MULTIMEDIJALNI SISTEMI

1. Predavanje 6 Multimedijalni distributivni sistemi Dr. Velizar Pavlović dipl. Ing MULTIMEDIJALNI SISTEMI

2. Kablovski distributivni sistem Ovo se odnosi na Kablovsku televiziju U početku kao glavna usluga KDS-a nuđena je samo kablovska televizija, koja je trebalo da obuhvati sve postojeće zemaljske signale domaćih TV stanca, vidljivih na području grada, kao i određen broj satelitskih radio i TV kanaia. Kablovska televizija javila se kao moguće rešenje problema klasične distribucije TV signala, pri čemu se ti problemi generalno mogu svrstati u tri grupe. U prvu spadaju problemi vezani za geografska područja gde je prijem željenih signala slab ili izuzetno slab, pa se ni uz poznata rešenja pojačanja TV signala ne može dobiti kvalitetan signal. U drugu grupu spadaju relativno česti problemi gde je broj TV predajnika veoma veliki i gde je njihova geografska dislokacija takva da se sa jednom ili čak dve prijemne antene ne može primiti kvalitetan signal pa gde se poboljšanjem prijema signala jedne TV stanice neminovno gubi na kvalitetu signala drugih stanica. U treću grupu problema spadaju tipično gradski problemi vezani za dodatnu refleksiju tako distribuiranih signala. Refleksija nastaje od mnogobrojnih prepreka i objekata koji se nalaze između prijemne antene i željenog/željenih predajnika TV signala tako da se vidljivi problemi javijaju u dve ili više pomerenih siika na ekranu TV aparata, što predstavlja dodatnu, otežvajuću okolnost za praćenje TV programa. 2

3. Rešenje svih ovih problema nađeno je u tome što je izabrano jedno mesto na kome bi bio moguć prijem najvećeg broja signala sa najmanje smetnji i na kome je napravijen centralni prijemik svih signala,koji se zatim pakuju u jedan frekvencijski multipiekser. Posle se putem već postojećih, razvedenih koaksijalnih kablova, TV programi distribuiraju do stanova krajnjih korisnika (multipleksiranje predstavlja i proces putem kojeg se više nezavisnih signaia pakuje u jedan, da bi bilo moguće prenošenje kroz mrežu; suprotan postupak je demultipleksiranje-raspakivanje multipleksiranog signala u više nezavisnih). U početku, Kablovski distributivni sistem jedne grupe zgrada je bio sasvim jednostavan, na najvišoj taćki od njih bila bi postavljena grupa TV antena, usmerena ka svim repetitorima od kojeg se prostirao koaksijalni kablovski razvod kroz sve razpoložive puteve (vazduh, postojeća kablovska kanalizcija u zgradi). 3

4. Za preuzimanje i redistribuciju zemaljskih i satelitskih programa u KDS, Evropski i naši zakoni predviđaju plažanje autorskih prava. KDS ima najveći kapacitet od svin sistema za prenos. Po jednom koaksijalnom kablu može se preneti oko sto standardnin analognih TV kanala, a po jednom optičkom kablu (jednom vlaknu) može se preneti i više stotina analognih TV kanala. Postoje dve vrste KDS-a i to: jednosmerni i dvosmerni. Jednosmerni KDS - radio i TV signali prenose se od glavne stanice do krajnjih antenskih utičnica u jednom pravcu. Dvosmerni KDS omogužava osim jednosmernog prenosa radio i TV signala i prenos signaia povratno, tj. od antenske utićnice do glavne stanice. U povratnom frekvetnom području od 5MHz do 65MHz mogu se prenositi radio i TV signali i podaci. U opsegu od 5MHz do 30MHz prenose se podaci (internet), a u opsegu od 3OMHz do 65MHz prenose se radio i TV programi. Zbog toga dvosmerni KDS ima niz prednosti: • mogućnost prenošenja Iokalnog TV ili radio programa iz bilo koje tačke KDS pomoću mobilnog studija, • automatska kontrola pojačavača u KDS, • pomoću dodatnog uređaja uključenog između antenske utičnice i TV prijemnika možemo iz glavne stanice da biramo svoj program, teletekst i druge informacije, • računar u glavnoj stanici može da prikuplja podatke o potrošnji npr. električne energije i vode svih potrošača priključenih na KDS, • računar u glavnoj stanici može da registruje podatak i da aktivira alarm u slučaju opasnosti od požara iii provale na Iokaciji određenog priključka, itd. 4

