Волоконно-оптические сети
Убайдуллаев Р.Р.
[spoilerСодержание]1. Основные сведения о ВОЛС.............................................................................................................7
1.1. Общие положения...........................................................................................................................7
Преимущества ВОЛС................................................................................................................7
Недостатки ВОЛС......................................................................................................................9
Типовая схема системы волоконно-оптической связи.........................................................10
1.2. Основные компоненты ВОЛС......................................................................................................10
Литература к предисловию и главе 1..................................................................................................12
2. Оптическое волокно........................................................................................................................13
2.1. Типы оптических волокон.............................................................................................................13
Многомодовые градиентные волокна....................................................................................15
Одномодовые волокна.............................................................................................................15
2.2. Распространение света по волокну..............................................................................................16
Геометрические параметры волокна......................................................................................16
Длина волны отсечки (cutoff wavelength)..............................................................................20
Затухание.................................................................................................................................23
Потенциальные ресурсы волокна и волновое уплотнение..................................................27
Дисперсия и полоса пропускания...........................................................................................28
Межмодовая дисперсия...........................................................................................................29
Хроматическая дисперсия.......................................................................................................30
Поляризационная модовая дисперсия....................................................................................33
2.3. Характеристики поставляемых волокон......................................................................................35
Градиентное многомодовое волокно.....................................................................................35
Функциональные свойства одномодовых волокон..............................................................39
Литература к главе 2.............................................................................................................................46
3. Пассивные оптические компоненты...............................................................................................47
3.1. Разъемные соединители................................................................................................................47
Типы конструкций...................................................................................................................47
Вносимые потери.....................................................................................................................49
Надежность, механические, климатические и другие воздействия....................................54
Стандарты соединителей.........................................................................................................55
SC..............................................................................................................................................55
ST..............................................................................................................................................56
FC..............................................................................................................................................56
МIС...........................................................................................................................................57
Оптические шнуры..................................................................................................................58
Адаптеры быстрого оконцевания...........................................................................................58
Механический сплайс (МС)....................................................................................................59
Производители и поставщики................................................................................................59
3.2. Сварное соединение волокон........................................................................................................60
Количественные оценки качества сварки..............................................................................62
3.3. Оптические разветвители..............................................................................................................64
Древовидный разветвитель (tree coupler)..............................................................................65
Звездообразный разветвитель (star coupler)..........................................................................65
Ответвитель (tap)......................................................................................................................65
Параметры, характеризующие разветвитель.........................................................................66
3.4. Устройства волнового уплотнения WDM...................................................................................69
Основные технические параметры WDM фильтров............................................................70
Широкозонные и узкозонные WDM фильтры......................................................................72
3.5. Оптические изоляторы..................................................................................................................73
Вращение плоскости поляризации.........................................................................................73
Принцип действия оптического изолятора...........................................................................74
Технические параметры..........................................................................................................74
3.6. Другие специальные пассивные компоненты ВОЛС.................................................................76
Аттенюаторы...........................................................................................................................76
Оптические переключатели....................................................................................................77
Соединительные герметичные муфты...................................................................................78
3.7. Оптические распределительные и коммутационные устройства.............................................79
Терминирование ВОК.............................................................................................................79
Оптический узел.......................................................................................................................80
Оптические распределительные устройства (ОРУ).............................................................80
Оптические кроссовые устройства (ОКУ).............................................................................84
Интерконнект и кросс-коннект...............................................................................................84
Принципы построения оптического кроссового устройства...............................................86
Обслуживание ОКУ.................................................................................................................87
Оптические кроссы высокой и сверхвысокой плотности....................................................88
Примеры инсталляции кроссового оборудования................................................................90
Литература к главе 3.............................................................................................................................91
4. Электронные компоненты систем оптической связи....................................................................93
4.1. Передающие оптоэлектронные модули.......................................................................................93
Типы и характеристики источников излучения....................................................................93
Светоизлучающие диоды........................................................................................................94
Лазерные диоды.......................................................................................................................95
Другие характеристики...........................................................................................................97
