خانه › ناوبرها › روند توسعه فناوری تجهیزات dwdm. تجهیزات DWDM و CWDM روسی. اصل عملیات سیستم های مالتی پلکسی تقسیم طول موج

روند توسعه فناوری تجهیزات dwdm. تجهیزات DWDM و CWDM روسی. اصل عملیات سیستم های مالتی پلکسی تقسیم طول موج

اصل اساسی فناوری WDM (تقسیم طول موج چندگانه، تقسیم فرکانس کانال ها) توانایی انتقال سیگنال های متعدد در طول موج های حامل مختلف در یک فیبر نوری است. در مخابرات روسیه، سیستم های انتقال ایجاد شده با استفاده از فناوری WDM "سیستم های فشرده سازی" نامیده می شوند.

بر این لحظهسه نوع سیستم WDM وجود دارد:
1. CWDM (Coarse Wavelength-Division Multiplexing - تقسیم فرکانس درشت کانال ها) - سیستم هایی با فاصله حامل نوری 20 نانومتر (2500 گیگاهرتز). محدوده عملیاتی 1261-1611 نانومتر است که در آن می توان تا 18 کانال سیمپلکس را پیاده سازی کرد. استاندارد ITU G.694.2.
2. DWDM (Multilexing Dense Wavelength-Division - تقسیم فرکانس متراکم کانال ها) - سیستم هایی با فاصله حامل نوری 0.8 نانومتر (100 گیگاهرتز). دو محدوده عملیاتی وجود دارد - 1525-1565 نانومتر و 1570-1610 نانومتر، که در آن حداکثر 44 کانال سیمپلکس قابل پیاده سازی است. استاندارد ITU G.694.1.
3. HDWDM (چگالی بالا با تقسیم طول موج چندگانه) - سیستم هایی با فاصله حامل نوری 0.4 نانومتر (50 گیگاهرتز) یا کمتر. امکان پیاده سازی تا 80 کانال سیمپلکس وجود دارد.

این مقاله (بررسی) به مشکل نظارت در سیستم های تراکم DWDM با جزئیات بیشتر در مورد انواع مختلفسیستم های WDM را می توانید در پیوند - پیوند پیدا کنید.

سیستم های مالتی پلکس تقسیم طول موج DWDM می توانند از یکی از دو محدوده طول موج حامل استفاده کنند: باند C - 1525-1565 نانومتر (باند معمولی یا باند C را نیز می توان یافت) و باند L - 1570-1610 نانومتر (باند طول موج بلند یا L) -باند).

تقسیم به دو محدوده با استفاده از تقویت کننده های نوری مختلف با دامنه بهره عملیاتی متفاوت توجیه می شود. پهنای باند بهره برای پیکربندی تقویت‌کننده سنتی تقریباً 30 نانومتر، 1530-1560 نانومتر است که باند C است. برای تقویت در محدوده طول موج بلند (باند L)، پیکربندی تقویت کننده اربیوم با افزایش طول فیبر اربیوم تغییر می کند که منجر به تغییر دامنه تقویت به طول موج های 1560-1600 نانومتر می شود.

در حال حاضر، تجهیزات DWDM باند C در مخابرات روسیه به رسمیت شناخته شده است. این به دلیل فراوانی تجهیزات مختلفی است که از این محدوده پشتیبانی می کنند. لازم به ذکر است که تولید کنندگان تجهیزات شامل شرکت های معتبر داخلی و برندهای مطرح جهانی و همچنین تولید کنندگان بی شمار آسیایی هستند.

مسئله اصلی در هر قسمت از سیستم تراکم (صرف نظر از نوع) سطح توان در کانال نوری است. ابتدا باید بدانید که یک سیستم آب بندی DWDM معمولا از چه چیزی تشکیل شده است.

اجزای سیستم DWDM:
1) ترانسپوندر
2) مولتی پلکسر/دی مولتی پلکسر
3) تقویت کننده نوری
4) جبران کننده پراکندگی رنگی

ترانسپوندر بازسازی 3R ("تغییر شکل، "تقویت مجدد"، "زمان بندی مجدد" - بازیابی شکل، قدرت و هماهنگ سازی سیگنال) سیگنال نوری مشتری ورودی را انجام می دهد. ترانسپوندر همچنین می تواند ترافیک مشتری را از یک پروتکل انتقال (اغلب اترنت) به پروتکل دیگری که در برابر نویز مقاوم تر است (مثلاً OTN با استفاده از FEC) تبدیل کند و سیگنال را به پورت خطی منتقل کند.

در بیشتر سیستم های سادهیک مبدل OEO می تواند به عنوان یک فرستنده عمل کند، که بازسازی 2R ("تغییر شکل"، "تقویت مجدد") را انجام می دهد و سیگنال مشتری را بدون تغییر پروتکل انتقال به پورت خطی ارسال می کند.

پورت مشتری اغلب به شکل شکافی برای فرستنده گیرنده نوری ساخته می شود که در آن یک ماژول برای ارتباط با تجهیزات مشتری قرار داده می شود. پورت خط در فرستنده می تواند به شکل یک شکاف برای فرستنده گیرنده نوری یا به شکل یک آداپتور نوری ساده ساخته شود. طراحی پورت خطی به طراحی و هدف سیستم به طور کلی بستگی دارد. در یک مبدل OEO، پورت خط همیشه به عنوان یک شکاف برای یک فرستنده گیرنده نوری طراحی شده است.
در بسیاری از سیستم ها، پیوند میانی، فرستنده، به منظور کاهش هزینه سیستم یا به دلیل افزونگی عملکردی در یک کار خاص حذف می شود.

