• bullet
  • Rejestracja
  • bullet
Artykuy: Świa...

Nawigacja

Światłowody - wszystko o światłowodach



Światłowody - wszystko o światłowodach




Pod względem szybkości i jakości przepływu informacji światłowody stanęły wysoko ponad wszelką konkurencją. Transmisja światła jest niewrażliwa na zakłcające pola elektromagnetyczne, co jest szczeglnie istotne środowisku przemysłowym. Innym powodem stosowania optycznej transmisji sygnału jest możliwość wykorzystania bardzo szerokiego pasma, dlatego nadaje się on szczeglnie do telefonii, transmisji danych i sygnałw telewizyjnych w formie cyfrowej. W światłowodzie do transmisji danych, zamiast prądu elektrycznego, wykorzystywana jest odpowiednio modulowana wiązka światła. Rozwiązanie takie zapewnia większe pasmo przenoszenia - nawet do 3 Tb/s - , oraz większe odległości na jakie sygnał może być transmitowany bez potrzeby dodatkowego wzmacniania.



Światłowd zbudowany jest ze specjalnego rodzaju szkła kwarcowego. Głwną jego częścią jest rdzeń, ktry okrywa płaszcz i warstwa ochronna. Czasami rdzeń składa się z wielu włkien.Zasada działania światłowodu polega na użyciu dwch materiałw przewodzących światło o rżnych wspłczynnikach załamania. Wspłczynnik załamania w rdzeniu jest nieco wyższy niż w płaszczu. Promień świetlny przemieszcza się cały czas w rdzeniu, ponieważ następuje całkowite wewnętrzne odbicie promień odbija się od płaszczyzny przejścia rdzenia do płaszcza. Wokł płaszcza znajduje się izolacja ochronna. Światłowody wykonuje się zasadniczo jako jednomodowe i wielomodowe. Światłowody wielomodowe, można podzielić na dwa typy: o wspłczynniku skokowym i gradientowym najczęściej spotykane są światłowody o płynnej zmianie wspłczynnika załamania pomiędzy rdzeniem a płaszczem, czyli gradientowe.









Transmisja światłowodowa polega na przekazaniu wiązki światła, ktrego źrdłem może być laser lub dioda LED. Po drugiej stronie światłowodu jest ona odbierana przez element światłoczuły np. fotodiodę. Aby zapewnić prawidłową i szybką transmisję, wiązka światła jest modulowana. Zapobiega to mogącym pojawiać się zniekształceniom sygnału.





Światłowody dzieli się na jedno i wielo modowe oraz na wewnętrzne i zewnętrzne. Pierwszy podział wynika z ilości przesyłanych modw (fal).



W światłowodzie jednomodowym, przenosi się tylko jeden mod. Oznacza to, że wszystkie promienie odbijane są pod tym samym kątem do powierzchni płaszcza. Wszystkie promienie mają wiec jednakową drogę do przebycia i zajmuje to taki sam czas. Oznacza to, że nie powstaje dyspersja. Światłowody jednomodowe są lepsze. Umożliwiają transmisję danych bez ich wzmacniania na odległość do 100km. Prędkość transmisji sięga 3Tb/s. Źrdłem światła jest tu laser. Głwną ich wadą, hamującą ich powszechne stosowanie, jest wysoki koszt interfejsw przyłączeniowych



W wielomodowym światłowodzie, jest możliwość występowania rżnych kątw odbicia i w związku z tym następuje rozmycie krawędzi przesyłanego sygnału, czyli dyspersja



Światłowody wielomodowe przesyłają wiele modw o rżnej długości co powoduje zniekształcenia impulsu wyjściowego a co za tym idzie, zmniejszenie prędkości i odległości transmisji. W tym rodzaju światłowodu, źrdła światła jest dioda LED.



Czymś pośrednim miedzy światłowodem o pojedynczym modzie i kablami światłowodowymi o wspłczynniku skokowym, jest kabel światłowodowy gradientowy. W kablu takim wspłczynnik załamania zmniejsza się sukcesywnie od środka rdzenia na zewnątrz. Promień świetlny, ktry ukośnie chce wydostać się z centrum kabla jest uginany w sposb ciągły i kierowany z powrotem w stronę środka kabla. Rdzeń w światłowodzie gradientowym jest tak gruby, że jednocześnie może on przenosić wiele modw światła.





