos de TV a cabo e internet às entradas TV e Express, respectivamente, obtemos um sinal misto no terminal COM comum, que pode ser transmitido por uma única fibra e, na outra extremidade, dividido entre um receptor óptico e um comutador, por exemplo. Isso ocorre de maneira muito semelhante ao aparecimento de um arco-íris em um prisma de vidro a partir da luz branca.
Para reservar o sinal óptico, além dos receptores ópticos com duas entradas sobre os quais escrevi, é necessário utilizar receptores ópticos com duas entradas. Pode-se utilizar um relé eletromecânico, capaz de alternar entre uma fonte e outra de acordo com parâmetros de sinal específicos.
Se uma fibra se degradar, o dispositivo alterna automaticamente para a outra. O tempo de comutação é inferior a um segundo, portanto, para o assinante, o pior cenário possível é o aparecimento de alguns artefatos na imagem da TV digital, que desaparecem imediatamente no próximo quadro.
Fonte: habr.com
