RETELE DE CALCULATOARE – MEDII DE TRANSMISII OPTICE

CUPRINS

Cap.I ARGUMENT ……………………………………………………………………..2

Cap.II MEDII DE TRANSMISII OPTICE…………………............4

II.1. Transmisia datelor in retelele de calculatoare.............4

II.2. Fibra optica……………………………………………………..……6

II.2.1. Principiul transmisiei cu fibra optica, cabluri

optice …………………………………………………………6

II.2.2. Principiul comunicatiei cu fibra optica……………7

II.2.3. Tipuri de cabluri cu fibre optice…………………..10

II.2.4. Echipamente pentru transmisia prin fibra

optica………………………………………………………...13II.3. Avantajele si aplicatiile fibrelor

optice…………………….17

BIBLIOGRAFIE ............................................................................19

1

2

Cap.I ARGUMENT

Am realizat „Retele de calculatoare – Medii de transmisii optice”, o sinteza ce face referire la sistemele de transmisie prin fibra optica. Structurata in doua capitole de intindere inegala, lucrarea pastreaza tiparele realizarii unei astfel de lucrari si este conforma cu cerintele impuse de programa scolara, urmarind furnizarea unui complex de cunostinte sintetizate.

Primul capitol al acestei lucrari il reprezinta „Argumentul” care are rolul unui memoriu justificativ, in decursul caruia este facuta o prezentare pe scurt a cuprinsului acestei lucrari.

In cel de al doilea capitol am prezentat transmisia datelor in retelele de calculatoare, notiuni despre fibra optica, principiul transmisiei cu fibra optica, cabluri optice, principiul comunicatiei cu fibra optica, tipuri de cabluri cu fibre optice, echipamente pentru transmisia prin fibra optica, avantajele si aplicatiile fibrelor optice.

O retea de calculatoare este alcatuita dintr-un ansamblu de echipamente interconectate intre ele prin intermediul unor echipamente de retea, cu scopul transmisiei de date si partajarii resurselor. Echipamentele interconectate dintr-o retea pot fi sisteme de calcul (desktop sau laptop) sau echipamente periferice (imprimante, scannere etc). Conectivitatea este asigurata de echipamente de retea (hub-uri, switch-uri, rutere, puncte de acces wireless).

Transmisia datelor se realizeaza prin medii de transmisie care pot fi: conductoare de cupru, fibra optica, medii de transmisie a datelor fara fir. O retea suporta trei moduri de transmisie a datelor: simplex, half-duplex si full-duplex.

Fibra optica reprezinta mediul ideal pe ntru retelele de mare viteza si intindere medie si mica datorita unor avantaje certe date de caracteristicile sale de transmisie.

Sistemele de comunicatie cu fibre optice au o importanta din ce in ce mai mare in transmisia si prelucrarea datelor deoarece ofera o serie de avantaje suplimentare comparativ cu sistemele bazate pe transmisia informatiei pe cale electronica. Natura fibrei optice asigura ca aceasta poate functiona in orice conditii atmosferice si poate fi imersata in majoritatea fluidelor. Avantajul cel mai important este insa banda de frecvente mai ridicata si pierderile de transmisie mai reduse.

3

Cablul cu fibra optica este format dintr-un fir de material sticlos numit miez, acoperit cu un invelis numit manta. Proprietatile de difractie ale celor doua medii de sticla sunt diferite. La exterior ele sunt protejate de un invelis de protectie. Energia luminoasa se propaga in interiorul fibrei optice intr-un numar finit de configuratii. Fiecare astfel de configuratie, numita mod, are propriile proprietati de propagare. Fibra optica ce permite folosirea mai multor moduri de propagare poarta denumirea de fibra multimodala. Pentru intelegerea corecta a modului de utilizare si a parametrilor caracteristici ai fibrelor optice este necesara o intelegere corecta a modului de functionare.

Fibrele optice pot fi folosite doar pentru realizarea de conexiuni punct la punct. Pentru realizarea acestor conexiuni sunt necesare dispozitive opto-electronice: emitatoare si receptoare. Atenuarea semnalului luminos depinde de lungimea de unda a acestuia.

Pentru retelele locale sunt folosite urmatoarele categorii de cabluri cu fibra optica: cablul “tight”, cablul “loose”, cablul “slotted core”. La realizarea conectarii fibrei optice se folosesc doua tipuri de interfete: interfata pasiva, interfata activa (sau repetor active). Cablurile optice LSF Simplex sunt cabluri optice multimodale, de inalta calitate, utilizabile pentru aplicatii de LAN. Cablu optic LSF Duplex este similar cu cel anterior, numai ca este vorba de doua fibre optice pentru conexiune duplex. Cablu optic Intern/Extern LSF este un cablu cu 8 fibre optice, protejeaza fibrele impotriva umiditatii, si este realizat din material cu emisie redusa de fum. Cablu optic LSF Light Duty este tot un cablu de inalta calitate potrivit pentru aplicatii de tip LAN. Cablu optic universal LSZH este folosit pentru aplicatii de LAN. Cablu optic simplu/dublu din polimer este produs de Fibre Data, reprezinta o fibra din polimer simpla sau dubla (pentru aplicatii duplex).

