i. considerałii asupra sistemelor bazate pe fibrĂ opticĂ … · reŃele de mare viteză 3...

ReŃele de mare viteză 1

I. CONSIDERAłII ASUPRA SISTEMELOR BAZATE PE FIBRĂ OPTICĂ

I.1. PROIECTAREA SISTEMELOR PE FIBRĂ OPTICĂ

Primul pas în proiectarea unui sistem pe fibre optice constă în luarea deciziilor privind parametrii de operare ce se vor aplica pentru fiecare componentă. Chestiunile principale, prezentate în tabelul I.1, implică debitul de date şi rata erorii pe bit în sistemele digitale, lăŃime de bandă, liniaritate şi raporturi semnal/zgomot în sistemele analogice şi pentru toate sistemele, distanŃele de transmisie. Aceste întrebări, cât de departe, cât de bun şi cât de rapid, definesc constrângerile de bază ale aplicaŃiei.

IDP (Integrated Detector/Preamplifier) este un detector ce conŃine o fotodiodă PIN şi un amplificator transimpedanŃă; acesta din urmă se foloseşte imediat după fotodetector din considerente de zgomot redus şi bandă largă. Toate aceste consideraŃii sunt inter-relaŃionate dar distanŃa de transmisie este consideraŃia predominantă. DistanŃa de transmisie afectează puterea la ieşirea emiŃătorului ce va dicta astfel tipul de sursă de lumină utilizat. Are influenŃă asupra tipului de fibră, cele single-mode (monomod) fiind mai potrivite pentru transmisia pe distanŃe lungi. EmiŃătorul şi tipul de fibră dictează tipul de receptor şi sensibilitatea. Tot distanŃa de transmisie va influenŃa alegerea schemei de modulaŃie.

Factorul de sistem ConsideraŃii/alegeri

DistanŃa de transmisie Complexitatea sistemului creşte cu distanŃa de transmisie

Tipuri de fibre optice Single-mod sau Multimod

2 ReŃele de mare viteză

Dispersia Încorporează regenerator de semnale sau Compensarea dispersiei

NeliniarităŃile fibrei Caracteristicile fibrei, Lungime de undă, Puterea emiŃătorului

Lungimea de undă de lucru Tipic 780, 850, 1310, 1550, şi 1625 nm Puterea emiŃătorului Tipic exprimată în dBm Tipul sursei LED sau Laser Sensibilitatea receptorului/ Caracteristici la suprasarcină

Tipic exprimate în dBm

Tipul detectorului PIN, APD, sau IDP Codul de modulaŃie AM, FM, PCM sau Digital Rata erorii pe bit (doar sistemele digitale)

Tipic 10-9, 10-12

Raport semnal/zgomot Specificat în dB Număr de conectori sau suduri în sistem

Pierderile de semnal cresc cu numărul de conectori sau susuri

CerinŃe de mediu ambiant şi limitări

Umiditate, temperatură, expunere la lumina directă a Soarelui

CerinŃe mecanice Inflamabil, AplicaŃie de interior/exterior

Tabelul I.1. ConsideraŃii despre proiectarea sistemelor

Proiectarea unui sistem poate părea complexă dar câteva tehnici vin să simplifice acest proces. O asemenea tehnică este de a determina bugetul de pierderi pe legătura optică, ceea ce presupune evaluarea puterii de la ieşirea emiŃătorului, lungimea de undă cu care se operează, atenuarea fibrei, lăŃimea de bandă şi sensibilitatea receptorului optic. O altă tehnică determină bugetul de timpi de creştere de-a lungul legăturii, care descrie abilitatea dispozitivelor de transmisie de a se deschide şi închide suficient de repede. O analiză de sensibilitate determină puterea optică minimă ce trebuie recepŃionată pentru a obŃine o anumită performanŃă pentru sistem. Sensibilitatea receptorului poate fi afectată de intensitatea zgomotului sursei, inerent sursei de lumină ce este folosită, zgomotul fibrei, zgomotul receptorului, jitter-ul, interferenŃa intersimbol şi rata erorii pe bit.

Mediul de lucru trebuie luat şi el în considerare. Temperatura afectează performanŃele LED-urilor şi laserilor ca şi pe cele ale fibrei. InstalaŃiile din clădiri uneori necesită testări pentru siguranŃă la foc, radiaŃii electromagnetice sau alt parametru specific ambianŃei. Anumite medii prezintă mai multă


nesiguranŃă pentru sistemele pe fibre decât altele, lucru ce va influenŃa alegerea tipului de cablu. Costul unui sistem de transmisie pe fibră optică poate fi de asemenea o consideraŃie critică. Alegerea componentelor cum ar fi tipul emiŃătorului de lumină, lungimea de undă a emiŃătorului, tipul conectorului tipul fibrei şi tipul detectorului vor avea impact asupra costului dar şi asupra performanŃei sistemului. Bunul simŃ conduce la un sistem cu cel mai bun cost astfel încât să întrunească şi cerinŃele aplicaŃiei. PerformanŃa în exces conduce adesea la costuri ale sistemului prea mari pentru aplicaŃia cerută. Odată ce aŃi determinat cerinŃele de bază ale sistemului şi necesitatea fibrei optice, veŃi avea de răspuns la următoarele întrebări: 1.Care sunt pierderile în fibră ale sistemului? Acestea nu reprezintă acelaşi lucru cu pierderile optice (conectori, suduri, dispozitive, etc); ele se referă la produsul lăŃime de bandă x distanŃă, care descrie cât de mare este atenuarea optică pe o anumită lungime de fibră. Pierderea în fibră va determina cerinŃele pentru ieşirea emiŃătorului optic şi/sau includerea regeneratoarelor pe calea de fibră. 2.Ce lungime de undă să aleg pentru transmiŃător: 1310 sau 1550 nm? Depinde de aplicaŃie şi de pierderile pe legătură. 1550 are pierderi mai mici (0,25 dB/km) decât 1310 (0,35 dB/km). În mod normal, 1550 este folosit pentru aplicaŃii cu distanŃe mari, în special datorită disponibilităŃii amplificatoarelor optice.

3.Ce tip de semnale vreŃi să fie transmise? Aici includem semnale video, semnale audio, semnale de date şi astfel vom şti dacă semnalul va fi digital sau analog. 4.Ce tip de fibră va fi folosit? Aşa cum avem prezentat şi în tabelul anterior, alegerile sunt multimod sau single-mod. DistanŃa de transmisie, tipul de semnal şi aplicaŃia vor pre-determina cel mai potrivit tip de fibră. DistanŃele mari, vitezele mari sau transmisia multicanal cer fibră monomod, în timp ce distanŃele mici, vitezele scăzute şi transmisia unicanal vor permite folosirea fibrelor multimod, mult mai ieftine. 5.Ce conectori optici vor fi folosiŃi? Ca şi la tipurile de fibre, diferite sisteme vor avea cerinŃe diferite. Conectorii pot fi specificaŃi pentru a reduce reflexiile înapoi, o uşurinŃă mai mare în instalare, număr de dispozitive cât mai mic sau interfaŃare cu conectorii dintr-un sistem deja existent.

6.Ce calitate este aşteptată la capătul de recepŃie? Aceasta se referă la calitatea video. 7.Ce configurare necesită sistemul? Aceasta se referă în general la topologia sistemului, care poate fi punct la punct, inel, etc. 8. Care este puterea maximă ce poate injecta în fibră? Limita teoretică este 17 dBm. Dincolo de ea, reflexiile înspre sursă, cunoscute şi ca împrăştiere


stimulată Brillouin, încep să apară. Aceasta poate degrada raportul semnal/zgomot şi cauza distorsiuni. Mai trebuie cunoscut faptul că este o relaŃie de 1:2 între lumină şi RF (între puterea luminoasă şi puterea de RF recepŃionată). Pentru fiecare modificare de 1 dB în lumină, va fi o corespondenŃă de 2 dB modificare în puterea de RF recepŃionată. Deci 1 dB mai multă lumină va determina 2 dB mai mult RF.

În zilele noastre sistemele de transmisie de mare viteză pe fibre optice lucrează la debite binare standard (tabelul I.2).

Standard SONET Standard SDH Debit binar

OC1 - 51,84 Mbps OC3 STM 1 155,52 Mbps

OC12 STM 1 622,08 Mbps OC48 STM 1 2,4883 Gbps

OC192 STM 1 9,9533 Gbps

Tabelul I.2. Debitele binare standard de lucru pe F.O.

I.2. PROIECTAREA UNUI SISTEM CATV ANALOGIC/DIGITAL PE FIBRE OPTICE

Sistemele analogice AM pe fibre optice au început să înlocuiască vechiul cablu coaxial pentru distribuŃia locală în cadrul unei reŃele CATV, în timp ce sistemele digitale sunt folosite pentru transmiterea diferitelor servicii de date. În trecut aceste sisteme analogice şi digitale operau pe fibre optice separate. Oricum, odată cu creşterea şi expansiunea acestor sisteme CATV, direcŃia actuală în proiectarea sistemelor CATV presupune multiplexarea cu divizarea lungimii de undă pentru a combina ambele tipuri de semnale, analogice şi digitale, pentru transmiterea lor pe aceeaşi fibră. Aceasta permite expansiunea sistemului prin creşterea numărului de semnale transmise pe o fibră deja instalată. Odată cu creşterea acestor sisteme, transmisia pe calea directă încetează să fie singura cale cerută. Sistemele CATV de azi necesită de asemenea o reŃea pentru calea de întoarcere pentru a manipula datele din reŃeaua Internet via modemurile de cablu. Ne vom focaliza atenŃia asupra celor două versiuni de sisteme, pe două fibre şi pe o fibră cu două semnale WDM.


