Koti › Navigaattorit › Laitteet dwdm-teknologian kehitystrendit. Venäläiset DWDM- ja CWDM-laitteet. Aallonpituusjakoisten multipleksointijärjestelmien toimintaperiaate

Laitteet dwdm-teknologian kehitystrendit. Venäläiset DWDM- ja CWDM-laitteet. Aallonpituusjakoisten multipleksointijärjestelmien toimintaperiaate

WDM-tekniikan (Wavelength-division multipleksointi, kanavien taajuusjako) perusperiaate on kyky lähettää useita signaaleja eri kantoaallonpituuksilla yhdessä optisessa kuidussa. Venäjän televiestinnässä WDM-tekniikalla luotuja siirtojärjestelmiä kutsutaan "pakkausjärjestelmiksi".

Päällä Tämä hetki WDM-järjestelmiä on kolmen tyyppisiä:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multipleksointi - kanavien karkea taajuusjako) - järjestelmät, joiden optinen kantoaaltoväli on 20 nm (2500 GHz). Toiminta-alue on 1261-1611 nm, jossa voidaan toteuttaa jopa 18 simpleksikanavaa. ITU:n standardi G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multipleksointi - kanavien tiheä taajuusjako) - järjestelmät, joiden optinen kantoaaltoväli on 0,8 nm (100 GHz). Toiminta-alueita on kaksi - 1525-1565 nm ja 1570-1610 nm, joilla voidaan toteuttaa jopa 44 simpleksikanavaa. ITU:n standardi G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division multipleksointi) - järjestelmät, joiden optisten kantoaaltojen väli on 0,4 nm (50 GHz) tai vähemmän. On mahdollista toteuttaa jopa 80 simpleksikanavaa.

Tämä artikkeli (arvostelu) keskittyy DWDM-tiivistysjärjestelmien valvonnan ongelmaan tarkemmin erilaisia tyyppejä WDM-järjestelmät löytyvät linkistä - linkki.

DWDM-aallonpituusjakoiset multipleksointijärjestelmät voivat käyttää yhtä kahdesta kantoaallonpituusalueesta: C-kaista - 1525-1565 nm (perinteinen kaista tai C-kaista löytyy myös) ja L-kaista - 1570-1610 nm (pitkä aallonpituuskaista tai L -bändi).

Jako kahteen alueeseen on perusteltua käyttämällä erilaisia optisia vahvistimia eri toimintavahvistusalueilla. Perinteisen vahvistinkokoonpanon vahvistuskaistanleveys on noin 30 nm, 1530-1560 nm, joka on C-kaista. Pitkän aallonpituusalueen (L-kaista) vahvistusta varten erbiumvahvistimen konfiguraatiota muutetaan pidentämällä erbiumkuitua, mikä johtaa vahvistusalueen siirtymiseen aallonpituuksille 1560-1600 nm.

Tällä hetkellä C-kaistaiset DWDM-laitteet ovat saaneet suurta tunnustusta Venäjän televiestinnässä. Tämä johtuu tätä valikoimaa tukevien erilaisten laitteiden runsaudesta. On huomattava, että laitevalmistajien joukossa on sekä arvostettuja kotimaisia yrityksiä että johtavia globaaleja tuotemerkkejä sekä lukuisia kasvottomia aasialaisia valmistajia.

Pääongelma tiivistysjärjestelmän missä tahansa osassa (tyypistä riippumatta) on optisen kanavan tehotaso. Ensinnäkin sinun on ymmärrettävä, mistä DWDM-tiivistejärjestelmä tyypillisesti koostuu.

DWDM-järjestelmän osat:
1) Transponderi
2) Multiplekseri/demultiplekseri
3) Optinen vahvistin
4) Kromaattisen dispersion kompensaattori

Transponderi suorittaa saapuvan asiakkaan optisen signaalin 3R-regeneroinnin ("uudelleenmuotoilu, "uudelleenvahvistus", "uudelleenajastus" - muodon, tehon ja signaalin synkronoinnin palauttaminen). Transponderi voi myös muuntaa asiakasliikenteen yhdestä siirtoprotokollasta (usein Ethernet) toiseen, melua kestävämpään (esimerkiksi OTN:ään FEC:n avulla) ja lähettää signaalin lineaariporttiin.

