• English
  • MAPA
  • PRETRAGA
  • PRISTUPANJE SISTEMU

CASOPIS REPUBLICKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE

  • Aktuelni broj
  • Programske oblasti
  • Za autore
  • Radovi
  • Izdvajamo
  • O časopisu
  • Arhiva brojeva

Arhiva brojeva

  • PRVI BROJ
  • DRUGI BROJ
  • TREĆI BROJ
  • ČETVRTI BROJ
  • PETI BROJ
    • MARIUS CATALIN MARINESCU: In the Realm of EU Accession – Thoughts of the Romanian Telecom Regulator
    • MLADEN VRATONJIĆ: TETRA - evropski standard u profesionalnim radiokomunikacijama – korak ka efikasnijem i kvalitetnijem radu službi javne bezbednosti
    • MILAN NIKOLIĆ: Praktični aspekti zaštite privatnosti korisnika i bezbednosti elektronskih komunikacionih mreža i usluga u Srbiji
    • mr MIRJANA RADIVOJEVIĆ, prof. dr PETAR MATAVULJ: Kvalitet servisa u Eternet pasivnim optičkim mrežama sledeće generacije
    • dr SLOBODAN J. PETRIČEVIĆ: Nobelova nagrada za fiziku 2009. godine CCD senzor – primer industrijske primene
    • dr VLADICA TINTOR: Nobelova nagrada za fiziku 2009 – prenos signala kroz optičko vlakno
    • dr MIRJANA SIMIĆ: Lociranje korisnika u ćelijskim radio mrežama
    • MLADEN MIJATOVIĆ: TELFOR 2009: Prvo eksperimentalno DVB-T2 emitovanje u Srbiji
  • ŠESTI BROJ
  • SEDMI BROJ
  • OSMI BROJ
  • DEVETI BROJ
  • DESETI BROJ
  • Pravno obaveštenje
  • Kontakt
  • Vesti
  • NARUČI ME
  • KAKO POSTATI SARADNIK

    Srpski / Arhiva brojeva / PETI BROJ / dr VLADICA TINTOR: Nobelova nagrada za fiziku 2009 – prenos signala kroz optičko vlakno

    bigger font smaller font Print

    Nobelova nagrada za fiziku 2009 – prenos signala kroz optičko vlakno

    Vladica Tintor

    ABSTRAKT

    Optičke telekomunikacije i savremeni bežični sistemi predstavljaju infrastrukturu informacionog društva i osnovu za novouspostavljeni termin - digitalno društvo. Optički sistemi omogućavaju fantastične protoke, a bežični sistemi mobilnost. Upravo zbog toga je doprinos dr Čarlsa Kaoa u razvoju optičkih telekomunikacija izuzetan. U ovom radu se posebno ističe značaj njegovog naučnog rada iz 1966. godine, koji se smatra prekretnicom daljeg razvoja primenjene optike u telekomunikacijama. U nastavku ovog rada su istaknuti doprinosi rada ovog nobelovca i hronološki prikaz različitih generacija optičkih sistema.

    1. UVOD

    Dobitnici Nobelove nagrade za fiziku u 2009. godini su Čarls K. Kao, za revolucionarne doprinose koji se odnose na prenos svetlosnih signala u vlaknima (polovina nagrade), Viljard S. Bojl i Džordž E. Smit, za pronalazak CCD senzora (po četvrtina nagrade). Ovo je 103. dodela Nobelove nagrade za fiziku koja je ustanovljena još 1901. godine.

    Odluka Nobelovog komiteta da Nobelovu nagradu za fiziku dodeli dr Kaou je omogućila da se i formalno istakne njegov doprinos u razvoju jedne od najsavremenijih tehnologija. Značaj optičkih komunikacija u savremenom svetu je nemerljiv. Telekomunikaciona infrastruktura po svojoj važnosti postala je podjednako značajna kao putna ili energetska infrastruktura. Protok svih informacija u 21. veku svakako će se realizovati, delom ili u celini, optičkim vlaknima.