Un rol foarte important il joaca adaptoarele pentru legarea a doua cabluri cu conectori de acelasi tip sau de tipuri diferite, pentru legarea unui cablu optic cu conector, la un panou de legaturi, sau la emitor, receptor. Un alt element important in cazul configurarii unei retele pe fibra optica il constituie cutiile pentru cuplarea si gestionarea traseelor de fibra optica. Pentru buna gestionare a legaturilor prin fibra optica pot fi utilizate panouri speciale de conectare. Multiplexorul pentru fibra optica este destinat pentru a combina (multiplexa) sau separa (demultiplexa) doua semnale optice pe lungimi de unda diferite. Pentru ca transmisia sa aiba loc este nevoie de un dispozitiv de

4

transmitere - emitator (conversie electro-optica), si un dispozitiv de receptare - receptor (conversie opto-electrica). Exista dispozitive dedicate pentru comunicare prin fibra optica ce contin elementele de emisie si receptie, gata configurate, cu conector pentru fibra optica, si tot ce este necesar este conectarea la retea.

In finalul lucrarii am prezentat „Bibliografia” ce contine manualele de specialitate din care am extras material pentru lucrarea de specialitate pe care am realizat-o.

5

Cap.II MEDII DE TRANSMISII OPTICEII.1. Transmisia datelor in retelele de calculatoare

O retea de calculatoare este alcatuita dintr-un ansamblu de echipamente interconectate intre ele prin intermediul unor echipamente de retea, cu scopul transmisiei de date si partajarii resurselor.

O retea poate partaja diverse tipuri de resurse: servicii – cum ar fi imprimarea sau scanarea, spatii de stocare pe suporturi externe – cum ar fi hard-diskurile, aplicatii – cum ar fi bazele de date.

Echipamentele interconectate pot fi sisteme de calcul (desktop sau laptop) sau echipamente periferice (imprimante, scannere etc). Conectivitatea este asigurata de echipamente de retea (hub-uri, switch-uri, rutere, puncte de acces wireless).

Transmisia datelor se realizeaza prin medii de transmisie care pot fi:

-Conductoare de cupru – pentru transmisia datelor sub forma de semnale electrice,

-Fibra optica – din fibre de sticla sau materiale plastice – pentru a transporta datele sub forma de impulsuri luminoase,

-Medii de transmisie a datelor fara fir – transmit datele sub forma de unde radio sau raze laser - in cadrul conexiunilor fara fir (wireless).

Fig.1 Retea de calculatoare

In timpul transmisiei de la un calculator sursa la un calculator destinatie, datele sufera o serie de modificari: inainte de a fi transmise in retea, datele sunt transformate in flux de caractere alfanumerice, apoi sunt impartite in segmente, care sunt mai usor de manevrat si permit mai multor utilizatori sa transmita simultan date in retea.

6

Fiecarui segment i se ataseaza apoi un antet (header), care contine o serie de informatii suplimentare cum ar fi: un semnal de atentionare, care indica faptul ca se transmite un pachet de date; adresa IP a calculatorului-sursa; adresa IP a calculatorului-destinatie; informatii de ceas pentru sincronizarea transmisiei) si un postambul care este de obicei o componenta de verificare a erorilor (CRC). Segmentul, astfel modificat se numeste pachet, pachet IP sau datagrama.

Fiecarui pachet i se ataseaza apoi un al doilea antet care contine adresele MAC ale calculatorului-sursa, respectiv ale calculatorului-destinatie. Pachetul se transforma astfel in cadru (frame)

Cadrele circula prin mediul de transmisie sub forma de siruri de biti. Exista mai multe tipuri de cadre, in functie de standardele folosite la descrierea lor (cadru Ethernet, cadru FDDI, etc.).

Odata ajunse la calculatorul-destinatie, sirurile de biti sufera procesul invers de transformare. Li se detaseaza antetele, segmentele sunt apoi reasamblate, li se verifica integritatea si numarul, apoi sunt aduse la o forma care poate fi citita de utilizator.

Procesul de impachetare a datelor se numeste incapsulare, iar procesul invers, de detasare a informatiilor suplimentare se numeste decapsulare. Trebuie mentionat ca in timpul incapsularii, datele propriu-zise raman intacte. Sunt definite doua tehnologii de transmisie a datelor: transmisia prin difuzare (broadcast); transmisia punct-la-punct.

Transmisia prin difuzare utilizeaza de cele mai multe ori un singur canal de comunicatie care este partajat de toate statiile din retea. Orice statie poate trimite pachete, care sunt primite de toate celelalte statii, operatiunea numindu-se difuzare. Statiile prelucreaza numai pachetele care le sunt adresate si le ignora pe toate celelalte.In unele retele cu difuzare este posibila transmisia simultana de pachete catre mai multe statii conectate la retea, operatiune ce poarta numele de trimitere multipla. Aceasta tehnica se utilizeaza cu precadere in retelele de mici dimensiuni, localizate in aceeasi arie geografica

Transmisia punct-la-punct se bazeaza pe conexiuni pereche intre statii, cu scopul transmiterii de pachete. Pentru a parcurge traseul de la o sursa la destinatie intr-o retea de acest tip, un pachet va „calatori” prin una sau mai multe masini intermediare. Pot exista mai multe trasee intre o sursa si o destinatie motiv pentru care in aceste situatii este necesara implementarea unor

7

algoritmi specializati de dirijare. Tehnica punct-la-punct este caracteristica retelelor mari.

Cantitatea de informatie care poate fi transmisa in unitatea de timp este exprimata de o marime numita latime de banda (bandwidth), si se masoara in biti pe secunda (bps). Adeseori in aprecierea latimii de banda se folosesc multiplii cum ar fi: Kbps – kilobiti pe secunda, Mbps – megabiti pe secunda.

O retea suporta trei moduri de transmisie a datelor: simplex, half-duplex si full-duplex:

-Simplex- intalnit si sub numele de transmisie unidirectionala, consta in transmisia datelor intr-un singur sens. Cel mai popular exemplu de transmisie simplex este transmisia semnalului de la un emitator (statia TV) catre un receptor (televizor).