Enemmässä yksinkertaiset järjestelmät OEO-muunnin voi toimia transponderina, joka suorittaa 2R-regeneroinnin ("reshaping", "re-amplifying") ja lähettää asiakassignaalin lineaariporttiin muuttamatta lähetysprotokollaa.

Asiakasportti on usein tehty optisten lähetin-vastaanottimien korttipaikan muotoon, johon laitetaan moduuli viestintää varten asiakaslaitteiden kanssa. Transponderin linjaportti voidaan tehdä optisen lähetin-vastaanottimen aukon tai yksinkertaisen optisen sovittimen muodossa. Lineaarisen portin suunnittelu riippuu koko järjestelmän suunnittelusta ja tarkoituksesta. OEO-muuntimessa linjaportti on aina suunniteltu optisen lähetin-vastaanottimen paikkaksi.
Monissa järjestelmissä välilinkki, transponderi, eliminoidaan järjestelmän kustannusten vähentämiseksi tai toiminnallisen redundanssin vuoksi tietyssä tehtävässä.

Optiset multiplekserit on suunniteltu yhdistämään (sekoittamaan) yksittäisiä WDM-kanavia ryhmäsignaaliksi niiden samanaikaista lähettämistä varten yhden optisen kuidun kautta. Optiset demultiplekserit on suunniteltu erottamaan vastaanotettu kantataajuussignaali vastaanottopäässä. SISÄÄN nykyaikaiset järjestelmät tiivistys-, multipleksointi- ja demultipleksointitoiminnot suorittaa yksi laite - multiplekseri/demultiplekseri (MUX/DEMUX).

Multiplekseri/demultiplekseri voidaan jakaa multipleksointiyksikköön ja demultipleksointiyksikköön.
Erbiumilla seostettuun epäpuhtausoptiseen kuituun (Erbium Doped Fiber Amplifier-EDFA) perustuva optinen vahvistin lisää siihen sisältyvän ryhmäoptisen signaalin tehoa (ilman aiempaa demultipleksointia) ilman optoelektronista muuntamista. EDFA-vahvistin koostuu kahdesta aktiivielementistä: Er3+-seostetusta aktiivikuidusta ja sopivasta pumpusta.

Tyypistä riippuen EDFA voi tarjota lähtötehon +16 - +26 dBm.
On olemassa useita erityyppisiä vahvistimia, joiden käyttö määräytyy tietyn tehtävän mukaan:
Tulooptiset tehovahvistimet (boosterit) - asennettuna reitin alkuun
Optiset esivahvistimet - asennettu reitin päähän optisten vastaanottimien eteen
Lineaariset optiset vahvistimet - asennettu välivahvistussolmuihin tarvittavan optisen tehon ylläpitämiseksi

Optisia vahvistimia käytetään laajalti pitkillä tiedonsiirtolinjoilla DWDM-aallonpituusjakoisissa multipleksointijärjestelmissä.

Kromaattisen dispersion kompensaattori (Dispersion Compensation Module) on suunniteltu korjaamaan optisessa kuidussa lähetettyjen optisten signaalien muotoa, jotka puolestaan vääristyvät kromaattisen dispersion vaikutuksesta.

Kromaattinen dispersio on fysikaalinen ilmiö optisessa kuidussa, jossa valosignaalit eri aallonpituuksilla kulkevat saman matkan eri ajanjaksoina, mikä johtaa lähetettävän optisen pulssin levenemiseen. Näin ollen kromaattinen hajonta on yksi tärkeimmistä reitin välitysosuuden pituutta rajoittavista tekijöistä. Standardikuidun kromaattinen dispersioarvo on noin 17 ps/nm.

Releosan pituuden lisäämiseksi siirtolinjaan asennetaan kromaattiset dispersion kompensaattorit. Kompensaattoreiden asennus vaatii usein siirtojohdon, jonka nopeus on 10 Gbit/s tai enemmän.

DCM:ää on kahta päätyyppiä:

1. Kromaattista dispersiota kompensoiva kuitu - DCF (Dispersion Compensation Fiber). Näiden passiivisten laitteiden pääkomponentti on kuitu, jonka kromaattisen dispersion negatiivinen arvo on aallonpituusalueella 1525-1565 nm.