W światłowodzie wielomodowym, rdzeń jest dosyć gruby, ma ok. 50 mikrometrw, czyli jego średnica jest wielokrotnie większa niż długość fali przenoszonego światła. Promień światła może składać się z wielu składowych, z wielu modw, ktre mogą być przenoszone jednocześnie. Jeżeli zmniejszymy rdzeń dostatecznie (do ok. 5-10 mikrometrw, dla długości fali światła 1,3 mikrometra), to światłowd może przewodzić jedynie jeden mod. Będzie to światłowd typu jednomodowego. Ze względu na bardzo dobre własności częstotliwościowe posiada on możliwość gęstego upakowania informacji - posiada dużą pojemność kanału przenoszenia. Wadą takiego rozwiązania jest cienki rdzeń, co utrudnia łączenie światłowodw ze sobą.



Długość kabla światłowodowego jest ograniczona przez jego dyspersję i tłumienie.

Dyspersja powoduje, że poszczeglne promienie światła mają rżny czas przebiegu przez światłowd. Impuls świetlny ulega poszerzeniu (rozmyciu), co ogranicza częstotliwość maksymalną powtarzania impulsw, czyli szerokość pasma przenoszenia. Jest to szczeglnie istotne przy światłowodach wielomodowych, ponieważ rżne mody mają rżne czasy przebiegu, a to ogranicza szerokość pasma. Zjawiska te nie występują w światłowodzie jednomodowym. W światłowodach tak jedno, jak i wielomodowych, istnieje rwnież naturalna dyspersja materiału. Wynika ona ze zmian wspłczynnika załamania światła w szkle. Zależy ona od długości fali, powodowana jest też przez niejednorodności struktury materiału.



Tłumienie i dyspersja zależą od długości fali i materiału światłowodu. Pierwsze włkna wykonane w roku 1970 posiadały tłumienie rzędu 20 dB/km. Z postępem technologicznym zaczęto produkować światłowody o znacznie niższym tłumieniu, zoptymalizowano długość fal pod względem najmniejszego tłumienia. Pierwsza generacja światłowodw pracowała ze światłem o długości fali 0,85 m, druga generacja 1,3 m, a trzecia 1,55 m. Najniższe teoretyczne tłumienie występuje przy fali o długości 1,55 mm i wynosi 0,16 dB/km, podczas gdy najmniejsza dyspersja występuje przy fali o długości 1,3 m.



Złożonym problemem jest cięcie i łączenie światłowodw ze sobą. Zwłaszcza dotyczy to światłowodw jednomodowych, gdzie cienkie rdzenie w każdym segmencie kabla muszą być w stosunku do siebie ułożone idealnie centrycznie. Na styku powstają rwnież tzw. odbicia Fresnela, zwiększające tłumienność połączeń. Na przejściach można ograniczyć straty do teoretycznej granicy ok. 4%. Tłumienie na złączach jest zmienne i zawiera się miedzy 0,2 i 2 dB w zależności od typu użytego złącza i jakości wykonania.







Mała średnica rdzenia w światłowodach jednomodowych (4-10 mm) ogranicza możliwość jednoczesnego wprowadzenia do wnętrza włkna tylko pojedynczej wiązki światła. Sygnał wyjściowy charakteryzuje się niemal identycznym natężeniem impulsu optycznego oraz zbliżonym do wejściowego rozkładem natężenia pola optycznego. Konstrukcja wielomodowa pozwala na jednoczesny przesył kilku pakietw danych (wiązek światła). W rdzeniu o średnicy 50-1000 mm ze względu na występowanie niekorzystnego zjawiska dyspersji, sygnał wejściowy ulega rozmyciu na wyjściu, a im dłuższy dystans ma światło do pokonania tym zaburzenie sygnału jest większe. Aby zminimalizować rozmycie impulsu wyjściowego, stosuje się czasem światłowody wielomodowe z gradientowym wspłczynnikiem załamania światła.

Kabel zewnętrzny z włknami w luźnych tubach, jest odporny na oddziaływanie warunkw zewnętrznych. Wypełnione żelem luźne tuby zawierają jedno lub kilka włkien i oplatają centralny dielektryczny element wzmacniający. Rdzeń kabla otoczony jest specjalnym oplotem oraz odporną na wilgoć i promienie słoneczne polietylenową koszulką zewnętrzną.



Kable wewnętrzne przeznaczone są do układania wewnątrz budynku. Posiadają cieńszą warstwę ochronną i nie są tak odporne jak kable zewnętrzne.







Wypełnienie całej użytecznej części pasma światłowodu uzyskuje się poprzez nadawanie wielu sygnałw na rżnych, acz zbliżonych do siebie częstotliwościach fali światła - tzw. zwielokrotnianie WDM (Wavelength Division Multiplexing). Wszystkie pakiety danych są transmitowane niezależnie od siebie i mogą być wysyłane w tym samym czasie. Zasada ta nie obejmuje zwielokrotniania z podziałem czasu, gdzie istotne jest zachowanie stałych odstępw pomiędzy kolejnymi paczkami informacji - zwielokrotnianie TDM (Time Division Multiplexing).



