Transmisie video prin fibră optică [309091]

Transmisie video prin fibră optică

Autor: Student: [anonimizat]: Prof.dr.ing. Dan Curpen

Conținut

Introducere….

Cap 1…

1.1. Modelul teoretic al unui sistem de comunicație

1.2. Modalități de transmmisie ale semnalelor TV pe diferite medii de propagare. Avantaje și dezavantaje.

Cap 2..

2.1. Cabluri cu fibre optice.

2.2.Echipamente de transmisie și recepție pe fibra optică.

2.3. Rețele PON.

Cap 3

3.1.[anonimizat] a semnalului video.

3.2.Arhitectura sistemelor digitale pentru transportul unui număr mare de canale

3.3. Tehnologia WDM.

Cap 4

4.1.Echipamente folosite în proiect și parametrii acestora ([anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], televizorul).

4.2.Schema bloc utilizată.

4.3.Utilizarea conectorilor pe fibre optice.

4.4.Funcționarea rețelei și simularea amplasamentelor utilizatorului final la diferite distanțe.

4.5. Configurații de rețele PON și aprecierea calității semnalului video la utilizatorul final.

Cap 5

Concluzii.

Demonstrarea funcționării transmisiilor video pe o rețea pasivă de fibre optice.

Aprecierea calității semnalului la utilizatorul final.

Utilizarea diferitelor topologii de rețele PON.

Generalități referitoare la comunicațiile optice

Dezvoltarea puternică a [anonimizat] a informației a dus la crearea unor sisteme informaționale prin care abonații au acces la diverse tipuri de informații, (telefonie, [anonimizat], [anonimizat], etc).

Sistemele de comunicații pe fibre optice constituie astăzi mijlocul cel mai eficient de transmitere prin cabluri a semnalelor informaționale de bandă largă.

Era comunicațiilor optice moderne incepe cu invenția laserului (1958) și realizarea primului laser (1960). [anonimizat]. O [anonimizat].

La sfârșitul anilor ’80 ai secolului XX s-a [anonimizat]. In paralel s-au studiat și perfecționat și receptoarele optice ([anonimizat], InP etc), care insă nu au ridicat probleme tehnologice deosebite.[1]

[anonimizat] (PON), de la emițător până la receptorul TV. [anonimizat], [anonimizat].

Structura lucrării cuprinde cinci capitole în care sunt tratate :

-noțiuni introductive referitoare la transmisia informației și la unele sisteme de comunicații (cap.1);

-considerații asupra modurilor de propagare a [anonimizat]-o rețea PON și parametrii urmăriți (cap.2);

-[anonimizat], transmisia pe fibră optică și revenirea lui la forma analogică (cap.3);

-[anonimizat], [anonimizat]orile și aprecierea calității semnalului video la recepție (cap.4.);

-concluziile referitoare la realizarea unei rețele în teren, topologia acesteia legată de condițiile de calitate impuse.

Cap.1.

Modelul teoretic al unui sistem de comunicație

Dezvoltarea unor tehnici avansate de comunicații, care sunt bazate pe semnale digitale, s-au creat cu ajutorul dezvoltarii tehnologice în domeniul electronicii digitale.

Fig 1.1 Schema bloc generală a unui sistem de comunicații digitale

Un semnal, mai precis semnalul mesaj se poate prelua de la doua surse și mai precis, de la o sursă analogică (voce) sau de la o sursă digital (calculator). Semnalul analogic este transformat in forma digital (biți 1 și 0) cu ajutorul convertorului A/D care eșanționează și cunatizează. Convertorul A/D este adus într-o formă mai scurtă cu ajutorul codorului sursei care realizează ca prima operatie a codorului scopul acestui rezultat. Semnalul obținut are o redundanță mai scăzută, dar viteza de transmisie a crescut (reduce banda necesară transmisiei). Codorul de canal îl readuce într-o formă mai lungă, adăugându-i intenționat o informație redundantă pentru a putea realiza corecția erorilor cauzate de zgomotele și interferențele aferente canalului de transmisie. Datorită faptului că transmisia se face la frecvențe înalte, rolul modulatorului este acela de a transfera banda de bază a semnalului util, în jurul unei purtătoare. Aceasta se alege astfel încât rezultatul să se situeze în banda canalului de transmisie. Uneori transmisia se face în banda de bază, modulatorul numindu-se modulator de bandă de bază sau formator și transformă semnalul digital într-o formă acceptabilă transmisie. Amplificatorul de putere, urmează întotdeauna modulatorul, și are rolul de a obține semnal util la distanțe mari.

Transmisia la înaltă frecvență necesită modularea și demodularea pe o frecvență intermediară IF. Această variantă necesită un bloc modulator suplimentar inserat între modulator și amplificatorul de putere. Dacă frecvența intermediară IF este prea aproape de purtătoare, sunt necesare mai multe etaje de modulare.

Pentru sisteme fără fir (wireless) sarcina amplificatorului de putere este antena de emisie.

Mediul de transmisie este numit uzual canal (de transmisie). Aici se adaugă zgomote, atenuări și apare fenomenul de fading (semnalul ajunge pe două căi cu întârzieri diferite). Zgomotele pot fi de orice tip și se pot datora unor cauze externe sau chiar sistemului.

Receptorul realizează procesarea inversă a semnalului fată de emițător. Astfel semnalul slab recepționat (de către antena de recepție la sistemele wireless), este amplificat (cu un amplificator de zgomot redus LNA), convertit într-o frecvență intermediară (dacă este necesar) și dacă este necesar este demodulat. Urmează apoi înlăturarea redundanței și refacerea semnalului original înainte de a fi trimis către utilizator (analogic sau digital).

Schemele reale ale unui sistem de comunicație pot fi mult mai complicate. Ele pot conține multiplexoare, codoare, etc., sau pot fi mult mai simple. În general singurele blocuri esențiale sunt modulatorul, canalul, demodulatorul și amplificatoarele.

Pentru analiza performanțelor și descrierea tehnicilor de modulare și demodulare, se va utiliza un model simplificat al sistemului de comunicație.

Fig 1.2 Modelul simplificat al sistemului de comunicație

Canale de comunicație

Caracteristicile canalului de comunicație joacă un rol important în alegerea, studierea și proiectarea schemelor de modulație. Acestea din urmă sunt studiate pentru diferite canale de transmisie, cu scopul de a le afla performanțele și a le compara.

Canale de bandă limitată

Când banda canalului este mai mică decât a semnalului, canalul are bandă limitată. Acest lucru duce la interferențe intersimbol (impulsurile se extind dincolo de durata de la emisie). Acest lucru duce la creșterea probabilității de eroare (bit rate error – rata de eroare pe bit). Atunci când creșterea benzii canalului nu este posibilă sau necesită costuri prea mari, se folosesc tehnici de egalizare, tehnici care se înmulțesc continuu.

Fading-ul

Acesta este un fenomen ce apare când într-un punct ajung 2 replici ale aceluiași semnal venite pe drumuri diferite, cu întârzieri diferite și se manifestă prin variații rapide ale amplitudinii și fazei. Apare datorită interferențelor între cele două (sau mai multe) replici ale undei. Dacă întârzierile între semnale sunt mai mari decât rata de bit acestea sunt interpretate ca semnale diferite.

Metode de modulație în banda de bază

Modulația digitală este un proces care transpune un simbol digital într-un semnal adecvat transmiterii. Pentru distanțe scurte, se folosește de regulă modulația în banda de bază, numită și codare de linie (line coding). Secvența de simboluri digitale este utilizată pentru a crea o formă de undă dreptunghiulară care să transmită fiecare simbol fără ambiguitate. Astfel se folosește amplitudinea pulsurilor, durata lor și poziția în cadrul trenului de impulsuri

Fig 1.3 Exemple de modulație în banda de bază

Un prim tip de modulație este NRZ-L (non return to zero level) care transmite un „1” cu un puls pozitiv de durată T și „0” cu un puls negativ de aceeași lungime.

Un alt tip de modulație este RZ unipolar (return to zero) care marchează „1” cu un impuls pozitiv de durată T/2, iar „0” cu nimic.

Un al treilea tip este codul Bi-phase L sau Manchester, modulație care codează cu impuls pozitiv o jumătate din durata de bit și cu impuls negativ cealaltă jumătate bitul de „1” și invers pentru „0”. Aceste coduri sunt reprezentate în figura următoare.

Pentru distanțe mari sau pentru transmisii radio, se utilizează de regulă o purtătoare.