2. Kromaattinen dispersion kompensaattori, joka perustuu Bragg-hilaan - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). Passiivinen optinen laite, joka koostuu sirkutusta kuidusta ja optisesta kiertovesipumpusta. Rakenteensa ansiosta sirkutettu kuitu luo ehdollisesti negatiivisen kromaattisen dispersion saapuvista signaaleista aallonpituusalueella 1525-1600 nm. Laitteen optinen kiertovesipumppu toimii suodatuslaitteena, joka ohjaa signaalit sopiviin nastoihin.

Näin ollen vakiopiiri koostuu vain kahdesta tyypistä aktiivisista komponenteista - transponderista ja vahvistimesta, joilla voit seurata lähetettyjen signaalien nykyistä tehotasoa. Transponderit toteuttavat lineaaristen porttien tilan monitorointitoiminnon joko optisten lähetin-vastaanottimien sisäänrakennetun DDMI-toiminnon perusteella tai oman valvonnan organisoimalla. Tämän toiminnon avulla operaattori voi vastaanottaa ajantasaista tietoa tietyn viestintäkanavan tilasta.

Johtuen siitä, että optiset vahvistimet ovat vahvistimia palautetta, niiden tehtävänä on aina valvoa tuloryhmän signaalia (kaikkien saapuvien signaalien optista kokonaistehoa) ja lähtevää ryhmäsignaalia. Mutta tämä valvonta on hankalaa tiettyjen viestintäkanavien valvonnassa ja sitä voidaan käyttää arvioivana (valon läsnäolo tai puuttuminen). Siten ainoa työkalu optisen tehon ohjaamiseen tiedonsiirtokanavassa on transponderi.

Ja koska tiivistysjärjestelmät eivät koostu vain aktiivisista, vaan myös passiivisista elementeistä, täyden valvonnan järjestäminen tiivistysjärjestelmissä on erittäin ei-triviaali ja tarpeellinen tehtävä.

Vaihtoehtoja valvonnan järjestämiseksi WDM-tiivistysjärjestelmissä käsitellään seuraavassa artikkelissa.

Tällä hetkellä WDM-järjestelmiä on kolmen tyyppisiä:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multipleksointi - kanavien karkea taajuusjako) - järjestelmät, joiden optinen kantoaaltoväli on 20 nm (2500 GHz). Toiminta-alue on 1261-1611 nm, jossa voidaan toteuttaa jopa 18 simpleksikanavaa. ITU:n standardi G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multipleksointi - kanavien tiheä taajuusjako) - järjestelmät, joiden optinen kantoaaltoväli on 0,8 nm (100 GHz). Toiminta-alueita on kaksi - 1525-1565 nm ja 1570-1610 nm, joilla voidaan toteuttaa jopa 44 simpleksikanavaa. ITU:n standardi G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division multipleksointi) - järjestelmät, joiden optisten kantoaaltojen väli on 0,4 nm (50 GHz) tai vähemmän. On mahdollista toteuttaa jopa 80 simpleksikanavaa.

Tämä artikkeli (arvostelu) kiinnittää huomiota DWDM-tiivistysjärjestelmien valvontaongelmaan; lisätietoja erityyppisistä WDM-järjestelmistä löytyy linkistä - linkki.

DWDM-järjestelmän osat:
1) Transponderi
2) Multiplekseri/demultiplekseri
3) Optinen vahvistin
4) Kromaattisen dispersion kompensaattori

Yksinkertaisemmissa järjestelmissä OEO-muunnin voi toimia transponderina, joka suorittaa 2R-regeneraation ("reshaping", "re-amplifying") ja lähettää asiakassignaalin lineaariporttiin muuttamatta lähetysprotokollaa.

Optiset multiplekserit on suunniteltu yhdistämään (sekoittamaan) yksittäisiä WDM-kanavia ryhmäsignaaliksi niiden samanaikaista lähettämistä varten yhden optisen kuidun kautta. Optiset demultiplekserit on suunniteltu erottamaan vastaanotettu kantataajuussignaali vastaanottopäässä. Nykyaikaisissa tiivistysjärjestelmissä multipleksointi- ja demultipleksointitoiminnot suorittaa yksi laite - multiplekseri/demultiplekseri (MUX/DEMUX).

Optisia vahvistimia käytetään laajalti pitkillä tiedonsiirtolinjoilla DWDM-aallonpituusjakoisissa multipleksointijärjestelmissä.

Releosan pituuden lisäämiseksi siirtolinjaan asennetaan kromaattiset dispersion kompensaattorit. Kompensaattoreiden asennus vaatii usein siirtojohdon, jonka nopeus on 10 Gbit/s tai enemmän.