-Half-duplex – consta in transmiterea datelor in ambele directii alternativ. Datele circula in acest caz pe rand intr-o anumita directie. Un exemplu de transmisie half-duplex este transmisia datelor intre statiile radio de emisie-receptie. Sistemele sunt formate din doua sau mai multe statii de emisie-receptie dintre care una singura joaca rol de emitator, in timp ce celelalte joaca rol de receptor,

-Full-duplex – consta in transmisia datelor simultan in ambele sensuri. Latimea de banda este masurata numai intr-o singura directie (un cablu de retea care functioneaza in full-duplex la o viteza de 100 Mbps are o latime de banda de 100 Mbps). Un exemplu de transmisie full-duplex este conversatia telefonica.

II.2. Fibra optica

Fibra optica reprezinta mediul ideal pe ntru retelele de mare viteza si intindere medie si mica datorita unor avantaje certe date de caracteristicile sale de transmisie. Firma Aurocon COMPEC pune la dispozitie o gama larga de produse in domeniul sistemelor bazate pe fibre optice: cabluri de fibra optica cu diferite performante, conectoare specifice, adaptoare, amplificatoare, elemente auxiliare, scule si truse de scule necesare realizarii si intretinerii sistemelor si nu in ultimul rand echipamente de testare specifice.

II.2.1. Principiul transmisiei cu fibra optica, cabluri optice

8

Sistemele de comunicatie cu fibre optice au o importanta din ce in ce mai mare in transmisia si prelucrarea datelor deoarece ofera o serie de avantaje suplimentare comparativ cu sistemele bazate pe transmisia informatiei pe cale electronica. La sistemele optice semnalele sunt transmise sub forma de lumina (fotoni), fara sarcina electrica, si de aceea nu sunt afectate de campuri electrice cum sunt cele ce apar in echipamentele de tensiune inalta sau in timpul descarcarilor electrice. Similar, campurile magnetice, cum sunt cele produse de motoare si transformatoare, nu au efect asupra transmisiei optice. Nu exista probleme de interactiune intre canale invecinate de comunicatie, deoarece fluxul luminos foarte redus ce s-ar pierde din fibra optica este retinut in invelisul opac din jurul fibrei, asigurand ca semnalele optice nu interfera chiar daca fibrele sunt foarte apropiate una de cealalta.

Lipsa oricarei pierderi de semnal din fibra spre exterior asigura si o securitate perfecta a transmisiei, fiind imposibila masurarea semnalului din exteriorul fibrei. Natura fibrei optice asigura ca aceasta poate functiona in orice conditii atmosferice si poate fi imersata in majoritatea fluidelor. Masa, dimensiunile reduse si rezistenta mecanica ridicata sunt utile in majoritatea aplicatiilor. Izolarea electrica perfecta este un avantaj evident, oferind o libertate mai mare in proiectarea emitatorului, a liniei de transmisie si a receptorului, eliminand si necesitatea buclelor de impamantare.

Avantajul cel mai important este insa banda de frecvente mai ridicata si pierderile de transmisie mai reduse. La orice cablu coaxial sau paralel banda de frecvente variaza invers proportional cu patratul lungimii, in timp ce la fibra optica aceasta variaza doar invers proportional cu lungimea. Rezulta posibilitatea unor lungimi mari de tronson de fibra optica. Se remarca o capacitate mare de transmisie si viteze mari de transfer.

O schema de principiu a unei linii de transmisie a informatiei folosind fibra optica este indicata in figura 2.

Fig.2 Schema de pincipiu a unei legaturi prin fibra optica

II.2.2. Principiul comunicatiei cu fibra optica

9

Cablul cu fibra optica este format dintr-un fir de material sticlos numit miez, acoperit cu un invelis numit manta. Proprietatile de difractie ale celor doua medii de sticla sunt diferite. La exterior ele sunt protejate de un invelis de protectie. Energia luminoasa se propaga in interiorul fibrei optice intr-un numar finit de configuratii. Fiecare astfel de configuratie, numita mod, are propriile proprietati de propagare. Fibra optica ce permite folosirea mai multor moduri de propagare poarta denumirea de fibra multimodala. Pentru intelegerea corecta a modului de utilizare si a parametrilor caracteristici ai fibrelor optice este necesara o intelegere corecta a modului de functionare.

Fibra optica transmite lumina pe principiul reflexiei interne totale. Razele de lumina ce ajung la suprafata de separatie dintre doua medii optic transparente cu densitati diferite sufera o refractie, schimbandu-si directia conform legii lui Snell: n1 sin(θ1)= n2 sin(θ2) unde n1 si n2 sunt indicii de refractie pentru cele doua medii. La o anumita valoare a unghiului θ1, va apare o refractie cu unghi θ2 = 90º, deci razele de lumina raman in mediul initial de

propagare. Acest unghi limita (critic) este egal cu: La o fibra optica razele ce intra sub un unghi fata de

suprafata fibrei, mai mare decat un unghi limita dependent de unghiul limita de reflexie absoluta sunt reflectate intern integral de mai multe ori si ies doar prin celalalt capat al fibrei. Razele de lumina ce intra sub un unghi mai mare decat acest unghi limita pierd o parte din energie la fiecare reflexie si se atenueaza pe traseu.

Unghiul limita fata de suprafata fibrei la care poate intra o raza de lumina pentru a iesi prin celalalt capat al fibrei, denumit si

unghi de acceptare, este dat de relatia , considerand propagarea prin aer inainte de intrarea in fibra si n1 indicele de refractie al materialului fibrei, iar n2 indicele de refractie al invelisului exterior al fibrei. Apertura numerica se defineste ca sin(θa).