Figura I.1. Arhitectură tipică de super-trunchi CATV

Fig. I.2. Arhitectură CATV hibridă analog/digitală Înainte de 1980, mai toate sistemele CATV erau bazate pe coaxial dar

din prima parte a anilor ’80 industria CATV a început să folosească legături AM/VSB (AM cu rest de bandă laterală) pe 1310 nm cu modulaŃie directă pentru distribuŃia super-trunchiurilor. Figura I.1 ilustrează o arhitectură tipică de


sistem incluzând un super-trunchi. Prin transportarea semnalelor de înaltă calitate din headend (staŃia CATV) acest sistem a redus numărul amplificatoarelor cascadate necesare.

De la începutul anilor ’90, provider-ii (furnizorii) de CATV au început să folosească sisteme digitale multicanal pentru a transporta un mare număr de canale video necomprimate, calitate broadcast sau digitizate între headend-uri. Operând încă în fereastra de 1310 nm în această configuraŃie, un headend separat ce apărea înainte a fost înlocuit cu semnale de foarte bună calitate ce sunt transportate de un sistem digital multicanal de la un „master” headend. Această configuraŃie este ilustrată în figura I.2.

ApariŃia emiŃătoarelor pe 1550 nm modulate extern VSB/AM de mare performanŃă şi amplificatoarelor pe fibre optice dopate cu erbiu (EDFA) au schimbat arhitectura sistemelor CATV încă o dată. Aceste legături pe 1550 nm sunt folosite pentru a transporta semnale între locaŃiile de headend-uri aflate la distanŃe mari, folosind EDFA ca amplificatoare de linie.

Fig. I.3. Arhitectură CATV hibridă 1310nm/1550nm VSB/AM (MA-BLU)

Ilustrat în figura I.3, acest sistem încorporează de asemenea splitere optice în plus faŃă de EDFA.

În această configuraŃie, emiŃătorul este considerat ca având două ieşiri, o caracteristică obişnuită pentru aceste noi tipuri de transmiŃătoare. Prima ieşire


optică a emiŃătorului pe 1550 nm alimentează un al doilea headend ce are un emiŃător pe 1310 nm. A doua ieşire optică merge la un spliter 1x2. Ieşirea numărul 1 se duce direct la un receptor de 1550 nm pentru distribuŃie de la headend-ul principal la un emiŃător pe 1310 nm. Ieşirea numărul 2 a spliterului optic va alimenta un EDFA. Semnalul este amplificat optic şi trecut mai departe unui receptor optic ce alimentează un al treilea headend aflat la mulŃi kilometri depărtare.

Primele trei arhitecturi nu folosesc nicio componentă WDM şi reprezintă cazuri de arhitecturi complet analogice. Odată cu creşterea sistemelor CATV, la fel a crescut şi nevoia de a maximiza capacitatea de transmisie a fiecărei fibre. Multiplexarea cu diviziunea lungimii de undă permite semnalelor analogice şi digitale să coexiste pe o aceeaşi fibră. Figura I.4 ilustrează un sistem de transport unidirecŃional cu WDM de tip combinat, adică AM CATV/digital.

Fig I.4. Transport unidirecŃional CATV analog/digital WDM

În configuraŃia de mai sus, semnalele de la transmiŃătorul de CATV AM pe 1310 nm şi de la transmiŃătorul digital pe 1550 nm sunt multiplexate prin divizarea lungimii de undă pe aceeaşi fibră. La recepŃie, semnalele sunt demultiplexate şi îndrumate spre receptoarele potrivite. În ideea de a menŃine calitatea sistemului, WDM-ul trebuie să aibă o izolare foarte bună care să prevină interferenŃa între semnalul analog pe 1310 nm şi semnalul digital pe 1550 nm. O configuraŃie bidirecŃională a unui astfel de sistem de transport CATV analog/digital este prezentat în figura I.5.


Fig I.5. Transport bidirecŃional CATV analog/digital WDN Din punct de vedere al headend-ului, un sistem bidirecŃional arată ca în

figura I.6.

Fig. I.6. ReŃea hibridă

Iar o reŃea completă se poate reprezenta simplificat şi ca în figura I.7.


Fig. I:7.Structura unei reŃele HFC pentru CATV Retransmisia semnalelor cu ajutorul hub-urilor ce repetă

echipamentul din headend

Fig. I.8. Utilizarea unui hub pentru retransmisia semnalelor ce intră/ies dintr-un headend, în cazul distanŃelor foarte mari


Placa de interfaŃă cu reŃeaua (NIC) se foloseşte la monitorizarea funcŃionării elementelor hardware de la distanŃă sau de pe un sistem de calcul local. EmiŃătoarele de cale directă (forward transmitters) transportă semnale video analogice sau codate digital cu QAM (modulaŃie de amplitudine în cuadratură, un tip de modulaŃie combinată de amplitudine şi fază) 16, 64, 256 de la headend la hub-ul de retranslaŃie. EmiŃătoarele de cale inversă (return

transmitters) colectează datele codate QPSK sau QAM de la nodurile optice pentru a le transporta la headend. Ambele tipuri transmit semnale optice cu o lungime de undă conform specificaŃiilor ITU. I.2.1. NODURI OPTICE PENTRU REłELE HFC

Noduri optice pentru HFC standard cu dublă cale

Aceste dispozitive recepŃionează semnalul optic de pe o fibră şi îl convertesc în semnal RF, folosind un singur receptor. Apoi modulul amplificator de RF măreşte nivelul semnalului de pe calea directă. Semnalele RF de întoarcere de pe cablul coaxial intră în modulul amplificator prin porturile de intrare/ieşire. După ce semnalele sunt combinate, transmiŃătorul de întoarcere (de cale inversă) converteşte semnalul de RF în semnal optic şi îl trimite înapoi în headend la un receptor de cale inversă.

Fig. I.9. N.O. pentru HFC dublă cale


Nod optic pentru HFC cu dublă cale şi redundanŃă

Fig. I.10. N.O. cu redundanŃă

Această variantă se alege atunci când se solicită o foarte bună disponibilitate pentru reŃea, ca în cazul telefoniei sau serviciilor digitale interactive. Nodul primeşte semnale optice pe două fibre, una primară şi una redundantă. Două receptoare, unul primar şi unul redundant convertesc semnalele optice în semnale RF. Mai departe acestea sunt aplicate la un comutator ce va trimite numai semnalul primar la modulul amplificator de RF. Dacă apare un defect pe legătura optică primară, comutatorul direcŃionează în mod automat semnalul de pe fibra redundantă către modulul de amplificare RF. Similar se petrec lucrurile şi pe calea inversă, selectând de această dată la headend fibra de întoarcere cea mai potrivită.

Componentele unui nod optic În figura I.11 se prezintă o schemă generică de nod optic fără

redundanŃă şi care se foloseşte în reŃelele HFC. Se observă pe calea de recepŃie o dublă amplificare a semnalului de RF detectat, de unde şi specificaŃia în foile de catalog – „double amplifier”. De asemenea un atenuator şi un egalizor pentru nivelele semnalelor de RF, acestea fiind în multe cazuri module „plug-in”, deci se pot introduce sau extrage foarte uşor din locaŃiile lor special destinate. Tot „plug-in” este şi modulul emiŃător pentru calea inversă, care la fel de bine poate lipsi dacă nu este necesar şi viceversa, se poate insera foarte uşor la nevoie. În schemă mai apare şi un filtru diplex. Acesta este prezentat separat în figura I.12.


Fig. I.11. Scheme bloc a unui nod optic pentru cazul unei singure intrări optice şi o singură ieşire de RF

Fig. I:12. Filtru diplex

Filtrele diplex sau diplexoare sunt folosite în nodurile optice ale unei reŃele HFC sau alte aplicaŃii pentru a realiza separarea căii directe de cea inversă, după cum se observă foarte bine din imaginea din figura I.12, unde s-a reprezentat un diplex aşa cum este el simbolizat în scheme. Constructiv, este o


intercalare între două filtre: trece sus şi trece jos. Fizic, el poate fi integrat printre componentele plăcii de bază a nodului sau poate apărea ca un modul separat ce se poate introduce/extrage în/din slotul special destinat.

Există 2 tipuri mai des întâlnite de filtre diplex, în funcŃie de standardul adoptat pentru transmisia combinată de semnale TV şi date şi anume: 5-42/54-870 (standardul american DOCSIS – Data over cable system interface specifications) şi 5-65/85-870 (EuroDOCSIS – varianta europeană).

Luând ca exemplu varianta a doua, europeană, semnificaŃia acestor cifre este următoarea: pentru semnalele din banda 85-870 MHz se permite trecerea pe calea directă, de la headend către client, iar pentru cele din intervalul 5-65 Mhz se admite trecerea lor prin filtru numai în sensul de la client către headend. În acest fel devine posibilă comunicarea bidirecŃională între headend şi echipamentul montat la client.

Mai există şi notaŃia 65/85 sau 42/54, presupunându-se cunoscute limita inferioară a benzii pentru calea inversă şi limita superioară pentru calea directă. În afara celor două variante, a mai existat şi o alta, adoptată în unele Ńări, anume 5-30/45-870, dar treptat, datorită cererii crescânde de servicii de date, s-a renunŃat la aceasta.

Nod optic pentru aplicaŃii FTTH (Fibre-To-The Home)

Fig. I.13. Nod optic cu WDM integrat pentru a opera pe o singură fibră monomod.


Un adaptor extern de telefonie VoIP este disponibilă ca opŃiune a clientului

Această variantă de nod optic (figura I.13) foloseşte o singură fibră pentru transportul semnalelor atât de pe calea directă (de la headend la client) cât şi de pe calea inversă (de la client la headend). Astfel de modele se pot monta fie pentru o zonă de locuinŃe, caz în care avem situaŃia denumită FTTC (Fiber-To-The Curb), fie chiar la locuinŃa clientului pentru o calitate maximă a serviciilor, cazul cunoscut sub denumirea FTTH (Fiber-To-The-Home), deci fibra, cu toate atuurile ei, adusă la uşa clientului. Este compus din două secŃiuni:

- receptor de bandă largă ce operează la o anumită lungime de undă, de obicei 1550 nm;

- transceiver Ethernet ce operează la 1310 nm; în acest fel este necesară doar o singură fibră pentru transmisia bidirecŃională.

Pentru situaŃia în care sunt necesare mai multe porturi Ethernet, se poate conecta un switch sau hub obişnuit la un astfel de nod optic. Mai trebuie făcută aici observaŃia că datorită modularizării componentelor, mare parte din nodurile optice pot fi comandate având doar partea de recepŃie montată, urmând ca ulterior să se poată face upgrade la un nod optic complet prin adăugarea unui modul emiŃător de cale inversă.

I.3. MANAGEMENTUL CĂII INVERSE: PROIECTARE ŞI UTILIZARE Industria CATV a răspuns la cererea de programe de televiziune

interactive, în timp real sau, cum întâlnim în literatură, „2-way”, cu tehnologia căii de întoarcere. Managementul căii inverse (de întoarcere) permite celui care vizionează să trimită informaŃii de la un transmiŃător poziŃionat în interiorul set-top-box-ului (STB) din reşedinŃa clientului către headend prin atingerea a câteva butoane de pe telecomanda televizorului. Această posibilitate poate avea loc datorită reŃelelor HFC (hybrid fiber coax – reŃea hibridă fibră optică+cablu coaxial) care vin în întâmpinarea cererilor de distanŃe mari de transmisie necesare televiziunii pe cablu de azi. ReŃelele HFC tipice, ilustrate în figura I.14, folosesc cablu coaxial pentru distanŃele de transmisie mai scurte dintre echipamentul video şi transmiŃător sau dintre receptor şi televizorul clientului, în timp ce calea dintre transmiŃător şi receptor foloseşte fibră monomod pentru extinderea distanŃelor de transmisie. Chiar şi în aplicaŃiile pe distanŃe limitate, această combinaŃie permite proiectantului să folosească cea mai ieftină soluŃie pentru fiecare porŃiune a reŃelei.


În reŃelele HFC cu cale de întoarcere, ilustrate în figura I.15, se aplică acelaşi principiu de proiectare a sistemului, dar acum avem o transmisie bidirecŃională între locaŃia clientului şi headend, permiŃând un management interactiv al căii inverse. Semnalele de la headend sunt transportate pe o fibră optică SM (monomod), folosind fie transmiŃătoare DFB (distributed feedback laser), fie FP (Fabry Perot), pe 1310 nm sau 1550 nm. Receptorul conŃine un laser pentru calea inversă care trimite semnalele de la utilizator înapoi la headend.

În mod curent, tehnologiile de multiplexare cu divizarea lungimii de undă, ca DWDM sau CWDM, cresc distanŃa de transmisie şi fiabilitatea sistemului.

Fig. I.14. ReŃea HFC tipică

Fig. I.15. ReŃea HFC cu cale de întoarcere Interactivitatea cu ajutorul căii inverse


Managementul căii inverse suportă următoarele schimburi interactive: - TranzacŃii de plată sau comenzi: aceste comenzi ar putea consta într-un

film „pay-per-view” (plata se face pentru fiecare film în parte), cumpărături dintr-o reŃea de livrări la domiciliu sau de la orice magazin ce este disponibil utilizatorului pe canalele de TV;

- ObŃinerea datelor dintr-o bază de date centralizată: această acŃiune se referă la informaŃii meteo locale, ghiduri de TV şi selecŃia filmelor „pay-per-view”;

- Răspunsuri pentru campaniile de cercetare a pieŃei: utilizatorul îşi poate exprima părerea în cadrul a tot felul de scrutinuri;

- Jocuri: utilizatorul poate participa la jocuri ce au legătură cu show-urile televizate;

- ÎmbunătăŃirea programelor: utilizatorul poate obŃine mai multe informaŃii despre un subiect din programul de televiziune. Această interactivitate se aplică în mod special la documentare cu privire la natură, istorie, tehnologie;

- Rapoarte financiare despre ceea ce interesează clientul; - E-mail şi chat; - Canale de sport interactive: permite utilizatorului să privească la două

meciuri simultan, să aleagă unghiul camerei de luat vederi, să obŃină statistici despre meciuri, update de scoruri;

- Servicii de informaŃii: se pot obŃine informaŃii despre călătorii, sporturi sau educaŃie. Aceste canale pot fi folosite pentru a promova oferte de vacanŃă şi evenimente sportive.

- Alegeri muzicale: se poate selecta un canal ce emite muzică de un anumit gen. Aceste canale pot fi gratuite, cu plată per timp de ascultare sau „pay channel”. De asemenea sunt incluse în aceste canale informaŃii despre artist, album şi uneori cum se poate cumpăra acel album.

Managementul semnalului pe calea de întoarcere Semnalul de pe calea inversă, care de obicei ocupă o bandă în intervalul

5-42 MHz îşi are originea în reşedinŃa clientului şi curge prin reŃeaua de fibră către headend. Nivelul semnalului în reŃea este determinat de nivelul de RF produs de către transmiŃătorul conŃinut de STB, PC card sau modem de cablu. Totuşi, când semnalul iese în afara locuinŃei clientului, el va suferi pierderi în cabluri, splitere şi alte dispozitive ale reŃelei de RF înainte de a ajunge la un amplificator. Mai departe, fiecare bucăŃică are pierderi diferite, dar toate semnalele ce provin de la reşedinŃele clienŃilor ar trebui să sosească la amplificator la acelaşi nivel. Proiectarea căii inverse presupune determinarea nivelelor de semnal de pe acest traseu. Semnalul care iese din amplificator va fi


astfel încât câştigul pe calea inversă al fiecărei staŃii de amplificare va fi echivalent cu pierderile de pe lungimea de cablu imediat următor. Când semnalul ajunge la nodul optic, el este apoi transportat pe fibra optică la headend. O dată ajunse aici, semnalele sunt convertite în RF de receptorul optic de cale inversă şi trimise la demodulatorul special desemnat pentru serviciul cerut de utilizator.

Căi de întoarcere cu WDM şi digitale Căi de întoarcere multiplexate Odată cu extinderea reŃelelor ce folosesc scheme cu cale de întoarcere,

posibilitatea de a transmite în siguranŃă date de mare viteză în banda de la 5 la 42 MHz devine mai dificilă. În zilele noastre, upgrade-urile la reŃelele HFC se bazează pe DWDM. Aceste upgrade-uri, ca peste tot în industria fibrei optice, sunt determinate de cererea pentru mai multă lăŃime de bandă şi o transmisie mai bună şi mai fiabilă.

Fig. I.16. HCF folosind DWDM

Schema de transmisie din figura I.16 lucrează având un emiŃător laser DFB sau FP ce operează fie pe 1310 nm, fie pe 1550 nm, la nodul optic pentru


a transmite datele la un hub secundar. Aici datele modulează direct un emiŃător laser DWDM folosind multiplexarea cu divizare în timp (TDM). Semnalul optic, folosind un multiplexor DWDM 1x4, este transmis pe fibra SM către headend. Aici se demultiplexează semnalul şi se transmite la 4 receptoare.

Cale de întoarcere digitală Folosind un convertor analog/digital, o cale de întoarcere analogică se

transformă într-o cale de întoarcere digitală. Convertorul A/D operează la 100 MHz cu o rezoluŃie de 8-12 biŃi. Semnalele digitizate sunt convertite într-un flux serial de biŃi, cu o sincronizare adecvată la nod pentru a putea reface semnalul la ieşirea receptorului optic aflat în headend. La nod sau la hub-ul secundar, semnalele pot fi combinate folosind TDM. În mod curent, provider-ii de televiziune prin cablu folosesc două convertoare A/D pe 12 biŃi pentru a modula transmiŃătorul laser şi a produce un flux de date TDM de aproximativ 2,5 Gbps. Odată ce fluxul de date ajunge la headend, este demultiplexat şi deserializat. În etapa finală, fluxul de date va fi transmis la un convertor digital/analog (D/A). Calea de întoarcere digitizată oferă o serie de avantaje faŃă de o cale de întoarcere analogică. Semnalele digitizate TDM sunt transparente într-o reŃea DWDM, înŃelegând prin aceasta că semnalele pot fi transmise prin reŃea fără degradare. De asemenea, tehnicile de procesare a semnalelor digitale reduc degradarea. I.4. SISTEME DE TRANSPORT PE FIBRE MULTICANAL DIGITALE V/A/D

Fibrele optice sunt acum mediul dominant pentru transmiterea terestră a semnalelor digitale, iar sistemele digitale pe fibre sunt bine cunoscute pentru transportul de semnale de înaltă calitate video, audio şi de date. Sistemele trebuie să facă eficientă folosirea fibrei optice prin asigurarea transferului de canale multiple video şi audio pe o singură fibră. Un sistem digital funcŃionând în cadrul unui domeniu digital trebuie să fie capabil să expandeze, insereze, ruteze şi să comute semnale într-o reŃea în aşa fel încât performanŃa audio şi video să nu fie afectată. O importanŃă în creştere este proprietatea acestor sisteme de a accepta o varietate de formate de semnal şi de a se interfaŃa cu reŃelele de comunicaŃii şi televiziune publice. Formatele de semnal pentru transmisiile video trebuie să includă codarea video la diferite nivele de acurateŃe a digitizării, comprimarea video, imagini video de înaltă definiŃie ca şi datele de mare viteză. ÎnŃelegerea aspectelor privind multiplexarea, schemele de


modulaŃie şi sistemele digitale este importantă în vederea implementării unui sistem de transmisie multicanal.