DCM:ää on kahta päätyyppiä:

2. Kromaattinen dispersion kompensaattori, joka perustuu Bragg-hilaan - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). Passiivinen optinen laite, joka koostuu sirkutusta kuidusta ja optisesta kierrättimestä. Rakenteensa ansiosta sirkutettu kuitu luo ehdollisesti negatiivisen kromaattisen dispersion saapuvista signaaleista aallonpituusalueella 1525-1600 nm. Laitteen optinen kiertovesipumppu toimii suodatuslaitteena, joka ohjaa signaalit sopiviin nastoihin.

Koska optiset vahvistimet ovat takaisinkytkentävahvistimia, niiden tehtävänä on aina valvoa tuloryhmäsignaalia (kaikkien saapuvien signaalien optista kokonaistehoa) ja lähtevää ryhmäsignaalia. Mutta tämä valvonta on hankalaa tiettyjen viestintäkanavien valvonnassa ja sitä voidaan käyttää arvioivana (valon läsnäolo tai puuttuminen). Siten ainoa työkalu optisen tehon ohjaamiseen tiedonsiirtokanavassa on transponderi.

Vaihtoehtoja valvonnan järjestämiseksi WDM-tiivistysjärjestelmissä käsitellään seuraavassa artikkelissa.

Usein herää kysymyksiä siitä, mitä eroa on CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) ja DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) teknologioiden välillä, paitsi kanavien eri määrä. Teknologiat ovat samankaltaisia viestintäkanavien ja tulo-lähtökanavien järjestämisen periaatteissa, mutta niillä on täysin erilainen tekninen tarkkuus, mikä vaikuttaa merkittävästi linjan parametreihin ja ratkaisujen kustannuksiin.

Aallonpituuksien ja kanavien lukumäärä CWDM ja DWDM

CWDM-aallonpituusjakoinen multipleksointitekniikka sisältää 18 aallonpituuden käytön 1), kun taas tarkkuusaallonpituusjakoinen multipleksointi DWDM voi käyttää 40 aallonpituutta tai enemmän.

CWDM- ja DWDM-taajuusverkko

CWDM-tekniikan kanavat jaetaan aallonpituudella, DWDM:ssä - taajuudella 2). Aallonpituus lasketaan toissijaisesti valon nopeuden suhteesta tyhjiössä taajuuteen. CWDM:ssä käytetään aallonpituusverkkoa, jonka askel on 20 nm, tavallisissa DWDM-järjestelmissä taajuusverkot ovat 100 GHz ja 50 GHz; korkeatiheyksisessä DWDM:ssä käytetään 25 ja 12,5 GHz:n verkkoja.

CWDM- ja DWDM-aallonpituudet ja -taajuudet

CWDM-teknologia käyttää aallonpituuksia alueella 1270 - 1610 nm. Kun otetaan huomioon suodattimien toleranssit ja kaistanleveys, alue laajenee arvoihin 1262,5 - 1617,5, mikä on 355 nm. saamme 18 aallonpituutta.

DWDM:ssä, jossa on 100 GHz:n verkko, kantoaaltoalueet sijaitsevat alueella 191,5 (1565,50 nm) THz - 196,1 THz (1528,77 nm), ts. 4,6 THz tai 36,73 nm leveä alue. Yhteensä 46 aallonpituutta 23 duplex-kanavalle.

DWDM:ssä, jossa on 50 GHz:n verkko, signaalitaajuudet ovat välillä 192 THz (1561,42 nm) - 196 THz (1529,55 nm), mikä on 4 THz (31,87 nm). Täällä on 80 aallonpituutta.

CWDM- ja DWDM-vahvistusmahdollisuus

CWDM-tekniikkaan perustuvat aallonpituusjakoiset multipleksointijärjestelmät eivät sisällä monikomponenttisignaalin vahvistusta. Tämä johtuu niin laajalla spektrillä toimivien optisten vahvistimien puutteesta.

DWDM-tekniikka päinvastoin sisältää signaalin vahvistuksen. Monikomponenttisignaali voidaan vahvistaa tavallisilla erbiumvahvistimilla (EDFA).

Toiminta-alue CWDM ja DWDM

CWDM-järjestelmät on suunniteltu toimimaan suhteellisen lyhyillä, noin 50-80 kilometrin pituisilla radoilla.