Razele de lumina ce se propaga prin fibrele optice pot fi clasificate ca meridionale si de rotatie. Razele meridionale sunt acelea care intersecteaza axa fibrei in timpul propagarii, dupa fiecare reflexie interna, in timp ce razele de rotatie nu intersecteaza niciodata axa fibrei. Exista de asemenea si raze paralele cu axa fibrei, care se propaga prin fibra fara a fi

10

reflectate. De interes pentru propagarea semnalelor prin fibrele optice sunt razele meridionale. Si acestea se pot grupa in doua categorii: cu mod de ordin redus si cu mod de ordin ridicat.

Fig.3 Mod de propagare in fibra Fig.4 Mod de propagare

in fibra cu indice variabil in trepte cu index gradual

Modurile de ordin redus includ acele raze care intra sub unghi redus in interiorul unghiului de acceptare in timp ce modurile de ordin inalt includ razele ce intra sub unghi mare. Fibrele monomodale sunt acelea la care zona centrala si apertura numerica sunt atat de mici incat prin fibra se poate propaga un singur mod. Exista si alte moduri dar aceastea se atenueaza rapid.

Exista doua tipuri constructive utilizate cel mai des: fibrele cu index variabil in trepte si fibre cu index gradat. Fibrele cu index variabil in trepte sunt formate dintr-un miez cilindric de sticla, silica sau plastic cu indicele de refractie n1, acoperite cu un invelis subtire cu indice de refractie mai redus n2. Fibrele cu indice gradat au indicele de refractie variabil de la o valoare ridicata in centru pana la o valoare redusa la margine.

In fibrele optice exista doua tipuri de dispersie, ce limiteaza latimea de banda a semnalului: dispersia de material si dispersia modala.

Dispersia de material este datorata propagarii undelor de diferite lungimi de unda cu viteze diferite, chiar in acelasi mediu de propagare. In consecinta unde cu lungimi de unda diferite emise de sursa nu vor ajunge la receptor simultan si vor avea o dispersie in timp datorita propagarii in durate de timp diferite. Acesta fenomen este redus folosind un emitator cu spectru ingust de emisie, de genul unui laser.

Dispersia modala este produsa de diferenta de drum de propagare dintre modurile de ordin redus si cele de ordin inalt. Modurile de ordin inalt au o durata de propagare mai ridicata decat cele de ordin redus si simultan razele de lumina sufera o dispersie la receptie. La fibrele cu index variabil in trepte dispersia modala poate fi redusa prin scaderea aperturii numerice pentru a permite numai modurilor de ordin redus sa se propage. La fibrele cu index gradat efectul este redus deoarece modurile de ordin inalt se propaga cu viteza mai mare prin regiunile de

11

index mai redus, astfel ca diferenta de timp dintre modurile de ordin inalt si cele de ordin redus nu este atat de mare ca la fibrele cu index variabil in trepte.

Dispersia este in general o problema numai la distante mari de comunicatie si in consecinta pentru aceste aplicatii se folosesc fibre cu index gradat impreuna cu emitatoare laser, desi pretul acestor fibre este mai mare decat al celor cu index variabil in trepte. La distante scurte (< 500m) sunt preferate fibrele cu index variabil in trepte, cu banda mai redusa, datorita costului sensibil mai redus si a metodelor de cuplare mai simple.

Exista patru cauze principale de pierderi in fibrele optice: absorbtia in material; imprastierea in material; neregularitati la interfata miez/invelis; curbura.

Absorbtia in material este datorata impuritatilor moleculare din miezul fibrei, care absorb anumite lungimi de unda. Procesele de purificare avansata aplicate in faza de elaborare a materialului reduc semnificativ aceste fenomene dar sunt costisitoare. O alta solutie este utilizarea unui emitator care sa aiba varfurile spectrului de emisie in domeniul spectral cu transmisie maxima a materialului. Spre exemplu, fibrele din plastic au absorbtie minima intre 630 si 670 nm si sunt de aceea recomandate a fi utilizate cu emitatori in lumina rosie, vizibila.

Imprastierea in material este produsa de impuritati sub forma de particule si de fluctuatii in temperatura si compozitie (imprastierea Rayleigh) care intrerup traiectoria razelor de lumina. O comportare similara poate fi produsa si neregularitatilor la interfata miez/invelis ce conduc la transmisie in invelis si la piedere de energie datorita reflexiei partiale.

Curbura fibrei poate fi deasemenea o cauza de pierderi. Daca curbura este prea mare unele raze vor atinge suprafata de separare miez/invelis la unghiuri mai mici decat unghiul limita de reflexie si vor fi absorbite in invelis, conducand la o pierdere de reflexie. Cauzele de pierderi mentionate contribuie la atenuarea globala, evaluata in dB/km.

La proiectarea unui sistem de transmisie cu fibra optica, suplimentar fata de pierderile inerente din fibre, trebuiesc luate in considerare si pierderile din elementele de cuplare. Exista trei mecanisme de pierderi: fibra-la-fibra (individual), fibra-la-fibra (global - in pachet) si fibra la emitator/receptor. Pierderile sunt datorate unui numar mare de cauze, in particular reflexiei pe suprafetele frontale, nealinieri usoare datorita tolerantelor de fabricatie si a distantei de separatie dintre suprafetele frontale ale fibrelor. Aceasta distanta este realizata din constructia

12

elementelor de cuplare pentru a se evita zgarierea suprafetelor datorita contactului.

Atenuarea totala se calculeaza cu relatia:

, unde ΦT, ΦR sunt puterile [mW] transmisa si respectiv receptionata, iar: αT - pierderea la cuplajul dintre fibra si emitator; αC1 - pierderea in cablul 1; nαCON - pierderile totale de cuplare datorate celor n conectori de pe traseu; αC2 - pierderea in cablul 2; αR - pierderea la cuplajul dintre fibra si receptor.

