Światłowodowy system transmisyMny %XGRZDQLH

Światowodowy system transmisyjny
Budowanie świat!owodowego systemu wymaga określenie szeregu parametrów i za!ożeń
dotyczących zarówno interfejsu na styku konwersji elektrooptycznej (EO) i optoelektrycznej
(OE), wymaganej szybkości transmisji oraz zasięgu realizowanej transmisji. Postawione
wymagania implikują wybór zarówno urządzeń konwersji EO oraz OE jak i typu w!ókna
świat!owodowego. Dokonany wybór wymaga weryfikacji dwóch g!ównych następujących
warunków:
1. budżet mocy optycznej,
2. budżet pasma.
Budżet mocy określa zmiany poziomu mocy optycznej w poszczególnych miejscach !ącza
optycznego uwzględniając wszelkiego typu straty. Dwa krytyczne poziomy mocy wynikają
odpowiednio: ze źród!a optycznego, dla którego zdefiniowana jest moc sygna!u
wprowadzonego do w!ókna (PTX) i z odbiornika optycznego, dla którego jest zdefiniowana
moc optyczna (PRX) wymagana do prawid!owego odbioru sygna!u i konwersji na sygna!
elektryczny. Różnica tych mocy określa budżet mocy optycznej dysponowanej w !ączu
optycznym, który musi pokryć wszystkie straty oraz uwzględnić zapas mocy (M) na zmiany
poziomów ze strony nadawczej oraz odbiorczej spowodowane procesami starzenia się
elementów. Zapas mocy powinien mieścić się w granicach od 3dB do 20dB. W praktyce
projektując !ącze optycznej margines przyjmuje się nieco powyżej minimum, tj pomiędzy
3dB a 5dB. Poniższe równanie pozwala na weryfikację warunku budżetu mocy optycznej
!ącza świat!owodowego:
்ܲ௑ െ ܲோ௑ െ ‫ ܯ‬ൌ ݇ ȉ ‫ ܥܣ‬൅ ݊ ȉ ‫ ܵܣ‬൅‫ן‬ி ȉ ‫ܮ‬
gdzie: AC – t!umienie z!ącza roz!ączalnego, k – liczba z!ącz roz!ączalnych w torze, AS –
t!umienie z!ącza spawanego, n – liczba z!ącz spawanych w torze, αF – t!umienność
jednostkowa w!ókna świat!owodowego wyrażana w dB/km określona dla roboczej d!ugości
fali, L – ca!kowita d!ugość w!ókna świat!owodowego (z uwzględnieniem zapasów).
Budżet pasma jest weryfikacją pasma optycznego i elektrycznego !ącza optycznego dla
postawionej w za!ożeniach wymaganej przep!ywności informacyjnej. Zarówno urządzenia
konwersji jak i sam tor świat!owodowy cechują czasowe opóźnienia na pobudzenie
impulsowe. Wielkość opóźnień determinuje graniczny czasy odpowiedzi !ącza optycznego
dla przesy!anego sygna!u i w konsekwencji graniczne pasmo B dostępne dla transmisji.
Poniższe zależności opisują związki powyższych wielkości:
ଶ
ଶ
ο߬஼ ൌ ටο߬ ்௑
൅ ο߬ிଶ ൅ ο߬ோ௑
‫ܤ‬ൌ
Ͳǡ͵ͷ
ο߬஼
Ponieważ odpowiedz impulsowa i związane z nim opóźnienie czasowe w!ókna jest
uwarunkowane efektami dyspersyjnymi, to wówczas dla samego toru świat!owodowego
można określić dysponowane pasmo optyczne:
‫ܤ‬௢ ൌ
ͲǡͶͶ
ο߬ி
W świat!owodzie występuje kilka różnych efektów dyspersyjnych spowodowanych
modowością, chrominancją i polaryzacją. Każdy z nich przyczynia się do powstawania
cząstkowego opóźnienia czasowego, które !ącznie decydują o ca!kowitym opóźnieniu
następująco
ଶ ൅ ο߬ ଶ ൅ ο߬ ଶ
ο߬ி ൌ ටο߬௠
௣
௖௛
gdzie: opóźnienie spowodowane dyspersją modową zależy od apertury numerycznej NA,
wspó!czynnika za!amania rdzenia n i d!ugości w!ókna L opisane związkiem:
ο߬௠
natomiast
opóźnienie
spowodowane
ܰ‫ܣ‬ସ
ൌ
‫ܮ‬ሾ‫ݏ‬ሿ
ͺܿ݊ଷ
dyspersją
chromatyczną
jest
uwarunkowane
wspó!czynnikiem dyspersji chromatycznej zależnym od d!ugości fali Dch(λ), szerokości
spektralnej źród!a optycznego ∆λ oraz d!ugości w!ókna L opisane związkiem:
ο߬௖௛ ൌ ‫ܦ‬௖௛ ሺߣሻ ȉ οߣ ȉ ‫ܮ‬ሾ‫ݏ݌‬ሿ
Opóźnienie spowodowane dyspersją polaryzacyjną jest o kilka rzędów mniejsze
i w przypadku uk!adów badanych w ćwiczeniu nie wymaga rozpatrywania.