DWDM-järjestelmät mahdollistavat tiedonsiirron paljon yli 100 kilometrin etäisyyksille. Lisäksi signaalimodulaation tyypistä riippuen DWDM-kanavat voivat toimia ilman regeneraatiota yli 1000 kilometrin etäisyydellä.

Huomautuksia

1) Vuoden 2015 alussa optisten moduulien valmistajat, mukaan lukien SKEO, esittelivät CWDM SFP -moduuleita, joiden aallonpituus on 1625 nm. Tätä aallonpituutta ei ole määritelty ITU G.694.2:ssa, mutta se on löytänyt käyttöä käytännössä.

2) CWDM:n taajuusruudukot on kuvattu ITU G.694.2 -standardissa, DWDM:lle - G.694.1-standardissa (versio 2).

Optisella kuidulla on valtava kaistanleveys. Vielä kaksikymmentä vuotta sitten ihmiset luulivat, että he tuskin tarvitsevat sadasosaakaan siitä. Aika kuluu kuitenkin ja tarve suurten tietomäärien välittämiseen kasvaa yhä nopeammin. Tekniikat, kuten ATM, IP, SDH (STM-16/64), eivät lähitulevaisuudessa ehkä pysty selviytymään lähetetyn tiedon "räjähdysmäisestä" kasvusta. Ne korvattiin DWDM-tekniikalla.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) on tiheä aallonpituusjakoinen multipleksointitekniikka. DWDM-tekniikan ydin on, että yhden optisen kuidun yli lähetetään useita tietokanavia eri aallonpituuksilla, mikä mahdollistaa kuidun kykyjen tehokkaan käytön. Näin voit maksimoida kuituoptisten linjojen suorituskyvyn ilman uusia kaapeleita tai uusien laitteiden asentamista. Lisäksi useiden kanavien kanssa työskentely kuidussa on paljon kätevämpää kuin työskentely eri kuitujen kanssa, koska yksi DWDM-multiplekseri tarvitaan käsittelemään minkä tahansa määrän kanavia.

DWDM-järjestelmät luottavat optisen kuidun kykyyn lähettää samanaikaisesti eri aallonpituuksilla olevaa valoa ilman keskinäisiä häiriöitä. Jokainen aallonpituus edustaa erillistä optista kanavaa. Selvitetään ensin häiriön käsite.

Valon interferenssi on valon intensiteetin uudelleenjakauma, joka johtuu useiden koherenttien valoaaltojen superpositiosta (superpositiosta). Tähän ilmiöön liittyy vuorottelevat maksimit ja minimit avaruudessa.

Häiriön määritelmässä on tärkeä koherenssin käsite. Valoaallot ovat koherentteja, kun niiden vaihe-ero on vakio. Jos aallot menevät päällekkäin vastavaiheessa, tuloksena olevan aallon amplitudi on nolla. Muuten, jos aallot menevät päällekkäin samassa vaiheessa, tuloksena olevan aallon amplitudi on suurempi.

Tässä vaiheessa on tärkeää ymmärtää, että jos kahdella aallolla on eri taajuudet, ne eivät ole enää koherentteja. Näin ollen niiden ei pitäisi vaikuttaa toisiinsa. Tämän perusteella käy selväksi, että voimme lähettää samanaikaisesti eri aallonpituuksilla (taajuuksilla) olevia moduloituja signaaleja samalla välineellä eikä niillä ole mitään vaikutusta toisiinsa. Tämä idea on DWDM-tekniikan perusta. Nykyään DWDM-teknologia mahdollistaa kanavien lähettämisen yhden kuidun yli, joiden vierekkäisten kanavien välinen aallonpituusero on vain nanometrin murto-osa. Nykyaikaiset varusteet DWDM tukee kymmeniä kanavia, joista jokaisen kapasiteetti on 2,5 Gbps.

