Technika Światłowodowa Techniki łączenia światłowodów Techniki

2007-12-02
dr inż. Krzysztof Hodyr
Techniki łączenia światłowodów
Technika Światłowodowa
Część 4
• złączki
• spawanie
Techniki łączenia światłowodów
System SDH
Techniki łączenia światłowodów
• klejenie
Techniki łączenia światłowodów
Ferrula – najistotniejszy element złączki,
zapewnia dokładne centrowanie osiowe włókna
optycznego,
ferrule wykonuje się z ceramiki, metali lub ich
spieków
Budowa cylindrycznej złączki światłowodowej
Techniki łączenia - złączki
Techniki łączenia - ST
Złączki typu ST
1
2007-12-02
Techniki łączenia - SMA
Techniki łączenia - SC
Złączki typu SMA
Złączki typu SC
Techniki łączenia - FDDI
Techniki łączenia - FC
Złączki typu FDDI
Złączki typu FC
Techniki łączenia - LC
Techniki łączenia – E2000
Złączki typu LC
Złączki typu E2000
2
2007-12-02
Techniki łączenia - ESCON
Techniki łączenia - zalecenia
W nowo budowanych przełącznicach stosować
złączki standardu SC lub E-2000.
Dla systemów transmisyjnych o przepływności
powyżej 600 Mb/s zaleca się stosowanie złączek
kątowych (typu APC).
Złączki typu ESCON
Techniki łączenia - pokaz
Proces wykonania złączki światłowodowej
w technologii LightCrimp
film instruktażowy
Sumitomo Electric Industries Ltd.
Techniki łączenia - spawanie
Techniki łączenia światłowodów
• złączki
• spawanie
• klejenie
Techniki łączenia – spawanie PAS
Etapy spawania:
Metody pozycjonowania włókien w spawarce:
1. pozycjonowanie - dokładne centrowanie osi włókien
1. PAS (Profile Alignment System) - obserwacja
położenia włókien za pomocą jednej lub dwóch
kamer CCD w dwóch prostopadłych płaszczyznach
przecinających się wzdłuż osi światłowodu.
Korygowanie wzajemnego położenia łączonych
włókien realizowane jest automatycznie dzięki
cyfrowej analizie obrazu. Spawarki tego typu są
jednymi z najbardziej popularnych na rynku.
2. wykonanie prespawu - nadtopienie i oczyszczenie
końców włókien za pomocą pierwszego impulsu
łuku elektrycznego
3. spawanie właściwe - drugi, główny impuls spawający,
zamykający szczelinę między włóknami, dociskając
płynne czoła włókien na głębokość do ~10 µm, faza ta
cechuje się większą mocą łuku
4. odprężanie - trzeci impuls łuku elektrycznego mający
na celu chwilowe uplastycznienie spawu w celu
usunięcia naprężeń
3
2007-12-02
Techniki łączenia – spawanie PM
Techniki łączenia – spawanie LID
Metody pozycjonowania włókien w spawarce (c.d.):
Metody pozycjonowania włókien w spawarce (c.d.):
2. PM (Power Monitoring) - optymalne ustawienie
włókien przez bezpośredni pomiar mocy optycznej
przenoszonej przez obszar spoiny.
Wymaga dwóch osób - jedna manipuluje spawarką,
a druga dokonuje odczytu miernika mocy optycznej
na końcu łącza.
Zapewnia najlepsze efekty ale jest bardzo powolna.
3. LID (Local Injection and Detection) - podobna do
metody PM, ale wprowadzenie i wyprowadzenie
światła z łączonych włókien odbywa się bez ich
przecinania, przez wykonanie zagięcia włókien.
Spawarki LID zapewniają dużą szybkość działania,
ale są bardzo drogie.
Techniki łączenia – spawanie PV-GA
Techniki łączenia światłowodów
Metody pozycjonowania włókien w spawarce (c.d.):
4. PV-GA (Passive V-Groove Alignment) - metoda
pasywna, polegającą na pozycjonowaniu łączonych
światłowodów przez umieszczenie ich w drobnych
rowkach wyżłobionych w kształcie litery "V". Jakość
spoiny zależy od czystości powierzchni rowków.
Metoda szybka i najtańsza, ale charakteryzuje się
najgorszymi parametrami spoin.
Techniki łączenia - klejenie
Klejenie:
-
klejenie żywicą epoksydową z termiczną obróbką w
małym piecyku grzejnym
-
klejenie za pomocą systemu tzw. kleju Hot-Melt
• złączki
• spawanie
• klejenie
Techniki łączenia - klejenie
Klejenie żywicą epoksydową
Sklejanie oczyszczonych i wypolerowanych
powierzchni czołowych włókien za pomocą
dwuskładnikowego kleju o specjalnie dobranych
własnościach optycznych.
Klejone końce włókna wprowadzane są do osłonki i
całość umieszczana jest w piecu na ściśle określony
okres czasu (do 20 minut). Płaszcz światłowodu
stapia się z osłoną tworząc trwałe mechanicznie
połączenie.
4
2007-12-02
Techniki łączenia - klejenie
System kleju Hot-Melt
Techniki łączenia - parametry
Parametry określające jakość połączenia:
Opracowany przez firmę 3M Corporation.
Osłona przyszłego połączenia jest wypełniana
klejem i umieszczana w piecu, tak by nastąpiło
nadtopienie jej wewnętrznych powierzchni.