II.2.3. Tipuri de cabluri cu fibre optice

Fibrele optice pot fi folosite doar pentru realizarea de conexiuni punct la punct. Pentru realizarea acestor conexiuni sunt necesare dispozitive opto-electronice: emitatoare si receptoare. Atenuarea semnalului luminos depinde de lungimea de unda a acestuia. Pentru comunicatiile optice se folosesc lungimi de unda din afara spectrului vizibil, si anume in gama 750-1600 nm.

Pentru retelele locale sunt folosite urmatoarele categorii de cabluri cu fibra optica:- cablul “tight” - utilizat pentru cablarea interioara a cladirilor; miezurile sunt protejate de mantale rezistente la foc si cu degajare redusa de gaze toxice; in centrul cablului se afla un material dielectric;- cablul “loose” - folosit pentru cablari in exteriorul cladirilor; trebuie protejat impotriva umiditatii;- cablul “slotted core” - folosit tot pentru cablari in exteriorul cladirilor, rezistent la umiditate.

La realizarea conectarii fibrei optice se folosesc doua tipuri de interfete:

- interfata pasiva este realizata cu ajutorul a doua conectoare baioneta, infipte in conductor; unul contine un LED pentru transmiterea datelor, iar celalalt contine o fotodioda pentru receptionarea acestora;

- interfata activa (sau repetor activ) cuprinde trei asa-numite etaje: 1) etajul care receptioneaza semnalul optic si il transforma in semnal electric; 2) etajul care amplifica semnalul electric; 3) etajul care transforma semnalul electric amplificat in semnal optic si il transmite pe fibra. In cazul interfetelor active, caderea unei componente nu va afecta transmiterea datelor pe tronson, ci doar va intrerupe conectarea acesteia la tronson.

13

Datorita caracteristicilor enumerate, transmisiile prin fibra optica cunosc aplicatii din cele mai variate, cum ar fi: transmisii de date in retele de comunicatie de medie si mica intindere, aplicatii medicale - dispozitive de investigare in lumina vizibila, iluminare microscoape, aplicatii industriale - dispozitive de investigare,

Firma Aurocon COMPEC pune la dispozitie o gama larga de produse in domeniu, incepand de la cabluri de fibra optica cu diferite performante, conectoare specifice, adaptoare, amplificatoare, elemente auxiliare, scule si truse de scule necesare realizarii si intretinerii sistemelor bazate pe fibra optica si nu in ultimul rand echipamente de testare specifice.

Cablurile optice LSF Simplex sunt cabluri optice multimodale, de inalta calitate, utilizabile pentru aplicatii de LAN. Suporta o serie intreaga de protocoale de comunicatie precum Ethernet si Token Ring, precum si servicii de transmisie imagine si sunet.

LSF Simplex are o singura fibra optica, este de tip “tight” LSF/0H (Low Smoke and Fume, Zero Halogen Sheath - protejata de manta rezistenta la foc si cu degajare redusa de gaze toxice. Se recomanda utilizarea pentru cablarea interioara a cladirilor. Fibra este inconjurata cu fire de Kevlar pentru sporirea protectiei si rezistentei.

Fig.5 Cablu optic LSF Simplex Fig.6 Cablu optic LSF

Duplex

Cablu optic LSF Duplex este similar cu cel anterior, numai ca este vorba de doua fibre optice pentru conexiune duplex.

Cablu optic Intern/Extern LSF este un cablu cu 8 fibre optice (62•5/125mm), nemetalic, protejeaza fibrele impotriva umiditatii, si este realizat din material cu emisie redusa de fum. Aceste caracteristici il fac util si pentru cablare in mediul exterior.

Fig.7 Cablu optic Intern/Extern LSFCablu optic LSF Light Duty este tot un cablu de inalta calitate

potrivit pentru aplicatii de tip LAN. Contine 4 fibre si este realizat cu scopul de a oferi flexibilitate, rezistenta si diametrul exterior mic. Acestea permit cablurilor sa fie instalate in tuburi foarte subtiri sau canale de cablu din PVC, montate aparent pe perete. Fibrele din interiorul cablului sunt protejate individual de mantale

14

colorate de 900mm inconjurate cu fire de aramid. Cablurile sunt de emisie slaba de fum (Low Smoke and Fume/Zero Halogen). Fibrele sunt deasemenea protejate cu fire de Kevlar pentru a adauga protectie si rezistenta.

Fig.8 Cablu optic LSF Light Duty Fig.9 Cablu optic universal LSZH

Cablu optic universal LSZH este folosit pentru aplicatii de LAN. Cele 4 fibre optice sunt protejate de mantale primare colorate (250mm), protejate la randul lor de un material de tip gel polyester aflat intr-un tub central. Acesta este inconjurat de fire de Aramid ce ofera rezistenta, invelite intr-o manta neagra LSF/OH. Rezistenta la apa si la UV.

Cablu optic simplu/dublu din polimer este produs de Fibre Data, reprezinta o fibra din polimer simpla sau dubla (pentru aplicatii duplex). Atenuarea este tipic 200 dB/km la 665 nm (atenuarea creste peste aceasta valoare, la 820 nm, ajungand la 1500 dB/km). Caracteristicile de transmisie pentru acest cablu optic sunt astfel gandite incat cel mai bine se lucreaza in lumina vizibila. Apertura este de (NA 0•47. Fibra este invelita in polietilena neagra pentru protectie. Temperatura de lucru este: -30°C la +85°C. Cu ajutorul acestor cabluri optice se pot dezvolta sisteme in lumina vizibila rosie, ieftine, pentru legaturi de date de lungime mica, sisteme de laborator pentru mediul educational, sisteme de iluminare la microscoape, iluminare zone greu accesibile e.t.c. In cazul transmisiilor de date se pot realiza viteze de 10 Mbits/s la distante de pana la 20 m.

Fireste ca utilizarea cablurilor optice se va face impreuna cu conectorii meniti a realiza legaturile fie intre un sistem optic si altul, fie pentru cuplare la circuitul receptor sau emitor. Firma Aurocon COMPEC ofera si cabluri de fibra optica cu conectori montati. Aceastea aduc un mare avantaj, deoarece se elimina munca destul de dificila montarii conectorilor, lucru ce necesita scule speciale deasemenea se garanteaza calitatea conexiunii, diminuand la maxim pierderile la conectare. Astfel performantele legaturilor prin cablu optic pe distante mici pot fi maximizate, cablurile cu conectori deja montati avand caracteristici garantate. Alegerea va depinde de tipul de cablu dorit, lungimea sa (exista

15

lungimi diferite posibil a fi selectate, intre 2 si 100 m), perechea de conectori ce se doreste la capetele cablului, pe scurt dicteaza aplicatia.

II.2.4. Echipamente pentru transmisia prin fibra optica

Scopul acestui subcapitol este evidentierea, alaturi de fibrele optice, a principalelor elemente necesare in configurarea unui retele de transmisie prin fibra optica. Firma Aurocon COMPEC ofera si conectori pentru montarea pe cablurile optice, adaptoare, atenuatoare cu atenuare fixa, terminatoare, elemente auxiliare.

Fireste ca utilizarea cablurilor optice se va face impreuna cu conectori meniti a realiza legaturile fie intre un sistem optic si altul, fie pentru cuplare la circuitul receptor sau emitor.

In cele ce urmeaza este prezentat la modul foarte general, procedeul de montare a conectorilor pe fibre optice. Etapele prezentate sunt generale, tipul de conector determinand particularizari specifice. Astfel:

-Pregatirea invelisului fibrei - cablul optic trebuie pregatit prin indepartarea la capat a invelisului exterior, a fibrelor de Kevlar si a invelisului de protectie a fibrei pe diferite lungimi in functie de tipul de conector utilizat - sunt necesare scule speciale. Urmeaza apoi curatirea zonei cu o solutie speciala, urmarindu-se ca pe zona prelucrata sa nu se gaseasca praf sau urme de deteriorare. Daca se constata acest lucru operatia se repeta.

-Controlarea conectorilor inainte de montare - trebuie verificat daca gaura de trecere a fibrei optice este curata sau daca prezinta urme de praf ce o obtureaza. Daca da, conectorul trebuie curatat cu o scula speciala.

-Verificare - se va testa fara aplicarea unui adeziv, daca fibra poate fi introdusa in conector. Daca nu, si exista siguranta ca nu este vorba de incompatibilitate dimensionala, se va relua operatia de curatire.

-Aplicarea substantei de lipire speciale pe conector si pe cablu conform instructiunilor specifice.

-Introducerea fibrei in conector, asezarea corecta, cu ajutorul unui dispozitiv, dupa care se lasa sa se lipeasca.

-Operatiune de polisare fina a suprafetei frontale a fibrei, apoi curatare.

-Control si curatare finala. Scopul trecerii in revista a acestor etape este acela de a

evidentia necesitatea executarii ingrijite a operatiei de montare

16

de conectori, deoarece performantele transmisiei depind intr-o mare masura de aceasta. Este obligatorie folosirea de scule speciale pentru aceste operatiuni, si este indicata utilizarea unor echipamente de testare a legaturii prin fibra optica.

Conectorii furnizeaza un bun contact fizic, terminat cu un manson ceramic cu caracteristici bune de reflexie. Astfel pierderile de conectare sunt de 0,3 dB, la o functionare in plaja de temperaturi de -40°C la +80°C.

Un exemplude conectori sunt RST2 ST produsi de Radiall, conceputi dintr-o singura bucata in scopul unei conectari cat mai rapide. In varianta multimod accepta fibre standard de 125 µm cu cablu de pana la 3 mm diametru. Acest tip de conector poate fi achizitionat atat ca o singura piesa, cat si ca un kit ce contine 100 bucati. Se ofera deasemenea si adaptor multimod de tip ST.

Conectorii Molex Xpress ofera o metoda de calitate, rapida si de pret scazut pentru aplicatii LAN. Conectorii de tip ST sau SC se gasesc in kit-uri de 12 bucati, ce contin instructiuni de conectare, adeziv pentru lipire rapida. Pierderile de conectare sunt de 0,34 dB, la o functionare in plaja de temperaturi de -10°C la +60°C.

Conectorii AMP ST & SC ofera o metoda rapida de conectare, care nu necesita polisare dupa montarea conectorului. Accepta fibre de 62,5/125 si 50/125 µm. Tipul de conector SC se poate gasi in varianta Simplex sau Duplex. Pierderile de conectare sunt de 0,3 dB, in plaja de temperaturi de la -10°C la +60°C.

Conectori pentru cabluri din polimer sau conectori “dnp” (“dnp” = “dry non-polish”) reprezinta un concept revolutionar in conectarea fibrelor optice, cu avantajele: nu necesita scule speciale de conectare, nu necesita adeziv - “dry”, nu necesita prelucrarea fibrei, timp si cost de conectare foarte scazut, ideal pentru fibre din polimer. Cu ajutorul acestor cabluri optice se pot dezvolta sisteme in lumina vizibila rosie, ieftine, pentru legaturi de date de lungime mica, sisteme de laborator pentru mediul educational, sisteme de iluminarea la microscoape, iluminare zone greu accesibile e.t.c. In cazul transmisiilor de date se pot realiza viteze de 10 Mbits/s la distante de pana la 20 m.

Un rol foarte important il joaca adaptoarele pentru legarea a doua cabluri cu conectori de acelasi tip sau de tipuri diferite, pentru legarea unui cablu optic cu conector, la un panou de legaturi, sau la emitor, receptor e.t.c. Iata cateva exemple:

Adaptorul produs de FIBRECO Ltd. pentru conectarea dintre un conector ST (sau compatibil ST) si un conector SMA.

Caracteristici tehnice:Pierderi in adaptor: <1dB

17

Temperatura de lucru: -20°C la +60°C Material: Manson ceramic in corp de otel

Un alt exemplu de adaptor produs de FIBRECO Ltd. special pentru conector de tip ST si conectare la un panou de cuplare. In aceste cazuri se pot utiliza si inele special colorate pentru identificare.

Caracteristici tehnice:Pierderi in adaptor: 0.2 dB Temperatura de lucru: -40°C la +80°C Material: Manson ceramic in corp de otel

Pentru cazul testelor este foarte utila posibilitatea conectarii si deconectarii rapide a fibrelor optice in circuitele de testare. Pentru aceasta au fost dezvoltate adaptoare pentru conectare direct la fibra - FIBERCO Bare Fibre. Acestea permit conectarea si deconectarea rapida dintre fibra optica (fara conector) si echipamentul optic (cu conector). Prelucrarea si lipirea fibrei nu este necesara. Disponibil cu conectare catre ST, SC si FC/PC. Versiunea ST este valabila atat pentru mod unic cat si pentru multimod.

Caracteristici tehnice: Tip fibra Multimod

UnimodDiametrul mansonului 127 µm

126 µm pentru fibra

Temperatura de lucru -20 la +60°C -20 la +60°C

Pierderi in adaptor variabil in functie variabil in functie de prindere de prindere

Adaptoarele FIBRECO de tip SC Simplex sau Duplex cu prindere cu arc (snap-in) si cu surub pe un panou de gestionare a legaturilor dispun de niste dopuri cu rol de prevenire a intrarii prafului pe perioada cat sunt nefolosite.

Terminatoarele cu conector FC sau SC pentru conectare pe porturi nefolosite sunt destinate pentru a opri semnalul laser transmis, eliminand riscul de producere a accidentelor oculare; minimizarea reflexiilor.

Alte elemente sunt atenuatoarele cu valoare constanta a atenuarii, cu interfete SC si FC. Ambele tipuri sunt destinate a lucra in aplicatii cu un singur mod.

Caracteristici tehnice: SC FC

18

Atenuarea reflexiei 22dB 40dB

Tolaranta atenuar ±1.5dB ±1dB

Putere alocata 10mW 10mW

Temperatura de lucru -25 la +70°C -25 la +70°C

130nmUn alt element important in cazul configurarii unei retele pe

fibra optica il constituie cutiile pentru cuplarea si gestionarea traseelor de fibra optica. Ca exemplu cutiile 3M sunt executate din plastic rezistent si sunt concepute a fi prinse pe perete cu suruburi.

Pentru buna gestionare a legaturilor prin fibra optica pot fi utilizate panouri speciale de conectare. Acestea sunt usor de utilizat, avand deja montati conectori ST si SC, de la 8 la 24 de porturi. Pentru tipul SC sunt pana la 24 de porturi (12 duplex), pe panou fiind montate adaptoare SC in afara si ST in interior. Dispozitivul are deja montate 2 suporturi de prindere si doua mansoane de ghidare cablu. Aceste mansoane permit un numar de fibre de la 4 la 14 in orice combinatie pana la un diametru maxim de 14 mm. Porturile nefolosite au elemente de acoperire si protectie.

Multiplexorul (Tyco) pentru fibra optica este destinat pentru a combina (multiplexa) sau separa (demultiplexa) doua semnale optice pe lungimi de unda diferite. Cele doua lungimi de unda, 850nm si 1310nm, sunt cele mai des utilizate in comunicatiile prin fibra optica. Avantaje imediate: dublarea capacitatii retelei in conditiile neafectarii cablarii deja existente. Structura monolitica face ca dispozitivul de multiplexare sa fie rezistent la vibratii si socuri. Conectorii sunt de tip ST, pentru doua dimensiuni de fibre multimod 50/125 si 62,5/125 µm.

Pentru ca transmisia sa aiba loc este nevoie de un dispozitiv de transmitere - emitator (conversie electro-optica), si un dispozitiv de receptare - receptor (conversie opto-electrica). Exista dispozitive dedicate pentru comunicare prin fibra optica ce contin elementele de emisie si receptie, gata configurate, cu conector pentru fibra optica, si tot ce este necesar este conectarea la retea. Insa, este posibil sa se doreasca particularizarea unei legaturi, testare-dezvoltare de echipamente de transmisie optica e.t.c, caz in care se poate opta pentru achizitionarea unui emitator si a unui receptor simplu, ce indeplineste doar functia de conversie.

19

Dispozitivul de emitere 5MBd, HFBR1412 DIP - Hewlett Packard consta dintr-un emitator cu conector ST continand un LED de 820nm capabil de a transmite in cabluri de fibra optica PCS 50/125mm, 6•25/125mm, 100/140mm si 200mm PCS.

Transmitatorul HFBR1412 permite comanda in nivele joase de curent, rezultand un consum mic de energie. Dispozitivul este ideal pentru fibre de dimensiuni mari 100/140mm, cu putere optica de 11•5dBm la 60mA. Transmitatorul 5MBd HFBR1412 este destinat sa functioneze impreuna cu receptorul HFBR2412.

Receptorul 5MBd HFBR2412 este prevazut tot cu conector ST, dispozitivul este prevazut cu un circuit integrat ce contine un fotodetector si un amplificator - un tranzistor Schottky. Destinat pentru o interfata cu circuitele logice uzuale.

Firma Aurocon COMPEC ofera pentru evaluarea performantelor unui sistem de transmitere prin fibra optica, un kit ce contine transmitatorul HFBR1412, receptorul HFBR2412, un cablu optic 62,5/125mm cu conectori ST si date tehnice. Kit-ul este destinat pentru aplicatii de transmitere de date sau aplicatii industriale, putand fi utilizat cu usurinta atat aplicativ, cat si didactic. Exemple de aplicatii utilizand acest kit pot fi: legaturi calculator-periferice, calculator -monitor, LAN, legaturi video, comanda centralizata a unor switch-uri.

II.3. Avantajele si aplicatiile fibrelor optice

Avantajele utilizarii fibrelor optice sunt: rata de transfer foarte mare in raport cu celelalte tipuri de conexiune; mai multa siguranta - fibra optica este insensibila la perturbatii electromagnetice si este inaccesibila scanarilor ilegale pentru interceptarea transmisiunilor; posibilitatea de instalare rapida si simpla, in orice conditii, datorita greutatii reduse a cablului optic si existentei mai multor tipuri de cabluri.

Aplicatiile fibrelor si cablurilor optice sunt foarte numeroase si reprezinta mari posibilitati de dezvoltare.

-Aplicatiile in retele nationale si internationale de comunicatii. Fibrele optice sunt complet adaptate la transmiterea de semnale de la un punct la celalalt intre centralele de comunicatie. Ele permit modularea analogica din moment ce raspunsul lor este liniar pentru putere. Ele permit, mult mai bine, modularea numerica cu un impuls de lumina reprezentand simbolul “1” si cu un renel de obscuritate reprezentand simbolul “0”, de exemplu.

20

Debitele foarte ridicate permit multiplicarea cu un factor cuprins intre 10 si 50 a capacitatii unei retele instalate, inlocuindu-se cablurile metalice cu cele optice. Inlocuirea permite de asemenea divizarea cu un factor apropiat de nr. 20.

Cablurile submarine metalice concureaza deja cu satelitii de comunicatii. Cablurile submarine optice pe principalele artere de telecomunicatii intercontinentale, vor deveni complet indispensabile de sateliti si invers.

-Aplicatiile in retelele locale. In afara de retelele mari, fibrele optice permit instalarea eficace de retele locale intr-un mediu perturbat de zgomotele eletromagnetice. Astfel, in aglomerarea urbana, printr-o retea de fibre optice comutabile la distanta, politia rutiera poate supraveghea pe video marile intersectii, podurile etc.

Fibrele cu pierderi mici (mai mici de 1 dB/Km) sunt folosite pentru linii de comunicatie pe distante pana la cativa kilometri. Asemenea linii pot constitui, de exemplu o legatura telefonica sigura in limitele unui oras. Crearea unor astfel de linii de comunicatie este de perspectiva, deoarece un manunchi de fibre optice este cu mult mai subtire decat un cablu telefonic obisnuit si, in acelasi timp, permite sa se efectueze mult mai multe convorbiri telefonice decat in prezent.

Diverse si foarte importante sunt aplicatiile liniilor de comunicatie prin fibre optice relativ scurte. Vom da cateva exemple. Se stie ca unul dintre “locurile inguste” ale calculatoarelor electronice actuale il reprezinta sistemele de comunicare, destinate introducerii si extragerii informatiei, realizarii comunicarii dintre procesor si memorie, precum si comunicarii intre mai multe calculatoare. Aceste sisteme de comunicare au o schema complexa facuta dintr-un mare numar de conductoare, in care se induc curenti electrici de zgomot, se creaza paraziti ce nu pot fi inlaturati. Aici apare o deficienta caracteristica tuturor sistemelor de comunicatie electrice: imposibilitatea principala a deculparii ideale intre primire si receptie (intrare si iesire), sensibilitate la toate perturbatiile exterioare. De aceea, folosirea unui sistem de comunicare bazat pe optica fibrelor, in calculatoarele electronice moderne, are bune perspective si este de mare importanta pentru organizarea legaturii dintre calculatoare rapide.

Sistemele actuale de comanda a avioanelor sunt saturate de conductoare. Inlocuirea conductoarelor cu fibre optice permite nu numai cresterea calitatii unui sistem de comanda, ci si reducerea masei totale a avionului. Prin liniile de comunicatie cu fibre optice se pot transmite nemijlocit imagini in miscare fara a fi nevoie sa

21

se aranjeze cadrele dupa succesiunea semnalelor. In acest scop se formeaza cabluri din fibre optice.

Principiul transmiterii imaginilor prin cabluri de fibre optice este destul de simplu. Se poate spune ca fasciculele luminoase, reflectate sau emise de un element al imaginii transmise, parcurg intreaga lungime a cablului si la iesire reconstituie respectivul element din imagine. Pastrand la iesirea cablului o aceeasi distributie reciproca a fibrelor ca si la intrare, se poate reconstitui imaginea existenta la inregistrare. In particular, se pot lua imagini de obiecte aflate in locuri greu accesibile. Astfel, medicii pot privi in interiorul organelor interne ale corpului uman (esofag, stomac, intestine).

22

BIBLIOGRAFIE

Peter Norton, “Calculatorul personal”, Editura Teora, 2000

P. Borza, M. Dascalul, C. Gavrilescu, ”Calculatorul personal” Editura Tehnica, Bucuresti, 1999

V. Popescu, “Multimedia”, Editura Tehnica, Bucuresti, 2000

http://www.electronica-azi.ro/articol/1282

23