5. Slika 1 Kablovsko distributivni sistem 5

6. Primarna mreža Primarna mreža se definiše kao prenosni put za prenos signala od glavne stanice do priključne tačke PS (podstanice) ili prenos signala između prIkIjučnih tačaka. Primarni nivo treba da obezbedi signal između glavne stanice i podstanice. Na primarnom nivou, za povezivanje glavne stanice sa podstanicama koriste se optički i koaksIjaInI kablovi III njihove kombinaoije (HFC). Na dužinu primarne mreže otpada u proseku 15% do 20% kablova celokupne KDS mreže. Optički kablovi se koriste na primarnom nivou mreže za veća rastojanja i veći broj korisnika (50 000). Deo mreže u kojoj se koriste optički kablovi može imatI različite topologije. Osnovne strukture primarne mrežesu: zvezda i prsten. Slika 2 Osnovne strukture optičkog dela mreže 6

7. Sekundari nivo mreže Sekundarni nivo mreže je definisan kao prenosni put za povezivanje podstanica i optičkih évorova, u kojima se vrši opto/elektro konverzija signala, ili finalne distribucije. Odnosno sekundarna mreža treba da obezbedi signal između primarnog nivoa i razvoda. Sekundarna mreža se može realizovati optičkim ili koaksijalnim kablovima. Ako je primarna mreža realizovana koaksijalnim kablovima u sekundarnoj mreži se nalaze isti takvi kablovi. Ako je u primarnoj mreži korišćen optički kabl, na sekundarnoj mreži se i dalje može primeniti optički prenos ili se prelazi na koaksijalni. U takvom slučaju u HFC sistemima koristi se optički prenos do optičkih čvorova gde se vrši opto/elektronska konverzija i prelazi se na koaksijalni kabl. 7

8. Distributivna mreža Distributivna mreža počinje od poslednjeg aktivnog elementa kablovske mreže i završava se na pretplatničkoj priključnici. Ovaj novi razvod u KDS realizuje se mrežom tipa stablo sa granama (odvodna) ili tipa zvezda. U zajedničkim antenskim sistemima distribucija signala realizuje se prolaznom mrežom. Nivo finalne distribucije realizuje se koaksijalnim kablovima, iako je u bliskoj prošlosti bilo projekata da se optičko vlakno dovede do antenskog priključka (Fiber to the home, FTTH). Danas se teži da se optički kabl završi u blizini zgrade (Fiber to the building, FTTB), što ne znači da u bliskoj budućnosti optički kabl ipak neće ući u dom. Distributivnu mrežu čine ogranak, grana i glavni razdeInik. Ogranci su najniži (poslednji) deo distributivne mreže i u njima se nalaze odvodnici i antenske utičnice. Grana je deo distributivne mreže koja služi za napajanje ogranka. Elementi grane su pasivni razdelnici, odvodnici i pojačavači. Glavni razdelnik je deo distributivne mreže koji napaja grane ili direktno ogranke deljenjem signala iz pojačavača. Konektori i spojnice koriste se za povezivanje koaksijalnih kablova (optičkih kablova) i uređaja u kablovsko distributivnom sistemu. Antenske utičnice služe za montažu u zidu kao poslednji element kablovsko distributivnog sistema. Kod vezivanja utičnica mora se voditi računa o vrsti instalacije Kod prolaznog razvoda utičnice se vezuju jedna za drugom na red. Odvodni razvod se realizuje odvodnim kutijama i utičnicama. Poslednja antenska utičnica mora biti završena otpornikom od 750 da ne bi došlo do refleksije signala. Kod antenskih utičnica koje se koriste za radio i T\/ program mora da postoji velika međusobna izolovanost. 8

