Сети Ethernet 10 Мбит/с на оптическом волокне

1.

Сети Ethernet 10 Мбит/с на
оптическом волокне
Максимальный диаметр
сети: 2500 м
Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link)
– первый стандарт комитета 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet.
•Максимальное число повторителей между узлами осталось равным 4
•Длина оптоволоконной связи между повторителями - до 1 км
Стандарт 10Base-FL - незначительное улучшение стандарта FOIRL.
Увеличена мощность передатчиков,
увеличилось до 2000 м.
расстояние
между
узлом
и
концентратором
Стандарт 10Base-FB - предназначен только для соединения повторителей. Между
узлами сети можно установить до 5 повторителей 10Base-FB Максимальная длина одного
сегмента 2740 м
1

2.

Сети Ethernet 10 Мбит/с на
оптическом волокне
Преимущества оптоволокна
Более высокая пропускная способность, волоконно-оптические кабели могут передавать
гораздо больше данных, чем медные кабели того же диаметра.
֎ В отличие от медных кабелей, между оптическими волокнами нет «перекрестных помех»
(электромагнитных помех), поэтому они более надежно передают информацию с лучшим
качеством сигнала. Им нестрашны грозовые и электростатические разряды. Оптиковолоконные кабели безопасные, они некогда не ударят электрическим током.
֎ Оптическое волокно более тонкое и имеет меньшие габариты и вес, обладает большей
прочностью на растяжение, чем медные или стальные волокна того же диаметра. Он гибкий,
легко изгибается и не подвержен коррозии, в отличии от медного кабеля.
֎ Более дешёвое сырьё для производства, в отличие от меди. На сегодняшний день
оптико-волоконный кабель стал дешевле медного. Но по-прежнему дорогими остались
обжимные инструменты (требуют высокой точности) и лазерные приемо-передатчики.
2

3. Структура оптоволокна

Lecture№1 «Physical Media»
Структура оптоволокна
3

4. Структура оптоволокна

Lecture№1 «Physical Media»
Структура оптоволокна
4

5. Fiber Optic Standards Стандарты оптоволокна

Lecture№1 «Physical Media»
Fiber Optic Standards
Стандарты оптоволокна
10BaseF
Учитывая большую популярность оптических линий связи в последние несколько лет,
основная их часть в настоящее время основана на современных одномодовых волокнах.
Однако как одномодовые, так и многомодовые волокна делятся на множество типов и
категорий, которые соответствуют установленным стандартам и заводским
спецификациям.
Популярная маркировка основана на сокращениях названий:
• OM - оптический многомодовый
• OS - оптический одномодовый
5

6. Оптоволокно

Lecture№1 «Physical Media»
Оптоволокно
1.
2.
3.
4.
Первое поколение передатчиков сигналов по оптическому волокну было внедрено в
1975 году. Основу передатчика составлял светоизлучающий диод, работающий на длине
волны 0.85 мкм в многомодовом режиме.
В течение последующих трех лет появилось второе поколение - одномодовые
передатчики, работающие на длине волны 1.3 мкм.
В 1982 году родилось третье поколение передатчиков - диодные лазеры, работающие на
длине волны 1.55 мкм.
Исследования продолжались и вот появилось 4-е поколение оптических передатчиков,
давшее начало когерентным системам связи - то есть системам, в которых
информация передается модуляцией частоты или фазы излучения. Такие системы связи
обеспечивают гораздо большую дальность распространения сигналов по оптическому
волокну. Специалисты фирмы NTT построили безрегенераторную когерентную ВОЛС
STM-16 скоростью передачи 2.488 Гбит/с протяженностью в 300 км, а в лабораториях
NTT в начале 1990 года ученые впервые создали систему связи с применением
оптических усилителей скоростью 2.5 Гбит/с на расстояние 2223 км.
6