Основные элементы ПОМ.......................................................................................................99
4.2. Приемные оптоэлектронные модули...........................................................................................99
Основные элементы приемных оптоэлектронных модулей................................................99
Принципы работы фотоприемника......................................................................................101
Технические характеристики фотоприемников...............................................................................104
Лавинный фотодиод..............................................................................................................108
Электронные элементы ПРОМ.............................................................................................110
4.3. Повторители и оптические усилители.......................................................................................111
Проблема расстояния.............................................................................................................111
Типы ретрансляторов.............................................................................................................111
Повторители для цифровых линий связи............................................................................113
Оптические усилители.......................................................................................................................114
4.4. Разновидности усилителей EDFA..............................................................................................119
Усилители на кремниевой основе........................................................................................120
Усилители на фтор-цирконатной основе.............................................................................121
Литература к главе 4...........................................................................................................................122
5. Сети передачи данных....................................................................................................................124
5.1. Мультиплексирование................................................................................................................124
Частотное мультиплексирование FDM................................................................................124
Синхронное временное мультиплексирование...................................................................125
Статистическое (асинхронное) временное мультиплексирование...................................131
Инверсное мультиплексирование........................................................................................133
5.2. Сети с коммутацией каналов и пакетов.....................................................................................134
Коммутация каналов..............................................................................................................135
Коммутация пакетов..............................................................................................................136
Коммутация каналов на разных скоростях и сети ISDN....................................................141
Протокол Х.25........................................................................................................................142
Ретрансляция кадров Frame Relay........................................................................................143
Ретрансляция ячеек Cell Relay..............................................................................................144
Эволюция концепций передачи информации с появлением волокна..............................144
5.3. Эталонная модель OSI.................................................................................................................145
Стандарты IEEE 802..............................................................................................................147
Литература к главе 5...........................................................................................................................148
6. Сети FDDI.......................................................................................................................................149
6.1. Принцип действия.......................................................................................................................150
6.2. Составляющие стандарта FDDI..................................................................................................152
6.3. Типы устройств и портов............................................................................................................154
Топологии сетей FDDI...........................................................................................................157
6.4. Оптический обходной переключатель.......................................................................................160
Подключение к сети через OBS............................................................................................161
Устройство OBS.....................................................................................................................163
6.5. Кабельная система и уровень PMD............................................................................................164
Стандарты MMF-PMD, SMF-PMD и TP-PMD....................................................................165
Функция регистрации сигнала уровня PMD.......................................................................166
Оптические соединители.......................................................................................................167
Сравнения оптического волокна и витой пары...................................................................169
6.6. Уровень PHY...............................................................................................................................169
Синхронизация часов............................................................................................................170
Кодирование и декодирование данных...............................................................................170
Особенности кодирования при передаче по витой паре....................................................174
Эластичный буфер.................................................................................................................176
Функция сглаживания...........................................................................................................177
Фильтр повторений................................................................................................................178
6.7. Уровень MAC..............................................................................................................................178
Маркеры и кадры...................................................................................................................179
Временной анализ процессов передачи маркера и кадров................................................180
Мониторинг и инициализация кольца.................................................................................184
6.8. Обзор уровня SMT.......................................................................................................................185
Управление соединениями СМТ..........................................................................................185
Управление кольцом RMT....................................................................................................186
Управление, основанное на передаче кадров FВМ............................................................187
Когда рекомендуется использовать технологию FDDI......................................................187
Поставляемое оборудование.................................................................................................190
Литература к главе 6...........................................................................................................................192
7. Сети Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet..................................................................................194
7.1. Сети Ethernet................................................................................................................................195
Формат кадра Ethernet...........................................................................................................195
Основные варианты алгоритмов случайного доступа к среде..........................................197
Протокол CSMA/CD..............................................................................................................200
Спецификации физического уровня IEEE 802.3 и типы портов.......................................205
AUI.......................................................................................................................................................206
7.2. Основные типы устройств Ethernet............................................................................................206
AUI интерфейс и трансиверы Ethernet.................................................................................206
FO/M....................................................................................................................................................208