W praktyce sięgając po urządzenia do konwersji EO i OE oferowane przez dystrybutorów
mamy do czynienia z urządzeniami opracowanymi dla z góry określonych typów !ączy
optycznych o zdefiniowanych przep!ywnościach. Urządzenia są tak skonstruowane, aby
zagwarantować poprawność dzia!ania dla !ączy równych i krótszych oraz o przep!ywności
równej lub mniejszej dla której zosta!y zaprojektowane. Jeżeli postawione wymagania dla
budowanego !ącza wykraczają poza granice parametrów oferowanych urządzeń lub kiedy
konfiguracja !ącza jest nietypowa to wówczas dzia!anie !ącza wymaga weryfikacji
analitycznej i nie jest gwarantowane przez producenta.
Systemy ze zwielokrotnieniem falowym (WDM) wymagają przeprowadzenia weryfikacji
budżetu mocy i pasma dla każdej d!ugości fali. W szczególności takiego przeliczenia wymaga
modyfikacja !ącza z jednokana!owego na dwukana!owy w technologii WDM.
Zadanie ćwiczeniowe polega na zbudowaniu systemu transmisji Ethernet o przep!ywności
10Mb/s z wykorzystaniem !ącza optycznego, a następnie jego modyfikację umożliwiającą
równoleg!ą transmisję strumienia zakodowanej sekwencji danych.
Przebieg ćwiczenia.
W ćwiczeniu wykorzystano:
1. media-konwertery
Microsens
10Base-T/10Base-FL
do
realizacji
transmisji
ethernetowej o przep!ywności 10Mb/s o zasięgu toru optycznego do 2km
zrealizowanego na w!óknach gradientowych 50/125um pracujący na d!. fali 850nm,
2. modu! nadawczo/odbiorczy z media-konwertera Microsens pracujący na d!. fali
1300nm,
Dane katalogowe modu!ów w za!ączniku instrukcji.
Wykonaj następujące czynności:
1. Zbuduj system transmisyjny wg poniższego schematu.
1m
Gen.
Syg.
OSC
TX
RX
1300
1300
1m
Media
Conv.
850
Media
Conv.
1m
Ethernet cable
Router
850
Ethernet cable
PC
Ethernet cable
Z danych katalogowych media-konwerterów wyznacz dysponowany budżet mocy
optycznej dla poszczególnych d!. fal uwzględniając straty na pojedynczym
z!ączu = 0,3dB
2. Oszacuj maksymalną d!ugość toru optycznego przy za!ożeniu wielkości zapasu mocy
optycznej równego 3dB dla poszczególnych kana!ów optycznych.
3. Wyznacz maksymalne oferowane pasmo optyczne dla poszczególnych kana!ów
optycznych przy maksymalnych d!ugościach torów wyznaczonych w pkt.3 przy
za!ożeniu szerokości spektralnej źróde! równych ∆λ=20nm (wspó!czynnik dyspersji
chromatycznej w!ókna dla d!. fali 850nm i 1300nm wynosi odpowiednio:
100[ps/nm·km], 1[ps/nm·km], parametry w!ókna NA = 0,2; n = 1,48)
4. Określ maksymalny zapas mocy optycznej (M) dla następującej konfiguracji
systemowej, a następnie zbuduj i uruchom zaproponowany system.