    Dr Čarls Kao se smatra ocem optičkih telekomunikacija. On je pionir u toj oblasti koji je uvideo mogućnosti propusnog opsega koji ima optičko vlakno i ceo svoj radni vek posvetio je razvoju optičkih komunikacija. Dr Kao spada u red retkih naučnika koji mogu da se pohvale svojom internacionalnošću, on je u pravom smislu reči „svetski“ naučnik. Rođen u Kini, odrastao u Hong Kongu, školovao se u Londonu, radio u Velikoj Britaniji, Hong Kongu, Tajvanu, Nemačkoj i SAD. Osnovne studije elektrotehnike završio je na univerzitetu u Londonu, a doktorirao na Univerzitetskom koledžu (University College) u Londonu. Od 1960. godine je radio u STL laboratoriji (Standard Telecommunication Laboratories, Velika Britanija), gde je veći deo vremena posvetio unapređenju postojeće komunikacione infrastrukture sa fokusom na upotrebi prenosnih sistema sa milimetarskim talasima. Dr Kao je i jedan od začetnika terabitne tehnologije, prvenstveno u obradi signala i analizi ograničavajućih faktora u ovim sistemima. Tokom svoje karijere imao je preko 30 patenata, objavio je preko 100 naučnih radova u najviše rangiranim naučnim časopisima i autor je dve knjige o optičkim vlaknima.

    2. TRŽIŠTE OPTIČKIH TELEKOMUNIKACIJA

    Glavne prednosti optičkog vlakna u odnosu na druge tehnologije su veća razdaljina do koje može da se prenese signal i veći propusni opseg. Tražnja za kvalitetom servisa naglo je porasla poslednjih godina, prvenstveno sa razvojem Interneta i servisa koji se pružaju krajnjim korisnicima preko Interneta. U istom periodu, broj tzv. dot-com kompanija se višestruko povećao. U vreme ekspanzije Interneta, stav inženjera je bio da kapaciteta neće biti dovoljno u bliskoj budućnosti. Rukovodstvo kompanija je verovalo svojim inženjerima, tako da su prilikom polaganja optičkih kablova uvek postavljani i dodatni koji se u prvo vreme nisu ni koristili sa idejom da se naknadno aktiviraju kada potreba za protokom toliko naraste da postojeći kapaciteti ne budu dovoljni da opsluže sve korisnike. Takođe, inženjeri su neprekidno pokušavali da dodatno poboljšaju karakteristike optičkog vlakna kako bi dodatno povećali propusni opseg. Ali, tek sa pojavom tehnike gustog pakovanja talasnih dužina (DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing) omogućeno je da propusni opseg jednog optičkog vlakna bude nekoliko terabita u sekundi. Sa pojavom tzv. optičkih rutera, koji u čvorištima mreže ne bi vršili konverziju u električni signal već bi celokupno procesiranje i rutiranje signala bilo obavljeno u originalnom zapisu optičkog domena, dodatno se ubrzava prenos signala. Dakle, sve ove tendencije govore da jedino optički kablovi i tehnike prenosa optičkog signala mogu da odgovore na trenutne i buduće izazove koji se postavljaju pred telekomunikacione kompanije.

    Telekomunikacione mreže u celom svetu pružaju servise za 1,25 milijardi telekomunikacionih korisnika, od kojih 75% čine fizička lica. Jedva 1% ovih korisnika ima pristup do mreže javnog operatora u potpunosti preko optičkog vlakna. Takođe, postoji još oko 10 miliona FTTH (fiber-to-the-home) korisnika širom sveta, od kojih je 2,5 miliona korisnika u Evropi. Glavni ponuđači ovih usluga su energetske kompanije, lokalne samouprave i alternativni operatori, a tek na kraju dominantni telekomunikacioni operatori. Postoji i jedna druga, malo veća grupa korisnika fizičkih i pravnih lica, koja koriste vlakno koje doseže do stambenih i poslovnih zgrada ili do parkova u okviru poslovnih prostora. Smatra se da je broj korisnika koji koriste FTTH ili FTTB (fiber-to the-building) uslugu oko 30 miliona i oni čine oko 2,5% korisnika u celom svetu koji koriste žični prenos. Očekuje se da će do 2012. godine u celom svetu biti preko 100 miliona FTTH+FTTB korisnika, od kojih će 15 miliona biti na teritoriji Evrope [1].