Vaikuttaa siltä, että jos eri taajuiset aallot eivät mene päällekkäin, optiseen kuituun voidaan tuoda lähes ääretön määrä kanavia, koska valon spektri on valtava. Teoriassa tämä on totta, mutta käytännössä on tiettyjä ongelmia. Ensinnäkin tarkastelimme aiemmin tiukasti monokromaattista aaltoa (yksi taajuus). Tällaisen yksivärisyyden saavuttaminen on erittäin vaikeaa, koska valoaallot tuottavat laserit - elektroniset komponentit, jotka ovat alttiina ilmiöille, kuten lämpökohinalle. Kun laser tuottaa valoaaltoa, se vääristää tietämättään lähtösignaalia, mikä johtaa pieniin vaihteluihin taajuudessa. Toiseksi monokromaattisen aallon spektrin leveys on nolla. Kuvaajalla se voidaan esittää yhtenä harmonisena. Todellisuudessa valosignaalin spektri eroaa nollasta. Nämä asiat kannattaa pitää mielessä, kun puhumme DWDM-järjestelmistä.

Spektrisen (optisen) multipleksointitekniikan ydin on kyky järjestää useita erillisiä asiakassignaaleja (SDH, Ethernet) yhden optisen kuidun yli. Jokaisen yksittäisen asiakassignaalin aallonpituutta on muutettava. Tämä muunnos suoritetaan DWDM-transponderilla. Transponderin lähtösignaali vastaa tiettyä optista kanavaa, jolla on oma aallonpituus. Sitten signaalit sekoitetaan multiplekserin avulla ja lähetetään optiselle linjalle. Viimeisessä vaiheessa tapahtuu käänteinen toiminta - demultiplekserin avulla signaalit erotetaan ryhmäsignaalista, aallonpituus muutetaan standardiksi (transponderissa) ja lähetetään asiakkaalle. Tästä johtuen optisella signaalilla on taipumus hämärtyä. Sen vahvistamiseksi optisella linjalla käytetään vahvistimia.

Tarkastelimme DWDM-järjestelmän toimintaa yleisesti. Seuraavaksi tulee tarkempi kuvaus DWDM-järjestelmän komponenteista.

DWDM-transponderi on taajuusmuuttaja, joka tarjoaa liityntäpäätelaitteen ja DWDM-linjan välille. Alun perin transponderin oli tarkoitus muuntaa asiakkaan signaali (optinen, sähköinen) optiseksi signaaliksi, jonka aallonpituus on alueella 1550 nm (tyypillistä DWDM-järjestelmille). Ajan myötä signaalin regenerointitoiminto ilmestyi kuitenkin transpondereihin. Signaalin regeneraatio läpäisi nopeasti kolme kehitysvaihetta - 1R, 2R, 3R.

1R – rele. Vain amplitudi palautetaan. Tämä rajoitti varhaisten DWDM-järjestelmien pituutta, koska periaatteessa jäljellä olevia parametreja (vaihe, muoto) ei palautettu ja tuloksena oli "roskat sisään, roskat ulos".
2R – signaalin amplitudin ja keston palautus. Nämä transponderit käyttivät signaalin tyhjentämiseen Schmidt-liipaisinta. Ei saavuttanut suurta suosiota.
3R – signaalin amplitudin, sen keston ja vaiheen palautus. Täysin digitaalinen laite. Pystyy tunnistamaan SONET/SDH-verkkojen ohjaustason palvelutavut.

DWDM (multiplekseri-transponderi) -muxponderi on järjestelmä, joka aikamultipleksoi hitaan nopeuden signaalin nopeaan kantoaaltoon.

DWDM (de)multiplekseri on laite, joka eri aaltoerotustekniikoita käyttämällä yhdistää useita optisia signaaleja signaalien lähettämiseksi optisen kuidun kautta ja erottaa nämä signaalit lähetyksen jälkeen.

Usein halutaan lisätä ja erottaa vain yksi kanava komposiittisignaalista muuttamatta koko signaalin rakennetta. Tätä tarkoitusta varten käytetään OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) -kanavien tulo/lähtömultipleksereita, jotka suorittavat tämän toiminnon muuttamatta kaikkien kanavien signaaleja sähköiseen muotoon.

Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA) on mullistanut televiestintäalan muutaman viime vuoden aikana. EDFA-vahvistimet vahvistavat optisia signaaleja suoraan ilman muuntamista sähköisiksi signaaleiksi ja päinvastoin, niillä on alhainen kohinataso ja niiden toiminta-aallonpituusalue vastaa lähes täsmälleen kvartsioptisen kuidun läpinäkyvyysikkunaa. DWDM-järjestelmiin perustuvista tietoliikennelinjoista ja verkoista on tullut taloudellisia ja houkuttelevia vahvistimien tulon ansiosta.