Toate sistemele de transport video/audio/date au în comun un număr de elemente ce formează blocurile de bază din care este construit un astfel de sistem. Acestea includ: emiŃătoare, receptoare, regeneratoare de semnal, repetoare, codere, decodere, switch-uri, modulatoare, amplificatoare, convertoare A/D şi D/A, splitere, combiner-e, care permit:

- semnalele să fie adăugate şi îndepărtate dintr-o reŃea; - să utilizeze mici componente ale sistemului pentru distribuirea

semnalului; - comutare A/B pentru protecŃie cu circuit redundant; - interfeŃe de date pentru controlul reŃelei; - sincronizarea interfeŃelor de ceas. Figura I.17 ilustrează un sistem de transmisie digitală cu o ierarhie TDM

(multiplexare cu divizare în timp) pe două nivele.

Fig. I.17. Sistem digital cu o ierarhie TDM pe două nivele La capătul de emisie, un coder digital converteşte semnalul video analog

de intrare în date PCM. (vezi modulaŃia digitală pentru detalii). Coderul conŃine de asemenea un multiplexor cu divizare în timp, numit multiplexor de nivel

înalt (high level mux), care creează un subcanal digital ce va fi multiplexat în timp cu datele video PCM. Acest multiplexor de nivel înalt/coder video va scoate la ieşire un flux de date şi un semnal de ceas folosit pentru sincronism.


Aceste semnale intră apoi în transmiŃătorul optic pentru codarea digitală de linie, modularea sursei de lumină şi o interfaŃă către fibra optică de transmisie. Acest multiplexor de nivel înalt primeşte la intrare date de la un al doilea TDM, numit multiplexor de nivel mic (low level mux), care controlează o magistrală de date cu o varietate de semnale de intrare. La capătul de recepŃie, un receptor optic converteşte semnalul din optic în electric şi face decodarea de linie şi refacerea tactului (ceasului). Datele PCM şi tactul refăcut sunt apoi trimise la un decodor video digital care va converti video digital înapoi într-un semnal analog. Decodorul video de asemenea conŃine un demultiplexor de nivel înalt, care separă subcanalul şi îl trimite către un demultiplexor de nivel mic. La acesta din urmă, semnalele sunt demultiplexate şi puse înapoi pe magistrala de date unde sunt decodate către ieşirea sistemului.

I.5. TRANSFER DE LA SATELIT ÎN BANDA L Cablul coaxial şi cele asemănătoare (coaxial cu cupru la exterior sau tub

de aluminiu) sunt în mod tradiŃional specifice aplicaŃiilor de transmisie RF. Deşi funcŃionale, ele au neajunsuri mari. Cablurile din cupru coaxial sunt voluminoase şi grele, conduc electricitatea şi au o lăŃime mică de bandă ceea ce limitează serios distanŃa maximă utilizabilă. Transmisia RF pe fibră optică elimină toate aceste deficienŃe. Cablul de fibră cântăreşte mai puŃin decât cel coaxial şi de când fibrele monomod au doar în jur de 0,2 – 0,4 dB pierderi de semnal pe un kilometru de fibră, o antenă poate fi situată la kilometri distanŃă faŃă de receptor sau emiŃător. În plus, proprietăŃile dielectrice ale fibrei previn datele transportate de eventuale interferenŃe. Transportul pe fibre optice al semnalelor de satelit poate fi folosit într-o serie de aplicaŃii, printre care: transportul de la antena de satelit aflată la distanŃă către headend-ul broadcaster-ului, aplicaŃii de uplink şi downlink, servicii DBS.

ReŃea de la antene satelit la headend Operatorii folosesc legături de transport pe fibră optică pentru

transmiterea semnalelor RF de la parabola antenei de satelit aflată la distanŃă către headend-ul propriu. Datorită locaŃiei îndepărtate a unor antene, echipamentul de transport în banda L trebuie să poată lucra într-o gamă variată de medii naturale. Calitatea semnalului este asigurată de obicei prin intermediul mijloacelor de control al câştigului, fie manual, automatic sau fix. În unele


cazuri se folosesc variante de monitorizare de la distanŃă şi control, folosind mijloace SNMP (Simple Network Management Protocol) pentru a supraveghea parametrii, ca: nivelul semnalului de RF, puterea de ieşire optică, setările pentru câştig, starea dispozitivelor. Adesea este folosit un sistem redundant optic şi/sau RF şi mai multe antene pentru a proteja sistemul de distribuŃie de posibilele efecte dăunătoare ale mediului ambiant. Figura I.18 ilustrează un sistem redundant optic, iar a următoarea figură (I.19) un semnal redundant RF.

Fig. I.18. Sistem satelit cu redundanŃă optică

Fig. I:19. Sistem satelit cu redundanŃă RF

AplicaŃii uplink şi downlink


Sistemele cu antene satelit sunt rar unidirecŃionale. Uplink-urile de IF (înaltă frecvenŃă) folosesc modemuri la headend pentru a transmite semnalele de IF la parabola antenei aflată la distanŃă, în timp ce downlink-urile transportă semnalele RF de la antena satelit la headend. Semnalele IF sunt de obicei în gama 10-200 MHz. Figura I.20 ilustrează o aplicaŃie uplink/downlink tipică.

Fig. I.20. AplicaŃie uplink/downlink tipică Sistemul DBS O instalaŃie tipică DBS (direct broadcast satellite – distribuŃie directă din

satelit) foloseşte câŃiva sateliŃi. Acest lucru este necesar deoarece fiecare satelit poate transmite doar un număr mic de canale. Pentru a transmite 500 de canale, de exemplu, provider-ul DBS ar putea avea nevoie de mai mulŃi sateliŃi. Aceşti sateliŃi păstrează o orbită geosincronă deasupra ecuatorului şi acoperă emisfera de nord, din Statele Unite până în partea de nord a Americii de Sud. Indiferent de numărul de sateliŃi necesari într-un sistem, configurarea căii de semnal este aceeaşi. Figura I.21 prezintă calea de semnal.

Fig. I:21. DistribuŃia de semnal DBS AplicaŃii pentru un sistem de transport în bandă L


Semnalele recepŃionate sunt convertite de LNB-ul montat la parabola antenei în semnale în bandă L, ceea ce permite semnalului de microunde să fie transportat pe o distanŃă considerabilă. Trimiterea unui semnal de 12 GHz pe cablu de cupru coaxial duce la pierderi extrem de mari; oricum, după ce este convertit la 2 GHz (frecvenŃa benzii L), acelaşi semnal poate fi transmis pe cupru coaxial la zeci de metri înainte ca pierderile să producă o degradare prea mare. Figura I.22 ilustrează această aplicaŃie. Este prezentată o configuraŃie redundantă, unde emiŃătoarele şi receptoarele de back-up sunt conectate la un switch (comutator) A/B. În eventualitatea unei căderi a căii primare, switch-ul va activa calea secundară, menŃinând reŃeaua funcŃională.

Fig. I.22. RedundanŃa căilor Transmisia de pe satelit în bandă L îşi găseşte aplicaŃii în MDU’s (multi-

dwelling units – unităŃi multi-încăpere) cum ar fi blocurile de apartamente, dormitoare ale colegiilor, etc via un amplificator de bandă largă şi un spliter de RF. Figura I.23 ilustrează o aplicaŃie MDU. EmiŃătorul optic acceptă la intrare direct ieşirile de la LNB în gama 950 la 2200 MHz. Semnalul de RF este convertit în semnal optic şi transmis la receptorul optic. Ieşirea de RF a receptorului este apoi conectată la intrarea unui amplificator distribuitor de bandă largă şi alimentează un spliter RF 1x24. De la spliter, până la 24 de semnale pot fi distribuite la 24 de receptoare TV sau set-top-box-uri.


Fig. I.23. AplicaŃie MDU

I.6. MEDIA-CONVERTOARE

După cum le trădează şi denumirea, aceste componente ale reŃelelor cu

fibre optice sunt puntea de tranzit între două medii diferite de transport al informaŃiei. Media convertoarele sunt folosite pentru a oferi o soluŃie convenabilă pentru convertirea şi transmiterea datelor între medii Ethernet diferite - cuprul şi reŃelele pe fibre optice. În cazul nostru vom face o scurtă trecere în revistă a tipurilor cele mai uzuale de media convertoare între fibra optică şi alte medii. Media-convertoarele sunt destinate să conecteze:

• 10/100Base-Tx/100Base-Fx – perechi torsadate într-o reŃea Fast Ethernet (802.3µ), conector RJ45 cu 100 m;


• 10Base-FL/10Base-T - perechi torsadate într-o reŃea Ethernet (802.3), conector RJ45 cu 100 m;

• 10Base-FL/10Base-2 – cablu coaxial la fibre într-o reŃea Ethernet (802.3), conector BNC cu 185 m;

• Token ring cu fibre (802.5J), conector RJ45; • ATM OC3 155Mbps - perechi torsadate, conector RJ45 cu 100m; • fibră mutimod/fibră monomod, pentru conectarea unei reŃele publice

de mare viteză pe monomod cu reŃeaua locală realizată pe multimod; este posibilă transmiterea diferitelor protocoale ca Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, Fibre Channel şi ATM, la 40/155/622 Mbps, maxim 70 km;

• MM/SM, ca la varianta anterioară, dar în acest caz se permite conectarea echipamentelor de comunicaŃie cum sunt switch-uri, routere şi centrale digitale pe fibre monomod la mari distanŃe în cadrul MAN-urilor şi WAN-urilor; sunt posibile mai multe protocoale ca Gigabit Ethernet, Fibre Channel, ATM OC-12 la 1,25 Gbps, maxim 100 km;

• placă adaptoare PC - FO, 10/100Base-Tx/100Base-Fx, permite conectarea cablurilor de fibră optică direct la un sistem de calcul PC; rezultă deci posibilitatea de a conecta la 200 Mbps până la 2 km distanŃă în modul full duplex, odată cu îmbunătăŃirea securităŃii datelor; fiind dispozitive „plug & play” pentru slotul PCI de obicei, instalarea lor este foarte simplă;

• minihub-uri ce permit conectarea unui număr de dispozitive RJ45 sau BNC şi fibra optică;

• transceiver Ethernet 802.3 - placă adaptoare PC cu conector AUI (D-SUB cu 15 pini)/10Base-FL;

• transceiver RS-232 (D-SUB cu 9 pini)/fibră optică; • etc În principiu, modulele multimod suportă distanŃe de până la 2 km, iar

cele monomod de ordinul a zeci de km, în funcŃie de puterea laserului. În tabelul I.3 este prezentat un exemplu de ofertă pentru media-

convertoare.