9. Prolazni razvodje najstarije rešenje i korišćen je kod zajedničkih antenskih sistema. Koriste se prolazne antenske utičnice kroz koje proiazi napojni koaksijalni kabl koji ide do korisnika na drugim spratovima. Osnovna karakteristika ovih utičnica je prolazno slabljenje, veličina koja govori za koliko je signal iza utičnice slabiji od signala ispred. Red veličine prolaznog slabljenja je 1dB do 1.5dB, tako da je zahvaljujući širokom opsegu signala u kablovskim mrežama (60dB - 83dB), moguće imati 10 do 15 korisnika na jednoj grani. Poslednja priključnica u Iancu je drugačije konstrukcije, tačnije ima ugrađeno završno opterećenje. Potrebno je deliteljima signala iii izlazima distribucionog pojačavača, obezbediti onoliko grana koliko se vertikala želi postići. Obično je distribucioni pojačavač na vrhu zgrade ili u prizemlju, tako da se prolazna mreža formira samo u jednom smeru. Ukoliko se radi o velikim zgradama mreža se postavlja od sredine, naviše i naniže. Prednosti ovakvih mreža su jednostavna realizacija i mala cena. Nedostaci su brojni, a pre svega se ogledaju u tome da jedan korisnik može da prekine dovod svim korisnicima iza njega, slaba izolacija između korisriika tako da se Iako mogu preneti smetnje, nemogužnost pružanja individualnih i interaktivnih servisa, nemogućnost iskijučivanja korisnika koji ne piaćaju, itd. Ovakve reaiizacije se danas u novijim objektima izbegavaju. Slika 3 Prolazni razvod 9

10. Mreža sa zvezdastim razvodomse danas dosta koristi. Dobra strana je ta što je Iakša kontrola korisnika koji ne plaćaju pretplatu, obezbeđivanje onih servisa koji se dodatno plaćaju, efikasnije je održavanje sistma i bolja je ujednačenost signala na antenskim utičnicama (oko 3dB). Kod ove mreže potrebno je da koncentracija finalne distribucije signala bude u što manje tačaka da bi se Iakše vršila kontrola. Kontrola se vrši tako što se ceo spektar podeli na dva iii tri dela (osnovni + dodatni paket programa), pa se dodatni servis šalje samo ovlašćenim korisnicima (samo korisnicima koji placaju pretplatu). Kod digitalnih KDS mreža koriste se adresibilni razdelnici kapaciteta 16/8 izlaza sa mogućnošću kontrole iz glavne stanice preko računara više frekvencijskih opsga i servisa. Od mesta finalne distribucije vodi se poseban kabl do svakog korisnika. Prednosti ovakvog razvoda su očigledne. Jednak nivo signala kod svih korisnika, mogućnost pružanja individuainih i interaktivnih servisa, itd. Osnovni nedostatak je velika cena uslovljena neophodnošću provlačenja kabla do svakog korisnika. Siika 4Zvezda razvod 10

11. Mreža sa odvodnim razvodomrealizuje se pomoću odvodnih kutija. Odvodne kutije imaju ulaz, izlaz i odvode. Postoje odvodne kutije sa jednim, dva, tri, četiri ili više odvoda. Na kraju Iinije se koristi posebna odvodna kutija sa prilagodnim opterećenjem ili razvodna kutija. Signal na izlazima antenskih priključnica varira u većem opsegu nego kod razvoda tipa zvezda (5dB - 1OdB). Dužina kablova je u odnosu na razvod tipa zvezda manja za oko 25%. U praksi se, kroz zgradu vuku dve do tri vertikale, na kojima se, na svakom spratu postavljaju odvodne kutije sa odgovarajućim brojem odvoda. Prednost je nešto manja cena u odnosu na razvod tipa zvezda. U praksi se češće sreću rešenja koja predstavljaju različite kombinacije ove dve strukture. Slika 5 Odvodni razvod 11