Viestintälinjaan asennetaan usein optisen lähettimen jälkeen vaimentimet, joiden avulla ne voivat vähentää lähtötehoaan tasolle, joka vastaa alavirran multiplekserien ja EDFA-vahvistimien ominaisuuksia.

Optisessa kuidussa ja joissakin DWDM-järjestelmien komponenteissa on kromaattista dispersiota. Kuidun taitekerroin riippuu signaalin aallonpituudesta, mikä johtaa signaalin etenemisnopeuden riippuvuuteen aallonpituudesta (materiaalidispersio). Vaikka taitekerroin olisi riippumaton aallonpituudesta, eri aallonpituuksilla olevat signaalit kulkeisivat silti eri nopeuksilla kuidun geometristen ominaisuuksien vuoksi (aaltoputkidispersio). Tästä aiheutuvaa materiaali- ja aaltoputkidispersion vaikutusta kutsutaan kromaattiseksi dispersioksi.

Kromaattinen dispersio saa optiset pulssit levenemään kulkiessaan kuitua pitkin. Jos linja on pitkä, tämä johtaa siihen, että lähellä olevat pulssit alkavat mennä päällekkäin, mikä huonontaa signaalia. DCD-dispersion kompensointilaitteet antavat signaalille tasa-, mutta vastakkaisen etumerkin dispersion ja palauttavat alkuperäisen pulssimuodon.

DWDM-järjestelmillä on monia topologioita: rengas, verkko, lineaarinen. Tarkastellaan tämän päivän suosituinta rengastopologiaa. Rengastopologia varmistaa DWDM-verkon kestävyyden redundanttien polkujen ansiosta. Jotta yhteys olisi turvallinen, sen päätepisteiden välille muodostetaan kaksi polkua - pää- ja varmuuskopiointi. Päätepistemultiplekseri vertaa kahta signaalia ja valitsee signaalin paras laatu(tai oletussignaali).

Tilaa meidän

Viime aikoina nykyaikaisilla moottoriteillä (modernit isolla "C" -kirjaimella) ei ole enää tarpeeksi tiivistysjärjestelmien vakioominaisuuksia sekä toiminta-alueen että samanaikaisesti käytettävien kanavien lukumäärän ja yleisesti ottaen. kaistanleveys tiivistysjärjestelmien järjestelmät ja laajennusmahdollisuudet. Ukrainassa DWDM-teknologia on alkanut tulla aktiivisesti verkkoareenalle sekä runkojärjestelmänä että paikallisena tiivistysjärjestelmänä.

Ei kauan sitten yhden ukrainalaisista palveluntarjoajistamme (he pyysivät meitä olemaan osoittamatta sormella, muuten saamme vakavasti moitteita) joutui siirtämään useita kymmeniä "ZhE":itä 162 kilometrin yli (yhden kuidun yli) haluten lisätä useita muita samat kymmenet "ZhE" tähän järjestelmään tulevaisuudessa. . On selvää, että voit "luokata" leveyteen etkä pelkää, että lambdat yhtäkkiä päättyvät, vain DWDM: llä (no, tai erittäin paksu ja erittäin musta, ja myös erittäin pitkä ja erittäin moniytiminen kaapeli). Ja jos otamme huomioon etäisyyden, jonka yli valtava määrä paketteja on toimitettava yhdellä hyppyllä (ilman regeneraatiota "kentällä"), DWDM: n valinta on ainoa oikea ja oikea päätös.

Näin vakavan matkan kattamiseksi yhdellä jänteellä päätettiin suunnitella linja, joka sisältää tavallisten multiplekserien/lähetinvastaanottimien/kytkimien lisäksi myös tehovahvistimia, dispersiokompensaattoreita ja puna-sinisiä jakajia.

Järjestelmää suunniteltaessa tehdyt laskelmat:

Lähetin-vastaanottimen herkkyys dispersiolle (A-Gear SFP+ DWDM 80LC ja A-Gear XFP DWDM 80LC) – 1600 ps/nm;

Polku G.652D-kuidulla, kuitudispersio 17 ps/(nm*km);

Kokonaishajontaindikaattori 162 km:n radalla: 17 ps/(nm*km) * 162 km == 2754 ps/nm;

Dispersionormin ylittäminen: 2754 ps/nm – 1600 ps/nm == 1154 ps/nm – päätettiin asentaa dispersion kompensaattori A-Gear DMC-FC120 (kompensoi täysin 120 km kuidun leviämisen, kokonaisdispersion ilmaisin : -2001 ps/nm aallonpituudella 1545 nm, kuitujen pituus kompensaattorissa 12,3 km);