Problemem pojawiającym się przy optycznym przesyłaniu informacji w sieciach rozległych jest odpowiednie pokierowanie sygnałem świetlnym, tak aby trafił on od nadawcy do odbiorcy. Owo przekierowywanie wiązki światła realizowane jest w urządzeniach nazywanych przełącznikami. jednym z ciekawszych przełącznikw optycznych jest WaveStar LambdaRouter firmy Lucent Technologies. Urządzenie składa się z matrycy miniaturowych, ruchomych luster o średnicy około 5 mm. Osadzone są one na elastycznych wiązadłach płprzewodnikowych, stanowiących swoistego rodzaju sprężynki. Dzięki sterowaniu polem elektromagnetycznym możliwa jest kontrola położenia zwierciadła, a co za tym idzie - miejsca padania odbitego od lusterka promienia światła. Należy tu jednak zaznaczyć, że konstrukcja opisywanego przełącznika optycznego jest rozwiązaniem mechanicznym, dlatego pozycjonowanie luster wymaga czasu. Aby uniknąć utraty informacji, stosuje się bufory magazynujące dane docierające do urządzenia w trakcie przełączania sygnału.

Ponieważ większość sieci światłowodowych - zarwno lokalnych, jak i rozległych - wspłpracuje z tradycyjnymi systemami łączności, przesyłany sygnał musi być konwertowany z postaci elektrycznej na optyczną i odwrotnie. Przełączniki realizujące takie funkcje nazywane są switchami optoelektrycznymi. Należy jednak pamiętać, że na skutek opźnień czasowych potrzebnych na kilkukrotną konwersję sygnału stosowanie rozwiązań hybrydowych powoduje straty w przepustowości sieci jako całości.





Do karty sieciowej światłowd przyłącza się za pomocą złącza fiber connector. Może ono wyglądać rżnie, w zależności od rodzaju.

Podsumowywując, światłowody będą z pewnością coraz częściej wykorzystywane. Zapewniają one idealne parametry transmisji. W chwili obecnej, stosuje się je w dużych sieciach lokalnych i metropolitarnych, wymagających długich odcinkw połączeniowych, w środowiskach o średnim i dużym poziomie zakłceń elektromagnetycznych oraz w połączeniach wymagających wysokiej jakości i prędkości transmisji. W małych sieciach komputerowych nadal są rzadkością, a to z powodu wysokich kosztw, jakie trzeba ponieść aby je zainstalować.



Zastosowanie światłowodw:

1. Łącza telefoniczne: w jednym z pierwszych zbudowanych systemw, światłowodowe kable połączyły budynki urzędw telefonicznych w Chicago, oddalone od siebie o l km i o 2,4 km. Kable zawierały po 24 włkna optyczne, z ktrych każde - pracując w standardzie T3 - mogło przenosić 672 kanały telefoniczne. Możliwość realizacji międzymiastowych linii z kablami światłowodowymi stała się faktem, kiedy zademonstrowano łącze optyczne o długości ponad 100 km bez wzmacniakw. Dziś możliwa jest nawet budowa podmorskiej linii światłowodowej ułożonej na dnie Oceanu Atlantyckiego. Odległość między Nowym Jorkiem a Londynem, wynosząca 6500 km, wymagałaby zainstalowania około 200 wzmacniakw rozstawionych, co 30-35 km.

2. Usługi abonenckie.

3. Sieci telekomunikacyjne w elektrowniach: Światłowody mogą być prowadzone przez tereny elektrowni lub podstacji energetycznych bez żadnego uszczerbku dla transmitowanych sygnałw. Możliwe jest dołączenie światłowodu do ktregoś z kabli przewodzących prąd lub po prostu wykonanie kabla energetycznego zawierającego rwnież żyłę światłowodową.

4. Linie telekomunikacyjne wzdłuż linii energetycznych.

5. Telekomunikacyjna sieć kolejowa.

6. Łączność terenowa.

7. Rozgłośnie telewizyjne: Niewielki ciężar kabla światłowodowego jest bardzo wygodny przy transmisjach "na żywo, umożliwia, bowiem znaczną swobodę ruchu kamer i minikamer. W zastosowaniach tych wykorzystuje się tylko jeden kanał, a więc sygnał może być przekazywany w paśmie podstawowym w postaci analogowej. Szerokość pasma 6 MHz jest w zupełności wystarczająca.