12. Povratni smer u KDS-u Dvosmerne moguénosti koaksijalnin sistema eksploatisane su u prošlosti sporadično širom sveta. Ranije primene bile su uglavnom ograničene na monitoring i kontrolu stanja i aplikacije tipa "plati pa gledaj" (Pay Per View). Sa napretkom novih servisa i razvojem industrije telekomunikacija dvosmerne mogućnosti koaksijalnih sistema privukle su više pažnje. Kako su koaksijalni sistemi evoluirali u hibridne optičko-koaksijalne (HFC) mreže, tehnika dvosmernog prenosa postaje tehnički sve izazovnija. Topologija HFC mreže poznata pod imenom drvo sa granama (tree and branch) rezultirala je efikasnijim iskorišćenjem mogućnosti povratnog smera, ali je dovela i do niza novin zahteva koje je potrebno rešiti radi potpune realizacije ovih mogućnosti. Prema frekvencijskom planu, opseg namenjen komunikaciji u smeru od pretplatnika prema glavnoj stanici, za prenos interaktivnin servisa je, po DOCSIS 1.x/2.0 standardu, od 5MHz do 42MHz. Kod nas se za prenos interaktivnih servisa koristi opseg od 5MHz do 65MHz (EuroDOCSIS). Suočeni sa realnim zantevima korisnika za uvođenjem novih servisa koji zantevaju aktivaciju povratnog smera, u situaciji smo da se suočavamo sa problemima koje sobom nosi ovaj proces. Poslednjin nekoliko godina u svetu je implementirano dosta novih pretežno digitalnin servisa ( Video On Demand, Telephone, Data and information Service, Distance Learning Video&Audio, Monitoring...). 12

13. Slika 6 Arhitektura kablovskog sistema 13

14. Izvori i karakteristike smetnji u povratnom smeru • U osnovi, postoje tri izvora šuma u povratnom smeru: termički šum, šum optičkog linka i ingres šum. Doprinos degradaciji signala na ulazu u CMTS daju: • termički šum kablovskog modema, • termički šum distribucionih i linijskih pojačavača u distribucionoj mreži, • relative intensity noise (RIN) koji potiče od Iasera predajnika za povratni smer, izazvan spontanom emisijom fotona, • šum prijemnika, • shot noise, drugi šum vezan za prijemnik i potiče od slučajnog pojavljivanja fotona i elektrona, • intermodulaciona distorzija kao posledica nelinearnosti prenosnih karakteristika aktivnih komponenti i clipping distortion (distorzija odsecanja) koja se javlja na optičkom predajniku kada je nivo RF signala niži od praga, • visestruke mikrorefieksije kroz vIakno, • interferencija signala direktnog i povratnog smera, • ingres šum koji potiče iz okruženja i koji predstavlja jedan od osnovnih problema povratnog smera. 14

15. Kablovska razvodna mreža nalazi se u okruženju u kome postoji mnogo izvora zračenja, naročito u RF opsegu koji je rezervisan za povratni smer. Postojeće izvore ometajućih zračenja odnosno interferencije koji ulaze u HFC sistem jednim imenom nazivamo ingres šum. Izvori zračenja mogu biti i diskretni i difuzioni. Neki od diskretnih izvora zračenja su kratkotalasna-radio difuzija, radio amateri, predajnici pejdžing sistema, različiti mali kućni aparati koji se napajaju mrežnim naponom itd. Impulsni šum, koji se sastoji od kratkih impulsa širokopojasnog zračenja predstavlja difuzioni izvor zračenja. Karakteristika svih navedenih ometajućih zračenja je da su promenljivog intenziteta i veoma nepredvidivog karaktera. Cilj operatera mreže pri aktiviranju povratnog smera nije suzbijanje izvora zračenja, već izolacija mogućih ulaznih tačaka ingresa, ujednačavanje nivoa ingresa u mreži i izolovanje onih delova mreže koji su veliki izvori ingresa. 15