مالتی پلکسرهای نوری برای ترکیب (ترکیب) کانال های WDM منفرد در یک سیگنال گروهی برای انتقال همزمان آنها روی یک فیبر نوری طراحی شده اند. دی مولتی پلکسرهای نوری برای جداسازی سیگنال باند پایه دریافتی در انتهای گیرنده طراحی شده اند. که در سیستم های مدرنتوابع تراکم، مالتی پلکس و دی مالتی پلکس توسط یک دستگاه انجام می شود - مالتی پلکسر/دممولتی پلکسر (MUX/DEMUX).

یک مالتی پلکسر/دی مالتی پلکسر را می توان به یک واحد مالتی پلکس و یک واحد مالتی پلکس کننده تقسیم کرد.
تقویت کننده نوری مبتنی بر ناخالصی فیبر نوری دوپ شده با اربیوم (Erbium Doped Fiber Amplifier-EDFA) قدرت سیگنال نوری گروهی موجود در آن (بدون مالتی پلکس قبلی) را بدون تبدیل اپتوالکترونیکی افزایش می دهد. تقویت کننده EDFA از دو عنصر فعال تشکیل شده است: یک فیبر فعال دوپ شده Er3+ و یک پمپ مناسب.

بسته به نوع، EDFA می تواند توان خروجی 16+ تا 26+ دسی بل را ارائه دهد.
انواع مختلفی از تقویت کننده ها وجود دارد که استفاده از آنها توسط کار خاص تعیین می شود:
تقویت کننده های برق نوری ورودی (بوستر) - نصب شده در ابتدای مسیر
پیش تقویت کننده های نوری - در انتهای مسیر در مقابل گیرنده های نوری نصب می شوند
تقویت کننده های نوری خطی - نصب شده در گره های تقویت کننده متوسط برای حفظ توان نوری مورد نیاز

تقویت کننده های نوری به طور گسترده در خطوط انتقال داده های طولانی با سیستم های مالتی پلکس تقسیم طول موج DWDM استفاده می شوند.

جبران کننده پراکندگی رنگی (ماژول جبران پراکندگی) برای اصلاح شکل سیگنال های نوری ارسال شده در فیبر نوری طراحی شده است که به نوبه خود تحت تأثیر پراکندگی رنگی اعوجاج می یابند.

پراکندگی کروماتیک یک پدیده فیزیکی در فیبر نوری است که در آن سیگنال های نوری با طول موج های مختلف مسافت یکسانی را در دوره های زمانی مختلف طی می کنند و در نتیجه پالس نوری ارسالی را گسترش می دهد. بنابراین، پراکندگی رنگی یکی از عوامل اصلی محدود کننده طول بخش رله مسیر است. فیبر استاندارد دارای مقدار پراکندگی رنگی حدود 17 ps/nm است.

برای افزایش طول بخش رله، جبران کننده های پراکندگی رنگی روی خط انتقال نصب می شود. نصب جبران کننده ها اغلب به یک خط انتقال با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه یا بیشتر نیاز دارد.

دو نوع اصلی DCM وجود دارد:

1. فیبر جبران کننده پراکندگی رنگی - DCF (Dispersion Compensation Fiber). جزء اصلی این دستگاه های غیرفعال یک فیبر با مقدار پراکندگی رنگی منفی در محدوده طول موج 1525-1565 نانومتر است.

2. جبران کننده پراکندگی رنگی بر اساس توری براگ - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). منفعل دستگاه نوری، متشکل از یک فیبر چیپ و یک گردشگر نوری. با توجه به ساختار خود، فیبر چیپ شده، پراکندگی رنگی منفی مشروط سیگنال های ورودی را در محدوده طول موج 1525-1600 نانومتر ایجاد می کند. سیرکولاتور نوری در دستگاه به عنوان یک دستگاه فیلتر کننده عمل می کند که سیگنال ها را به پین های مناسب هدایت می کند.

بنابراین، مدار استاندارد تنها از دو نوع جزء فعال تشکیل شده است - یک فرستنده و یک تقویت کننده، که با آن می توانید سطح توان فعلی سیگنال های ارسالی را نظارت کنید. فرستنده ها عملکرد نظارت بر وضعیت پورت های خطی را بر اساس عملکرد DDMI داخلی در فرستنده های نوری یا با سازماندهی نظارت خود اجرا می کنند. استفاده از این عملکرد به اپراتور اجازه می دهد تا اطلاعات به روز در مورد وضعیت یک کانال ارتباطی خاص را دریافت کند.

با توجه به اینکه تقویت کننده های نوری تقویت کننده هایی با بازخورد، آنها همیشه وظیفه نظارت بر سیگنال گروه ورودی (کل توان نوری همه سیگنال های ورودی) و سیگنال گروه خروجی را دارند. اما این نظارت در مورد نظارت بر کانال های ارتباطی خاص ناخوشایند است و می تواند به عنوان ارزیابی (وجود یا عدم وجود نور) استفاده شود. بنابراین، تنها ابزار کنترل توان نوری در کانال انتقال داده، ترانسپوندر است.

و از آنجایی که سیستم‌های تراکم نه تنها از عناصر فعال، بلکه غیرفعال نیز تشکیل شده‌اند، سازماندهی نظارت کامل در سیستم‌های تراکم کاری بسیار بی‌اهمیت و پرتقاضا است.