TX
Gen.
Syg.
sprzęgacz
1300
demultiplekser
800m
Media
Conv.
850
Ethernet cable
OSC
RX
1300
Media
Conv.
1200m
850
Ethernet cable
Router
PC
Należy uwzględnić straty mocy w sprzęgaczu = 4dB, a w demultiplekserze = 1,5dB.
5. Rozważ przypadek zamiany torów. Jaki wówczas będzie zapas mocy optycznej dla
poszczególnych kana!ów optycznych?
6. Wyznacz wzrost oferowanego pasma optycznego dla poszczególnych kana!ów
optycznych wynikający z zastosowanych d!ugości torów świat!owodowych.
Konw ert er mediów Et hernet
10Base-T/10Base-FL
M ICROSENS
M S410601 (SC)
Dane techniczne
7\SXU] G]HQLD
NRQZHUWHUPHGLyZGODSRá F]H VHJPHQWyZZ\NRQDQ\FK
kablem miedzianym (10Base-T) z segmentami wykonanymi
ZLDWáRZRGHPZLHORPRGRZ\P%DVH-FL)
=á F]D
1 x gniazdo RJ45
2 x wtyk SC
1 x gniazdo zasilacza 2,1 mm
Typ kabla
VNU WNDHNUDQRZDQD]ZW\NLHP5-
'áXJR üNDEOD
100 m
7\S ZLDWáRZRGX
wielomodowy 62,5/125 lub 50/125µm, duplex,
]H]á F]HP6&
'áXJR ü ZLDWáRZRGX
2 km
'áXJR üIDOL
850 nm
3U]HSXVWRZR ü
10 MBit/s
Moc transmisji
-19 dBm/850 nm (min, 62,5/125µm)
&]XáR ü
-32,5 dBm (min)
Diody LED
Power
Link
Polarity
Jabber
Receive
Transmit
Zasilanie
9'&PD[P$SU]H]]HZQ WU]Q\]DVLODF]
Temp. pracy
0°C do 55°C
7HPSVNáDGRZDQLD
-20°C do 80°C
'RSZLOJRWQR ü
5% do 80% nieskondens.
JRWRZR üGRSUDF\
SRGá F]HQLH ZLDWáRZRGXSUDZLGáRZH
NDEHO73VNU WNDSRGá F]RQ\SUDZLGáRZR
Eá GWUDQVPLVML
GDQHV RGELHUDQHSU]H] ZLDWáRZyG
GDQHV Z\V\áDQHSU]H] ZLDWáRZyG
M ICROSENS GmbH & Co. KG - Küf erst raße 16 - 59067 Hamm - Tel. +49 2381/9452 0 - Fax 9452 100 - w w w .microsens.com
Konw ert er m ediów Et hernet 10Base-T/10Base-FL (SC)
st rona 2/3
=á F]D
Obudowa
Obudowa konwertera wykonana jest z czarnej blachy stalowej. 3RQL V]\U\VXQHNLOXVWUXMH
REXGRZ NRQZHUWHUDZU]HF]\ZLVW\FKUR]PLDUDFK
60
MICROSENS
Media Converter FL/TP
XM
T
RC
V
JA
B
PO
L
LN
K
PW
R
MM
83
23
83
Firma M ICROSENS zast rzega sobie praw o do w prow adzania zmian t echnicznych. jn33/99
M ICROSENS GmbH & Co. KG - Küf erst raße 16 - 59067 Hamm - Tel. 0 23 81/94 52-0 - FAX -100 - w w w .microsens.com
Konwerter mediów
Fast Ethernet
100Base-FX/100Base-TX
MICROSENS
Dane techniczne
7\SXU] G]HQLD
NRQZHUWHUPHGLyZGODSRá F]H VHJPHQWyZZ\NRQDQ\FK
kablem miedzianym (100Base-TX) z segmentami wykonanymi
RNDEORZDQLHP ZLDWáRZRGRZ\P%DVH-FX/SX)
=á F]a
1 x gniazdo RJ45
[]á F]H67OXE6&
1 x gniazdo zasilacza
Typ kabla
VNU WNDHNUDQRZDQD]ZW\NLHP5-