    Broj korisnika pored kojih samo prolazi vlakno unutar mreže za pristup je dva do tri puta veći od broja korisnika koji ga koriste. Ovakav podatak ukazuje na činjenicu da manje od 30% domaćinstava, koji bi mogli koristiti optičku mrežu kao mrežu za pristup, zaista i poseduje priključak za takvu mrežu. Jedan od razloga jeste taj da su pored nekih domaćinstava kablovi postavljeni u skorije vreme, tako da operatori još nisu ni imali mogućnost da im ponude servis. Drugi razlog je taj da neka domaćinstva već koriste širokopojasne servise, kao što su servis digitalne pretplatničke linije (DSL) ili servis preko kablovskog modema, te je stoga potrebno vreme da se prebace na savremenije tehnologije.

    Razvoj FTTH tehnologije će nastaviti da utiče na pad cena usled obimnije proizvodnje, jače sprege između elektronike i optoelektronike, poboljšanja proizvodnih procesa i novih tehnologija u konstrukcijama, testiranju i operacionim funkcijama. Ali, u kom pravcu će se dalje razvijati FTTH najviše zavisi od regulatorne politike, konkurencije između operatora u pogledu želje za što većim brojem korisnika, a takođe i od prihoda od tih servisa.

    Vlakna koja su instalirana u okviru FTTx sistema čine 15% od ukupnih vlakana instaliranih u telekomunikacionim mrežama. To čini 12% od svih uopšte instaliranih vlakana (za bilo kakve namene) [1]. To znači da je preostali deo vlakana instaliran u mrežama za transport, nadzemno, podzemno ili podvodno. Današnji podvodni optički sistemi imaju kanale kapaciteta od 10 Gb/s, dok se u kopnenim sistemima već uvode optički kanali sa protocima od 40 Gb/s.

    Kilometar vlakna predstavlja dobar indikator trendova u izgradnji optičke mreže, a ta mera može biti korisna pri upoređivanju tržišta, regiona, mreža javnih operatora ili grupe zemalja, koje se vrši između razvijenih ekonomija i ekonomija u razvoju. Međutim, ovaj parametar nije dobro merilo pri računanju kapaciteta mreže ili iskorišćenosti iste. Glavni razlog je taj da su mnoga vlakna instalirana u nameri da se ne koriste u početku, a možda i duži vremenski period (tzv. dark fiber). Operatori telekomunikacionih mreža su sasvim svesni činjenice da su cene radne snage i izgradnje skoro uvek mnogo veće od cene samih kablova. Dodatno, vlakna unutar kabla imaju vek trajanja od 30 godina. Ove dve činjenice dovode do toga da inženjeri telekomunikacija postavljaju daleko više vlakana nego što je potrebno da bi izbegli ponovnu izgradnju. Drugi važan razlog zbog kojeg dužina položenog vlakna u kilometrima kao jedinicama mere nije pogodan pri računanju kapaciteta mreže jeste upravo i ogroman opseg protoka koji može da se koristi unutar jednog para vlakana. Jedan par vlakana (koji se koristi za prenos u oba smera) može biti povezan na opremu sa kanalom kojim se prenosi samo jedna talasna dužina, zbog čega je brzina mala tako da se protok računa u megabitima po sekundi. Ili, može biti povezan na sistem sa multipleksom po talasnim dužinama koji sadrži veliki broj kanala, pri čemu je protok svakog od njih 10 Gb/s što čini ukupno oko 640 Gb/s po jednom paru vlakana.

    U poslednjih petnaest godina, kapacitet telekomunikacionih kanala povećan je preko 1000 puta, od prvih Internet linkova brzine 14 kb/s, pa sve do xDSL i FTTx konekcija koje iznose nekoliko desetina Mb/s. U tabeli je prikazan tipičan protok koji je neophodan jednom domaćinstvu ukoliko želi da ima na raspolaganju sve savremene telekomunikacione servise, koji pritom uključuju asimetričan pristup i MPEG-2 kompresiju video signala. Rezultat jeste da bi svako domaćinstvo trebalo da ima minimalno 30 Mb/s da bi moglo da ima 3-play servise visokog kvaliteta u svom domu. Treba samo napomenuti da operatori u Japanu i Južnoj Koreji već nude krajnjim rezidencijalnim korisnicima protoke od čak 100 Mb/s.


    Internet

    10

    Telefon

    0,1

    2 SDTV kanala

    6

    1 HDTV kanal

    16

    Ukupno

    32,1


    Tabela - Potrebe domaćinstava za protokom (Mb/s)

    Iskustva iz prakse ukazuju na to da, iako su investicije u FTTH mreže i optičke telekomunikacione sisteme dobro osmišljene i vešto rukovođene, one su neretko vrlo profitabilne na duži vremenski rok. Razlog tome jeste paket usluga koji se može ponuditi krajnjem korisniku. Paket sa multimedijalnim sadržajem, koji uz lokalnu bežičnu pristupnu tačku omogućava i mobilnost unutar domaćinstva, predstavlja obećavajući portfolio za svakog pružaoca telekomunikacionih usluga.