گزینه های سازماندهی نظارت در سیستم های فشرده سازی WDM در مقاله بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

در حال حاضر، سه نوع سیستم WDM وجود دارد:
1. CWDM (Coarse Wavelength-Division Multiplexing - تقسیم فرکانس درشت کانال ها) - سیستم هایی با فاصله حامل نوری 20 نانومتر (2500 گیگاهرتز). محدوده عملیاتی 1261-1611 نانومتر است که در آن می توان تا 18 کانال سیمپلکس را پیاده سازی کرد. استاندارد ITU G.694.2.
2. DWDM (Multilexing Dense Wavelength-Division - تقسیم فرکانس متراکم کانال ها) - سیستم هایی با فاصله حامل نوری 0.8 نانومتر (100 گیگاهرتز). دو محدوده عملیاتی وجود دارد - 1525-1565 نانومتر و 1570-1610 نانومتر، که در آن حداکثر 44 کانال سیمپلکس قابل پیاده سازی است. استاندارد ITU G.694.1.
3. HDWDM (چگالی بالا با تقسیم طول موج چندگانه) - سیستم هایی با فاصله حامل نوری 0.4 نانومتر (50 گیگاهرتز) یا کمتر. امکان پیاده سازی تا 80 کانال سیمپلکس وجود دارد.

در این مقاله (بررسی) به مشکل مانیتورینگ در سیستم های تراکم DWDM توجه شده است.

اجزای سیستم DWDM:
1) ترانسپوندر
2) مولتی پلکسر/دی مولتی پلکسر
3) تقویت کننده نوری
4) جبران کننده پراکندگی رنگی

در سیستم های ساده تر، یک مبدل OEO می تواند به عنوان یک فرستنده عمل کند، که بازسازی 2R ("تغییر شکل"، "تقویت مجدد") را انجام می دهد و سیگنال مشتری را بدون تغییر پروتکل انتقال به پورت خطی ارسال می کند.

مالتی پلکسرهای نوری برای ترکیب (ترکیب) کانال های WDM منفرد در یک سیگنال گروهی برای انتقال همزمان آنها روی یک فیبر نوری طراحی شده اند. دی مولتی پلکسرهای نوری برای جداسازی سیگنال باند پایه دریافتی در انتهای گیرنده طراحی شده اند. در سیستم های تراکم مدرن، عملکردهای مالتی پلکس و دی مالتی پلکس توسط یک دستگاه - مالتی پلکسر/دممولتی پلکسر (MUX/DEMUX) انجام می شود.

دو نوع اصلی DCM وجود دارد:

2. جبران کننده پراکندگی رنگی مبتنی بر توری براگ - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). یک دستگاه نوری غیرفعال متشکل از یک فیبر جیک و یک گردشگر نوری. با توجه به ساختار خود، فیبر چیپ شده، پراکندگی رنگی منفی مشروط سیگنال های ورودی را در محدوده طول موج 1525-1600 نانومتر ایجاد می کند. سیرکولاتور نوری در دستگاه به عنوان یک دستگاه فیلتر کننده عمل می کند که سیگنال ها را به پین های مناسب هدایت می کند.

با توجه به اینکه تقویت کننده های نوری تقویت کننده های فیدبک هستند، همیشه وظیفه نظارت بر سیگنال گروه ورودی (کل توان نوری همه سیگنال های ورودی) و سیگنال گروه خروجی را دارند. اما این نظارت در مورد نظارت بر کانال های ارتباطی خاص ناخوشایند است و می تواند به عنوان ارزیابی (وجود یا عدم وجود نور) استفاده شود. بنابراین، تنها ابزار برای کنترل توان نوری در یک کانال انتقال داده، یک ترانسپوندر است.

گزینه های سازماندهی نظارت در سیستم های فشرده سازی WDM در مقاله بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

معمولاً سؤالاتی در مورد تفاوت بین فناوری‌های CWDM (مثلاً تقسیم طول موج درشت) و DWDM (چگالش تقسیم طول موج متراکم) به غیر از تعداد کانال‌های متفاوت مطرح می‌شود. فن آوری ها در اصول سازماندهی کانال های ارتباطی و کانال های ورودی-خروجی مشابه هستند، اما درجات کاملاً متفاوتی از دقت تکنولوژیکی دارند که به طور قابل توجهی بر پارامترهای خط و هزینه راه حل ها تأثیر می گذارد.

تعداد طول موج ها و کانال های CWDM و DWDM

فناوری مالتی پلکس تقسیم طول موج CWDM شامل استفاده از 18 طول موج است، در حالی که مالتی پلکسی تقسیم طول موج دقیق DWDM می تواند از 40 طول موج یا بیشتر استفاده کند.

شبکه فرکانس CWDM و DWDM

کانال ها در فناوری CWDM بر اساس طول موج، در DWDM - بر اساس فرکانس 2 تقسیم می شوند. طول موج به طور ثانویه از نسبت سرعت نور در خلاء به فرکانس محاسبه می شود. برای CWDM، یک شبکه با طول موج 20 نانومتر برای سیستم های DWDM استاندارد، شبکه های فرکانس 100 گیگاهرتز و برای شبکه های با چگالی بالا 25 و 12.5 گیگاهرتز استفاده می شود.

طول موج ها و فرکانس های CWDM و DWDM

فناوری CWDM از طول موج های 1270 تا 1610 نانومتر استفاده می کند. با در نظر گرفتن تلرانس ها و پهنای باند فیلترها، محدوده به 1262.5 - 1617.5 افزایش می یابد که 355 نانومتر است. ما 18 طول موج دریافت می کنیم.

برای DWDM با شبکه 100 گیگاهرتز، حامل ها در محدوده 191.5 (1565.50 نانومتر) تا 196.1 تراهرتز (1528.77 نانومتر) قرار دارند. محدوده 4.6 THz یا 36.73 نانومتر عرض. مجموعا 46 طول موج برای 23 کانال دوبلکس.

برای DWDM با شبکه 50 گیگاهرتز، فرکانس سیگنال در محدوده 192 تراهرتز (1561.42 نانومتر) - 196 تراهرتز (1529.55 نانومتر) است که 4 تراهرتز (31.87 نانومتر) است. در اینجا 80 طول موج وجود دارد.