Оптические конвертеры Ethernet UTP (10Base-T/10Base-FL, 10Base2/10Base-FL)........208
Рабочая станция, сетевая карта.............................................................................................209
Повторитель (концентратор).................................................................................................210
Коммутатор............................................................................................................................213
7.3. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Ethernet.........................................217
Расчет параметров коллизионного домена Ethernet (Модель 1).......................................217
Расчет параметров коллизионного домена Ethernet (Модель 2).......................................218
7.4. Сети Fast Ethernet........................................................................................................................222
Архитектура стандарта Fast Ethernet....................................................................................222
Физические интерфейсы Fast Ethernet.................................................................................223
Типы устройств Fast Ethernet................................................................................................226
7.5. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Fast Ethernet.................................227
FX........................................................................................................................................................228
Устройство/кабельный сегмент.........................................................................................................230
7.6. Дуплексный Ethernet....................................................................................................................231
7.7. Сети Gigabit Ethernet (стандарты IEEE 802.3z и 802.3ab)........................................................232
Архитектура стандарта Gigabit Ethernet..............................................................................233
Особенности использования многомодовых ВОК.............................................................236
Уровень MAC.........................................................................................................................239
Расширение носителя............................................................................................................240
Пакетная перегруженность...................................................................................................241
Типы устройств......................................................................................................................241
7.8. Миграция Ethernet к магистральным сетям...............................................................................243
Литература к главе 7...........................................................................................................................250
8. Полностью оптические сети..........................................................................................................253
8.1. Основные определения и элементы...........................................................................................253
8.2. Плотное волновое мультиплексирование..................................................................................255
Мультиплексоры DWDM......................................................................................................255
Пространственное разделение каналов и стандартизация DWDM...................................259
8.3. Применение оптических усилителей EDFA..............................................................................262
Технические параметры усилителей EDFA........................................................................263
Классификация усилителей EDFA по способам применения...........................................269
Расчет числа каскадов линейных усилителей EDFA..........................................................270
8.4. Оптимизация WDM/TDM...........................................................................................................274
Протяженность линии...........................................................................................................275
Трибные интерфейсы.............................................................................................................276
Существующие архитектуры SDH.......................................................................................276
Миграция к оптическому уровню........................................................................................277
8.5. Оптические коммутаторы...........................................................................................................277
Разветвитель-коммутатор 2х2 (элемент 2х2)......................................................................278
Оптические коммутаторы nхn..............................................................................................279
Сведения из теории коммутации и общий анализ некоторых коммутаторов.................281
8.6. Волновые конвертеры.................................................................................................................284
8.7. Классификация полностью оптических сетей..........................................................................285
Простая многоволновая линия связи SMWL......................................................................287
Параметры многоволновых мультиплексных линий связи...............................................288
8.8. AON с коммутацией каналов......................................................................................................290
Широковещательная AON....................................................................................................290
AON с пассивной волновой маршрутизацией.....................................................................293
AON с активной волновой маршрутизацией.......................................................................293
8.9. AON с коммутацией пакетов......................................................................................................298
Сеть с последовательной битовой коммутацией................................................................299
Сеть с параллельной битовой коммутацией........................................................................300
8.10. Архитектура AON......................................................................................................................301
8.11. Прототипы и коммерческие реализации AON........................................................................304
Литература к главе 8...........................................................................................................................306
9. Сети абонентского доступа............................................................................................................309
9.1. Концепции развития абонентских сетей....................................................................................310
Традиционная информационная абонентская сеть.............................................................311
Гибридная волоконно-коаксиальная сеть............................................................................313
Концепция "волокно в монтажный шкаф"..........................................................................314
Концепция "волокно в квартиру".........................................................................................314
9.2. Сети HFC.....................................................................................................................................315
Спецификации физического уровня стандарта 802.14.......................................................315
Частотное распределение потоков.......................................................................................316
Распределение восходящих потоков....................................................................................316
Распределение нисходящих потоков...................................................................................317
Физические особенности восходящих и нисходящих потоков.........................................317
9.3. Платформа доступа Homeworx...................................................................................................319
Предоставляемые услуги.......................................................................................................319
Основные элементы архитектуры........................................................................................320
Структура потоков и транспортные характеристики Homeworx......................................323
Система спектрального смещения.......................................................................................325
Сценарии развертывания платформы Homeworx...............................................................326
9.4. Межстудийный телевизионный обмен и система DV6000......................................................327
Литература к главе 9...........................................................................................................................330[/spoiler]
Скачать