    Međutim, osnova savremenih telekomunikacionih sistema jesu fotonski komunikacioni sistemi, a upotreba optike u telekomunikacijama počela je kao rezultat jednog naučnog rada koji će u nastavku biti detaljnije obrađen.

    3. POČECI ISTRAŽIVANJA

    Pronalazak lasera 1958. godine u Belovim laboratorijama omogućio je početak razvoja optičkih komunikacija. Korišćenje koherentne svetlosti kao nosioca omogućilo je nekoliko stotina hiljada puta veći kapacitet u odnosu na tačka-tačka mikrotalasni prenosni sistem. Tako je otpočela borba između mikrotalasnih talasovoda i optičkih vlakana, kao potencijalnog budućeg sistema prenosa u telekomunikacijama. U tom trenutku, istraživanja su uglavnom bila usmerena na mikrotalasni talasovod i dr Kao je bio jedan od retkih naučnika tog vremena koji je prepoznao potencijal optičkog vlakna i verovao u njegov uspeh, jer je granična frekvencija za optičko vlakno oko 300 THz, a za mikrotalase oko 3 GHz. Tim stručnjaka u STL laboratoriji sa dr Kaom na čelu, među prvima je počeo rad na eksperimentima prenosa signala optičkim vlaknom.

    Prvo je korišćen helijum-neonski laser da bi se posmatralo kako se svetlost ponaša u bežičnom sistemu na određenoj razdaljini. Ubrzo je utvrđeno da svetlost „treperi“ i da nema stalni fokus usled fluktuacija u atmosferi. Čak i eksperiment sa serijom konveksnih sočiva, poređanih po pravoj liniji na rastojanjima koja su jednaka dužini fokusa, nije dao zadovoljavajuće rezultate.

    Usled neuspeha pri ovim eksperimentima, počelo je razmatranje korišćenja dielektričnih talasovoda. Drugim rečima, kako se slobodan prostor pokazao kao nestabilan za prenos optičkih signala, testirane su mogućnosti da se koriste vođeni talasi. Tu je trebalo da se reše dva osnovna problema. Naime, prvi se ticao upumpavanja signala u talasovod, a drugi problem predstavljalo je veliko slabljenje koje se javljalo pri prenosu. Prvo se krenulo sa talasovodima sa tankim filmovima, ali njihova geometrija nije mogla da zadrži kompletnu svetlost unutar talasovoda. Takođe, laseri nisu bili kompatibilni sa ulaznim prečnikom talasovoda. Tada su otpočela proučavanja na temu fabrikacije odgovarajućeg lasera koji bi trebalo da ima duži vek rada na sobnoj temperaturi i radnu frekvenciju blisku infracrvenom delu spektra, potom fabrikacije odgovarajućeg dielektrika i slabljenja ovog materijala. Ali ono što je bilo suštinski u tim istraživanjima jeste da je sve vreme posmatran sistem prenosa kao celina, dok su proučavanja pojedinačnih elemenata bila u funkciji celokupnog sistema. U fokusu istraživanja nije bilo pronalaženje idealnog lasera ili optičkog vlakna, već kompatibilnih elemenata i materijala koji bi zajedno povezani omogućili prenos signala na dovoljnoj razdaljini i sa zadovoljavajućim kvalitetom.

    kao_lab_photo

    Slika - Dr Kao u laboratoriji

    Nakon niza eksperimenata urađenih na osnovu teorijskih modela i upotrebe novih materijala, rezultati su publikovani u radu koji će obeležiti dalji rad dr Kaoa i koji se smatra prekretnicom u daljem razvoju optičkih komunikacija i telekomunikacija u celini. Rad pod nazivom „Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies“ pojavio se u julu 1966. godine u časopisu IEE Proceedings.