قابلیت تقویت CWDM و DWDM

سیستم های مالتی پلکس تقسیم طول موج مبتنی بر فناوری CWDM شامل تقویت یک سیگنال چند جزئی نیستند. این به دلیل عدم وجود تقویت کننده های نوری است که در چنین طیف گسترده ای کار می کنند.

برعکس، فناوری DWDM شامل تقویت سیگنال است. سیگنال چند جزئی را می توان با تقویت کننده های اربیوم استاندارد (EDFA) تقویت کرد.

محدوده عملیاتی CWDM و DWDM

سیستم های CWDM برای کار در خطوط با طول نسبتا کوتاه، حدود 50-80 کیلومتر طراحی شده اند.

سیستم های DWDM امکان انتقال داده ها را در فواصل بسیار بیشتر از 100 کیلومتر فراهم می کنند. علاوه بر این، بسته به نوع مدولاسیون سیگنال، کانال های DWDM می توانند بدون بازسازی در فاصله بیش از 1000 کیلومتر کار کنند.

یادداشت

1) در ابتدای سال 2015، تولیدکنندگان ماژول های نوری از جمله SKEO، ماژول های CWDM SFP را با طول موج 1625 نانومتر معرفی کردند. این طول موج توسط ITU G.694.2 مشخص نشده است، اما در عمل کاربرد پیدا کرده است.

2) شبکه های فرکانس برای CWDM در استاندارد ITU G.694.2، برای DWDM - در استاندارد G.694.1 (نسخه 2) توضیح داده شده است.

فیبر نوری پهنای باند بسیار زیادی دارد. حتی بیست سال پیش، مردم فکر می کردند که حتی به یک صدم آن به سختی نیاز دارند. با این حال، زمان می گذرد و نیاز به انتقال حجم زیادی از اطلاعات با سرعت و سرعت بیشتری در حال رشد است. فن آوری هایی مانند ATM، IP، SDH (STM-16/64) در آینده نزدیک ممکن است نتوانند با رشد "انفجاری" اطلاعات ارسالی مقابله کنند. آنها با فناوری DWDM جایگزین شدند.

DWDM (Multiplexing تقسیم طول موج متراکم) یک فناوری چندگانه تقسیم طول موج متراکم است. ماهیت فناوری DWDM این است که چندین کانال اطلاعاتی از طریق یک فیبر نوری در طول موج های مختلف منتقل می شوند که امکان استفاده بهینه از قابلیت های فیبر را فراهم می کند. این به شما این امکان را می دهد که بدون نصب کابل های جدید یا نصب تجهیزات جدید، توان عملیاتی خطوط فیبر نوری را به حداکثر برسانید. علاوه بر این، کار با چندین کانال در یک فیبر بسیار راحت‌تر از کار با فیبرهای مختلف است، زیرا یک مالتی پلکسر واحد DWDM برای مدیریت هر تعداد کانال مورد نیاز است.

سیستم های DWDM بر توانایی فیبر نوری برای انتقال همزمان نور با طول موج های مختلف بدون تداخل متقابل تکیه دارند. هر طول موج نشان دهنده یک کانال نوری جداگانه است. اجازه دهید ابتدا مفهوم تداخل را توضیح دهیم.

تداخل نور، توزیع مجدد شدت نور در نتیجه برهم نهی (برهم نهی) چند موج نوری منسجم است. این پدیده با حداکثر و حداقل شدت متناوب در فضا همراه است.

در تعریف تداخل مفهوم مهمی از انسجام وجود دارد. امواج نور زمانی منسجم هستند که اختلاف فاز آنها ثابت باشد. اگر امواج در پادفاز همپوشانی داشته باشند، دامنه موج حاصل صفر است. در غیر این صورت، اگر امواج در یک فاز همپوشانی داشته باشند، دامنه موج حاصل بیشتر خواهد بود.

در این مرحله مهم است که بدانیم اگر دو موج فرکانس های متفاوتی دارند که دیگر منسجم نخواهند بود.بر این اساس، آنها نباید روی یکدیگر تأثیر بگذارند. بر این اساس مشخص می‌شود که می‌توانیم سیگنال‌های مدوله‌شده با طول‌موج‌های (فرکانس‌های) متفاوت را به طور همزمان بر روی یک رسانه انتقال دهیم و هیچ تأثیری روی یکدیگر نخواهند داشت. این ایده پشت فناوری DWDM است. امروزه، فناوری DWDM امکان انتقال کانال ها را روی یک فیبر واحد با اختلاف طول موج بین کانال های مجاور تنها کسری از نانومتر فراهم می کند. تجهیزات مدرن DWDM از ده ها کانال پشتیبانی می کند که هر کدام با ظرفیت 2.5 گیگابیت بر ثانیه.

به نظر می رسد که اگر امواج با فرکانس های مختلف با یکدیگر همپوشانی نداشته باشند، می توان تعداد تقریبا بی نهایت کانال را به یک فیبر نوری وارد کرد، زیرا طیف نور بسیار زیاد است. در تئوری این درست است، اما در عمل مشکلات خاصی وجود دارد. اولاً، ما قبلاً یک موج کاملاً تک رنگ (یک فرکانس) را در نظر گرفتیم. دستیابی به چنین تک رنگی بسیار دشوار است، زیرا امواج نور توسط لیزرها تولید می شوند - قطعات الکترونیکی که در معرض پدیده هایی مانند نویز حرارتی هستند. هنگام تولید یک موج نوری، لیزر ناخودآگاه سیگنال خروجی را تحریف می کند و در نتیجه تغییرات جزئی در فرکانس ایجاد می کند. ثانیاً، یک موج تک رنگ دارای عرض طیفی برابر با صفر است. در نمودار می توان آن را به عنوان یک هارمونیک منفرد نشان داد. در واقع، طیف سیگنال نور با صفر متفاوت است. وقتی در مورد سیستم‌های DWDM صحبت می‌کنیم، ارزش این را دارد که به این مسائل توجه داشته باشیم.