Modalități de transmmisie ale semnalelor TV pe diferite medii de propagare. Avantaje și dezavantaje.

Transmisia semnalelor de televiziune constituie una din actiunile de importanta si de complexitate prin care se asigura utilitatea informatiilor ce se vehiculeaza prin sistemele TV.

O prima prelucrarea in vederea transmisiei fluxului digital DVB o constituie modularea, proces specific in functie de sistemul de transmisie: local intrastudio, prin cablu, prin satelit sau terestru. Tipurile de modulatie digitala folosite in televiziune sunt: QPSK si QAM, in variantele lor specific.

Sistemele de transmise a semnalelor TV la distant au structuri bine definite care permit vehicularea informatiei TV folosind una sau mai multe purtatatoare de radiofrecventa.

Principii si particularitati ale modulației digitale utilizate în televiziune

Tipurile de modulație digitala utilizate in televisiune sunt: QPSK – Quadrature Phase Shift Keying, QAM – Quadrature Amplitude Modulation și OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing.

Modulația QPSK este o modulație de fază utilizată în televiziunea digitală standard pentru legături terestre în domeniul microundelor (prin radiorelee) și pentru distribuția programelor TV prin satelit. Utilizeaza 2 biti pe simbol.

Modulația QAM este o modulație de fază și de amplitudine utilizată în transmisiile TV prin cablu și în cadrul legăturile terestre prin microunde. Modulația QAM are două variante mai des utilizate în televiziune 16-QAM și 64-QAM, variante care diferă doar prin numărul de biți alocat fiecărui simbol, 4 biti si respectiv 8 biti.

Modulația OFDM este cunoscută și sub forma: modulația COFDM – Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Acest tip de modulație are la bază o mulțime de frecvențe purtătoare (de ordinul miilor) care au particularitatea de a fi egal decalate (distanțate) în frecvență și fiecare purtatoare de frecventa fiind modulata de tip QPSK sau QAM cu fluxul digital TV. Acest tip de modulație este utilizat în televiziunea digitală terestra (DVB-T) și televiziunea terstră mobilă (DVB-H).

Modulația 8VSB – 8 Vestigial Side Band, este o modulație în amplitudine cu 8 nivele de amplitudine și rest de bandă laterală, este un tip de modulație parțial utilizată în transmisiile terestre din U.S.A. (ATSC – standard elaborat de Advanced Television Systems Committee).

Componenta principală în cazul modulațiilor de tip QPSK și QAM este modulatorul în cuadratură cunoscut sub denumirea de modulator I/Q în care semnificația notațiilor este: I – in phase (în unghi); Q – amplitudine (distanța față de centrul constelației)

Modulatorul în cuadratură (modulator I/Q)

În televiziunea color analogică, modulatorul în cuadratură este folosit în sistemele PAL și NTSC la transmiterea informației de culoare.

Fig 1.4 Schema bloc a unui modulator în cuadratură I/Q

Modulatorul în cuadratură conține două mixere care primesc semnal de la același oscilator local, mixerul I primește semnal cu faza zero, iar mixerul Q primește semnal defazat cu 90°. Semnalele decalate între ele cu 90° sunt în cuadratură și nu se influențează între ele, deci sunt independente. În acest fel rezultă două căi independente I și Q pe care le urmează semnalul. După mixare acestea sunt însumate. Calea Q primește un semnal cosinusoidal iar calea I primește un semnal sinusoidal.

Frecvența oscilatorului este de 70 MHz sau de 36 MHz. Se lucrează astfel pe o frecvență mică urmând ca în sistemul de emisie să realizeze o conversie în banda de bază a emisiei, la frecvențe de ordinul sutelor de MHz în cazul transmisiei terestre cu acoperire locală, sau a zecilor de GHz în cazul transmisiilor prin radioreleu.

Un modulator I/Q poate realiza o modulație pură de amplitudine, o modulație pură de fază sau o combinație între acestea în funcție de tipul acestuia. Funcționarea modulatorului în cuadratură presupune analiza următoarelor situații particulare:

· Semnalul poate avea valorile ±1 pe calea I iar pe calea Q valoarea zero. La ieșirea mixerului semnalul va arăta ca în figura 1.2.b.

· Semnalul poate avea valorile ±1 pe calea Q iar pa calea I valoarea zero. La ieșirea mixerului semnalul va arăta ca în figura 1.3.a.

· Pe ambele căi I și Q semnalul poate avea valoarea ±1. În acest caz sunt posibile patru combinații, câte una în fiecare cadran, numite constelații. Diagrama de constelații este reprezentată în figura 1.3.b.

Pe baza modulație de fază QPSK se poate trece la modulațiile de ordin superior, obținute prin modificarea simultană a fazei și amplitudii, se obțin astfel celelalte tipuri de modulații folosite curent în televiziune, modulațiile de tip 16- QAM și 64-QAM

Aspectul constelației ține de tipul de modulație și este determinat de pozițiile posibile, în fază (unghi) și/sau amplitudine (distanța față de centru), care pot fi luate de către purtătoare. În cazul modulatorului purtătoarea este reprezentată de către semnalul generat de oscilator și care poate avea frecvența de 70 MHz sau 36 MHz.

În cazul modulației 16-QAM se pot transmite simultan patru biți pe simbol iar în cazul 64-QAM se pot transmite simultan șase biți pe simbol, banda necesară transmiterii informației reducându-se corespunzător acestei creșteri a numărului de biți ai unui simbol de la ieșirea modulatorului.

Demodulatorul I/Q

La recepție, pentru a se putea realiza demodularea este necesară refacerea purtătoarei. Pentru aceasta, semnalul de la intrare (semnalul modulat digital – iqmod(t)) este multiplicat de două ori. În acest fel frecvența a cărei valoare este egală cu de patru ori fecvența purtătoare se poate extrage folosind un filtru trecebandă plasat la ieșirea circuitului de refacere a purtătoarei

Fig 1.5 Schema bloc a demodulatorului I/Q

Purtătoarea este aplicată celor două circuite de mixaj. La circuitul de mixaj pentru calea Q purtătoare se aplică printr-un circuit de defazare cu 900 .

În vederea obținerii datelor inițiale – data(t), după procesul de demodulare, semnalelele i(t) și q(t) sunt aplicate unui circuit de de mapare.

Fig 1.6 Formele de undă ale demodulatorului I/Q

Se observă că semnalele demodulate i(t) și q(t) au suprapuse semnale care au frecvența dublă față de semnalul de bază. Această situație se rezolvă prin introducerea unor filtre trece-jos până în circuitul de-mapper.

Este foarte important ca tabelele după care lucrează circuitele de mapare (mapper) și demapare (de-mapper) să fie identice. Foarte des demodularea semnalelor modulate în cuadratură este realizată cu circuite de demodulare care se bazează pe eșantionarea semnalului de bază cu o frecvență de patru ori mai mare ca cea a semnalului modulat.

De asemenea este foarte important ca frecvența de eșantionare să fie în sincronism cu purtătoarea. Această metodă definește demodularea I/Q cu fs/4.

Transmisia semnalelor TV digitale

Transmisia semnalelor digitale de televiziune (semnal de imagine, semnal de sunet însoțitor și informații auxiliare) poate fi efectuată prin console digitale special organizate sau prin canale digitale de radiocomunicații cu utilizare generală. Pentru fiecare tip de linie de transmisie se alege metoda de modulație și demodulație. Transformarea semnalului în modulator poate fi cu transpunere de spectru a informației video/audio/date în regiunea frecvențelor înalte, sau fără transpunere, semnalul video TV modulând un semnal de frecvență intermediară. Există situații cu caracter local în care semnalul TV digital este transmis ca semnal video prin intermediul cablurilor de transmisie și a interfețelor de tip paralel sau serial

Transmisia semnalelor digitale către punctele de utilizare poate fi:

1. Transmisie prin cablu (coaxial sau optic);

2. Transmisie prin satelit;

3. Transmisie cu emisie terestră (prin radioreleu sau cu acoperire locală).

Este bine să avem în vedere că semnalele video de televiziune pot fi transmise direct ca semnale video atunci când transmisia se face pe distanțe mici, în interiorul studiourilor TV sau între echipamente ce pot fi conectate prin cabluri, de regulă temporar, pentru transmisii în reportaj.

În cazul în care transmisiile trebuie făcute pe distanțe mari, cum este cazul transmisiilor efectuate de către unele servicii specializate de televiziune:

– serviciul de televiziune prin cablu DVB-C;

– serviciu de televiziune prin satelit DVB-S;

– serviciu de televiziune terestră DVB-T.

transmisiile se fac prin folosirea undelor radio, deci prin utilizarea unor purtătoare de radiofrecvență.

Transmisia semnalelor TV obținute în format digital în cadrul studioului de televiziune poate fi transmis intrastudiou prin cablu paralel pe distanțe scurte de la un aparat la altul pentru diverse prelucrări și utilizări. În cazul în care este nevoie ca semnalul digital să fie transmis la distanțe mari se folosește cablul coaxial sau cablul cu fibră optică.

Trebuie reținut că transmisiile de semnale digitale TV prin cablu coaxial sau optic în cadrul televiziunii prin cablu (CATV – CAble TeleVision) pentru marele public se face în radiofrecvență. În acest caz, semnalele video digitale TV ale tuturor programelor multiplexate într-un flux DVB sunt prelucrate potrivit unor algoritmi specifici stabiliți prin standard.

Transmisia în radiofrecvență presupune modularea digitală de către fluxul digital TV a unei (sau unor) purtătoare cu frecvențe stabilite în benzilor de frecvență alocate transmisiilor de televiziune.

Transmisia prin cablu fibra-optica

Transmisia semnalelor TV digitale prin cablu fibro-optic folosește transmisia în banda de bază sau modulația, în special modulația diferențială de fază.

Fig 1.7 Schema bloc a transmisiei prin cablu fibră optică a semnalelor TV digitale

Deși se folosește o purtătoare optică cu o frecvență foarte mare, procedeul este considerat în banda de bază, deoarece după fotodetecție se obține un semnal electric cu spectrul de frecvență plasat în banda de bază a semnalului modulator.

Semnalul digital akŒ{0,1}, format din impulsuri de curent, modulează radiația luminoasă a sursei în așa fel, încât puterea emisă în canal depinde de curentul de comandă printr-o relație liniară. Impulsurile optice emise se propagă prin fibra optică, astfel că puterea recepționată de fotodiodă este:

în care: T este perioada impulsurilor, iar funcția de pondere h(t-kT) trebuie să redea forma impulsului emis

Fotodioda receptoare transformă impulsul optic recepționat într-un semnal electric, astfel că la ieșirea amplificatorului se obțin impulsuri de current.

(t-kT)+

Ieșirea fotodiodei receptoare este filtrată (integrată) pe durata unei perioade, ieșirea integratorului fiind compensată cu un prag de decizie X. Dacă ieșirea integratorului depășește pragul X la momentul kT, se decide valoarea 1, în caz contrar se decide valoarea 0.

Transmisia terestră a semnalelor digitale TV

Particularitati ale modulatie digitale pentru transmisia terestra

Transmisia terestră a semnalelor digitale de televiziune se face în scopul transportului acestora la distanțe mari, din aproape în aproape, prin intermediul stațiilor de radioreleu și pentru acoperirea unei arii locale cu semnale de televiziune în folosul marelui public, aceasta din urmă fiind o transmisie (emisie) terestră cu acoperire locală.

Transpunerea spectrului fluxului digital video în banda de frecvență a canalului de radiofrecvență poate fi realizată prin diverse metode din care amintim:

· modularea unei frecvențe intermediare și transpunerea spectrului de medie frecvență în banda de frecvență a canalului de radiofrecvență;

· modularea directă a purtătoarei de radiofrecvență;

În prezent, echipamentele moderne de transmisie cu acoperire locală utilizează procedeul sintezei digitale a purtătoarelor de radiofrecvență, cu frecvență intermediară sau cu frecvență în banda de emisie.

Modulația digitală este o modulație de fază multinivel a purtătoarei în care fluxul digital, sub formă binară, este grupat (mapat) în multibiți, formați din m biți, care se asociază cu faza purtătoarei după o regulă oarecare. Numărul de niveluri ale parametrului modulat (faza) este egal cu numărul de multibiți distincți N = 2m, astfel încât rezultă o modulație binară, cuaternară, octală ș.a.m.d. Dacă se iau în considerație distorsiunile inter-simbol, influența dintre canale, instabilitatea parametrilor aperturii, folosirea schemelor logice, ale căror viteze de lucru sunt direct proporționale cu frecvența de tact a fluxului digital și cu numărul pozițiilor de fază, se constată oportunitatea folosirii modulației cuaternare de fază.

Fig 1.8 Structura sistemului cu modulație cuaternară de fază

Transmisia semnalelor digitale TV prin radioreleu

Transmisia digitală prin radioreleu se realizează pe frecvențe mai mari 10 GHz, în domeniul microundelor. Condițiile dificile de propagare a undelor radio la aceste frecvențe nu afectează calitatea transmisiei, datorită posibilității de regenerare a semnalelor în mai multe puncte intermediare decât în transmisia analogică. Aparatura liniilor digitale poate fi mai compactă, mai fiabilă și mai simplă în exploatare decât aparatura liniilor analogice.

În transmisiile digitale în gama (10 ÷ 40) GHz valorile frecvenței intermediare sunt de regulă de 70 MHz dar pot fi și mai ridicate pentru satisfacerea unor condiții relative la banda de frecvență, care depinde atât de viteza de transmisie cât și de metoda de modulație. De pildă, frecvența intermediară poate fi de 750 MHz pentru 100 Mbit/s și de 1,7 GHz pentru 200 Mbit/s

În transmisiile digitale prin radioreleu se poate folosi unul din tipurile de modulație QPSK sau QAM alegerea fiind determinată în mare măsură de toleranța la zgomot. Operația de modulare poate fi efectuată fie direct asupra purtătoarei de radiofrecvență, fie asupra unei frecvențe intermediare. În punctele de regenerare se efectuează, de cele mai multe ori, demodularea semnalului digital și retransmiterea lui, având ca efect diminuarea efectului de acumulare a erorilor de transmisie. Producătorii de echipamente au promovat metoda modulării de către fluxul digital TV a unui semnal de frecvență intermediară cu valoarea de 70 MHz.

Pentru o folosire eficientă a spectrului de radiofrecvență, este de dorit ca banda de frecvență a undei de radioreleu să fie limitată. În acest caz apar distorsiuni ale impulsurilor de cod care vor conduce la apariția perturbațiilor inter-simbol în combinațiile de cod, mărind astfel rata erorilor.

Fluxurile digitale formate din pachete digitale TSP – Transport Stream Packet ale mai multor programe de televiziune sunt multiplexate într-un flux digital TV denumit flux multiplex TS – Transport Stream și prin intermediul interfețelor seriale sau paralele sunt transferate blocurilor de modulare digitală pe o frecvență intermediară de 70 MHz.

Semnalul TV modulat QPSK sau QAM este convertit în domeniul micrundelor, amplificat și emis prin intermediul antenei stației intermediare de radioreleu.

În stațiile intermediare de radioreleu are loc un proces de recepție, demodulare refacere a fluxului digital TV apoi acesta este din nou modulat si convertit pentru o emisie mai departe în lanțul de radiorelee. De regulă emisia se face pe o frecvență diferită de frecvența de recepție.

Fig 1.9 Schema stației TV de emisie radioreleu de la studioul de producți

Dacă stația de radioreleu este o stație terminală se realizează o recepție de radioreleu și după procesări specifice se poate asigura o emisie TV în aria terestră de acoperire locală.

În procesul de multiplexare intră pachetele specifice programelor TV, notate în reprezentare TSP și care au lungime fixă de 188 bytes sau 204 bytes dacă au presetat algoritmul de corecție RS – Reed Solomon. Totodată, în procesul de multiplexare are loc și introducerea în fluxul digital a unor informații suplimenatre ca de exemplu introducerea unei tabele cu numele programelor din conținutul fluxului digital multiplex TS. Tabela este cunoscută ca tabela NIT – Network Information Table.

Cap.2

2.1. Cabluri cu fibre optice.

Un cablu de fibră optică este un cablu care conține una sau mai multe fibre optice care servesc conducerii luminii. Cablurile optice au o largă utilizare, mai ales în telecomunicații. Fibrele optice sunt în general acoperite individual cu straturi de plastic și conținute într-un tub de protecție adecvat mediului în care va fi montat cablul.

