Proiectarea unui sistem catv analogic/digital pe fibre optice

Proiectarea unui sistem CATV analogic/digital pe fibre optice

Sistemele analogice AM pe fibre optice au inceput sa inlocuiasca vechiul cablu coaxial pentru distributia locala in cadrul unei retele CATV, in timp ce sistemele digitale sunt folosite pentru transmiterea diferitelor servicii de date. In trecut aceste sisteme analogice si digitale operau pe fibre optice separate.

Oricum, odata cu cresterea si expansiunea acestor sisteme CATV, directia actuala in proiectarea sistemelor CATV presupune multiplexarea cu divizarea lungimii de unda pentru a combina ambele tipuri de semnale, analogice si digitale, pentru transmiterea lor pe aceeasi fibra. Aceasta permite expansiunea sistemului prin cresterea numarului de semnale transmise pe o fibra deja instalata. Odata cu cresterea acestor sisteme, transmisia pe calea directa inceteaza sa fie singura cale ceruta. Sistemele CATV de azi necesita de asemenea o retea pentru calea de intoarcere pentru a manipula datele din reteaua Internet via modemurile de cablu. Ne vom focaliza atentia asupra celor doua versiuni de sisteme, pe doua fibre si pe o fibra cu doua semnale WDM.

Figura I.1. Arhitectura tipica de super-trunchi CATV

Fig. I.2. Arhitectura CATV hibrida analog/digitala

Inainte de 1980, mai toate sistemele CATV erau bazate pe coaxial dar din prima parte a anilor ’80 industria CATV a inceput sa foloseasca legaturi AM/VSB (AM cu rest de banda laterala) pe 1310 nm cu modulatie directa pentru distributia super-trunchiurilor. Figura I.1 ilustreaza o arhitectura tipica de sistem incluzand un super-trunchi. Prin transportarea semnalelor de inalta calitate din headend (statia CATV) acest sistem a redus numarul amplificatoarelor cascadate necesare.

De la inceputul anilor ’90, provider-ii (furnizorii) de CATV au inceput sa foloseasca sisteme digitale multicanal pentru a transporta un mare numar de canale video necomprimate, calitate broadcast sau digitizate intre headend-uri. Operand inca in fereastra de 1310 nm in aceasta configuratie, un headend separat ce aparea inainte a fost inlocuit cu semnale de foarte buna calitate ce sunt transportate de un sistem digital multicanal de la un „master” headend. Aceasta configuratie este ilustrata in figura I.2.

Aparitia emitatoarelor pe 1550 nm modulate extern VSB/AM de mare performanta si amplificatoarelor pe fibre optice dopate cu erbiu (EDFA) au schimbat arhitectura sistemelor CATV inca o data. Aceste legaturi pe 1550 nm sunt folosite pentru a transporta semnale intre locatiile de headend-uri aflate la distante mari, folosind EDFA ca amplificatoare de linie.

PROIECT: Notiunile fundamentale ale programarii: algoritm, limbaje de descriere a algoritmilor, program, limbaje de programare PROIECT: Formatul fisierelor .zip

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

Ilustrat in figura I.3, acest sistem incorporeaza de asemenea splitere optice in plus fata de EDFA.

In aceasta configuratie, emitatorul este considerat ca avand doua iesiri, o caracteristica obisnuita pentru aceste noi tipuri de transmitatoare. Prima iesire optica a emitatorului pe 1550 nm alimenteaza un al doilea headend ce are un emitator pe 1310 nm. A doua iesire optica merge la un spliter 1x2. Iesirea numarul 1 se duce direct la un receptor de 1550 nm pentru distributie de la headend-ul principal la un emitator pe 1310 nm. Iesirea numarul 2 a spliterului optic va alimenta un EDFA. Semnalul este amplificat optic si trecut mai departe unui receptor optic ce alimenteaza un al treilea headend aflat la multi kilometri departare.

Primele trei arhitecturi nu folosesc nicio componenta WDM si reprezinta cazuri de arhitecturi complet analogice. Odata cu cresterea sistemelor CATV, la fel a crescut si nevoia de a maximiza capacitatea de transmisie a fiecarei fibre. Multiplexarea cu diviziunea lungimii de unda permite semnalelor analogice si digitale sa coexiste pe o aceeasi fibra. Figura I.4 ilustreaza un sistem de transport unidirectional cu WDM de tip combinat, adica AM CATV/digital.

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

In configuratia de mai sus, semnalele de la transmitatorul de CATV AM pe 1310 nm si de la transmitatorul digital pe 1550 nm sunt multiplexate prin divizarea lungimii de unda pe aceeasi fibra. La receptie, semnalele sunt demultiplexate si indrumate spre receptoarele potrivite. In ideea de a mentine calitatea sistemului, WDM-ul trebuie sa aiba o izolare foarte buna care sa previna interferenta intre semnalul analog pe 1310 nm si semnalul digital pe 1550 nm. O configuratie bidirectionala a unui astfel de sistem de transport CATV analog/digital este prezentat in figura I.5.

Fig I.5. Transport bidirectional CATV analog/digital WDN

Din punct de vedere al headend-ului, un sistem bidirectional arata ca in figura I.6.

Fig. I.6. Retea hibrida

Iar o retea completa se poate reprezenta simplificat si ca in figura I.7.

Fig. I:7.Structura unei retele HFC pentru CATV

Retransmisia semnalelor cu ajutorul hub-urilor ce repeta echipamentul din headend

Fig. I.8. Utilizarea unui hub pentru retransmisia semnalelor ce intra/ies dintr-un headend, in cazul distantelor foarte mari

Placa de interfata cu reteaua (NIC) se foloseste la monitorizarea functionarii elementelor hardware de la distanta sau de pe un sistem de calcul local.

Emitatoarele de cale directa (forward transmitters) transporta semnale video analogice sau codate digital cu QAM (modulatie de amplitudine in cuadratura, un tip de modulatie combinata de amplitudine si faza) 16, 64, 256 de la headend la hub-ul de retranslatie. Emitatoarele de cale inversa (return transmitters) colecteaza datele codate QPSK sau QAM de la nodurile optice pentru a le transporta la headend. Ambele tipuri transmit semnale optice cu o lungime de unda conform specificatiilor ITU.