    Gubici koji se javljaju u transparentnom delu optičkog vlakna, a koji najviše utiču na slabljenje, dešavaju se iz tri razloga: apsorpcija u infracrvenom delu spektra, apsorpcija usled nečistoća materijala i Rejlijevo rasejanje. Apsorpcija u infracrvenom delu spektra se javlja kada se deo energije prostirućeg optičkog talasa u vlaknu prenosi na strukturu materijala usled nesavršenosti te iste strukture. Apsorpcija usled nečistoća materijala uglavnom potiče od sledeće grupe metala: gvožđe, bakar, nikl, kobalt, hrom i mangan. To su metali koji nemaju popunjene unutrašnje ljuske i tada se dešavaju tranzicije između energetskih nivoa elektrona u ovim ljuskama. U staklima koja se koriste za izradu optičkih vlakana u fazi očvršćavanja javljaju se strukturalne nehomogenosti gustine i kompozicije materijala. Ove nehomogenosti dovode do rasejanja elektromagnetskih talasa koji se prostiru kroz vlakno i izazivaju dopunska slabljenja.

    Upotreba silicijumskog stakla koje se pravi na visokim temperaturama, kao unutrašnjeg transparentnog dela optičkog vlakna, pokazuje manje slabljenje usled rasejanja. Pre ovog rada slabljenja u vlaknu su bila 200 dB/km što skraćuje prenos signala na svega nekoliko metara. U radu se ističe da slabljenje usled apsorpcije u infracrvenom delu spektra može da se spusti na 1 dB/km. Međutim, glavni problem ostaju nečistoće u materijalu. U radu se predviđa da je moguće postići slabljenja od 20 dB/km na talasnim dužinama oko 0,6 mm ako se nečistoće, uglavnom izazvane jonima metala gvožđa, smanje na milioniti deo.

    U radu se ističe i niz drugih rezultata od interesa za dalji razvoj optičkih telekomunikacija [2]. Pre svega se ističe značaj monomodnog vlakna koje značajno smanjuje slabljenje. Eksperimentalno je rađeno sa E0, H0 i HE11 modom. Ističe se potom činjenica da omotač oko stakla treba da ima manji indeks prelamanja od jezgra. Utvrđeno je da je slabljenje usled savijanja vlakna malo zanemarljivo ukoliko je radijus mikrosavijanja veći od 1 mm. U radu su urađene procene slabljenja usled neuniformnog spajanja i analizirano je kako disperzija koja izaziva grupno kašnjenje može da utiče na informacioni kapacitet.

    U zaključku rada istaknuto je da teorijska i eksperimentalna analiza pokazuju da optičko vlakno u formi oklopljenog silicijumskog stakla prečnika 100l0, gde je l0 noseća frekvencija lasera, predstavlja praktični talasovod koji potencijalno može da se koristi kao telekomunikacioni medijum. Indeks prelamanja omotača treba da bude za oko 1% manji od indeksa prelamanja stakla. Ova forma talasovoda radi sa jednim modom E0, H0 ili HE11 i informacionim kapacitetom koji može da ide do 1 GHz, što je daleko veće od kapaciteta koji koaksijalni kabl ili radio-sistemi iz tog vremena mogu da ponude. Ali ključno što treba da se uradi da bi se stvarno videle sve prednosti korišćenja optičkih vlakana jeste smanjenje slabljenja na 20 dB/km [2].

    Istorija je kasnije pokazala da su predviđanja dr Kaoa, u koja je stručna javnost malo verovala u to vreme, daleko prevaziđena i da je trenutno slabljenje u sistemu 100 puta manje, a propusni opseg 10000 puta veći od onog koji je predviđen.

    4. HRONOLOGIJA RAZVOJA OPTIČKIH SISTEMA

    Na osnovama ovog rada i drugih eksperimenata, firma Corning je početkom sedamdesetih godina prva uspela da napravi vlakno sa slabljenjem od 4 dB/km. Već sredinom sedamdesetih, u NTT laboratorijama, napravljeno je optičko vlakno sa slabljenjem od svega 0,47 dB/km na 1,2 mm. U isto vreme, u Belovim laboratorijama, napravljen je laser koji je imao radni vek na sobnoj temperaturi od 100.000 sati (10 godina). AT&T je pustio prvi komercijalni optički sistem u svetu krajem 1977. godine sa protokom od 45 Mb/s, pri čemu je laser radio na 850 nm. Već sledeće godine NTT pustio je u rad sistem na 1,3 mm, dužine 53 kilometra sa protokom od 32 Mb/s. Te iste godine, napravljeno je vlakno sa slabljenjem od 0,2 dB/km na 1,55 mm [3]. Prvi erbijum dopirani pojačavač na 1,55 mm razvijen je 1987. godine, a prvi optički kabl koji je položen u Atlantskom okeanu, posle perioda instaliranja od 8 godina, pušten je u rad 1988. godine. Ovaj sistem pruža kapacitet od 7680 kanala sa brzinom od 64 kb/s po kanalu koji je povezao SAD sa Velikom Britanijom i Francuskom [4].