ماهیت فناوری مالتی پلکس طیفی (نوری) توانایی سازماندهی چندین سیگنال مشتری جداگانه (SDH، Ethernet) روی یک فیبر نوری است. برای هر سیگنال مشتری جداگانه، طول موج باید تغییر کند. این دگرگونیبر روی یک فرستنده DWDM انجام می شود. سیگنال خروجی از فرستنده با یک کانال نوری خاص با طول موج خودش مطابقت دارد. سپس با استفاده از مالتی پلکسر، سیگنال ها مخلوط شده و به خط نوری منتقل می شوند. در نقطه پایانی، عملیات معکوس رخ می دهد - با استفاده از یک مالتی پلکسر، سیگنال ها از سیگنال گروه جدا می شوند، طول موج به یک استاندارد (روی فرستنده) تغییر می کند و به مشتری منتقل می شود. به همین دلیل، سیگنال نوری تمایل به محو شدن دارد. برای تقویت آن از تقویت کننده ها در خط نوری استفاده می شود.

ما به عملکرد سیستم DWDM به طور کلی نگاه کردیم. در ادامه توضیحات مفصل تری از اجزای سیستم DWDM ارائه خواهد شد.

ترانسپوندر DWDM یک مبدل فرکانس است که یک رابط بین تجهیزات دسترسی ترمینال و خط DWDM فراهم می کند. در ابتدا، ترانسپوندر برای تبدیل سیگنال مشتری (اپتیکال، الکتریکی) به سیگنال نوری با طول موج در محدوده 1550 نانومتر (معمولی برای سیستم های DWDM) در نظر گرفته شده بود. با این حال، با گذشت زمان، عملکرد بازسازی سیگنال در فرستنده ها ظاهر شد. بازسازی سیگنال به سرعت از سه مرحله توسعه عبور کرد - 1R، 2R، 3R.

1R - رله. فقط دامنه بازیابی می شود. این امر طول سیستم‌های DWDM اولیه را محدود می‌کرد، زیرا اساساً پارامترهای باقی‌مانده (فاز، شکل) بازیابی نشدند و نتیجه «زباله در داخل، زباله‌ها بیرون» بود.
2R - بازیابی دامنه و مدت سیگنال. این فرستنده ها از یک ماشه اشمیت برای پاک کردن سیگنال استفاده می کردند. محبوبیت زیادی پیدا نکرد
3R - بازیابی دامنه سیگنال، مدت زمان و فاز آن. به طور کامل دستگاه دیجیتال. قابلیت تشخیص بایت های سرویس سطح کنترل شبکه های SONET/SDH.

یک muxponder DWDM (multiplexer-transponder) سیستمی است که یک سیگنال با سرعت پایین را به یک حامل با سرعت بالا چند پلکس می کند.

مولتی پلکسر DWDM دستگاهی است که با استفاده از تکنیک های مختلف جداسازی امواج، چندین سیگنال نوری را برای انتقال سیگنال ها روی یک فیبر نوری ترکیب می کند و این سیگنال ها را پس از ارسال جدا می کند.

اغلب شما می خواهید تنها یک کانال را از یک سیگنال ترکیبی بدون تغییر کل ساختار سیگنال اضافه و استخراج کنید. برای این منظور از مالتی پلکسرهای ورودی/خروجی کانال های OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) استفاده می شود که این عمل را بدون تبدیل سیگنال های همه کانال ها به شکل الکتریکی انجام می دهند.

تقویت‌کننده‌های فیبر دوپ شده با اربیوم (EDFA) در چند سال گذشته صنعت ارتباطات را متحول کرده‌اند. تقویت‌کننده‌های EDFA تقویت مستقیم سیگنال‌های نوری را بدون تبدیل به سیگنال‌های الکتریکی و بالعکس، سطح نویز پایینی دارند و محدوده طول موج عملکرد آنها تقریباً دقیقاً با پنجره شفافیت فیبر نوری کوارتز مطابقت دارد. به لطف ظهور تقویت کننده هایی با این ترکیب از کیفیت است که خطوط و شبکه های ارتباطی مبتنی بر سیستم های DWDM اقتصادی و جذاب شده اند.

تضعیف کننده ها اغلب در خط ارتباطی بعد از فرستنده نوری نصب می شوند که به آنها اجازه می دهد توان خروجی خود را تا سطحی مطابق با قابلیت های مالتی پلکسرهای پایین دست و تقویت کننده های EDFA کاهش دهند.

فیبر نوری و برخی از اجزای سیستم های DWDM پراکندگی رنگی را نشان می دهند. ضریب شکست فیبر به طول موج سیگنال بستگی دارد که منجر به وابستگی سرعت انتشار سیگنال به طول موج (پراکندگی مواد) می شود. حتی اگر ضریب شکست مستقل از طول موج باشد، سیگنال‌هایی با طول‌موج‌های مختلف همچنان با در سرعت های مختلفبه دلیل ویژگی های هندسی ذاتی فیبر (پراکندگی موجبر). اثر حاصل از پراکندگی ماده و موجبر پراکندگی رنگی نامیده می شود.

پراکندگی رنگی باعث می شود پالس های نوری در طول فیبر گسترش پیدا کنند. اگر خط طولانی باشد، این منجر به این واقعیت می شود که پالس های نزدیک شروع به همپوشانی می کنند و سیگنال را بدتر می کند. دستگاه های جبران پراکندگی DCD به سیگنال پراکندگی علامت مساوی اما مخالف می دهند و شکل پالس اولیه را بازیابی می کنند.