Conector Diametru miez (µµµµm)

Diametru înveliş (µµµµm)

Lungime de undă (nm)

DistanŃă acoperită

(km) SC 50 125 850 2 ST 62,5 125 1310 15 SC 9 125 1550 30

Tabelul I.3. Exemplu de ofertă pentru media-convertoare

Media-convertoarele pot fi întâlnite în variantele: - cu două fibre, caz în care o fibră este folosită pentru emisie, iar cealaltă

pentru recepŃie; - cu o singură fibră, caz în care emisia/recepŃia se fac pe frecvenŃe

diferite, iar achiziŃionarea lor se face în pereche (câte două media-convertoare, care se pot „înŃelege” una cu alta). Mai jos este prezentat un exemplu de folosire a media-convertoarelor pe o singură fibră, în situaŃia culegerii semnalului de la o antenă satelit aflată la distanŃă de receptorul satelit (figura I.24).

Fig. I.24. AplicaŃie cu media-convertoare I.7. TEHNOLOGII DE COMUNICAłIE PE FIBRE OPTICE

Modul de transfer folosit aproape exclusiv în reŃelele optice este cel

orientat pe conexiune, specific comutării de circuite. Comutarea de pachete


necesită luarea deciziilor de rutare în fiecare nod şi la fiecare pachet care soseşte. Acest lucru necesită memorarea pachetelor, citirea şi prelucrarea antetelor, ceea ce nu se poate face deocamdată în domeniul optic. Prin urmare, comutaŃia de pachete necesită conversia din optic în electric, prelucrarea în electric şi reconversia în optic. O astfel de reŃea nu mai este transparentă optic şi prezintă dezavantajele cunoscute de la reŃelele electrice: congestie, viteză mică de transfer, flexibilitate redusă etc.

Toate reŃelele implică acelaşi principiu de bază: informaŃia poate fi trimisă la…, partajată cu…, trecută prin…, şuntată (bypassed) în limitele unui număr de staŃii computerizate (noduri) şi a unui computer master (serverul). În plus faŃă de diferitele topologii pentru reŃele, o serie de standarde şi protocoale au fost dezvoltate, fiecare cu propriile avantaje, topologii şi cerinŃe de mediu. Acest subcapitol discută pe scurt aceste standarde şi protocoale, incluzând aici: ATM, Ethernet, FDDI, Fibre Channel, ISDN şi SONET.

I.7.1. MODUL DE TRANSFER ASINCRON - ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE (ATM)

Modul de transfer asincron este larg dezvoltat ca o tehnologie pentru

trunchiurile reŃelei. Această tehnologie se integrează uşor cu alte tehnologii şi oferă un management al reŃelei sofisticat ce permite purtătoarelor de semnal să garanteze calitatea serviciului (QOS - quality of service). ATM este de asemenea referită ca un schimb de celule deoarece reŃeaua foloseşte pachete sau celule scurte şi de lungime fixă pentru transportul datelor. InformaŃia este împărŃită în celule diferite, transmisă şi reasamblată la capătul de recepŃie. Fiecare celulă conŃine 48 octeŃi de date utile şi un header de 5 octeŃi. Această dimensiune fixă asigură ca datele video sau voce, critice în timp, să nu fie afectate de cadre sau pachete lungi de date, reducând astfel întârzierile.

ATM organizează diferite tipuri de date în celule separate, permiŃând utilizatorilor reŃelei şi reŃelei înseşi să determine câtă lăŃime de bandă este alocată. Această modalitate se aplică cu succes în special în reŃelele cu transmisii de date în rafale. Fluxurile de date sunt apoi multiplexate şi transmise între utilizator şi serverul reŃelei şi între comutatoarele reŃelei. Aceste fluxuri pot fi transmise la mai multe destinaŃii diferite, reducând cerinŃele pentru interfeŃe de reŃea şi facilităŃi de reŃea şi la urmă, costul total al reŃelei.

În cadrul reŃelelor ATM întâlnim conexiuni de cale virtuală (VPC - virtual path connections) care conŃin mai multe conexiuni de circuite virtuale (VCC - virtual circuit connections). Circuitele virtuale nu sunt altceva decât conexiuni cap-la-cap, cu definirea punctelor de extrem şi a rutelor dar fără a


defini alocarea pentru lăŃimea de bandă. Banda este alocată în funcŃie de necesarul cerut de reŃea. VCC poartă un singur flux de celule de date continue de la utilizator la utilizator. Pot fi configurate ca statice, conexiuni virtuale permanente (PVC - permanent virtual connections) sau circuite virtuale comutate controlate dinamic (SVC). Când conexiunile de circuite virtuale sunt combinate în cadrul căilor virtuale, toate celulele dintr-o cale virtuală sunt rutate pe acelaşi drum, permiŃând refacerea reŃelei în eventualitatea unei defecŃiuni majore.

I.7.2. IEEE 802.3 CSMA/CD

Standardul IEEE 802.3 defineşte protocolul de acces al mediului MAC (media access control) prin tehnica CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection) pentru topologii de tip BUS, precum şi diverse medii de transmisie şi rate de comunicaŃie în cadrul nivelului fizic.

I.7.2.1 Scopul standardului IEEE 802.3

Standardul IEEE 802.3 acoperă atât subnivelul MAC cât şi nivelul fizic. În

figura 5.1 se prezintă mai în detaliu arhitectura standardului IEEE 802.3. După cum se observă în figură, acest standard se referă la patru elemente:

• serviciile subnivelului MAC • protocolul MAC • subnivelul fizic independent de mediu • subnivelul fizic dependent de mediu

SpecificaŃiile referitoare la serviciile subnivelului MAC definesc

serviciile puse la dispoziŃie de către IEEE 802.3 pentru subnivelul LLC (logical link control) sau pentru alte nivele superioare. Aceste specificaŃii includ facilităŃile pentru emiterea şi recepŃionarea blocurilor de date numite şi PDU (protocol data units) precum şi generarea informaŃiilor de stare necesare protocoalelor de control al erorilor din nivelele superioare. S-a presupus că nivelul superior este LLC, dar acest lucru nu este neapărat necesar. Oricum, folosirea diverselor medii de transmisie trebuie să fie transparentă pentru utilizator.

Protocolul MAC reprezintă nucleul standardului IEEE 802.3 care deseori este numit standardul CSMA/CD. SpecificaŃiile definesc structura blocurilor precum şi interacŃiunile dintre diversele entităŃi ale subnivelului MAC.


A PL I C A } I E

PR E Z E N TA R E

SE SI U N E

T R A N SPO RT

R E } E A

L E G A T U R ~ D A T E

F I Z I C

M O D E L U L

A R H I T EC T U R A L

O SIN I V E L E

SU PE R I O A R E

I E E E 80 2.3

C SM A / C D

D T E

A U I

M A U

M D I

L L C

M A C

PL S

PM A

m ed i u

FIGURA 5.1

A rhitectura IEEE 802.3

Nivelul fizic este divizat în două părŃi. Subnivelul independent de mediu

conŃine interfaŃa între MAC şi nivelul fizic. Această interfaŃă include facilităŃi pentru transferul a două fluxuri seriale de biŃi între cele două nivele şi funcŃii de timing necesare algoritmului de la nivelul MAC. În plus, standardul anticipează


faptul că în multe cazuri staŃiile de lucru vor fi localizate fizic la o mică distanŃă de mediul fizic de comunicaŃie al reŃelei locale. În această configuraŃie se foloseşte o unitate de cuplare la mediu MAU (medium attachment unit) ce reprezintă un element separat de staŃia de lucru. Majoritatea hardware-ului şi tot software-ul sunt plasate pe staŃia de lucru. Legătura între MAU şi staŃie se realizează prin intermediul AUI (attachment unit interface). Această interfaŃă include mediul de transmisie între staŃie şi MAU şi semnalele folosite la nivelul interfeŃei. Aceasta nu reprezintă o cerinŃă a standardului, dar în multe cazuri este folositoare.

Subnivelul dependent de mediu specifică interfaŃa cu mediul fizic de comunicaŃie al LAN şi semnalele schimbate cu acest mediu. Această parte a standardului oferă diverse opŃiuni în funcŃie de mediul de comunicaŃie folosit, tipul semnalului (analog sau digital), rata de transmisie.

Standardul IEEE 802.3 se bazează pe specificaŃiile ETHERNET şi este destinat aplicării în mediul comercial şi în mediul industrial uşor.

I.7.2.2 Protocolul MAC CSMA/CD

Tehnica MAC cea mai folosită în cazul topologiilor de tip BUS este

CSMA/CD. Versiunea originală a acestei tehnici a fost dezvoltată de XEROX ca o parte a reŃelei sale locale Ethernet.