8. Telewizja kablowa.

9. Zdalna kontrola i ostrzeganie: Światłowody skutecznie konkurują z kablami koncentrycznymi rwnież w zakresie transmisji sygnałw wizyjnych dla celw zdalnej kontroli i nadzoru. Duża odporność na zakłcenia elektromagnetyczne oraz mała podatność na zniszczenie wskutek wyładowań atmosferycznych są w tych zastosowaniach szczeglnie istotne.

10. Pociski sterowane światłowodami.

11. Komputery: Systemy światłowodowe są szczeglnie predysponowane do transmisji danych w postaci cyfrowej, na przykład takich, jakie powstają w komputerach, Możliwe jest wykonywanie połączeń między centralnym procesorem a urządzeniami peryferyjnymi, między centralnym procesorem a pamięcią oraz między rżnymi procesorami. Małe rozmiary i niewielki ciężar, dobre zabezpieczenie informacji wynikające z "zamknięcia" promieniowania wewnątrz włkna optycznego sprawiają, że światłowody są odpowiednim torem do transmisji danych, bez względu na odległość.

12. Wewnętrzne przekazywanie danych.

13. Lokalne sieci komputerowe.

14. Okablowanie samolotw i statkw: Istotną zaletą w zastosowaniach na statkach i w samolotach jest zmniejszone ryzyko iskrzenia i pożaru.






Przykadowe prace

Analiza SWOT- Gmina Zblewo

Analiza SWOT- Gmina Zblewo Analiza SWOT Gminy Zblewo Silne strony: dogodne warunki do rozwoju turystyki i rekreacji, dobra sieć telekomunikacyjna, walory krajobrazowo - przyrodnicze, aktywność społeczeństwa, dążenie do sukcesu. dobre położ...

Ściąga z rachunkowości

Ściąga z rachunkowości Koszt- oznacza wyrażone w pieniądzu zużycie zasobw w związku z wytworzeniem i sprzedażą produktw i realizowaniem innych celw organizacji Wyrżnia się dwie kategorie kosztw: a) koszty związane z przeszłym, bieżącym lub prz...

Aktion fuer Umweltschutz- akcja na rzecz ochrony środowiska

Aktion fuer Umweltschutz- akcja na rzecz ochrony środowiska In heutiger Welt sind die Probleme der Umweltverschmutzung bekannt. Fast jede Familie, die in grossen Staedten wohnt, will ins Gruene fahren, um ein wenig Zeit an der freien Luft zu verbringen. Sie nehmen also etwas zum trinken und zum essen mit und dann fahren si...

Życie i Twrczość Karola Szymanowskiego

Życie i Twrczość Karola Szymanowskiego Karol Maciej Szymanowski urodził się 6 października 1882 roku we dworze wsi Tymoszwka na Ukrainie, w dziedzicznym majątku rodu Szymanowskich, jako trzecie dziecko Stanisława i Anny z domu Taube. Tam też spędził swoje dzieciństwo...

Elektryczność w domu

Elektryczność w domu Elektryczność w domu Energia elektryczna ma w domu wiele zastosowań - zasila lampy, telewizor, kuchenki, magnetowid i wiele innych urządzeń. Elektryczność trafia w domach do dwch rodzajw obwodw - oświetleniowego i gniazd w ścianach. Urząd...

Życie Chrześcijan i pogan na podstawie "Quo Vadis" H. Sienkiewicza - charakterystyka porwnawcza

Życie Chrześcijan i pogan na podstawie "Quo Vadis" H. Sienkiewicza - charakterystyka porwnawcza Henryk Sienkiewicz w powieści ?Quo Vadis? ukazał życie w starożytnym Rzymie. Jego mieszkańcw można podzielić na dwie grupy: pogan i chrześcijan. Ich postawa i cele w życiu by...

Na wybranych przykładach omw rżne sposoby i funkcje kreacji postaci lekarza w literaturze.

Na wybranych przykładach omw rżne sposoby i funkcje kreacji postaci lekarza w literaturze. I Literatura podmiotu 1. Żeromski S., Ludzie bezdomni, wyd. Zielona Sowa, Krakw 2008. 2. Camus A., Dżuma, wyd. Państwowy Instytut Wydawniczy, Warszawa 1957. 3. Żeromski S., Siłaczka, wyd. Gr...

Układ Warszawski

Układ Warszawski Układ Warszawski Sprzeczność ideowa i interesw pomiędzy mocarstwami zwycięskimi, doprowadziła do wzrostu napięcia, głwnie pomiędzy ZSRR i Stanami Zjednoczonymi, gdyż po wojnie te dwa zwycięskie mocarstwa w głwnej mierze decydowały o losa...

Zobacz wszystkie

Nawigacja

Tagi

studia szkoa streszczenie notatka ciga referat wypracowanie biografia opis praca dyplomowa opracowania test liceum matura ksika

Prawa

Do g?ry