سیستم های DWDM توپولوژی های زیادی دارند: حلقه، مش، خطی. بیایید امروزه محبوب ترین توپولوژی حلقه را در نظر بگیریم. توپولوژی حلقه بقای شبکه DWDM را به دلیل مسیرهای اضافی تضمین می کند. برای اینکه هر اتصال ایمن باشد، دو مسیر بین نقاط پایانی آن ایجاد می شود - اصلی و پشتیبان. مالتی پلکسر نقطه پایانی دو سیگنال را با هم مقایسه کرده و سیگنال را انتخاب می کند بهترین کیفیت(یا سیگنال پیش فرض).

مشترک ما شوید

اخیراً، بزرگراه‌های مدرن (مدرن با حرف C بزرگ) دیگر از قابلیت‌های استاندارد کافی برای سیستم‌های تراکم، هم از نظر برد عملیاتی و هم از نظر تعداد کانال‌های استفاده شده به طور همزمان و هم به طور کلی، برخوردار نیستند. پهنای باندسیستم ها و گزینه های گسترش برای سیستم های آب بندی. در اوکراین، فناوری DWDM به طور فعال وارد عرصه شبکه شده است، هم به عنوان یک سیستم ستون فقرات و هم به عنوان یک سیستم تراکم محلی.

چندی پیش، یکی از ارائه دهندگان اوکراینی ما (آنها از ما خواستند که با انگشت اشاره نکنیم، در غیر این صورت به شدت مورد سرزنش قرار می گرفتیم) نیاز به انتقال ده ها "ZhE" در طول 162 کیلومتر (بیش از یک فیبر) با تمایل به اضافه کردن چندین فیبر دیگر داشت. همان ده ها "ZhE" به این سیستم در آینده. واضح است که فقط با DWDM (خوب یا یک کابل بسیار ضخیم و بسیار سیاه و همچنین یک کابل بسیار طولانی و بسیار چند هسته ای) می توانید از نظر وسعت "درجه" کنید و نترسید که لامبداها ناگهان به پایان برسد. و اگر فاصله ای را که باید تعداد زیادی بسته در یک جهش تحویل داده شود (بدون بازسازی "در میدان") در نظر بگیریم، انتخاب DWDM تنها تصمیم درست و صحیح است.

به منظور پوشش چنین فاصله جدی در یک دهانه، تصمیم گرفته شد خطی طراحی شود که علاوه بر مالتی پلکسرها/ فرستنده/گیرنده/سوئیچ های استاندارد، شامل تقویت کننده های قدرت، جبران کننده های پراکندگی و تقسیم کننده های قرمز-آبی نیز باشد.

محاسبات انجام شده در هنگام طراحی سیستم:

حساسیت فرستنده گیرنده به پراکندگی (A-Gear SFP+ DWDM 80LC و A-Gear XFP DWDM 80LC) - 1600 ps/nm.

مسیر روی فیبر G.652D، پراکندگی فیبر 17 ps/(nm*km);

نشانگر پراکندگی کل در یک مسیر 162 کیلومتری: 17 ps/(nm*km) * 162 km == 2754 ps/nm.

فراتر از هنجار پراکندگی: 2754 ps/nm – 1600 ps/nm == 1154 ps/nm – تصمیم گرفته شد جبران کننده پراکندگی A-Gear DMC-FC120 نصب شود (کاملاً پراکندگی 120 کیلومتر فیبر، نشانگر پراکندگی کل را جبران می کند. : -2001 ps/nm در طول موج 1545 نانومتر، طول فیبرها در جبران کننده 12.3 کیلومتر؛

بودجه تلفات خط: (162km + 12.3km) * 0.3dBm/km == 52.29dBm;

بودجه نوری فرستنده‌های گیرنده (A-Gear SFP+ DWDM 80LC و A-Gear XFP DWDM 80LC) – 26 dBm.

فراتر از هنجار میرایی: 52.29 dBm - 26 dBm == 26.29 dBm - تصمیم گرفته شد تقویت کننده EDFA A-Gear BA4123 (حساسیت (-10) dBm، حداکثر نصب شود. توان خروجی 23dBm) و پیش تقویت کننده A-Gear PA4325 (حساسیت (-30)dBm، حداکثر توان خروجی (-5)dBm).

نتیجه یک سیستم واقعاً کارآمد، پایدار مانند خود جهان، دوربرد بود - هر پرنده ای پرواز نمی کند، قابل گسترش است و به طور کلی بهترین است. عکسی از این سیستم در زیر ارائه شده است و حتی پایین تر تصمیم گرفتیم بررسی کوتاهی از اجزای DWDM که امروزه وجود دارد، روش های گنجاندن آنها، اصطلاحات بنویسیم - ما سعی کردیم همه چیزهایی را که در DWDM موجود است پوشش دهیم.

عکس (از بالا به پایین) نشان می دهد: یک سوئیچ با فرستنده گیرنده، دو تقویت کننده قدرت (تقویت کننده و پیش تقویت کننده)، یک مالتی پلکسر DWDM، دوباره یک سوئیچ با یک فرستنده گیرنده و در پایین (خاکستری، تقریبا نامرئی) - یک جبران کننده پراکندگی. این مجموعه تجهیزات در نقطه A و نقطه B قرار دارد (آنها همچنین خواستند نام نقاط را ذکر نکنند و تلفن را با کمربند ارتش چرمی ضخیم تهدید کردند). با داشتن چنین مجموعه تجهیزات نسبتاً کوچک و ارزانی، تیراندازی 162 کیلومتر آسان و ساده است که این امر محقق شد.