16. Umeravanje povratnog smera i način prevazilaženja smetnji Izjednačavanje ukupnog slabljenja između pretplatnika i glavne stanice je od velikog značaja za pravilno funkcionisanje servisa koji koriste prenos u povratnom smeru. Stoga je za postojeće mreže potrebno predvideti instalaciju ekvilajzera (izjednačavača) slabljenja povratnog smera, bez obzira na povećanje ukupnog slabljenja u liniji. Izjednačavanjem slabljenja u povratnom smeru postiže se kontrola ingresa u kablovskom sistemu. Pretpostavlja se da je nivo ingres šuma ili bolje rečeno verovatnoća pojave ingres šuma određenog nivoa u povratnom RF opsegu jednaka kod svih pretplatnika koji su priključeni u sistem. Suština problema vezanog za umeravanje povratnog smera je da su pasivne komponente u okviru razvodne i distribucione mreže izabrane na osnovu umeravanja direktnog smera. Međutim, u povratnom smeru takav izbor komponenti stvara veliku razIiku u nivou slabljenja od pojedinih pretpiatnika do glavne stanice, što dalje ima za posledicu veliku razliku u nivou signala i ingres šuma u povratnom smeru koji potiču od različitih pretplatnika. Rešenje navedenog problema koje se nameće je instalacija ekviiajzera slabljenja povratnog smera u Iiniji sa distribucionim pojačavačima. Rezultat je jednako slabljenje između pojačavača i u direktnom i u povratnom smeru. Takva rešenja postoje na tržištu, ali zahtevaju izmenu postojećih odvodnika. Drugi način za smanjenje uticaja ingres šuma je ugradnja filtera za blokiranje povratnog smera za one pretplatnike koji nisu zainteresovani za korišćenje dvosmernih servisa. U inicijalnoj fazi razvoja dvosmernih servisa ovi filteri su veoma praktični. Filterima se blokira negativni uticaj pojedinačnih pretpIatnika koji ne koriste povratni smer ili čitave grupe pretplatnika u okviru jedne zgrade, u okviru jedne distribucione grane ili segmenta mreže do nivoa optičkog čvora. 16

17. Jedan od najsavremenijih načina da se mreža kompletno izoluje od ingres šuma, nezavisno od izvora ingres šuma je povezivanje kućne instalacije i distribucione mreže preko tačaka razdvajanja. Ovaj način realizacije se predlaže u finalnim fazama realizacije dvosmernin servisa, sa velikim procentom korisnika koji koriste servise. Tačke razdvajanja se fizički realizuju u malim kućištima zasebno montiranim na zidu, ispred stana ili kuće pretplatnika. Na ovaj način kućna instalaoija postaje zasebna LAN mreža koja je povezana sa kablovskom distribuoionom mrežom u tački razdvajanja. Elektronika u tačkama razdvajanja prima signale od pretplatnika, na primer digitalni signal u osnovnom opsegu. Ovakav signal se u tački razdvajanja moduliše i prenosi do glavne stanice. Signali u kućnoj instalaciji mogu biti relativno niskin nivoa, jer se oni prenose samo do tačke razdvajanja, što doprinosi eliminisanju interferencije signala pri višeservisnom pristupu HFC mreži. Uticaj ingres šuma koji potiče od kućne instalacije je pri ovakvoj realizaciji potpuno isključen. 17

18. Filteri za blokiranje povratnog smera Jedan od alternativnih načina za smanjenje uticaja ingres šuma je ugradnja filtera za blokiranje povratnog smera za one pretplatnike koji ne koriste dvosmerne servise. U početnim fazama razvoja dvosmernin servisa, ovi filteri su veoma praktični. Filterima je moguće blokirati negativni uticaj pojedinačnih pretplatnika, koji ne koriste povratni smer ili grupe pretplatnika u okviru jedne zgrade, u okvru jedne distribucione grane ili čitave segmente mreže do nivoa optičkog čvora. Sa porastom broja pretplatnika koji koriste povratni smer broj instaliranih filtera ove vrste se postepeno smanjuje na račun povećanja broja instaliranih ekvilajzera. Filteri su po svojim karakteristikama high-pass filteri sa propusnim opsegom 85-886 MHz. Na slici 7 prikazan je jedan ovakav filter. Slika 7 High-pass filter Filteri za blokiranje povratnog smera su veoma značajni za prevazilaženje problema interferencije signala višeservisne mreže u okviru kućne instalacije. lnstalaciom ovog filtera na izlaz splitera prema TV prijemniku može se sprečiti negativan uticaj (interferencija) signala kablovskog modema na TV prijemnik. 18

19. Adresibilni odvodnici Obzirom da, zbog navedenih nedostataka, fiksni filteri za blokadu povratnog smera ne mogu da obezbede dugoročnu zaštitu protiv ingres šuma, posebno u fazama ekspanzije dvosmernih servisa, pa se kao rešenje nameću odvodnici koji su daljinski kontrolisani. Adresibilnost, koja obezbeđuje upravljanje iz glavne stanice, je pogodna sa stanovišta operatera. Pretplatnik može biti "blokiran" kada ne koristi povratni smer iii "deblokiran" kada koristi dvosmerni servis, pri čemu se status menja iz glavne stanice. Međutim, koncept adresibilnih odvodnika ne rešava problem ingres šuma kada pretplatnik aktivno koristi povratni smer, kao i problem umeravanja povratnog smera, pa se rešenje sa ekvilajzerima slabljenja nameće kao dugoročnije. 19