7. Оптоволокно

Lecture№1 «Physical Media»
Оптоволокно
5.
Появление оптических усилителей на основе световодов, легированных эрбием,
способных усиливать проходящие по световоду сигналы на 30 dB, дало начало
пятому поколению систем оптической связи. В настоящее время быстрыми темпами
развиваются системы дальней оптической связи на расстояния в тысячи
километров. Успешно эксплуатируются трансатлантические линии связи СШАЕвропа ТАТ-8 и ТАТ-9, Тихоокеанская линия США-Гавайские острова-Япония ТРС-3.
Завершено строительство глобального оптического кольца связи Япония-СингапурИндия-Саудовская Аравия-Египет-Италия.
Оптоволоконные кабели и спутники связи были разработаны примерно в одно и то же время —
в 1960-е годы. Но у спутников есть две проблемы: задержка сигнала и потеря битов.
Передача и приём сигналов в космос и из космоса требуют времени, тогда как оптические
волокна могут передавать информацию со скоростью 99,7% от световой. Чтобы понять, каким
был бы интернет без подводных кабелей, нужно поехать в Антарктиду — единственный
континент, не имеющий физического подключения к Сети. Там всё зависит от спутников.
7

8.

Lecture№1 «Physical Media»
Оптоволокно
В последние годы наряду с когерентными системами связи развивается
альтернативное направление: солитоновые системы связи.
Солитон - это световой импульс с необычными свойствами: он сохраняет свою форму и
теоретически может распространяться по "идеальному" световоду бесконечно далеко.
Солитоны являются идеальными световыми импульсами для связи. Длительность
солитона составляет примерно 10 трилионных долей секунды (10 пс). Солитоновые
системы, в которых отдельный бит информации кодируется наличием или отсутствием
солитона, могут иметь пропускную способность не менее 5 Гбит/с на расстоянии 10 000 км.
Такую систему связи предполагается использовать на уже построенной
трансатлантической линии ТАТ-8. Для этого придется поднять подводный ВОК,
демонтировать все регенераторы и срастить все волокна напрямую. В результате на
подводной магистрали не будет ни одного промежуточного регенератора.
8

9.

Lecture№1 «Physical Media»
Оптоволокно
Компания AT&T представила свою новую разработку, впервые
позволяющую пересылать на сверхбольшие расстояния
по существующим оптическим магистралям информацию со скоростью
400 Гб/с — в четыре раза больше, чем поддерживают сегодняшние
стандарты.
Сотрудники AT&T успешно продемонстрировали передачу сигналов
на расстояние 12 тыс. км, что превосходит предыдущий рекорд более
чем на 9 тыс. км или в 2,5 раза.
Источник: http://setii.ru
9

10. Стандарты оптоволокна

Lecture№1 «Physical Media»
Стандарты оптоволокна
10
10

11.

Lecture№1 «Physical Media»
Способы формирования
оптического излучения
11

12.

Lecture№1 «Physical Media»
Стандарты конекторов оптоволокна
12

13.

Lecture№1 «Physical Media»
Характеристики по затуханию
Оптический кабель имеет существенно меньшие (по абсолютной величине)
величины затухания, обычно в диапазоне от -0,2 до - 3 дБ при длине кабеля в 1000м,
а значит, является более качественным, чем кабель на витой паре. Практически все
оптические волокна имеют сложную зависимость затухания от длины волны, которая
имеет три так называемых окна прозрачности. На рисунке показана характерная
зависимость затухания для оптического волокна.
13

14.

Lecture№1 «Physical Media»
Характеристики по затуханию
Из рисунка видно, что область эффективного использования современных волокон ограничена
волнами длин 850 нм, 1300 нм и 1550 нм (соответстсвенно частотами 35 ТГц, 23 ТГц и 19,4 ТГц).
Окно прозрачности 1550 нм обеспечивает наименьшие потери, а значит, максимальную дальность
при фиксированной мощности передатчика и фиксированной чувствительности приемника.
14

15.