در این یادداشت خوش بینانه، بخش مقدماتی به پایان می رسد و ما یک تحلیل روشمند از فناوری را آغاز می کنیم که به "گل سرسبد اصلی" تبدیل شده است. دنیای مدرنمهندسی شبکه

1. DWDM چیست، تفاوت بین DWDM و CWDM.

برای کسانی که توان عملیاتی سیستم های CWDM برای آنها کافی نیست (180 گیگابیت بر ثانیه حداکثر حداکثری است)، دو گزینه برای ارضای "اشتهای ترافیک" وجود دارد: افزایش تعداد فیبرها (که معمولاً با حفارها، قطب نوردان مرتبط است. و به طور کلی قرن گذشته) یا از مهر و موم های فناوری "پیشرفته" - DWDM استفاده کنید.

DWDM(به انگلیسی: Dense Wavelength Division Multiplexing - Dense Wavelength Multiplexing) یک فناوری برای فشرده سازی جریان های اطلاعاتی است که در آن هر جریان اطلاعات اولیه توسط پرتوهای نور در طول موج های مختلف منتقل می شود و خط ارتباطی نوری حاوی یک سیگنال گروهی است که توسط یک مالتی پلکسر تشکیل شده است. چندین جریان اطلاعاتی

ابستر. بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم. بر اساس قیاس با CWDM (برای کسانی که می دانند)، DWDM همان سیستم آب بندی است که از نظر فیزیکی شامل دستگاه های تولید کننده جریان اطلاعات(مبدل های رسانه ای، روترها... خوب، می دانید) فرستنده گیرنده (فرستنده گیرنده هایی که یک جریان اطلاعاتی در طول موج های مختلف تابش IR ایجاد می کنند که برای چشم نامرئی است)، مالتی پلکسرها(دستگاه هایی که ایجاد/اشتراک می کنند گروهسیگنال نور) و موجبر نوری(کابل فیبر نوری). علاوه بر این، DWDM شامل گروهی از مؤلفه‌ها است که برای تقویت/بازیابی سیگنال نور گروه طراحی شده‌اند، اما برای اینکه همه چیز به طور مداوم پیش برود، در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

بیایید بلافاصله در مورد کلماتی که با آنها عمل خواهیم کرد تصمیم بگیریم. در این مقاله با کانال تماس خواهیم گرفت یک طرفه جریان اطلاعات(یک طرف جریان اطلاعات را "صحبت می کند"، طرف دیگر به همین جریان "گوش می دهد". کانال بر روی تنها حامل خود قرار دارد که دارای طول موج (یا فرکانس) مشخصی است. اما، همانطور که می دانید، ایجاد یک ارتباط کامل بین یک جفت مشترک غیرممکن است که یکی از آنها ناشنوا و دیگری لال است. بنابراین، برای ایجاد یک خط ارتباطی تمام عیار، استفاده از دو کانال فیزیکی ضروری است و ما این اتصال را " می نامیم. کانال فول دوبلکس».

بنابراین، DWDM و CWDM همان کار را انجام می دهند - فشرده سازی. تفاوت در چیست؟ و تفاوت در شبکه فرکانس (یا در طول موج حامل ها، هر کدام که برای شما راحت تر است) حامل های جریان های اطلاعات اولیه (کانال) است. و در محدوده های عملیاتی خود سیگنال گروه.

محدوده عملیاتی و شبکه فرکانس (موج). کلمه مبهم دیگری که ما سعی خواهیم کرد معنی آن را بفهمیم. چه اتفاقی افتاده است طول موج? بیایید یک سینوسی را تصور کنیم. بنابراین، طول موج فاصله بین دو قله مجاور یک موج سینوسی است. طول موج معمولا با حرف یونانی λ (لامبدا) نشان داده می شود. در شکل زیر به وضوح نشان داده شده است:

در استاندارد CWDM، اندازه گیری تابش در طول موج های: 1550 نانومتر، 1310 نانومتر و غیره راحت است. (نانومتر - 10 -9 متر!). راحت است، اول از همه، زیرا اعداد اعداد صحیح هستند. در سیستم های استاندارد CWDM، فاصله بین دو حامل (کانال) مجاور 1610 - 1590 == 20 نانومتر است (همچنین یک عدد صحیح! خوب، راحت!).

حالا بیایید همان وضعیت را از سمت فرکانس بررسی کنیم، ابتدا با درک اینکه فرکانس چیست. فرکانس تعداد نوسانات کامل است(اوج به اوج) موج الکترومغناطیسیدر هر ثانیه (با هرتز یا هرتز مشخص می شود). برای تک یاخته هابرای محاسبات، فرکانس را می توان به عنوان سرعت نور تقسیم بر طول موج در نظر گرفت.بیایید جریان اطلاعات را در یک حامل 1550 نانومتری در نظر بگیریم، فرکانس آن تقریبا برابر با 300000000/0.000000155 == 193548387096774 هرتز، یا 193548 گیگاهرتز (گیگاهرتز!) است. و فاصله بین حامل های مجاور 300000000/0.00000020 == 1500000000000000 هرتز یا 1500000 گیگاهرتز خواهد بود. این کاملا ناخوشایند است - اعداد زیادی وجود دارد و نامشخص است.

امروزه سیستم‌های CWDM در محدوده 1270 نانومتر تا 1610 نانومتر کار می‌کنند که نشان دهنده 18 کانال مجزا (1270 نانومتر، 1290 نانومتر، 1310 نانومتر ... 1590 نانومتر، 1610 نانومتر) است. اما در DWDM همه چیز کمی متفاوت است.