    Prva generacija optičkih komunikacionih sistema, koja je puštena u komercijalnu upotrebu krajem sedamdesetih godina, radila je na 0,8 μm talasne dužine sa protokom od 45 Mb/s i imala domet od 10 km.

    Druga generacija optičkih komunikacionih sistema postaje dostupna tokom osamdesetih godina. S’ obzirom na činjenicu da je protok bio ograničen na 100 Mb/s zbog disperzije u multimodnim vlaknima, usledili su eksperimenti na monomodnim vlaknima. Rezultat toga jeste druga generacija sistema koja radi na 1,3 μm talasne dužine, protokom do 1,7 Gb/s i dometom oko 50 km. Ova generacija je prvi put puštena u komercijalnu upotrebu 1987. godine. Domet kod druge generacije bio je ograničen gubicima u vlaknu na radnoj talasnoj dužini 1,3 μm (tipično oko 0,5 dB/km). Sa druge strane, pokazalo se da silicijumska vlakna na 1,55 μm imaju gubitke od 0,2 dB/km i sva istraživanja bila su usmerena u tu stranu.

    Međutim, dolazak treće generacije sistema na 1,55 μm značajno je usporen zbog velike disperzije u vlaknu. Konvencionalni InGaAsP poluprovodnički laser nije mogao da se koristi usled širenja impulsa korisnog signala pri propagaciji. Ovo se javlja usled generisanja nekoliko longitudinalnih modova. Problem disperzije se može prevazići ili korišćenjem vlakna sa pomerenom disperzijom, tako da imaju minimum na 1,55 μm, ili ograničavanjem spektra signala iz lasera na samo jedan longitudinalni mod. Ove metode se koriste u praksi i njihova realizacija omogućila je 1999. godine pojavu treće generacije sistema na 1,55 μm, protoka 2,5 Gb/s i dometa preko 100 km. Mana treće generacije jeste da je signal obnavljan periodično svakih 60 - 70 km uz pomoć pojačavača koji su ograničavali brzinu celog sistema.

    Četvrta generacija optičkih sistema koristi optičke pojačavače i tehniku multipleksiranja po talasnim dužinama (WDM – Wavelength Division Multiplexing) čime se protok značajno povećao. Takođe, iskorišćena su erbijum dopirana vlakna čime su smanjeni gubici pri propagaciji signala. Godine 1991., jedan eksperiment pokazao je mogućnost prenosa podataka preko 21 000 km brzinom od 2,5 Gb/s, odnosno 14 300 km brzinom od 5 Gb/s korišćenjem prstenaste konfiguracije. Naglasak četvrte generacije bio je na povećanju kapaciteta sistema prenosom više kanala pomoću WDM tehnike. Optički pojačavači su idealni za višekanalne sisteme jer se svi kanali mogu istovremeno pojačati bez prethodnog demultipleksiranja. Jedan od eksperimenata je demonstrirao prenos 20 kanala od po 5 Gb/s preko 9100 km što ukupno daje protok od 100 Gb/s i proizvod protoka i rastojanja B´L od 910 (Tb/s)·km. U drugom eksperimentu, ukupan protok od 1,1 Tb/s dostignut je multipleksiranjem 55 kanala, svaki po 20 Gb/s. Uprkos korišćenju kompenzacionih šema za disperziju, ova pojava utiče na domet signala i ograničava ga na 150 km. Komercijalni WDM sistemi, koji obezbeđuju protok do 40 Gb/s, pojavljuju se krajem 1996. godine. Sistem TPC – 6 pušten je u rad 2000. godine sa brzinama do 100 Gb/s i proizvodom B´L od 900 (Tb/s) ·km [1].