Lecture№1 «Physical Media»
Характеристики по затуханию
Зависимость затухания от частоты передаваемого сигнала для разных
типов проводников
15

16. Оптоволокно

Lecture№1 «Physical Media»
Оптоволокно
Сегодня такие кабели, проложенные по дну водоемов и Мирового океана, соединяют между собой
все континенты, кроме Антарктиды. Примерно через каждые 100 км для восстановления мощности
оптического сигнала, устанавливается EDFA-усилитель. В Интернете есть список подводных
коммуникационных кабелей.
16

17. Оптоволокно

Lecture№1 «Physical Media»
Оптоволокно
В Интернете есть список подводных коммуникационных кабелей. Здесь приведен фрагмент:
17

18. Wireless Media

Lecture№1 «Physical Media»
Wireless Media
18

19. Стандарты беспроводной связи

Lecture№1 «Physical Media»
Стандарты беспроводной связи
Standard IEEE 802.11 - Commonly referred to as Wi-Fi, is a Wireless LAN
(WLAN) technology that uses a contention or non-deterministic system with a
Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) media access
process.
Standard IEEE 802.15 - Wireless Personal Area Network (WPAN) standard,
commonly known as "Bluetooth", uses a device pairing process to communicate
over distances from 1 to 100 meters.
Standard IEEE 802.16 - Commonly known as WiMAX (Worldwide
Interoperability for Microwave Access), uses a point-to-multipoint topology to
provide wireless broadband access.
Global System for Mobile Communications (GSM) - Includes Physical layer
specifications that enable the implementation of the Layer 2 General Packet
Radio Service (GPRS) protocol to provide data transfer over mobile cellular
telephony networks.
19

20. The Wireless LAN

Lecture№1 «Physical Media»
The Wireless LAN
IEEE 802.11a - Operates in the 5 GHz frequency band and offers speeds of up to 54
Mbps. Because this standard operates at higher frequencies, it has a smaller
coverage area and is less effective at penetrating building structures. Devices
operating under this standard are not interoperable with the 802.11b and 802.11g
standards described below.
IEEE 802.11b - Operates in the 2.4 GHz frequency band and offers speeds of up to
11 Mbps. Devices implementing this standard have a longer range and are better
able to penetrate building structures than devices based on 802.11a.
IEEE 802.11g - Operates in the 2.4 GHz frequency band and offers speeds of up to
54 Mbps. Devices implementing this standard therefore operate at the same radio
frequency and range as 802.11b but with the bandwidth of 802.11a.
IEEE 802.11n
The IEEE 802.11n standard is currently in draft form. The proposed standard defines
frequency of 2.4 Ghz or 5 GHz. The typical expected data rates are 100 Mbps to 210
Mbps with a distance range of up to 70 meters.
20

21. Какова реальная скорость адаптеров Wi-Fi 802.11n и 802.11g?

Сравнительная характеристика скорости уже существующих стандартов и нового
802.11n
Cкорость, которую указывают в характеристиках производители беспроводного Wi-Fi
оборудования, не является скоростью передачи пользовательских данных. Данная
скорость - лишь так называемая "скорость радио", в то время как скорость передачи
файлов должна составлять максимум половину от "скорости радио". Более того, если
оба компьютера подключены к одной точке доступа или роутеру по Wi-Fi, в силу
технических особенностей стандарта скорость обмена файлами между клиентами
должна уменьшаться еще в два раза. В случае с Wi-Fi 802.11g скорость передачи
файлов между двумя компьютерами составит всего 12 Мбит/с. Если один из клиентов
будет подключен к роутеру по кабелю LAN, скорость вновь возрастет до 20-24 Мбит/с.
21

22. Ретроспектива стандартов IEEE 802.x

Lecture№1 «Physical Media»
Ретроспектива стандартов IEEE 802.x
22

23. Почему побеждает Ethernet?

Lecture№1 «Physical Media»
Почему побеждает Ethernet?
Множество сетевых протоколов
Цена
Много оборудования
Высокая работоспособность
Легкий в использовании
Легко масштабируемый
23

24.

Lecture№1 «Physical Media»
Параметры спецификаций физического уровня для
стандарта Ethernet 10 Мбит/c