20. Tačke razdvajanja Jedan od najsavremenijih načina da se mreža kompletno izoluje od ingres šuma, bilo da ingres šum potiče od pretplatnika ili iz HFC mreže je povezivanje kućne instalacije i distribucione mreže preko tačaka razdvajanja. Ovaj način realizacije se predlaže u finalnim fazama realizacije dvosmemih servisa, sa veIikim procentom pretplatnika koji koriste interaktivnost mreže. Tačke razdvjanja se fizički realizuju u malim kućištima, koja se zasebno montiraju na zidu, ispred stana ili kuće pretplatnika. U ovakvom konceptu kućna instalaoija postaje zasebna LAN mreža koja je povezana sa kablovskom distribucionom mrežom u tački razdvajanja. Eiektronika u tačkama razdvajanja prima signale od pretplatnika, na primer digitalni signal u osnovnom opsegu. Ovakav signal se u tački razdvajanja moduliše i prenosi do glavne stanice. Signali u kućnoj instaiaciji mogu biti relativno niskih nivoa, jer se oni prenose samo do tačke razdvajanja, što doprinosi eliminisanju interferencije signaia pri višeservisnom pristupu HFC mreži. Uticaj ingres šuma koji potiče od kućne instalacije je, pri ovakvoj realizaciji potpuno isključen. 20

21. Koaksijalne kablovske mreže Koaksijalni kabl Koaksijalni kablovi nisu osetljivi na elektromagnetne smetnje, otpomi su na vremenske uticaje, mogu se polagati na zidu, u cevima ili u zemlji jer im se ne menjaju električne karakteristike, prilično ravnomerno prenosi signale širokog frekvetnog opsega, mada imaju izraženo slabljenje na višim frekvencijama. Mane: koriste se za manja rastojanja i manje brzine prenosa.Sastojese iz unutrašnjeg provodnika, dielektrika (PVC, teflon, polietilen), širma i spoljašnjeg omotača. Unutrašnji provodnik: elektrolitički bakar (kalaisani ili posrebreni), ima jednu ili više upletenih žica.Dielektrik mora da ima visok otpor izolacije i što manju dielktričnu konstantu. Treba da bude otporan na mehaničke, toplotne i klimatske uticaje. Širm štiti prenošeni signal od smetnji izazvanih uticajem spoljnih elektromagnetnih polja. Izrađuje se od bakra ili aluminijuma tankih žica sa ili bez dual folije. Kod kvalitetnijih kablova koristi se dupli širm i višestruki oklop. Spoljašnji omotač: od polivinilhlorida za unutrašnju montažu, polietilena za spoljnu montažu kada je kabl izložen niskoj temperaturi i vlazi, fluorpolimera kada je kabl izložen visokoj temperaturi i kada se traže visoke mehaničke i hemijske karakteristike. 21

22. Slika 8 Vrste koaksijalnih kablova 22

23. Koaksijalni kablovi standardno se koriste za bitske brzine prenosa reda 10 Mbps i rastojanja reda nekoliko stotina metara. Karakteristična impedansa se definiše kao odnos napona i struje na bilo kojem poprečnom preseku voda. Izračunava se kao: L - jedinična induktivnost C -jedinična kapacitivnost Karakteristična impedansa koaksijalnog voda koji se koristi u KDS-u je 750Ω. Slabljenje se definiše kao Iogaritamski odnos napona na početku provodnika (U1) prema naponu na kraju provodnika (U2) - da bi se izbegle negativne vrednosti za slabljenje. Prosečno slabljenje kabla za ferkvenciju 200MHz sa spoljnim prečnikom provodnika 1.2cm iznosi 3dB/100m, a za 2.5cm oko 1.8dB/100m. 23

24. Optička vlakna Optički kablovi imaju malo slabljenje, veIIkI propusni opseg, veliki kapacitet mreže, a i cena u poslednje vreme im pada. I pored toga što se preko koaksijalnih kablova mogu prenositi signali visokih frekvencija (koristeći razne tipove modulisanih signala kakve srećemo kod kablovske televizije), brzina prenosa digitalnih podataka kroz (bakarni) provodnik je ograničena. Optički kablovi razlikuju se od koaksijalnih i upredenih kablova po tome što prenose informaciju u obliku fluktuirajućeg snopa svetlosti kroz stakleno vlakno, a ne električnog signala kroz žice. Svetlosni talas ima znatno širi spektar od električnog pa, shodno tome, moguće je ostvariti brzine prenosa od nekoliko stotina Mbps. Optički kabl je takodje pogodan za prenos i pri manjim bitskim brzinama kod okruženja koja su podložna uticaju raznih smetnji kao što su industrijska postrojenja koja koriste visoko-naponsku opremu, razne energetske pretvarače i druge snažne izvore indukovanih smetnji. Dobra osobina optičkog prenosa je i ta što postoji galvanska izolacija izmedju predajnika i prijemnika. Galvanska izolacija dva medjusobno povezana uredjaja je od izuzetne važnosti kod instaliranja samo-sigurnosne opreme kakva se koristi kod nuklearnih elektrana, u rudnicima sa jamskom eksploatacijom uglja, kod industrijskih postrojenja koje proizvode zapaljive materija ili koriste zapaljive gasove, elektromedicini (merenje vitalnih parametara čoveka kao što su kardio- ili respiratorni parametri) i dr. Kod optičkog kabla za prenog svakog signala koristi se po jedna staklena nit (vlakno). Sa ciljem da se zaštiti od spoljneg uticaja svetla optičko vlakno se presvlači spoljnim zaštitnim omotačem. Struktura optičkog kabla prikazana je na slici 9a). Svetlosni signal generiše optički predajnik koji vrši konverziju električnih signala (energije) u svetlosnu. Na prijemnom kraju optički prijemnik obavlja inverznu funkciju. Obično da bi se obavila konverzija predajnik koristi LED (light emitting diode) ili lasersku diodu, a prijemnik fotodiodu ili foto-tranzistor. 24

25. Slika 9 (a) Struktura optičkog kabla; (b) načini prenosa 25

26. Kabl se sastoji od dva dela: optičko vlakno i optički omotač čiji je indeks prelamanja svetlosti manji. U zavisnosti od tipa i prečnika optičkog vlakna svetlost se, kako je prikazano na slici 9b, može prostirati na tri načina. Kod multimode stepped index staklenih vlakana (fiber) optički omotač i stakleno vlakno imaju različit, ali uniformni indeks prelamanja. Sva svetlost koju emituje dioda pod uglom koji je manji od kritičnog reflektuje se od optičkog omotača i prostire duž vlakna višestruko se reflektujući. U zavisnosti od ugla pod kojim je emitovana od strane predajne diode, svetlosti je, za propagaciju kroz kabl, potrebno različito vreme. Zbog ovoga impuls na prijemnoj strani je širi od onog na predajnoj, a to ima za posledicu smanjenje bitske brzine. Ovaj tip kabla prvenstveno se koristi za srednje bitske brzine, a kao predajnik koristi relativno jeftinu LED. Disperzija se može smanjiti ako staklena nit ima promenljivi, a ne konstantni indeks prelamanja. Kao što se vidi sa slike 9b kod multimode graded index staklenih vlakana indeks prelamanja svetla se povećava kako se udaljavamo od centra fibera. Ovakav način prostiranja ima za posledicu suženje širine impulsa na prijemnoj strani u odnosu na stepped index fiber, a to obezbedjuje da se poveća maksimalna bitska brzina prenosa. Dalja poboljšanja se postižu smanjenjem dijametra staklenog vlakna do veličine talasne dužine svetlosti (3 − 10μ m) čime su obezbedjeni uslovi da se svetlost prostire duž prenosnog puta bez disperzije. Kao rezultat, kod ovakvog načina prostiranja, imamo da je širina prijemnog impulsa ista kao i ona na predajnoj strani. Monomode fiber koristi laserske diode i može da prenosi signale čija je brzina reda nekoliko stotina Mbps. 26