kontakt
Wyższa szkoła informatyki - link
strona główna
Wprowadzenie
O światłowodacha
Klasyfikacja światłowodów
Wytwarzanie kabli światlowodowych
Spawanie światłowodów
Techniki światłowodowe
    Zwiększanie    przepustowości    światłowodów
    Systemy transmisji
Trakty światłowodowe
KONTAKT

Tech. światłowodPrzepustowość

Techniki światłowodowe...

Zwiększanie przepustowości światłowodów

Prace badawcze prowadzone w ostatnich latach nad zwiększeniem przepływności światłowodów przyniosły nieoczekiwane rezultaty. Dzięki zastosowaniu tzw. techniki zwielokrotniania z podziałem czasu TDM (Time Division Multiplexing), polegającej na transmisji strumieni danych w ustalonych dla nich "szczelinach" czasowych, okazało się, że włókna optyczne mogą mieć niemal nieograniczoną pojemność.
Rys. Zasada zwielokrotniania falowego - Wypełnienie całej użytecznej części pasma światłowodu uzyskuje się poprzez nadawanie wielu sygnałów na różnych, 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 odstępów pomiędzy kolejnymi paczkami informacji - zwielokrotnianie TDM (Time Division Multiplexing).

Ta technika pozwala na wzrost przepływności pojedynczego włókna do 40 Gbit/s. Niestety, dalsze zwiększanie szybkości nadawania pakietów danych w tego rodzaju przekazach napotyka na bariery wynikające z przyczyn technicznych, a mianowicie konstrukcji stosowanych w teleinformatyce modulatorów i demodulatorów sygnału.

Dalsze zwiększenie przepustowości światłowodów uzyskuje się dzięki zastosowaniu zwielokrotniania falowego WDM (Wave Division Multiplexing). Technika zwielokrotniania z podziałem długości fali, (w przeciwieństwie do standardowych sposobów transmisji) zapełnia niemal całą użyteczną część pasma światłowodu. Dzięki wykorzystaniu jednocześnie wielu kanałów optycznych przesyłane są tym samym światłowodem sygnały o różnych długościach fali światlnej. Powoduje to zwiększenie sumarycznej przepływności informacyjnej światłowodu poprzez lepsze wykorzystanie całego dostępnego dla światłowodu zakresu długości fal. Co ciekawe, zastosowanie wielu niezależnych od siebie kanałów ułatwia jednoczesne przesyłanie informacji różnego typu, np. danych komputerowych, programów telewizyjnych czy rozmów telefonicznych, gdyż na każdym kanale transmitowane są wyłącznie dane o ściśle określonym charakterze.
  Jednakże aby uzyskać wysokie szybkości przesyłania informacji, nie wystarczy sama technika nadawania. Niezbędny jest również odpowiedni trakt świetlny (światłowód). Jako medium transmisyjne stosowane są tu jednomodowe włókna światłowodowe o specjalnej konstrukcji, a jako źródło światła wykorzystuje się lasery charakteryzujące się stabilną emisją (niezależnie od temperatury pracy) używanej linii widmowej (długości fali). Zarówno prace nad udoskonaleniem fizycznej struktury samego światłowodu, jak i zwiększeniem gęstości upakowania przesyłania danych w coraz krótszych odcinkach czasowych umożliwiły opracowanie tzw. technologii zwielokrotnienia gęstego DWDM (Dense WDM) oraz ultragęstego rozmieszczenia fal optycznych UWDM (Ultra WDM). Dzięki temu w najszybszych obecnie kablach światłowodowych można przesłać dane z szybkoścą
10 Tbit/s - i to wszystko w pojedynczym włóknie!

 Rys. Rozkład energii optycznej a konstrukcja światłowodu - Mała średnica rdzenia w światłowodach jednomodowych (4-10 mm) ogranicza możliwość jednoczesnego wprowadzenia do wnętrza włókna 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 pakietów 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 współczynnikiem załamania światła.

Świetlana przyszłość

Przy zastosowaniu w technice komputerowej fotonu zamiast elektronu, dzisiejsze komputery sięgające szybkością 3,5GHz wydadzą się być prymitywnymi dinozaurami. Jeśli zastosujemy fotony jako nośniki informacji, nadejście kolejnej rewolucji w technice jest nieuniknione.
Oto kilka porównań, naświetlających skalę nadchodzącego "przewrotu".
 - Jak powszechnie wiadomo, do przepływu prądu potrzebny jest metal lub półprzewodnik, w którym "płynące" NOŚNIKI poruszają się z prędkością około 2 cm/s.
Wystarczy pomyśleć o fotonie i już jesteśmy bliscy odkrycia na miarę Einsteina: przecież nic nie porusza się szybciej niż ,b>foton (światło) 300000 km/s.
Wnioski są proste i oczywiste.
 - Oto inny aspekt fotoniki -jak wiadomo, przez światłowód może płynąć jednocześnie światło o różnych długościach fal, a promienie mogą się krzyżować z innymi nie ulegając przy tym znaczącym zniekształceniom. Tymczasem w poczciwej elektronice każda ścieżka musi być izolowana od innej, a pasmo np. dla kabla miedzianego jest ograniczone.

Wprowadzenie   O światłowodach   Klasyfikacja światłowodów   Wytwarzanie kabli światłowodowych   Spawanie światłowodów
Techniki światłowodowe   Trakty światłowodowe   KONTAKT