'áXJR üNDEOD
100 m
7\S ZLDWáRZRGX
wielomodowy 62,5/125 lub 50/125µm,
jednomodowy 9/125µm
]H]á F]HP67OXE6&
'áXJR ü ZLDWáRZRGX
2 km (full-duplex, wielomodowy)
15/40 km (full-duplex, jednomodowy)
'áXJR üIDOL
1300 nm, opcja 850 nm
3U]HSXVWRZR ü
100 MBit/s
Moc transmisji
-19 dBm (1300 nm wielomodowy)
-20 dBm (850 nm wielomodowy)
-15 dBm min., typ. –11 dBm (1300 nm jednomodowy 15km)
&]XáR ü
-30 dBm (1300 nm wielomodowy)
-26 dBm (850 nm wielomodowy)
-31 dBm (1300 nm jednomodowy)
Diody LED
Power
FX-Link
FX-Receive
TX-Link
TX-Receive
Link Error
Zasilanie
9'&SRSU]H]]HZQ WU]Q\]DVLODF]
Temp. pracy
0°C do 55°C
7HPSVNáDGRZDQLD
-20°C do 80°C
'RSZLOJRWQR ü
5% do 80% nieskondens.
JRWRZR üGRSUDF\
SRGá F]HQLH ZLDWáRZRGXSUDZLGáRZH
GDQHV RGELHUDQHSU]H]SRUW);
NDEHOPLHG]LDQ\SRGá F]RQ\SUDZLGáRZR
GDQHV RGELHUDQHSU]H]SRUW7;
SU]HUZDQHSRá F]HQLH ZLDWáRZRGRZH
MICROSENS GmbH & Co. KG - Küferstraße 16 - 59067 Hamm - Tel. +49 2381/9452 0 - Fax 9452 100 - www.microsens.com
strona 2/2
Konwerter mediów Fast Ethernet 100Base-TX/100Base-FX
=á F]D
Obudowa
Obudowa konwertera wykonana jest z czarnej blachy stalowej. 3RQL V]\U\VXQHNLOXVWUXMH
REXGRZ NRQZHUWHUDZU]HF]\ZLVW\FKUR]PLDUDFK.
MICROSENS
Media Converter
XM
T
RC
V
JA
B
PO
L
LN
K
PW
R
60
MM
83
23
83
MICROSENS GmbH & Co. KG - Küferstraße 16 - 59067 Hamm - Tel. +49 2381/9452 0 - Fax 9452 100 - www.microsens.com
Konwerter mediów Fast Ethernet 100Base-TX/100Base-FX
strona 3/3
7\S\XU] G]H
Opis
=á F]D
MS410511
Konwerter Fast Ethernet
Multimode 1300nm SC
1x RJ45
2x SC
100Base-TX
100Base-FX
MS410512
Konwerter Fast Ethernet
Multimode 1300nm ST
1x RJ45
2x ST
100Base-TX
100Base-FX
MS410521
Konwerter Fast Ethernet SX
Multimode 850nm SC
1x RJ45
2x SC
100Base-TX
100Base-SX
MS410522
Konwerter Fast Ethernet SX
Multimode 850nm ST
1x RJ45
2x ST
100Base-TX
100Base-SX
MS410513
Konwerter Fast Ethernet
Monomode 1300nm SC, max. 15km
1x RJ45
2x SC
100Base-TX
100Base-FX
MS410514
Konwerter Fast Ethernet
Monomode 1300nm ST, max. 15km
1x RJ45
2x ST
100Base-TX
100Base-FX
MS410523
Konwerter Fast Ethernet
Monomode 1300nm SC, max. 40km
1x RJ45
2x SC
100Base-TX
100Base-FX
Nr art.
=XZDJLQDVWDá\UR]ZyMSURGXNWyZILUPD0,&526(16]DVWU]HJDVRELHSUDZRGRZSURZDG]DQLD]PLDQWHFKQLF]Q\FKWN
MICROSENS GmbH & Co. KG - Küferstraße 16 - 59067 Hamm - Tel. +49 2381/9452 0 - Fax 9452 100 - www.microsens.com