سیستم‌های DWDM در دو باند کار می‌کنند که برای سیستم‌های CWDM برش خورده است، یعنی: باند C (C-Band) و باند L (L-Band). دامنهسیدرون است از 1528.77 نانومتر(کانال C61) تا 1577.03 نانومتر(کانال C01)، و دامنهLدرون است از 1577.86 نانومتر(کانال L100) تا 1622.25 نانومتر(کانال L48). اعداد در حال حاضر ترسناک هستند، و اگر این واقعیت را نیز در نظر بگیرید که شبکه موج ناهموار است (یعنی فاصله بین دو کانال مجاور همیشه یکسان نیست - از 0.5 نانومتر تا 0.8 نانومتر)، دریافت آن آسان تر است. گیج شده تا اینکه بفهمم به همین دلیل است که سیستم های DWDM از نام باند و شماره کانال در این محدوده استفاده می کنند (مثلاً C35 یا L91). همه چیز روشن است معمولیکانال های سیستم DWDM در شکل 1.2 ارائه شده است، داده ها در مورد فرکانس ها و طول موج ها در جدول 1.1 ارائه شده است:

شکل 1.2 - باندهای C و L سیستم های DWDM در محدوده کلی سیستم های CWDM.

جدول 1.1 یک مش DWDM معمولی 100 گیگاهرتز است.

در اینجا باید فوراً چندین رزرو انجام دهیم.

اولا ( و این برای درک بیشتر مهم است! ، محدوده C به طور معمول به دو "محدوده رنگ" تقسیم می شود - آبی(1528nm-1543nm) و قرمز(1547nm-1564nm). چرا تقسیم کنید - در مقاله های بعدی بیشتر در مورد این موضوع، اکنون مهم است که خودتان توجه داشته باشید که تقسیم بندی وجود دارد.

ثانیاً، استفاده از باند L به تازگی شروع شده است و همه تولید کنندگان نمی توانند تجهیزاتی برای باند L بسازند (جدول 1.1 که با رنگ آبی مشخص شده است، کانال های L48-L65 در جدول وجود ندارد).

ثالثاً، کلمه "معمولی" در عنوان جدول ظاهر می شود - به این معنی که باید شبکه های "غیر معمول" نیز وجود داشته باشد. و واقعاً هستند.

همانطور که در بالا متوجه شدیم، تشخیص کانال های DWDM بر اساس طول موج ناخوشایند است. اما از نظر فرکانس - بسیار زیاد، و اگر به جدول 1.1 دقت کنید، می بینید که تفاوت بین دو کانال مجاور همیشه 100 گیگاهرتز است. و اگر باند C را در نظر بگیریم (در حال حاضر توسط اکثر سازندگان سیستم های DWDM تسلط یافته است)، می توانیم تعداد کل کانال ها را در آن - 61 کانال نمایش دهیم. بیایید بلافاصله رزرو کنیم که مانند سیستم های CWDM، هر کانال یک جریان اطلاعات یک طرفه است، به این معنی که برای تبادل اطلاعات کامل، دو مورد از آنها مورد نیاز است (30 کانال دوبلکس کامل در باند C و 26 کانال در باند L، در مجموع 56 کانال دوبلکس کامل).

علاوه بر شبکه معمولی 100 گیگاهرتز، آنها استفاده می کنند شبکه 200 گیگاهرتز (کانال های باند C فرد). این به دلیل این واقعیت است که تعدادی از تولید کنندگان تجهیزات DWDM قادر به تولید مالتی پلکسر برای شبکه 100 گیگاهرتز نیستند، زیرا اجزای آن بسیار گران هستند و باید بیشتر باشند کیفیت بالانسبت به سیستم های 200 گیگاهرتز. در این طرح تراکم 31 کانال ارتباطی یک طرفه یا 15 کانال دوبلکس کامل وجود دارد.

به ندرت (خوب، بسیار به ندرت) از سیستم های تراکم DWDM با شبکه 50 گیگاهرتز استفاده می شود. این بدان معنی است که بین دو کانال اصلی مجاور یک شبکه معمولی 100 گیگاهرتزی یک کانال فرعی اضافی وجود دارد. چنین کانال هایی Q و H نامیده می شوند: س- کانال های فرعی در محدودهL(به عنوان مثال، Q80 - فرکانس 188050 گیگاهرتز، طول موج 1594.22 نانومتر)، اچ- کانال های فرعی در محدودهسی(به عنوان مثال، H23 - فرکانس 19230 گیگاهرتز، طول موج 1558.58 نانومتر). در چنین سیستم های تراکمی در محدوده C، 61 کانال اصلی و 61 کانال اضافی، در مجموع 122 کانال وجود دارد. در باند L 53 کانال اصلی و 53 کانال فرعی وجود دارد که در مجموع 106 کانال می باشد. توان کل == 122+106 == 228 کانال یک طرفه، یا 114 کانال ارتباطی کامل دوبلکس! خیلی زیاد است. خیلی زیاد. اما بسیار بسیار گران است و نویسنده هیچ اشاره ای به پروژه هایی با سیستم DWDM کاملا بارگذاری شده با شبکه 50 گیگاهرتز ندیده است.

بیایید خلاصه کنیم:

- "نسخه سبک" سیستم DWDM دارای یک شبکه 200 گیگاهرتز است و قادر به ارائه 15 کانال دوبلکس کامل در باند C است، در حالی که فضایی را برای 15 کانال CWDM (1270nm-1510nm، 1590nm، 1610nm) ایجاد می کند.

یک سیستم استاندارد DWDM دارای یک شبکه 100 گیگاهرتز است و قادر است 30 کانال تمام دوبلکس در باند C و 26 کانال تمام دوبلکس در باند L ارائه دهد، در حالی که فضایی را برای 15 کانال CWDM (1270nm-1510nm) باقی می گذارد. 1590 نانومتر، 1610 نانومتر)؛

سیستم کامل DWDM دارای یک شبکه 50 گیگاهرتز است و قادر به ارائه 60 کانال تمام دوبلکس در باند C و 52 کانال تمام دوبلکس در باند L است که مجدداً فضایی را برای 15 کانال CWDM (1270nm-1510nm، 1590nm) ایجاد می کند. 1610 نانومتر)؛

محبوب در دسته بندی: