High Speed Fiber Optic

  • View
    32

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

High Speed Fiber Optic. Coordonator  : Conf. Dr. Ing . Stefan Stancescu Masterand: Ing. Mihai Sbircea . Cuprins. Introducere Nivelul fizic Fibrele multimode Fibrele singlemode Gigabit Ethernet (1/10/100 Gbps ) – High Speed Fiber Optic - PowerPoint PPT Presentation

Text of High Speed Fiber Optic

High Speed Fiber Optic

High Speed Fiber OpticCoordonator: Conf. Dr. Ing. Stefan Stancescu

Masterand:Ing. Mihai Sbircea

CuprinsIntroducereNivelul fizicFibrele multimode Fibrele singlemode Gigabit Ethernet (1/10/100 Gbps) High Speed Fiber OpticRutere si Switch-uri cu interfete ce suporta 100GE WDMCodarea 8b/10bConcluziiBibliografie

Nivelul fizicMediul de transfer + conectorii aferentiSe ocupa de reprezentarea bitilor pe mediul de transferCreaza semanlul optic pe mediul de transfer conform cu cerintele de codare impuse Face encodingFace semnalizare :trasforma frame-ul in tipare(NRZ, Mancester, Grouping BITS, 4b/5b bit de control)

Introducere Fibra OpticaO fibr de sticl (sticla de siliciu SiO2 )sau plastic care transport lumin Permite transmisii pe distane mai mari i la lrgimi de band mai mari dect alte medii de comunicaieSemnalul este transmis cu pierderi mai mici si sunt imune la IEMGNLumina este dirijat prin miezul fibrei optice cu ajutorul reflexiei interne totale (ghid de unda)Fibrele care suport mai multe ci de propagare sau moduri transversale ( multimodale), cele ce suport un singur mod (monomodale) difer prin diametrul miezului prin care se transmite luminaSe folosesc in topologii de tip STAR

Fibrele multimod(1)1. Fibra multimod cu profilul indicelui de refracie n trepteFoloseste tehnoloia LED + distante de max 2 kmDiametrul miezului fibrei optice cu profilul indicelui de refracie n trepte este n limitele de la 100 pn la 200 mValoarea indicelui de refracie n1 de-a lungul axei (la centrul miezului) este constant i descrete rapid (n trepte) la grania cu nveliul

Fibrele multimod(2)2. Fibre multimod cu profilul indicelui de refracie gradient Diametrul firului purttor de lumin este 50 i 62.5um, ce este cu un ordin mai mare dect lungimea undei de transmitereAceasta duce la propagarea diferitor tipuri de raze luminoase mode n toate cele trei ferestre de transparen (lungimile de und la care se transmite semnalul cu pierderi minime 850, 1310 i 1550 nm). Dou ferestre de transparen 850 i 1310 nm de obicei pentru transmiterea luminii folosesc fibra multimod.

Fibrele monomodFolosesc tehnologia laser + distante de zeci de Km ~ conectoriDiametrul firului purttor de lumin alctuiete 8-10 umRegimul monomod n fibra monomod se realizeaz n ferestrele de transparen 1310 i 1550 nmPropagarea numai a unei mode nltur dispersia intermodal i asigur o capacitate de transmisiune foarte nalt Cel mai bun regim de propagare din punct de vedere a dispersiei se obine n apropierea lungimii de und 1310 nm

Gigabit Ethernet -High Speed Fiber Optic

Versiunile de Gigabit Ethernet: 1000BASE-SX si 1000BASE-LX ofera urmatoarele avantaje spre deosebire de UTP:Imunitate le zgomotDimensiuni fizice reduseLatime de banda mai mare Cele 2 versiuni suporta transmisie Full-Duplex la 1250 Mbps pe 2 fire de fibra optica. Transmisia se bazeaza pe schema de criptare/incapsulare 8b/10b.Datorita headere-lor de incapsulare, rata de transfer a datelor este de 1 Gbps.

Gigabit Ethernet -High Speed Fiber Optic

Principalele deosebiri intre 1000BASE-LX si 1000BASE-SX sunt legate de conectori si de lungimea de unda a semnalului optic. 1000BASE-SX este utilizat la fibra optica multimodala, cu o lungime de unda aproape de IR( 770 860 nm). Standardul specifica distante intre 220m 550m.In practica, pentru o fibra si terminatii de calitate, acest standard va functiona si pentru distante chiar mai mari si este des utilizat in interiorul cladirilor mari de birouri. 1000BASE-LX este un standard Gigabit Ethernet pentru fibra optica specificat in IEEE 802.3, care utilizeaza o lungime de unda mare a laserului (1,270-1,355 nm). Standardul este conceput sa functioneze pe distante de pana la 5 Km pe o fibra single mode de 10um. Poate functiona pe toate tipurile de milti-mode fiber optic pentru segmente de lungime maxima de 550m.

Gigabit Ethernet -High Speed Fiber Optic

10GBASE-SR (short range) este un tip de port pentru fibra multi-mode si utilizeaza lasere la 850 nm. Transmite date la o rata de 10.3125 Gbit/s pe distante de ordinul sutelor de metrii.10GBASE-LR(long reach) este un tip de port pentru fibra multi-mode si utilizeaza lasere la 1310 nm. Transmite date la o rata de 10.3125 Gbit/s pe distante de zeci de Km. Mai exista si 10GBASE-LRM, -ER, -ZR, -LX4 cu variatii intre distantele de transmisie , cost si performanta.

Rutere si Switch-uri cu interfete ce suporta 100GE Dezvoltarea de rutere si switchuri cu interfete ce suporta 100Gbps nu este foarte usoara. Unul din motive este nevoia de a procesa stream-uri de pachete 100Gbit/s, fara reorganizare la nivel de IP in microflow-uri. Componenetele lor interne necesita calificare extensiva si co-design, astfel ca producatorii nu s-au sfiit in a sustine ca aceast milestone este inca destul de fragil in momentul de fata. In ordinea cronologica, din punct de vedere al companiilor producatoare, a aparitiei acestor dispozitive intermediare de retea pe piata amintim: Alcatel-LucentBrocade Communications SystemsCisco SystemsHuaweiJuniper Networks

Rutere si Switch-uri cu interfete ce suporta 100GE

Multiplexarea semnalelor optice Prin multiplexare se pot transmite si receptiona mai multe semnale utilizand aceeasi fibra 2 standarde de multiplexare:multiplexare prin divizarea frecventei (FDM) si multiplexarea prin divizarea timpului (TDM)In FDM, undele purtatoare au frecvente diferite si sunt modulate de diferite semnale. La receptor semnalele sunt identificate prin utilizarea unor filtre acordate pe frecventele undelor purtatoareIn TDM, se marcheaza diferite intervale de timp corespunzatoare esantioanelor corespunzatoare diferitelor semnale. Receptorul cauta fiecare semnal la timpul marcatMultiplexarea prin divizarea lungimilor de unda (WDM)Daca frecventele semnalelor purtatoare au valori mult diferite intre ele (diferente de sute GHz) => WDMUn sistem WDM utilizeaza surse de lumina cu diferite lungimi de unda, fiecare modulata de un anumit semnalDemultiplexarea este realizata la receptor prin utilizarea unui filtru opticWDM permite un numr de canale care s trimit la diferite lungimi de und n aceeai fibr, ntr-o singur direcie sau n ambele direcii, dublnd capacitatea Pot fi folosite fie ntre 2 - 10 canale care au o separare ntre ele de lungime de und cuprins ntre 5 - 50 nm sau 5 100 canale cu lungimea de und de separare ntre canale de 0,1 - 5 nm Multiplexarea prin divizarea lungimilor de unda (WDM)Tehnologia WDM este o nou tehnologie optic care ofera multiple lungimi de und la viteza de 10 Gbps pe fibra optic, pe fiecare lungime de undTehnologia WDM a evoluat astfel ca separatia lungimilor de unda ale canalelor poate fi foarte micafractiuni de nm-dand nastere la DWDM (dense WDM)Sunt deja disponibile pe piata retele in care fibre individuale transporta mai mult decat 100 de canale optice independente, ca si acelea ce transmit bidirectional in aceeasi fibraSuccesul DWDM se datoreaza in mare masura EDFA (amplificatorul cu fibra dopata cu erbiu), un dispozitiv optic care utilizeaza energia unui laser de pompaj al puterii pentru a amplifica toate semnalele lungimilor de unda prezente la intrarea sa (intr-o banda ingusta de trecerecentrata la 1550 nm)

Traditional vs WDM

Caracteristici de baza ale WDMCresterea capacitatii daca o suporta o transmisie independenta de zeci Gbps, atunci fibra suporta o transmisie care creste cu fiecare aditional (crestere latime de banda)Transparenta - fiecare canal de transmisie suporta orice format de transmisie simultan si independent: informatie analogica, date digitale sincrone, asincroneRutare de lungimi de unda calea de transmisie a unui semnal poate fi rutata (route / switch / cross-routing) prin conversia de la nodurile intermediare ale reteleiScalabilitate adaugare usoara de echipamente, atunci cand e nevoie, pentru marirea capacitatii si extinderii reteleiWDMn cazul WDM transmitoarele optice sunt echipate cu laseri reglai pe lungimi de und specifice avnd filtre optice la ieire ceea ce permite multiplexarea pasiv a semnalelor optice ntr-o singur fibrSistemele WDM digitale permit rate de bit i protocoale de acces independente pe aceeai fibr optic, fapt extrem de important pentru dezvoltarea reelelor metropolitane pe fibr optic. Se elimin astfel costul asociat cu conversiile ntre protocoalele utilizate

DWDM & CWDM (1)Exist dou tipuri de tehnologii WDM utilizate n reelele actuale i anume: multiplexarea cu divizarea dens a lungimii de und (Dense WDM) i multiplexarea cu divizarea lungimii de und cu distana intercanal mare (Coarse WDM)Un sistem DWDM digital metropolitan este caracterizat de un cost sczut per canal i opereaz tipic peste distane de 100 la 300 kilometri. Sistemele DWDM metropolitane actuale pot combina mai mult de 30 de canale optice separate pe o singur pereche de fibre optice.Majoritatea echipamentelor pot accepta semnale optice client n orice format, pe orice tip de fibr (exemplu fibra MM 850 nm, fibra SM 1310 nm)DWDM & CWDM (2)Sistemele CWDM realizeaz implementarea cu cost sczut datorit unei combinaii de laseri nercii, toleran de selectare a lungimii de und a laserului crescut (relaxed) i filtre trece banda largiLaserii CWDM consum mai puin putere i ocup mai puin spaiu pe plcile circuitelor comparativ cu cei pentru DWDM ceea ce duce la un pre sczutFiltrele pasive pentru multiplexare/demultiplexare CWDM sunt mai puin complexe i au un cost mai sczutLipsa suportului pentru servicii transport de 10 Gbit/sLimitarea numarului de unde CWDM disponibile

Codarea 8b/10bAlgoritmul de codare a fost inventat si patentat de IBMAcest tip de codare este folosita in transmisia datelor pe Fiber Channel (viteze de pana la 1Gbps ), ESCON (200 Mbps) si Gigabit Ethernet Procesul de codare asigura ca exista secventa de sincronizare (semnalul de clock) in sirul de date astfel incat receptorul sa poata decoda corect info