Fibrele optice sunt alcătuite dintr-un miez si un înveliș, selectat pentru o reflexie internă totală, datorată diferenței indicelui de refracție între cele două medii. În practică, învelișul este acoperit cu un strat de acrilat sau poliamidă. Acest înveliș protejează fibra de eventuale daune, dar nu contribuie la proprietățile sale de ghid de undă. Fibrele cu înveliș individual (sau cele formate din panglici sau fascicule) sunt apoi acoperite cu un strat dur de rășină și/sau un tub de extrudat in jurul lor, pentru a forma miezul cablului. Pentru a forma cablul, sunt adăugate apoi mai multe straturi de învelis protector, în funcție de aplicație. Ansamblurile de fibră rigide conțin, uneori, între fibre sticlă absorbantă de lumină ("sticlă neagră"), pentru a preveni "scurgerile" de lumină între fibre. Acest lucru reduce diafonia între fibre, sau pâlpâirile în aplicatiile de imagistică.

Pentru aplicații de interior, fibra este, în general, înglobată în jacheta de plastic ușor împreună cu un mănunchi de fibre polimerice flexibile cum ar fi aramida, pentru a forma un singur cablu. Fiecare terminal al cablului poate avea un conector specializat, pentru a permite conectarea și deconectarea facilă la și de la echipamentul de emisie și receptie.

Pentru utilizarea în medii mai solicitante, este necesară o structură mult mai robustă a cablului. In structura de tip "tub liber" (loose-tube), fibra este plasată elicoidal în tuburi semi-rigide, permițând cablului să se lungească fără a întinde și fibra. Acest lucru protejează fibra de tensiuni mecanice în timpul montării și la variațiile de temperatură. Tubul liber poate fi "în bloc uscat" sau "umplut cu gel". Prima variantă oferă fibrelor o protecție mai redusă, dar costă mai puțin. În locul unui tub liber, fibra poate fi încorporată într-o jachetă de polimer dens, construcție numită în general "separator întins" (tight buffer). Cablurile de tip "tight buffer" sunt fabricate pentru o varietate de aplicatii, dar cele mai comune sunt cele numite "breakout" și "distribution". Cablurile "breakout" conțin în mod normal un "ripcord", două elemente dielectrice de consolidare (tije de sticlă epoxi), un fascicul de fire rezistente, situat sub jachetă, pentru îndepărtarea acesteia de aramidă și un tub separator de 3 mm, cu un strat adițional de Kevlar ce înconjoară fiecare fibră. Ripcord-ul este un mănunchi de fire paralele rezistente, situat sub jachetă, pentru înlăturarea acesteia. Cablurile "distribution" au o împachetare generală din Kevlar, un ripcord și un buffer de acoperire de 0,9 mm, în jurul fiecărei fibre. Aceste unități de fibră sunt în general împachetate cu elemente adiționale de oțel, cu o răsucire elicoidală pentru a permite întinderea.

O preocupare critică în cablarea exterioară este protejarea fibrei de contaminarea cu apa. Acest lucru este obținut prin utilizarea unor bariere solide, cum ar fi tuburile de cupru, gelul hidrofug, sau pudra hidro-absorbantă în jurul fibrei.

În sfârșit, cablul poate fi armat pentru a fi protejat contra unor riscuri din mediul exterior, cum ar fi lucrările în construcții, sau animalele rozătoare. Cablurile submarine sunt mai puternic armate în apropierea țărmului, pentru a le proteja de ancorele navelor, uneltele de pescuit și chiar rechini, care pot fi atrași de curenții electrici de alimentare a amplificatoarelor, sau repetoarelor din cablu.

Cablurile moderne vin într-o mare varietate de învelișuri și blindaje, concepute pentru aplicații cum ar fi îngroparea directă în șanțuri, utilizarea duală ca linii de tensiune, instalarea în conducte, fixarea pe stâlpi de telefonie aerienă, cabluri de comunicații submarine și introducerea în pavajele străzilor.

Tipuri de fibre optice:

multimod cu salt de indice (Φmiez=100μm)

multimod cu gradient de indice (indicele de refracție al miezului variază cu distanța radială după o lege parabolică)-tipic Φmiez=50-62μm

monomod cu salt de indice (Φmiez=4-10μm)

Parametrii fibrelor optice:

-Lungimea de undă de tăiere λc (cut-off wavelenght), reprezintă lungimea de undă sub care apar moduri de propagare suplimentare pe lângă cel fundamental.

-Apertura numerică AN, exprimă capacitatea fibrei de a capta lumina de la o sursă prin secțiunea frontală (0,19-0,24).

-Dispersia cromatică D se manifestă prin mărirea lățimii impulsului luminos la recepție, dacă sursa de lumină nu este strict monocromatică.

Lungimea de undă de tăiere c

Modul de propagare fundamental = LP01.

λ F.O. Multimodală < c < λ F.O. Monomodală

μ = indicele modal radical și indică numărul de inele luminoase concentrice ale modului

ν = indicele modal azimutal și indică jumătatea numărului de puncte pe inel luminos concentric

Apertura numerică

Apertura numerică AN, exprimă capacitatea fibrei optice de a capta lumina de la o sursă prin secțiunea frontală (valori uzuale: 0,19-0,24).

Cerințe:

conservarea performanțelor fibrei optice (caracteristici de transmisie)

protecție la riscurile de deteriorare

viață cât mai lungă (30-40 ani)

Criterii de construcție:

analiza parametrilor ce permit minimizarea pierderilor datorate curburilor ce apar la montaj sau în exploatare

utilizarea: – cabluri supuse unei elongații reduse (îngropate sau în conducte)

– cabluri supuse la elongații importante (aeriene)

– capacitatea (6, 12, 18, 32, 48…..1000 fibre)

Cabluri F.O. cu micromodule până la 96 fibre Single Mode E9/125 SMF

Standard ITU-T G.652.D

Caracteristicile cablurilor E9/125 FMF 28e+™ – Low Water Peak Fibers

Optice și geometrice:

Diametrul fibrei monomod la 1310 nm 9.2 ± 0.4 [μm]

Diametrul învelișului (clading) 125.0 ± 0.7 [μm]

Diametrul mantalei (coating) 245 ± 5 [μm]

Atenuarea la 1310 nm ≤0.36 [dB/km]

Atenuarea la 1550 nm ≤ 0.22 [dB/km]

Dispersia în banda 1285 -1330 nm ≤ 3.5 [ps/(nm*km)]

Dispersia la 1550 nm ≤ 18 [ps/(nm*km)]

Lungimea de undă de tăiere (λcc) 1260 [nm]

Tehnice:

Numărul de fibre 96

Numărul de module 8

Numărul fibrelor în modul 12

Diametrul exterior al cablului 6,3-7,7 mm

Greutate 28 kg/km

Lungimi de livrare: 2km, 4km sau 6km

Cabluri optice subterane

Cabluri optice aeriene și subterane

Culori fibre: albastru, portocaliu, verde, maro, gri, alb, roșu, negru, galben, violet, roz, turquoise
Culori buffere: albastru, portocaliu, verde, maro, gri, alb, roșu, negru

Cabluri subterane în conducte

Capacități:16, 24, 48, 96 fibre SM cu λ=1310 nm și 1550 nm.

Teste de transmisie

Atenuarea cap la cap a link-ului optic (bugetul optic de atenuare)

Rata atenuării pe unitatea de lungime

Contribuția atenuării joncțiunilor, conectorilor, componentelor pasive.

Discontinuități de atenuare (liniaritatea atenuării fibrei pe km)

Lărgimea de bandă permisă

Dispersia modului de polarizare

Bugetul optic de atenuare (exemplu)

Nivelul de transmisie tipic pentru FMM (fibre multimod) = -12dBm ±2 dB

Sensibilitatea optică a receptorului ≤ -27 dBm

Banda dinamică a receptorului ≥18 dB

Nivelul transmițătorului: -14 dBm(min) ÷ -10 dBm(max)

Nivelul maxim de putere detectat: -27 dBm + 18 dBm = -9 dBm

Bugetul de atenuare optic maxim este: -14-(-27)=13dB, unde

-14dBm = nivelul maxim de putere al transmițătorului

-27dBm = sensibilitatea minimă a receptorului

Aparate pentru testarea cablurilor cu fibre optice

O legătură de comunicații bazată pe fibră optică este operată în condiții optime dacă producătorii componentelor și utilizatorii efectuează testele de laborator și de teren corespunzătoare.

Producătorii efectuează măsurători de laborator în care trebuie să testeze:

modul în care tehnologia este folosită,

proprietățile materialelor

partea de proiectare care afectează performanțele componentelor optice folosite.

Utilizatorii efectuează măsurători de teren care diferă față de cele de laborator, deoarece ele au ca obiect măsurarea proprietăților de transmisie ale componentelor optice instalate.

Tehnica principală pentru măsurarea pe teren implică tehnologia reflectometriei optice în domeniu timp, OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).

Utilizatorii pot de asemenea să efectueze măsurători doar pentru atenuarea de semnal pe fibra optică, pentru aceasta folosind doar o sursă optică și un powermetru. Măsurarea atenuării cu această metodă este mai precisă decât cu OTDR-ul.

Analizoare și determinări destinate spectrului optic

Analiza spectrului optic se referă la măsurarea puterii semnalelor optice ca o funcție a lungimii de undă.

Aplicațiile includ testarea cu laser și surse de lumină LED pentru ”puritate spectrală” și distribuția puterii, precum și testarea caracteristicilor de transmisiuni ale dispozitivelor optice.

Lățimea spectrală a unei surse de lumină este un parametru important în sistemele de comunicații pe fibră optică datorită dispersiei cromatice, care apare în fibră și limitează modulația lățimii de undă a sistemului. Efectul dispersiei cromatice poate fi văzut în domeniul timp ca o lărgire a impulsului unei forme de undă.

Deoarece dispersia cromatică este o funcție a lărgimii spectrale a sursei de lumină, pentru sistemele de comunicații de mare viteză sunt de dorit palierele spectrale înguste.

Analizoarele de spectru optic pot fi împărțite în trei categorii relativ la arhitectură, una bazată pe grila de difracție și două bazate pe interferometru:

Analizoarele cu grilă de difracție pot măsura spectre de laser și LED-uri. Rezoluția acestor instrumente este variabilă, în mod normal situându-se între 0,1 nm și 5 sau 10 nm.

Analizoarele Fabry-Perot bazate pe interferometru au o rezoluție fixă, îngustă, specificată în frecvență, între 100 MHz și 10 GHz. Această rezoluție îngustă permite ca analizoarele de spectru să fie utilizate pentru măsurarea radiației liniare laser (în dinte de ferăstrău), dar poate limita performanțele măsurătorilor acesteia mai mult decât analizoarele cu grilă de difracție.

Analizoarele Michelson cu interferometru utilizate pentru măsurători de lungimi de undă cu coerență directă, afișează spectrul prin calcularea transformatei Fourier a unui tipar de măsurarea interferenței.

Analizorul de spectru optic – schema bloc

Radiația luminoasă de intrare trece printr-un filtru optic reglabil în funcție de lungimea de undă (monocromator sau interferometru) care separă componentele spectrale individuale. Fotodetectorul convertește semnalul optic într-un curent electric proporțional cu puterea optică incidentă.

Curentul de la fotodetector este convertit în tensiune de amplificatorul de transimpedanță, apoi semnalul este digitizat. Semnalul este apoi prezentat pe display ca date pe verticală, sau amplitudine. Un generator în dinți de ferăstrău (rampă) stabilește locația orizontală a determinării (amprentei) pe măsură ce ea baleiază de la stînga la dreapta. Panta reglează filtrul optic astfel încât lungimea sa de undă rezonantă să fie proporțională cu poziția orizontală. Rezultă o determinare (amprentă) a curentului generat de sursa optică în funcție de lungimea de undă. Lățimea afișată pentru fiecare mod al laserului este o funcție a rezoluției spectrale a filtrului optic reglabil după lungimea de undă.

Conectori F.O.

2.2.Echipamente de transmisie și recepție pe fibra optică.

Conectori ceramici de precizie ridicată

Facilități:

sistem pentru minimizarea rotației necesare la cuplare

asamblare ușoară a conectorului

disponibile pentru SM si MM

disponibil pentru buffere largi și înguste

polizare SPC, UPC si APC

ușurință în exploatare

ferulă complet din ceramică

SPC-Super Physical Contact

UPC-Ultra Physical Contact

APC-Angled Physical Contact

Conectorii E2000 SM sau MM

polizare PC sau PC

sistemul integrat de protectie a ferulei protejează împotriva prafului și a emisiilor de laser

este adecvat pentru densități mari pe panouri.

Facilități:

sistem de protectie integrat al ferulei

sistem cu arc pentru siguranta închiderii capișonului

disponibile pentru SM si MM

disponibile ca simplex și duplex

polizare PC, UPC si APC

ușurintă în exploatare

ferula complet din ceramică

Conectorii FC sunt produsi conform specificatiilor JIS, IEC, EIA/TIA si ANSI pentru interconectare si performante optice.

Facilitati:

rezistentă la tragere

conform standardelor pentru conectori FC

disponibili pentru SM, MM

polizare PC, SPC, UPC si APC

posibilitatea ajustării fine a ferulei

manșoane reliefate

capișoane pentru protecție

Conectorii LC satisfac specificatiile EIA/TIA 568A, IEC 61754-20 si IEC 11801 pentru performanțe optice și interoperare.

Facilități:

jumatate din dimensiunea standard

oferă conectare duplex într-un spatiu cu 50% mai redus

disponibili pentru SM si MM

disponibili ca simplex și duplex

polizare PC, UPC si APC

Specificații tehnice:

Atenuarea de inserție = 0.10 dB

Atenuarea de întoarcere >60 dB

Temperatura de lucru -40°C la +80°C,

Conectori LX.5

Facilități:

sistem de protectie integrat al ferulei

sistem cu arc pentru siguranta inchiderii capisonului

disponibili pentru SM si MM

disponibili ca simplex si duplex

polizare PC, UPC si APC

Conectorii SC

Specificații tehnice:

atenuarea de inserție 0.15 dB

atenuarea de întoarcere >60 dB

temperatura de lucru -40°C la +80°C,

durabilitatea : minim 1000 de cicluri

Conectorii ST

Facilități:

sistem pentru minimizarea rotatiei necesare la cuplare

asamblare usoara a conectorului

disponibile pentru SM si MM

disponibil pentru loose si tight buffer

polizare PC, SPC, UPC si APC

Ușurinta în exploatare

ferula complet din ceramică

Specificații tehnice:

Atenuarea de inserție =0.25 dB

Atenuarea de întoarcere >40 dB

Temperatura de lucru -40°C la +80°C, conditionat de tipul cablului

Durabilitatea minim 500 de cicluri

Procedura de asamblare lipire si polizare

Mecanismul de blocare: coupling nut

Materialul ferulei complet din ceramica Zr

Materialul conectorului aliaj de zinc, nichel, cauciuc termoplastic

Cabluri de legătură – patchcord-uri

Diametru miez (core): 9/125 μm

Atenuarea de inserție: 0.30 dB

1m Singlemode Duplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – LC la LC

1m Singlemode Duplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – LC la SC

1m Singlemode Duplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – ST la LC

Diametru miez (core): 9/125 μm

Atenuarea de inserție: 0.25 dB

1m Singlemode Duplex Fiber Optic Patch Cable

(9/125) – MTRJ la MTRJ

1m Singlemode Duplex Fiber

Optic Patch Cable (9/125) – SC la MTRJ

1m Singlemode Duplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – SC la ST

1m Singlemode Duplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – MTRJ la ST

1m Singlemode Duplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – ST la ST

1m Singlemode Simplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – LC la LC

1m Singlemode Simplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – LC la SC

1m Singlemode Simplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – LC la ST

1m Singlemode Simplex Fiber Optic Patch Cable (9/125) – SC la ST

Utilizările conectorilor de fibre optice

FC-PC / FC-APC

Telecomunicații, CATV

2.3. Rețele PON.

Rețelele optice pasive reprezintă o tehnologie de acces destinată legăturii între oficiul central al furnizorului de servicii și client.

Topologia rețelei: punct la multipunct (P2MP).

G.902-ITU-T, definește rețeaua optică de acces (OAN) prin:

partea de distribuție optică, care se termină în ONU (Optical Network Unit)

partea de acces a utilizatorului, bazată pe perechi de cupru, în cablu

Structura și funcțiile de bază ale PON

OLT – Optical Line Termination – montat în oficiul central (CO)

Divizorul optic pasiv (Optical Splitter) – montat în cabinete sau camere de tragere

ONU – Optical Network Unit – montat în cabinete sau la clienți –

(ONT – Optical Network Termination)

ODN – Optical Distribution Network – cuprinde fibre optice single-mode și divizoare optice pasive.