I.7.2.2.1 Precursori

Toate tehnicile ce vor fi prezentate în acest capitol pot fi numite cu acces

aleator. Ele trebuie să răspundă la întrebarea: "Cine este următorul?" astfel încât să asigure partajarea mediului de transmisie. Tehnicile sunt cu acces aleator în sensul că nu există o planificare a alocării mediului pentru fiecare staŃie. Momentele de transmisie ale staŃiilor sunt generate aleator.

Primele astfel de tehnici sunt cunoscute sub numele de ALOHA sau pure ALOHA. Atunci când o staŃie are un bloc pregătit, acesta este emis pe linie. Apoi staŃia ascultă pentru un interval de timp egal cu timpul maxim de propagare în reŃea (de două ori mai mare decât timpul de propagare între cele mai îndepărtate staŃii). În acest interval de timp staŃia trebuie să primească un ACK, în caz contrar retransmiŃând blocul. O staŃie receptoare determină corectitudinea blocului primit cu ajutorul sumei de control. Dacă blocul este valid staŃia întoarce imediat ACK. Blocul poate fi însă invalid datorită zgomotului liniei sau pentru că o altă staŃie a încercat să emită în acelaşi timp. În acest din urmă caz cele două blocuri vor interfera, astfel încât nici unul dintre ele nu se poate transmite corect. Aceasta se numeşte coliziune, iar staŃiile receptoare vor ignora blocul. ALOHA este o tehnică foarte simplă, dar mai puŃin eficientă. În cazul creşterii încărcării liniei se măreşte numărul coliziunilor, iar eficienŃa maximă de utilizare a canalului este de 18%.


Pentru a mării eficienŃa tehnica ALOHA a fost îmbunătăŃită prin divizarea timpului de utilizare a liniei în intervale (slot) egale cu durata de transmisie a unui cadru (bloc). Pentru sincronizarea tuturor staŃiilor se foloseşte un ceas central sau o altă metodă, iar transmisia este permisă numai la începutul unui interval (slot). Astfel suprapunerile de blocuri vor fi totale. Această metodă cunoscută sub numele de slotted ALOHA creşte eficienŃa la aprox 37%.

Atât pure ALOHA cât şi slotted ALOHA permit o utilizare scăzută a capacităŃii de transmisie a liniei. Nici una din metode nu exploatează faptul că durata de propagare pe linie între două staŃii este mult mai mică decât durata de transmisie a unui bloc. Dacă se presupune real acest lucru atunci în cazul în care o staŃie începe să emită un bloc toate celelalte staŃii vor afla acest lucru aproape imediat. Astfel, chiar dacă au un bloc pregătit, ele nu vor începe emisia, lucru ce duce la scăderea numărului de coliziuni. Altfel spus, timpii mici de propagare asigură obŃinerea rapidă de informaŃii despre starea sistemului ceea ce duce la creşterea eficienŃei.

Următorul pas în dezvoltarea acestei tehnici îl reprezintă CSMA (carrier sense multiple access) sau "ascultă înainte de a vorbi" (LBT - Listen Before Talk). În cazul acestei metode, o staŃie ce doreşte să emită un bloc trebuie înainte să asculte linia pentru a determina dacă nu cumva în acel moment se transmite un bloc de către o altă staŃie. Atunci când linia este ocupată staŃia va renunŃa pentru un scurt interval de timp după care va încerca din nou. În cazul în care linia este liberă staŃia poate începe emisia blocului. Acum se poate întâmpla ca două sau mai multe staŃii să încerce să emită aproape simultan. Dacă acest lucru se întâmplă va avea loc o coliziune. StaŃia emiŃătoare va aştepta sosirea unui ACK un interval de timp suficient de mare (având în vedere timpii de propagare şi faptul că staŃia ce va întoarce ACK trebuie să aştepte un moment de linie liberă). Dacă nu este recepŃionat blocul ACK se presupune că a avut loc o coliziune şi se încearcă retransmisia.

Se poate observa că această strategie este eficientă în cazul în care timpul de transmisie a unui bloc este mult mai mare decât timpii de propagare pe linie. Coliziunile pot să apară numai dacă mai multe staŃii încep emisia într-un interval de timp foarte mic (mai mic decât timpul de propagare pe linie). Dacă o staŃie începe să emită şi nu are loc o coliziune în intervalul de timp necesar ca începutul blocului să ajungă la cea mai îndepărtată staŃie atunci cu siguranŃă pe timpul transmisiei restului blocului nu va mai avea loc nici o coliziune. Tehnica CSMA asigură o eficienŃă mult mai mare decât cele două variante de ALOHA prezentate.

În cazul CSMA dacă linia este ocupată se respectă un algoritm ce arată ce trebuie să facă o staŃie. În acest algoritm o staŃie ce doreşte să emită un bloc ascultă linia şi respectă următoarele regului:


1. Dacă linia este liberă, începe emisia; altfel se trece la pasul 2 2. Dacă linia este ocupată, continuă să asculte până când se detectează linie

liberă; apoi transmite imediat 3. Dacă este o coliziune (determinată prin lipsa ACK) se aşteaptă un interval de

timp aleator după care se trece la pasul 1

I.7.2.2.2 Descrierea CSMA/CD CSMA chiar dacă este mai eficientă decât ALOHA sau slotted ALOHA are

un punct slab: când are loc o coliziune între două blocuri linia rămâne inutilizabilă până când sunt emise complet blocurile corupte. În cazul unor blocuri lungi eficienŃa scade considerabil. Această pierdere poate fi redusă dacă o staŃie care emite continuă să asculte linia pe timpul emisiei. Algoritmul în acest caz ar fi următorul:

1. Dacă linia este liberă, se emite (după un scurt interval de timp interblocuri);

altfel se trece la pasul 2 2. Dacă linia este ocupată, continuă să asculte până când este detectată linie

liberă; apoi emite imediat 3. Dacă este detectată o coliziune în timpul emisiei, se transmite un anumit

bloc (jam) pentru ca toate staŃiile să ştie că a avut loc o coliziune 4. După transmiterea blocului jam se aşteaptă un interval de timp aleator după

care se trece la pasul 1 Tehnica descrisă ridică câteva probleme de timing toate depinzând de un

singur parametru numit slot time. Acest parametru descrie patru aspecte importante ale tratării coliziunii:

• Există o limită superioară a intervalului de timp necesar pentru detectarea

coliziunii • Există o limită superioară a timpului de achiziŃie de la linie (timpul după

care transmisia nu va mai suferii o coliziune) • Există o limită superioară a lungimii unui fragment de bloc generat de o

coliziune • Există o regulă de încercare a retransmisiei

Pentru a satisface aceste cerinŃe slot time este definit ca fiind mai mare

decât suma dintre timpul total de propagare (de două ori timpul de propagare între cele mai îndepărtate staŃii) şi durata blocului jam la nivelul MAC. Acest timp depinde de nivelul fizic.


Pentru a înŃelege noŃiunea de slot time să analizăm prima cerinŃă, adică timpul necesar pentru detectarea unei coliziuni.

În continuare se vor analiza cazurile corespunzând modurilor de comunicaŃie baseband şi broadband, presupunând că staŃiile se află la o distanŃă cât mai mare una de cealaltă.

În primul caz (baseband) intervalul de timp necesar detectării coliziunii este de două ori mai mare decât timpul de propagare.

În a doua situaŃie cazul cel mai defavorabil este când staŃiile se află foarte apropiate, timpul necesar detectării coliziunii fiind de această dată de patru ori mai mare decât timpul de propagare.

În ambele cazuri s-a presupus că lungimea blocurilor este suficient de mare astfel încât să permită detectarea coliziunii înainte de terminarea transmisiei. Acest lucru se impune în majoritatea sistemelor ce folosesc CSMA/CD inclusiv în standardul IEEE 802.3. În caz contrar, performanŃele sistemului scad la nivelul protocolului CSMA în care coliziunile nu sunt detectate.De aceea slot

time este folosit pentru determinarea lungimii minime a blocurilor MAC. În cazul detectării unei coliziuni se pune problema modului în care se va

face retransmisia. Presupunând că a apărut o coliziune, dacă cele două staŃii implicate încearcă retransmisia după un interval de timp prestabilit se va produce o nouă coliziune. Pentru a preveni o astfel de situaŃie, staŃiile îşi vor înceta activitatea un interval de timp de lungime aleatoare. Aşa cum se poate observa, apariŃia coliziunilor generează trafic adiŃional. În cazul în care linia devine încărcată este foarte important să nu supraîncărcăm linia cu retransmisii ce ar conduce la noi coliziuni, ce ar conduce la noi retransmisii ş.a.m.d. Astfel, atunci când o staŃie generează mai multe coliziuni, ea se dezactivează pentru o perioadă de timp mai mare compensând supraîncărcarea reŃelei.

Regula, cunoscută sub numele de TBEB (Truncated Binary Exponential Backoff), este următoarea: timpul de dezactivare este egal cu un număr întreg de slot time; timpul de dezactivare ce precede a n-a încercare de retransmisie este ales ca un întreg aleator r în intervalul 0 < r < 2k unde k=min(n,10). După un număr de încercări predefinite subnivelul MAC presupune că există unele probleme, renunŃă şi raportează eşecul către subnivelul LLC.

Această metodă se poate reprezenta formal astfel:

while încercări < backOffLimit k:= Min(încercări,10) r:= Random(0,2k) delay:= r*slotTime


Algoritmul TBEB aproximează algoritmul ideal în care probabilitatea de transmisie a unui pachet este 1/Q, unde Q reprezintă numărul de staŃii ce încearcă să transmită.

Dezavantajul algoritmului backoff îl reprezintă efectul de last-in first-out pe care îl generează. Cu alte cuvinte, o staŃie care nu are coliziuni sau are coliziuni puŃine are şanse mai mari de transmisie decât o staŃie cu timpi mai mari de dezactivare. ETHERNET

Ethernetul a început ca un experiment de laborator la CorporaŃia Xerox

în anii 1970. ProiectanŃii au intenŃionat ca Ethernetul să devină o parte a “biroului viitorului” care includeau staŃii de lucru cu calculatoare personale. Larg răspândit în LAN-urile de azi, Ethernetul transmite la 10 Mbps folosind perechi torsadate (twisted-pair), cablu coaxial şi/sau fibră optică. Fast Ethernet (Ethernetul rapid) lucrează la 100 Mbps şi ultimul standard dezvoltat, gigabit Ethernet, transmite la 1 Gbps. Figura I.25 ilustrează schema de bază a unei reŃele Ethernet.

Fig. I:25. Schema de bază a unei reŃele Ethernet


Standardul Ethernet cunoscut ca IEEE 802.3 foloseşte un protocol numit acces multiplu prin sesizarea purtătoarei cu detecŃia coliziunilor (CSMA/CD). Acest protocol descrie funcŃiile celor trei părŃi de bază ale unui sistem Ethernet: mediul fizic - transportă semnalul, controlul accesului la mediu – controlează semnalul şi cadrul Ethernet – un set de biŃi standardizat folosit pentru a transporta semnalul. Ethernet, fast Ethernet şi gigabit Ethernet, toate folosesc aceeaşi platformă şi structură de cadru. Utilizatorii Ethernetului au trei variante pentru mediul fizic. La 1-10 Mbps reŃeaua poate transmite pe cablu coaxial gros, perechi torsadate sau fibră optică. Fast Ethernet la 100 Mbps nu va transmite pe coaxial, dar pot fi folosite perechile torsadate şi fibra optică. Gigabit Ethernet, cu debite de date mari şi distanŃe de transmisie mai mari, foloseşte legături pe fibră optică, dar poate utiliza şi perechile torsadate pentru conexiuni scurte. CSMA/CD reprezintă cel de-al doilea element, regulile de control al accesului. În cadrul acestui protocol, toate staŃiile trebuie să rămână tăcute un timp pentru a verifica dacă nicio staŃie din reŃea nu transmite, înainte de a începe o transmisie proprie. Dacă o altă staŃie începe transmisia, celelalte staŃii vor sesiza prezenŃa purtătoarei de semnal şi vor rămâne tăcute. Toate staŃiile partajează acest protocol multiacces. Totuşi, deoarece nu toate staŃiile vor recepŃiona o transmisie simultan, este posibil ca o staŃie să înceapă să emită în acelaşi moment cu o altă staŃie. Acest lucru determină o coliziune de semnale, ce va fi detectată în reŃea şi va face ca staŃiile să rămână din nou tăcute până când accesul va fi câştigat, moment la care cadrul de date va fi retrimis în reŃea. Elementul final, cadrul Ethernet, livrează datele între staŃiile de lucru în baza unei surse pe 48 de biŃi şi unui câmp de adresă destinaŃie. Cadrul Ethernet include de asemenea un câmp de date ce variază în dimensiune în funcŃie de transmisie şi un câmp de corectare a erorilor care verifică integritatea datelor recepŃionate. Odată un cadru trimis, fiecare interfaŃă de staŃie Ethernet va citi câmpul adresă şi o va compara cu adresa proprie. Dacă adresele se potrivesc, staŃia citeşte tot cadrul, dar dacă nu, interfaŃa opreşte citirea cadrului.

Ethernet-ul la toate debitele binare a devenit reŃeaua cu cea mai largă răspândire pentru aplicaŃii LAN, MAN şi WAN. Proprietatea sa de a interfaŃa cu SONET şi ATM va continua să susŃină această populară reŃea. În LAN-uri, legăturile Ethernet oferă un trunchi scalabil. Ca trunchi metropolitan în MAN-uri, gigabit Ethernet interfaŃează cu sistemele DWDM, rezultând reŃele de comunicaŃii pe distanŃe mari, de viteze mari şi de bandă largă. În sfârşit, Ethernet-ul suportă toate tipurile de trafic de date, incluzând aici date, voce şi video IP. Figura I.26 ilustrează un scenariu Ethernet tipic.


Fig. I.26. ReŃea gigabit Ethernet comutată şi rutată Gigabit Ethernet a apărut ca o alternativă din punct de vedere al costului

la structurile de reŃea ATM. Complexitatea sistemului este mai redusă în Ethernet-ul gigabit şi pentru că el lucrează cu formatele Ethernet deja existente, sistemul nu necesită software de emulare pentru a acŃiona ca un gateway între un LAN Ethernet şi o reŃea ATM. Tabelul I.4 schiŃează în ce măsură Ethernet şi gigabit Ethernet oferă aceleaşi beneficii ca ATM .

Beneficiu ATM Ethernet/Fast

Ethernet Gigabit Ethernet

Cap-la-cap x x Scalabil x x Orientat pe conexiune x x Calitatea serviciului x x Cost redus x x Interoperabilitate x x Standarde x x Software x x UşurinŃa de integrare x x

Tabelul I.4. Beneficii oferite de ATM şi Ethernet.


I.7.3. FIBER DISTRIBUTED DATA INTERFACE (FDDI) – INTERFAłA DE DATE DISTRIBUITĂ

FDDI îşi găseşte locul de obicei ca un trunchi de mare viteză pentru

situaŃii critice sau trafic mare din LAN, MAN, WAN. Operând la 100 Mbps, FDDI a fost proiectat iniŃial pentru transmisii pe fibră optică. O reŃea FDDI neîntreruptă se poate întinde până la 100 km cu noduri până la 2 km distanŃă la fibrele multimod şi 10 km la fibrele monomod. Oricum există şi un standard pe cupru, deşi este restricŃionat la distanŃe de doar 100 m.

Punctul tare al FDDI este înalta sa fiabilitate, rezultat al topologiei în inel cu dublu sens ilustrată în figura I.27. O staŃie dublu ataşată conectează cele două căi, astfel: prin portul A - calea primară, iar prin portul B – calea secundară. Portul A poate de asemenea să aibă un număr de M porturi prin care se ataşează la staŃii singulare cum ar fi un computer.

InformaŃia circulă în jurul inelului FDDI cu ajutorul unui jeton generat de staŃia principală. Jetonul se mişcă în cadrul inelului până când se cere acces la reŃea. Când o staŃie vrea să transmită informaŃii, ea preia controlul jetonului, transmite cadrele FDDI, după care eliberează jetonul şi semnalizează că şi-a terminat transmisia. Fiecare cadru FDDI conŃine adresa staŃiei sau staŃiilor care trebuie să recepŃioneze acest cadru. Dacă adresa nodului şi adresa cadrului FDDI se potrivesc, staŃia extrage datele din cadru şi apoi îl retransmite la următorul nod din inel. Când cadrul se întoarce la staŃia de origine, aceasta îl dezintegrează şi reŃeaua rămâne tăcută până când un alt nod capturează jetonul.

Fig. I.27. Topologie inel dublu


A doua generaŃie, FDDI-2, încă nepusă la punct sub toate aspectele, suportă transmisia de voce şi informaŃie video la fel ca şi datele. Ea foloseşte o configuraŃie de circuit comutat în care o cale fizică este obŃinută şi dedicată unei singure conexiuni între două extremităŃi din reŃea, pe durata conexiunii. În plus, o altă variantă de FDDI, numită „FDDI full duplex technology” (FFDT) foloseşte aceeaşi infrastructură de reŃea dar poate dubla debitul de date. Dacă al doilea inel nu este necesar pentru backup, el poate de asemenea să transporte date, extinzând capacitatea reŃelei la 200 Mbps. Se lucrează pentru a conecta reŃelele FDDI la reŃelele în plină dezvoltare SONET/SDH.

I.7.4. FIBRE CHANNEL (CANAL DE FIBRĂ) Canalul de fibră este un protocol de comunicaŃie între sisteme de calcul,

destinat să îndeplinească cerinŃele unui transfer de informaŃie de înaltă performanŃă. Scopurile canalului de fibră includ: - dezvoltarea unor mijloace practice, ieftine, dar expandabile de transfer rapid de date între staŃii de lucru, mainframe-uri, supercomputere, dispozitive de stocare, sisteme de afişaj şi alte periferice;

- mai multor protocoale de reŃea rulează pe aceeaşi interfaŃă fizică; - lăŃime mare de bandă (peste 100 Mbps); - topologii flexibile; - conectivitate pe câŃiva kilometri; - suport pentru mai multe debite binare, tipuri de mediu şi conectori.

Există două tipuri de bază de comunicaŃii de date între procesoare şi între procesoare şi periferice: canale şi reŃele. Un canal este un mecanism închis, direct, structurat şi predictibil pentru transmiterea datelor între relativ puŃine entităŃi. El oferă o conexiune punct-la-punct directă sau comutată între dispozitivele care comunică. Odată ce un canal a fost stabilit, este nevoie doar de mici decizii de luat, astfel determinând un mediu intensiv hardware ce va putea transporta datele cu viteze mari. Canalele sunt folosite de obicei pentru a conecta dispozitive periferice, cum ar fi discurile pentru stocare (de orice natură), imprimante, dispozitive de stocare cu bandă magnetică, etc la o staŃie de lucru. Protocoalele pentru canal cele mai cunoscute sunt SCSI (Small Computer System Interface) şi HIPPI (High Performance Parallel Interface). Prin contrast, reŃelele sunt însumări de noduri distribuite (staŃii de lucru, servere de fişiere sau periferice) cu un protocol propriu ce suportă interacŃiunea dintre aceste noduri. Ele sunt nestructurate şi nepredictibile. ReŃelele sunt capabile să se ajusteze automat la modificările mediului de transmisie şi pot


suporta un mare număr de noduri conectate. Aceşti factori solicită un mare număr de decizii ce se iau în scopul dirijării cu succes a datelor de la un punct la altul. ReŃelele sunt software-intensive şi deci luarea deciziilor le face mai încete decât canalele. Exemple de reŃele obişnuite ar fi: Ethernet, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface. Deşi este numită Canal de fibră (Fibre Channel), arhitectura sa nu reprezintă niciun canal, nicio topologie de reŃea. Permite o schemă activă de interconexiune inteligentă, numită Fabric (łesătură) pentru a lega dispozitive. Tot ceea ce trebuie să facă un port de Canal de fibră este să dirijeze o conexiune simplă punt-la-punct între el şi łesătură. În general, Canalul de fibră încearcă să combine ce este mai bun din cele două metode de comunicaŃie într-o nouă interfaŃă I/O care întruneşte cerinŃele utilizatorilor variantei cu canal şi ale celei cu reŃele. Canalul de fibră este cea mai uşoară şi mai fiabilă soluŃie pentru stocarea informaŃiei şi recuperarea datelor. S-a ajuns la viteze suportate de 4 Gbps şi se păstrează compatibilitatea cu sistemele mai vechi, la 2 sau 1 Gbps. Din punct de vedere al limitărilor, datele sunt livrate pe cât de repede poate să le recepŃioneze buffer-ul destinaŃie. Comparat cu SCSI tradiŃional, beneficiile introducerii setului de comenzi SCSI în Canalul de fibră sunt legate de: - viteze mai mari; - mai multe dispozitive pot fi conectate împreună; - distanŃe mai mari sunt permise între dispozitive. La momentul actual, SCSI şi IP sunt într-o foarte mare măsură singurele folosite pe Canalul de fibră, făcându-l atractiv pentru aplicaŃii ca multimedia, imagini pentru medicină şi vizualizare ştiinŃifică.

TOPOLOGII ALE CANALULUI DE FIBRĂ

Canalul de fibră defineşte 3 topologii, numite Punct-la-Punct, Buclă arbitrată şi łesătură. Fiecare dintre acestea sunt descrise mai jos.

Punct-la-Punct Topologia punct-la-punct este cea mai simplă din cele trei. Ea constă din două şi numai două dispozitive ale Canalului de fibră conectate împreună în mod direct (figura I.28). Emisia unui dispozitiv merge la recepŃia celuilalt dispozitiv şi viceversa. Nu există nicio partajare de mediu ceea ce permite dispozitivelor să beneficieze de toată lăŃimea de bandă a legăturii. Este necesară o simplă iniŃializare a legăturii din partea celor două dispozitive înaintea începerii comunicaŃiei.


Fig. I.28. Canal de fibră – punct la punct

Buclă arbitrată Bucla arbitrată a devenit topologia cea mai dominantă de Canal de fibră,

dar este de asemenea cea mai complexă. Este un mod eficient de a conecta până la 127 de porturi într-o singură reŃea fără a fi nevoie de un comutator. Spre deosebire de celelalte două topologii, mediul fizic este partajat între dispozitive, limitând accesul fiecărui dispozitiv (figura I.29).

Fig. I.29. Canal de fibră – buclă arbitrară

Bucla arbitrată nu este o schemă cu jeton călător. Când un dispozitiv este gata să transmită date, el trebuie mai întâi să arbitreze şi să câştige controlul Buclei. El face acest lucru transmiŃând un semnal, numit Arbitrate Primitive Signal (ARBx – semnal primitiv de arbitraj), unde „x” este adresa fizică a buclei arbitrate (Arbitrated Loop Physical Address - ALPA), proprie dispozitivului. Odată ce un dispozitiv recepŃionează propriul ARBx, înseamnă că el a obŃinut controlul Buclei şi acum poate comunica cu alte dispozitive prin transmiterea unui semnal Open Primitive Signal (OPN – Semnal primitiv de deschidere). După transmiterea şi acestui semnal, va exista o comunicare punct-la-punct între cele două dispozitive. Toate celelalte dispozitive intermediare doar repetă datele.

Dacă mai mult de un dispozitiv din Buclă arbitrează în acelaşi timp, se compară valorile „x” ale semnalelor ARB. Când un dispozitiv de arbitraj recepŃionează ARBx-ul altui dispozitiv, ARBx-ul cu ALPA mai mic este trecut mai departe, în timp ce ARBx-ul cu ALPA mai mare este blocat. Astfel, dispozitivul cu ARBx cu valoare mai mică va câştiga controlul Buclei. După ce


acest dispozitiv eliberează controlul Buclei, celălalt dispozitiv va încerca din nou.

Spre deosebire de schemele cu jeton călător, nu există nicio limită pentru cât de mult poate reŃine un dispozitiv controlul Buclei. Acest lucru demonstrează aspectul de „canal” al Canalului de fibră. Există totuşi un algoritm de acces corect, care nu permite unui dispozitiv să arbitreze din nou până când toate celelalte dispozitive au avut şansa să arbitreze. Dar acest algoritm de acces corect este opŃional.

Fabric (łesătură) Topologia Fabric este folosită pentru a conecta multe dispozitive (224)

într-o configuraŃie comutată. Beneficiul acestei topologii este că mai multe dispozitive pot să comunice în acelaşi timp; mediul nu este partajat. BineînŃeles este necesar un comutator (figura I.30).

Fig. I.30. Canal de fibră – Fabric (łesătură)

Alte funcŃii ale topologiei Fabric sunt server multicast (la mai multe dispozitive), server broadcast (la toate dispozitivele), server pentru nume (alias server), facilitare pentru calitatea serviciului (quality of service) şi server de directoare. Unele topologii Fabric au porturi speciale ce permit buclelor arbitrate să fie conectate la Fabric. În ciuda numelui, Canalul de fibră poate rula pe suport de cupru sau fibră. Viteze până la 100 Mbps se pot susŃine atât pe cupru cât şi pe fibră; 200 Mbps şi 400 Mbps necesită mediul de fibră. Pentru cupru cel mai folosit este cablul STP (shielded twisted pair).


I.7.5. REłEA DIGITALĂ CU INTEGRAREA SERVICIILOR (INTEGRATED SERVICES DIGITAL NETWORK - ISDN)

ISDN a fost gândit să înlocuiască sistemul telefonic standard şi să ofere

un număr mare de servicii clienŃilor, cum ar fi: audio digital, servicii de informaŃii interactive, fax, e-mail, video digital. ISDN foloseşte modul de transfer asincron care poate manipula transmisia de date în scheme orientate pe conexiune. Ca şi în liniile telefonice obişnuite, utilizatorul trebuie să plătească o taxă pentru folosirea liniei. Accesul de bază ISDN sau BRI oferă două canale de date de 64 kbps fiecare şi un canal de 16 kbps pentru semnalizări şi control. Debitul de date combinat de 128 kbps oferă posibilităŃi pentru videoconferinŃe. Mai multe conexiuni ISDN-B cresc mai mult debitul de date şi calitatea transmisiei. Debitul primar ISDN (PRI) oferă 30 de canale cu 64 kbps fiecare, rezultând un total de 1920 kbps. Ca şi la BRI, fiecare canal poate fi conectat la o destinaŃie diferită sau pot fi combinate pentru a rezulta o lăŃime de bandă mai mare. Aceste canale cunoscute ca „purtătoare” („Bearer”) sau canale B, dau ISDN-ului o foarte bună flexibilitate. Versiunea originală de ISDN foloseşte transmisia în banda de bază. O altă versiune numită B-ISDN foloseşte transmisie de bandă largă, foloseşte modul de transfer asincron (ATM) şi poate suporta debite de transmisie de 1,5 Mbps, necesitând cabluri de fibră optică.

I.7.6. REłEAUA OPTICĂ SINCRONĂ (SYNCHRONOUS OPTICAL NETWORK - SONET)

SONET este un standard al ANSI (American National Standards

Institute) pentru transmisii de date sincrone pe medii optice. Echivalentul european al SONET-ului este ierarhia digitală sincronă (synchronous digital hierarchy - SDH). SONET oferă standarde pentru debite de linie de până la 39,808 Gbps. SONET este considerat a fi fundaŃia pentru nivelul fizic al B-ISDN. Modul de transfer asincron funcŃionează ca un nivel deasupra SONET-ului, ca şi deasupra altor tehnologii. ReŃeaua defineşte nivele de purtătoare optice şi echivalentele lor electrice, numite semnale de transport sincron (STS) pentru transmisia pe fibră optică. Primul pas constă în generarea nivelului cel mai de jos sau semnalul de bază, numit STS-1, iar acestea se multiplexează pentru a forma următorul nivel. Purtătoarea optică pentru STS-1 este numită OC-1 şi se transmite la 51,480


Mbps. Alte nivele operează de la 155 Mbps la 40 Gbps. Elementele de bază ale unei astfel de reŃele sunt:

- multiplexor terminal (PTE); - regenerator (necesar transmisiilor pe distanŃe lungi); - multiplexor add-drop (ADM) – se foloseşte în configuraŃii punct-la-

multipunct; - comutator digital de traversare de bandă largă;

Aceste elemente pot fi folosite în configuraŃii punct-la-punct, punct-la-multipunct (hub), reŃea inel. Figura I.31 ilustrează o configuraŃie de reŃea de tip hub.

SONET-ul oferă o serie de avantaje faŃă de sistemele asincrone. Tehnica sa de multiplexare permite o tactare sincronă simplificată. ConfiguraŃia de tip hub adaugă o bună flexibilitate sistemului, permiŃând convergenŃa unor protocoale de reŃea, ATM, IP.

Fig. I:31. ReŃea SONET de tip hub

i. considerałii asupra sistemelor bazate pe fibrĂ opticĂ … · reŃele de mare viteză 3...

Documents