Волоконно-оптические сети

Содержание

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