OLT – este interfața între rețeaua de acces și rețeaua de transport magistrală (backbone). Este responsabilă cu executarea protocolului MAC pentru banda upstream (US) și cu cuplarea rețelei de distribuție la rețeaua de transport . Opțional, execută comutări sau cross-connection, pentru a degreva rețeaua de transport de responsabilitățile de comutație.

Ea include standardele:

IP – cu trafic 10 Gbit/s, sau 100 Mbit/s Ethernet

TDM- interfețe SONET sau SDH

ATM – UNI la viteze de 155–622 Mbit/s

Divizorul optic pasiv asigură raporturi de divizare de 1:4 până la 1:64, în funcție de tehnologia PON utilizată.

În ONU (ONT) semnalele optice sunt convertite în semnale electrice corespunzătoare diferitelor formate: POTS, IP (VoIP), date (tipic Ethernet sau V.35), video și/sau telemetrie (TTL, ECL, RS530, etc). ONU cuplează rețeaua de distribuție cu mediul rețelei clientului (CPE).

Funcțiile ONU sunt separate în două părți:

ca interfață pentru xDSL, cablu coaxial, sau Ethernet spre utilizator,

NTE (Network Termination Equipment ) care furnizează servicii directe utilizatorului (similar cu CPE de la ISDN).

ODN oferă legăturile optice între un OLT și mai multe ONU. Diferența de atenuare între OLT și două locații CPE este de obicei limitată la 15dB.

W = 4mm Splitter – Divizor optic pasiv

H = 4mm

L = 40mm

Particularități ale rețelelor PON

Standardizare după ITU SG-15

Transmisie bidirecțională

Asemănătoare cu arhitectura rețelei HFC

Ierarhizată pe trei nivele : OLT, ODN, ONU

Folosește tehnici de acces multiplu

Necesită controlul protocolului (întârziere la propagare, sincronizare)

Tehnologii folosite pentru upstream (US):

TDMA (Time Division Multiple Access)

WDMA (Wavelength Division Multiple Access)

SCMA (Sub-carrier division Multiple Access)

CDMA (Code Division Multiple Access)

TDM – PON

Downstream – Transmisie TDM spre mai mulți utlizatori (cu criptare pentru secretizare)

Upstream – Transmisie TDMA cu alocarea timeslot-ilor dedicați fiecărui utilizator

Accesul US în rețeaua PON

OLT monitorizează canalul US, alocând ferestre de timp pentru fiecare ONT. Este necesar un control de acces media pentru evitarea coliziunilor și alocarea de bandă între utilizatori. Pentru reconstrucția cadrului GPON este esențială sincronizarea pachetelor din fluxul US către OLT. Pentru aceasta trebuie cunoscută distanța între fiecare ONT și OLT având în vedere întârzierile de propagare de la utilizator.

GPON furnizează un mecanism pentru identificarea fiecărui ONT de către OLT, în aceeași fibră, pe baza unui număr serial alocat fiecărui ONT.

Accesul DS în rețeaua PON

În sensul DS se folosește tehnologia TDM. Toate datele sunt transmise tuturor ONT-urilor. Fiecare ONT filtrează datele recepționate, fiind capabil să acceseze doar datele proprii. Este posibilă și criptarea traficului dintre OLT și ONT pentru a fi inaccesibil altui ONT.

Standardizări

IEEE 802.3 ah – EPON sau GEPON

IEEE 803.3 av – 10GEPON

ITU-T Rec.G.983 APON/BPON cu protocolul de transport ATM

622 Mbps (DS) și 155 Mbps (US)

ITU-T Rec.G984 GPON cu protocolul de transport GEM (GPON Encapsulation Method) 2,5 Gbps (DS) și 1,25 Gbps (US)

Recomandările majore ale ITU-T pentru rețeaua optică de acces (OAN)

G.982 TDM PON system

G.983 Broadband PON series

G.984 Gigabit PON series

G.985 100 Mb/s P2P system

G.986 1Gb/s P2P system

G.987 Ten Gigabit PON series

G.988 Generic ONU Mngt. and control Interface (OMCI)

GPON – Gigabit PON

Standardul FSAN, ITU-T, G.984 acoperă cerințele următoare:

suport pentru serviciul complet: voce (TDM pe SONET sau SDH), Ethernet (10/100BaseT), ATM, linii închiriate, ș.a.

furnizarea serviciului pe distanțele: 20-60 km

suport pentru diferite debite: simetric 622 Mbps, simetric 1,25 Gbps,

asimetric 2,5/1,25 Gbps DS/US.

capabilități OAM, în context de management“cap la cap”

securitate la nivel de protocol pentru traficul DS.

GPON prezintă două metode de încapsulare:

ATM – standard APON/BPON evoluat

GEM (GPON Encapsulation Method)

GEM transportă voce, video și date fără un nivel de încapsulare ATM sau IP.

Traficul este mapat folosind GFP (Generic Framing Procedure), o variantă a SONET/SDH, care este bazată pe SLA și raportul DBR (Dynamic Bandwidth Requirement) stabilit între ONU și ONT.

Comunnicațiile bidirecționale în APON se desfășoară pe două lungimi de undă în rețea SFW (Single Fiber Working)

US folosește λ=1330 ± 50 nm

DS folosește λ =1490 ± 10 nm

Pentru difuziune TV se folosește λ = 1555 ±5 nm, care poate transporta 135 canale TV de 6 MHz, în banda 50-870 MHz

BPON este standardizat în două variante:

simetrică la o rată de 622 Mbps

asimetrică la o rată de 1244 Mbps (DS) + 622 Mbps (US)

BPON permite rapoarte de splitare până la 1:32 (1:64 pentru unele sisteme)

Buget de atenuare: 28 dB

Distanța maximă de conectare: 20 km

Cap.3.

3.1.Conversia analog-digitală a semnalului video.

Cuantizarea și codarea semnalului video complex

Pentru codarea cu 8biți pe eșantion:

Debitul semnalului digital de luminanță : DY = 13,5MHz x 8 biți = 108Mbps

Debitul semnalului de crominanță DR-Y : 6,75MHz x 8biți = 54Mbps

Debitul semnalului de crominanță DB-Y : 6,75MHz x 8biți = 54Mbps

Debitul total (standard 4:2:2) D = 216Mbps

Pentru codarea cu 10biți pe eșantion:

Debitul total (standard 4:2:2) D = 270Mbps

Feșantinare(semnal de luminanță) = 13,5MHz

Feșantinare(semnal de crominanță) = 6,75MHz

Codarea semnalului video complex

Compresia semnalului video complex

Standardul MPEG-2

realizează compresia semnalului video digital 200/1 (de la 270Mbps la 2-6Mbps)

realizează compresia semnalului audio digital 5/1 (de la 1,5Mbps la 100-400kbps)

Procedee:

Reducerea cuantizării

Reducerea pe verticală a semnalului de culoare

Modularea diferențială în cod a impulsurilor pentru imaginile în mișcare

Utilizarea DCT urmată de cuantizare

Scanare zig-zag

Codare Huffman (cu lungime variabilă)

În banda 7(8) MHz se poate transmite analogic, un program TV

În banda 7(8) MHz se pot transmite digital, 4-6 programe TV

Transmisia semnalelor digitale TV

DVB-S lărgimea canalului 33MHz, debitul 38Mbps modulația QPSK

DVB-C lărgimea canalului 8MHz, debitul 38Mbps modulația 64QAM

DVB-T lărgimea canalului 7-8MHz, debitul 2-6Mbps modulația QPSK,16QAM,64QAM

Transmisia semnalelor TV aparținând mai multor surse de informație se face prin multiplexarea lor în timp și prin multiplexarea în lungimi de undă.

Schema bloc transmisie-recepție TV în banda Ku

Transmisie: 950MHz+13050MHz=14GHz

Recepție:12200MHz-10750MHz=1450MHz

Transmisia semnalelor TV pe cablu

Digital

FPGA – Field Programmable Gate-Array

Modulator digital : BASK, BFSK, BPSK

Prelucrarea semnalelor digitale transmise și recepționate prin RR pentru o emisie TV digitală cu acoperire locală

Parametrii măsurabili pe rețelele CATV

Frecvența : 5 1000 MHz

Tipul canalului TV : analog (NTSC/PAL) sau digital (QAM : 16; 32; 64; 128; 256)

Canalul analog : gama de nivele : -35 dBmV +60 dBmV

rezoluție : 0,1 dB

acuratețe : 1,5 dB

impedanța de intrare : 75 Ω

Canalul digital : tip demodulare : standard ITU-T; J 83, anexa A/B/C

suport QAM 16 256

lărgime bandă : 280 Hz 10 MHz

MER : 39 dB

BER :

nivel semnal : -35 dBmV +60 dBmV

constelație : acuratețe : 2 dB ( ) 3 dB ( )

rezoluție : 0,1 dB

Scanare canale : 160 canale; viteză scanare: 5canale/sec

3.2.Arhitectura sistemelor digitale pentru transportul unui număr mare de canale

?dwdm

3.3. Tehnologia WDM.

Conceptual, tehnica WDM este la fel ca și Frequency Division Multiplexing (FDM)

utilizată în sistemele cu microunde radio și cele satelit.

La fel ca în FDM lungimile de La FDM, undă (sau frecvențele optice) în WDM sunt spațiate corespunzător pentru a evita interferențele dintre canalele adiacente.

Caracteristicile importante ale WDM sunt:

Capacitatea de upgrad-are:

-aplicația clasică a WDM a fost upgrad-area capacității legăturilor de transmisie pe FO punct-la-punct;

-dacă fiecare lungime de undă suportă un canal de rețea independent de câțiva gigabiți pe secundă, atunciWDM poate mări capacitatea unui sistem cu FO dramatic cu fiecare canal cu lungime de undă, adițional.

Transparența:

-fiecare canal optic poate transporta orice format de transmisie;

-utilizând diferite lungimi de undă, pot fi transmise simultan sau independent informații analogice și date digitale sincrone sau asincrone rapide sau lente, pe aceeași fibră fără nevoia unei structuri comune de semnal.

Rutarea lungimilor de undă

-în loc să utilizeze comutația electronică a semnalelor optice într-un nod, o rețea cu rutarea lungimilor de undă poate asigura o conexiune optică cap-cap între utilizatori (căi de lumină – care sunt rutate și comutate în nodurile intermediare din rețea);

-căile de lumină pot fi convertite dintr-o lungime de undă în alta de-a lungul rutelor acestora.

Principile WDM

– primele sisteme optice dezvoltate constau dintr-o legătură simplă punct–la–punct în care o singură linie de FO avea o sursă optică la capătul de transmisie și un fotodetector la capătul de recepție. În aceste sisteme realizate la începuturile CO, semnalele diferitelor surse de lumină se transmiteau pe FO separate și unic destinate.

– lățimea spectrului unei surse optice de calitate ocupă numai o porțiune îngustă (felie) din lățimea de bandă optică.

– există o mulțime de regiuni de operare în spectrul care se întinde de la banda O până la banda L, care pot fi utilizate simultan.

WDM, multiplexarea cu divizarea lungimii de undă

– Presupune o multiplexare cu diviziune în domeniul frecvențelor optice,

prin care într-o singură fibră există mai multe căi de comunicație fiecare cu diferite

lungimi de undă.

Standarde WDM

Există două tipuri de tehnologii WDM utilizate în rețelele actuale:

– multiplexarea cu divizarea densă a lungimii de undă (Dense Wavelength

Division Multiplexing, DWDM)

– multiplexarea cu divizarea lungimii de undă cu distanța intercanal mare

(Coarse Wavelength Division Multiplexing, CWDM)

DWDM – multiplexarea cu divizarea densă a lungimii de undă

– DWDM este o tehnologie WDM caracterizată prin faptul că distanțarea

canalelor optice este mai mică (până la aproximativ 0,4 nm), decât în cazul CWDM (20nm). DWDM permite existența unui număr mare de canale într-o bandă optică specifică. Benzile optice C și/sau L se sprijină pe capacitatea de amplificare a lărgimii de bandă cu ajutorul tehnologiilor de amplificare folosite la fibrele optice actuale.

– Tehnologiile DWDM necesită filtre pentru multiplexarea/demultiplexarea

optică precisă care să furnizeze o distanțare de 200 GHz, 100 GHz, 50 GHz sau mai mica (adică 1,6 nm distanță pentru sistemele cu 200 GHz și aproximativ 0,4 nm pentru sistemele distanțate la 50 GHz). Datorită distanței mici între canale și ferestrelor optice utilizate, sistemele DWDM cer un control precis pentru stabilizarea laserilor pentru a evita alunecarea (drift) în afara unui canal optic DWDM dat.

Configurarea unui sistem de transmisie DWDM

– Permite transmisia mai multor lungimi de undă în regiunea de 1550 nm pe o fibră single mode.

– Spațiul dintre lungimile de undă este de 0,8-1,6 nm, corespunzător frecvențelor 100-200GHz.

– DWDM include benzile C și L

CWDM – multiplexarea cu divizarea macro a lungimii de undă

În contradicție cu DWDM unde scopul este maximizarea capacității de

transmisie peste distanțe lungi, tehnologia CWDM utilizează o distanțare a

canalelor mult mai mare și urmărește reducerea costului pentru rețelele pe

distanță scurtă, fără amplificare. Distanțarea lungimilor de undă CWDM a fost

standardizată la 20 nm, care este suficient de largă pentru a se adapta ușor la

variația lungimii de undă a laserilor nerăciți, cu cost scăzut.

Unul din domeniile în care tehnologia CWDM obține un avantaj de cost față

de DWDM este domeniul filtrării pasive. Cu CWDM, filtrarea grup de bandă largă este tot ce e necesar și nu este nevoie de a doua filtrare, filtrarea canal fină.

Avantajele și limitările tehnologiei CWDM

• utilizarea unor laseri nerăciți de putere scăzută și cost scăzut datorită distanțării mari a lungimilor de undă și toleranței filtrării;

• pot tolera un drift al laserului de 6-8 nm;

• cost scăzut al filtrării pasive datorită utilizării doar a filtrării grup de bandă largă fără să fie necesară filtrarea canal fină;

• soluție eficientă pentru accesul metropolitan;

• nu pot atinge distanțele furnizate de sistemele DWDM (cu amplificare); necesită fibra G.652.C low/zero water peak (LWP/ZWP) pentru a utiliza toate canalele CWDM, fibra SMF standard nu poate suporta canalele 1370, 1390, 1410, 1430 nm.

Funcționarea AWG

– Ghidurile de undă de intrare în regiunea 1 sunt conectate la cuplorul stea planar (regiunea 2) care se comportă ca o lentilă.

– Lentilele distribuie întreaga putere optică în diferitele ghiduri în rețeaua grilă din regiunea 3.

– Ghidurile de undă adiacente rețelei grilă în regiunea 3 diferă în lungime (foarte precis) prin ΔL. Diferența de lungime a căii ΔL poate fi aleasă astfel încât toate lungimile de undă de intrare să ajungă la punctul 4 cu întârzieri de fază diferite:

– A doua lentilă din regiunea 5 refocalizează lumina provenită de la toate ghidurile de undă din matricea grilă spre ghidurile de undă de ieșire din regiunea 6.

– Astfel fiecare lungime de undă este direcționată spre un ghid de ieșire diferit din regiunea 6.

Cap.4.

4.1.Echipamente folosite în proiect și parametrii acestora (sursa de semnal video, modulatorul RF, transmițătorul optic, rețeaua PON, atenuatorul optic variabil, nodul optic, televizorul).

Rețeau PON

O rețea optică pasivă (PON – Passive Optical Network) este o rețea punct-multipunct în care sunt utilizate splitere optice pasive pentru a deservi mai multe locații/clienți prin același mediu optic – un singur fir optic; numărul de clienți/locații deservite pe același fir este cuprins în intervalul 32 – 128. Fiecare locatie/client conectata la acest tronson unic, va fi deservita de un Echipament Terminal (ONT – Optical Network Unit); toate aceste echipamente terminale vor fi gestionate de catre un Echipament Central ( OLT – Optical Line Termination)

PON (Optical Passive Network) este o tehnologie pentru accesul multiservic de banda larga pe fibra optica.

Tehnologia PON esenta consta în faptul ca reteaua sa de distributie (predominant topologie copac) este construit fara utilizarea de componente active: ramificare semnalul optic de legatura optica unica de fibre cu ajutorul splittere pasive de putere optica – repartitoare care nu au nevoie de putere, de configurare si de management, cuptorul ieftin si foarte compact.