    Peta generacija optičkih komunikacionih sistema se najviše bavila problemom disperzije u vlaknu. Sa jedne strane, optički pojačavači su rešili problem gubitaka, ali sa druge strane, sada postoji akumulacija disperzionih efekata posle svake deonice pojačavača. Otpornost na disperziju se postiže balansom između linearnih i nelinearnih efekata koji se javljaju u vlaknu pri propagaciji elektromagnetnog talasa.

    Prva generacija WDM podvodnih sistema GEMINI, koja je povezivala Ameriku sa Velikom Britanijom, i SEA-Me-We-3, koja je povezivala Evropu preko Mediterana i Azije sa Japanom i Australijom, imala je bitski protok od 2,5 Gb/s po kanalu, a broj kanala je prvobitno bio 4, potom 8 i na kraju 16, čime je postignut kapacitet od 10 Gb/s, što ujedno predstavlja i najveći protok u nekoj mreži sa komercijalnom upotrebom tokom 2007. godine [1].

    Tehnika optičkog multipleksiranja u vremenskom domenu omogućava prenos TDM (Time Division Multiplexing) podataka na brzinama od 160 Gb/s na razdaljinu od 4320 km [5], a najnoviji laboratorijski eksperimenti koji su rađeni u Heinrich-Hertz Institutu u Berlinu imaju za rezultat činjenicu da je moguć prenos od čak 2,4 Tb/s na rastojanju od 160 km preko jedne talasne dužine [6].

    U poslednjih trideset godina, javni mrežni operatori su ukupno instalirali više od 600 miliona kilometara vlakana smeštenih unutar kablova u telekomunikacionim mrežama širom sveta [1]. Srednji broj vlakana unutar jednog kabla je u porastu od prvih instalacija, ali kod većine mreža javnih operatora, taj broj se kreće između 30 i 50. Iako je deo ovih kablova položen na dno mora, veliku većinu i dalje čine nadzemni i podzemni sistemi.

    U poslednje vreme, optička vlakna se razvlače i do svakog domaćinstva čime se omogućava povezanost velikih brzina i visokog kvaliteta. Na ovaj način, svet se kroz virtualizaciju smanjio, a ljudi postali međusobno bliži.

    5. ZAKLJUČAK

    Iako su doprinos koji je dr Kao ostavio za sobom naučnici uvideli još pre nekoliko decenija, korist njegovog rada postao je značajan za telekomunikacione operatore pre svega dvadesetak godina. Pojedinci, s’ druge strane, tek u skorije vreme postaju svesni koliki je doprinos povezanosti. Međutim, razvoj telekomunikacija pruža garanciju da će zastupljenost optičkih komunikacionih sistema vremenom još više da raste i da njihov zenit ne može još uvek da se sagleda. Nobelov komitet razumeo je potrebu da istakne ovaj doprinos i ime dr Čarlsa Kaoa upiše među odabrane laureate.

    Literatura

    [1]Ivan Kaminow: Optical Fiber Telecommunications, Elsevier, 2008.

    [2]Kao and Hockham: “Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequences“, PROC. IEE, Vol. 133, No. 7, July 1966.

    [3]Nobel Lecture, “Sand from Centuries Past Send Future Voices Fast“, December 2009.

    [4]José Chesnoy, Govind Agrawal, Ivan P. Kaminow, Paul Kell:“Undersea Fiber Communication Systems“, Academic Press, 2002.

    [5]S. Weisser, S. Ferber, L. Raddatz et al.: “Single and alternating polarization 170 Gbit/s transmission up to 4000 km using dispersion-managed fiber and all-Raman amplification”, Photon. Technol. Lett., 18(6), 2006, 1320–1322.

    [6]H. G. Weber, S. Ferber, M. Kroh et al.: “Single channel 1.28 Tbit/s and 2.56 Tbit/s DQPSK transmission”, Electron. Lett., 42, 2006, 178–179.

    Autor

    Vladica N. Tintor je diplomirao (2004), magistrirao (2006) i doktorirao (2009) na Elektrotehničkom fakultetu Univerziteta u Beogradu na smeru Telekomunikacije. Završio je MBA kurs u organizaciji HEC poslovne škole iz Pariza, a 2008. godine je magistrirao na Ekonomskom fakultetu. Od 2006. godine radi u Republičkoj agenciji za telekomunikacije. Autor je više od deset publikacija u međunarodnim časopisima kao i zbornicima domaćih konferencija. Dr Tintor je član IEEE.

    OFFICE@TELEKOMUNIKACIJE.RS - COPYRIGHT:RATEL © 2008