Do osłony wprowadza się przygotowane odcinki
włókna i pozostawia całość do ostygnięcia.
-
tłumienie połączenia
-
straty odbiciowe (ORL – optical return loss)
Techniki łączenia - BHP
Pamiętajmy o BHP
-
podczerwień A (780 nm - 1400 nm)
zaćma, oparzenia siatkówki i skóry
-
podczerwień B (1400 nm - 3000 nm)
zaćma, oparzenia rogówki i skóry, przymglenie
rogówki i soczewki
SDH
SDH
Synchronous Digital Hierarchy – synchroniczna
hierarchia cyfrowa
powstawała od roku 1986 – prace nad przystosowaniem
amerykańskiego standardu SONET (Synchronous
Optical Network)
SDH - warstwy
-
fotoniczną (photonic layer)
sekcji (section layer)
linii (line layer)
ścieżki (path layer)
1988 - CCITT (Consultative Commitee for International
Telephony and Telegraphy) - Komitet Konsultacyjny
ds. Międzynarodowej Telefonii i Telegrafii zatwierdza
pierwszy europejski standard SDH (G.707, G.708
oraz G.709)
5
2007-12-02
SDH - warstwy
SDH - warstwy
Zadanie warstwy fotonicznej:
Zadanie warstwy sekcji:
zapewnienie elektrycznego i optycznego interfejsu
dla transportu danych poprzez włókno optyczne
umożliwia w światłowodzie transport ramek STS-n,
gdzie n określa szybkość transmisji
przetwarzanie sygnałów elektrycznych STS
(Synchronous Transport Signal) na fale optyczne o
odpowiedniej długości, poziomie mocy optycznej
oraz kształcie impulsów
podstawowe funkcje – ramkowanie, scrambling
(przeplot bitów), monitorowanie błędów transmisji
oraz funkcje zarządzające
urządzenia optoelektroniczne systemu SDH zwane
OC-n (Optical Carrier-n), gdzie n określa szybkość
transmisji
SDH - warstwy
sekcja stanowi odcinek łącza pomiędzy dwoma
sąsiednimi urządzeniami, w których przeprowadza
się regenerację lub zwielokrotnienie
SDH - warstwy
Zadanie warstwy linii:
Zadanie warstwy ścieżki:
transport sygnału pomiędzy dwoma urządzeniami typu
LTE (Line Terminating Equipment) tj. multiplekserami
ADM (Add-drop Multiplexer) lub routerami
transport ładunku danych umieszczonych w ramkach
STM-n (Synchronous Transport Module) pomiędzy
końcowymi elementami systemu zwanymi PTE (Path
Terminating Equipment)
główne funkcje – synchronizacja ramek, multipleksacja
oraz protekcja, czyli wykorzystywanie wolnych łączy w
przypadku awarii
SDH - kontenery
funkcje – konwersja (mapowanie) sygnałów PDH, ATM
czy ISDN do standardu SDH i odwrotnie oraz
zarządzanie strumieniami danych.
SDH – struktura ramki STM-1
Kontenery C-n odpowiadają istniejącym
przepływnościom systemów PDH.
W Polsce przyjęto:
- C-12
- C-3
- C-4
2048 kb/s
34368 kb/s
139264 kb/s
Kontener wirtualny VC-n (Virtual Container) tworzy się z
kontenera C-n i nagłówka ścieżki POH (Path OverHead).
POH zapewnia przenoszenie informacji sterującej i
kontrolę na całej długości ścieżki.
RSOH (Regenerator Section OverHead) - nagłówek sekcji regeneracyjnej
MSOH (Multiplexer Section OverHead) - nagłówek sekcji multipleksacyjnej
POH (Path OverHead) - nagłówek ścieżki
VC-4 (Virtual Container) - kontener wirtualny zawierający payload, czyli
ładunek danych
AU pointer - wskaźnik jednostki administracyjnej AU
6
2007-12-02
SDH – struktura ramki STM-1
Ramka STM-1 to matryca o 9 wierszach i 270 kolumnach
z umieszczonymi w jej komórkach pojedynczymi bajtami
informacji.
Cała ramka STM-1 zawiera więc 9×270=2430 bajtów
(19440 bitów).
SDH – zadanie SOH
Nagłówek sekcji SOH (Section OverHead) zawiera
9 kolumn z 270 (zaznaczone na rysunku kolorem
zielonym).
Zadanie nagłówka – doprowadzenie określonej
zawartości modułu transportowego (kontenera) do
wyznaczonego celu będącego końcem ścieżki kanału
transmisyjnego dla tego kontenera.
Czas trwania ramek STM-n jest stały i wynosi 125 µs,
bez względu na poziom zwielokrotnienia.
Przepływność binarna ramki STM-1 jest równa:
19440 bitów/125 µs, czyli 155,52 Mb/s.
SDH – zwielokrotnienie ramek
SDH – zwielokrotnienie
SDH – topologia pierścieniowa
SDH – topologie
Maksymalna długość łącza pierścieniowego mogącego
zawierać do 16 węzłów ADM, ograniczona jest do 1200 km.
Topologię przylegających do siebie pierścieni posiada
system telekomunikacyjny SDH w Polsce.
a – point-to-point
b – point-to-multipoint
c – hub
7
2007-12-02
8