Transmițătoul Optic

Transmitatorul optic este cel mai important echipament pentru construirea retelei CATV HFC. Este folosit in principal pentru transmisia de fibre optice pe distante lungi a semnalului de imagine TV, a semnalului de televiziune digitala, a telefonului semnalul vocal si datele (sau datele comprimate). Acest produs utilizeaza un laser DFB de inalta performanța ca sursa optica. Partea de unitate RF adopta tehnologia de procesare digitala digitala a puterii RF si avansat RF pre-distorsiune circuit, si incorporat in microcomputer de sistem automat de monitorizare, pentru a se asigura indicatorii excelenti de performanta.

Partea unitatii RF adopta tehnologia digitala de procesare automata digitala. Automat procesarea nivelului puterii de antrenare in functie de nivelul semnalului de intrare RF si de numarul de canale (15-84 de canale), face indexul CSO, CTB si C / N intotdeauna la valoarea optima pentru a asigura performanta generala.

Adoptati procesor avansat de 32 de biti; se coordoneaza cu circuitul perfect de monitorizare automata. Poate monitorizeaza in timp util si cu precizie starea de lucru a laserului pentru a asigura o putere optica stabila de iesire si sa prelungeasca in mod eficient durata de viata a laserului.

Nodul Optic

ACI ACION 100 este unul dintre cele mai mici noduri optice receptoare optice pe piata. Receptorul optic are un nivel de iesire uimitor de mare de 25 dBmV la o intrare optica de 0 dBm. Acest nod are, de asemenea, un vas de potentiometru de ajustare cu o gama de reglare a nivelului de iesire RF de la 0 la 20 dB pentru o configurare usoara in camp.

1. Numai receptorul ACION 100:

Redirectioneaza 45 pana la 870 MHz.

In fata – 20 dB RF si 1 V / mW puncte de incercare optice de intrare.

Receptorul frontal functioneaza la o intrare optica de la -6 la +2 dBm si la o lungime de unda de la 1200 la 1600 nm.

2. Aplicatii:

Portul de insertie RF in amonte pentru aplictții precum invtarea la distanta, acoperirea evenimentelor live si monitorizarea securitatii sau a traficului.

Costuri afective pentru utilizarea in aplicatii cu densitate mare, cum ar fi parcurile de afaceri, spitalele, scolile / universitatile, aplicatiile PEG si MDU.

Perfect pentru aplicatii de retea LAN de inalta securitate.

Perfect pentru aplicatiile temporare de noduri pentru a mentine sistemul in functiune in timp ce nodul permanent este reparat sau inlocuit.

Poate fi folosit pentru a extinde latimea de banda a caii inverse prin impartirea nodului.

Modulatorul RF

Modulatorul AV – RF Stereo este un modulator RF analogic in intreaga banda VHF / UHF cu intrari Audio Video RCA si sumator la iesire.

– Standard PAL B/G VHF/UHF Europa – LED display 3 digiti – Sunet stereo – Programabil in intreaga banda de frecvente TV

Modulatorul permite introducerea unui semnal video si audio ca post TV in grila de programe. Acesta este controlat printr-un microprocesor – canalul de iesire poate fi setat prin butoane. Numarul canalului si orice alt parametru care poate fi modificat este afisat cu ajutorul afisajului LED si retinut intr-o memorie non-volatila. Folosirea unui circuit PLL elimina erorile de frecventa. Exista de asemenea o posibilitate de a preveni accesul neautorizat la setarile aparatului.

Modulatoarele pot fi conectate in cascada. Semnalul dat de acestea poate fi combinat cu posturile TV terestre existente pe cablu.

Sursa de semnal video

Un DVD player este un dispozitiv care reda discuri DVD produse conform standardelor tehnice DVD-Video si DVD-Audio, doua standarde diferite si incompatibile. Unele DVD playere vor reda si CD-uri audio. DVD playerele sunt conectate la un televizor pentru a viziona conținutul DVD, care ar putea fi un film, o emisiune TV inregistrata sau alt continut.

Un DVD player trebuie sa indeplineasca aceste sarcini:

-Cititi un disc DVD in format ISO – UDF versiunea 1.02

-Decodificati optional datele cu ajutorul CSS si / sau Macrovision

-Cititi si respectati codurile de blocare regionale DVD si afisati un avertisment daca playerul nu este autorizat sa redea DVD-ul

-Decodificati fluxul video MPEG-2 cu maximum 10 Mbit / s (varf) sau 8 Mbit / s (continuu)

-Decodificati sunetul tn format MP2, PCM sau AC-3 si cu iesire pe conector stereo, conector digital optic sau electric

-Iesiți un semnal video, fie unul analogic (in format NTSC sau PAL) pe conectorii, S-Video, SCART sau video component sau unul digital pe conectorii DVI sau HDMI.

-DVD playerele nu pot reda discuri Blu-ray datorita utilizarii laserului cu laser diferit de lungimi de undă care utilizeaza un laser albastru cu violet in locul unui laser rosu. Cu toate acestea, toate playerele Blu-ray sunt "compatibile" și vor reda DVD-uri, iar unele sunt compatibile cu CD-urile si alte formate de discuri.

Televizorul

Televizorul (sau simplu, TV) este un dispozitiv electronic folosit pentru a recepționa și reda emisiuni de radiodifuziune vizuală (televiziune radiodifuzată), care difuzează programe de televiziune, fiind folosit astăzi pentru divertisment, pentru educare și pentru informare. Progresul tehnologic a transformat televizorul într-un dispozitiv complex, care poate accesa internetul și poate reda imagini tridimensionale. Primul televizor color a fost produs de către Toshiba în 1959, iar din 1960 era disponibil pentru cumpărare.

In proiect am folosit un televizor marca Philips cu tub cinescop, CRT (Cathode Ray Tube). Sunt alcătuite dintr-un tub cinescop care are la capăt un tun de electroni. La celălalt capăt are un ecran cu un înveliș de fosfor. El funcționează pe baza bombardării ecranului cu electroni astfel afișându-se punctele de diferite culori (pixeli). Acestea reprezintă o tehnologie mai veche la care în prezent se renunță

Atenuatorul optic variabil

Splitterul optic ULTIMODE SO-8-7A imparte egal puterea transmisa pe o cale optica în 8 de subretele. Splitterul este caracterizat de parametri egali în toată banda de 1260-1650 nm si are dimensiuni reduse. Cele 8 de iesiri (fibră singlemode de lungime 1 m) sunt echipate cu conectori SC/APC si pot fi folosite de exemplu în reteaua RCS.

Splitterul ULTIMODE SO-8-7A foloseste tehnologia PLC (Planar Wave Circuit).

Avantajul acestei tehnologii este precizia, splitarea simetrica, atenuarea mica si stabilitatea in temperatura. Splitterele ce folosesc aceasta tehnologie au deobicei un raport de splitare foarte mare.

Splitterele optice sunt componente pasive pentru retele optice. Acestea sunt folosite în telecomunicatii, CATV, si sisteme FTTH xPON (Fiber To The Home – Passive Optical Network)

4.2.Schema bloc utilizată.

4.3.Utilizarea conectorilor pe fibre optice.

4.4.Funcționarea rețelei și simularea amplasamentelor utilizatorului final la diferite distanțe.

4.5. Configurații de rețele PON și aprecierea calității semnalului video la utilizatorul final.

Cap.5. Concluzii.

Demonstrarea funcționării transmisiilor video pe o rețea pasivă de fibre optice.

Lucrarea poate constitui un criteriu de proectare pentru retelele PON in vederea aprecierii distantelor de la nodul central de distributie a semnalului video) pana la terminalul utilizatorului. Din masuratorile effectuate rezulta ca utilizatorii finali, se pot conecta, la diferite distante conform distributiei teritoriale. Simularile effectuate prin intermediul atenuorilor optice introduce pe diferite fibre demonstreaza aprecierea distantelor pana la care semnalul video prezinta o calitate adecvata.

Aprecierea calității semnalului la utilizatorul final.

Utilizarea diferitelor topologii de rețele PON.

Structura retelei PON poate fi diferita in functie de topologiile alese, conform proiectarii din teren. (poze pon echilibrat si neechilibra4)

Abrevieri

Exemplu de notificare pentru bibliogafie

Bibliografie

[1] Comunicații Optice, Suport curs, prof.dr ing. Mihai Miron, 2012

[2] http://www.sursa.md/ amplificatoare optice

[3]https://www.academia.edu/36374793/TRANSMISIA_SEMNALELOR_DIGITALE_TV_Cuprins

[4] http://iota.ee.tuiasi.ro/~czet/Curs/Teledata/Cap2_Sisteme_de_comunicatii.pdf