Linjahäviöbudjetti: (162 km + 12,3 km) * 0,3 dBm/km == 52,29 dBm;

Lähetin-vastaanottimien optinen budjetti (A-Gear SFP+ DWDM 80LC ja A-Gear XFP DWDM 80LC) – 26 dBm;

Vaimennusnormin ylittäminen: 52,29 dBm - 26 dBm == 26,29 dBm - päätettiin asentaa EDFA-vahvistin A-Gear BA4123 (herkkyys (-10) dBm, maksimi lähtöteho 23 dBm) ja A-Gear PA4325 esivahvistin (herkkyys (-30) dBm, suurin lähtöteho (-5) dBm).

Tuloksena oli todella toimiva järjestelmä, vakaa kuin itse maailma, pitkän kantaman - kaikki linnut eivät lennä, laajennettavissa ja yleensä paras. Valokuva tästä järjestelmästä on esitetty alla, ja vielä alempana päätimme kirjoittaa lyhyen katsauksen nykyään olemassa olevista DWDM-komponenteista, niiden sisällyttämismenetelmistä, terminologiasta - yritimme kattaa kaiken, mitä DWDM:ssä on saatavilla.

Kuvassa (ylhäältä alas): kytkin lähetin-vastaanottimilla, kaksi tehovahvistinta (tehostin ja esivahvistin), DWDM-multiplekseri, jälleen kytkin lähetin-vastaanottimella ja aivan alareunassa (harmaa, melkein näkymätön) - dispersiokompensaattori. Tämä varustesarja sijaitsee pisteissä A ja pisteissä B (he myös pyysivät olemaan nimeämättä pisteitä ja uhkasivat puhelinta paksulla nahkaisella armeijan vyöllä). Tällaisella suhteellisen pienellä ja edullisella varustesarjalla on helppo ja yksinkertainen ampua 162 kilometriä, mikä saavutettiin.

Tällä optimistisella nuotilla johdanto-osa päättyy ja aloitamme menetelmällisen analyysin teknologiasta, josta on tullut "päälippulaiva". moderni maailma verkkosuunnittelu.

1. Mikä on DWDM, erot DWDM:n ja CWDM:n välillä.

Niille, joille CWDM-järjestelmien läpijuoksu ei riitä (180 Gbit/s on äärimmäinen maksimi), on kaksi vaihtoehtoa "liikennenhalun" tyydyttämiseksi: lisätä kuitujen määrää (joka yleensä liittyy kaivojiin, sauvakiipeilijöihin). ja viime vuosisadalla yleensä) tai käytä "edistyneempää" teknologiaa - DWDM.

DWDM(englanniksi: Dense Wavelength Division Multiplexing - dense wavelength multiplexing) on teknologia informaatiovirtojen pakkaamiseen, jossa jokainen ensisijainen informaatiovirta välitetään valonsäteillä eri aallonpituuksilla ja optinen viestintälinja sisältää koko ryhmäsignaalin, jonka muodostaa multiplekseri. useita tiedonkulkuja.

Abstruction. Yritetään selvittää se. Analogisesti CWDM:n kanssa (tietäville) DWDM on sama tiivistysjärjestelmä, joka koostuu fyysisesti tietovirtaa tuottavat laitteet(mediamuuntimet, reitittimet... no, tiedäthän) lähetin-vastaanottimet (lähetin-vastaanottimet, jotka luovat tietovirran eri IR-säteilyn aallonpituuksilla, silmälle näkymätön), multiplekserit(laitteet, jotka luovat/jakavat ryhmä valomerkki) ja optinen aaltoputki(valokuitukaapeli). Lisäksi DWDM sisältää ryhmän komponentteja, jotka on suunniteltu vahvistamaan/palauttamaan ryhmävalosignaalia, mutta jotta kaikki sujuisi johdonmukaisesti, tästä keskustellaan alla.

Päätetään heti, millä sanoilla toimimme. Tässä artikkelissa kutsumme kanavaa yksisuuntainen tiedonkulku(toinen puoli "puhuu" tietovirran, toinen "kuuntelee" tätä samaa virtaa). Kanava sijaitsee ainoalla kantoaaltollaan, jolla on erityisesti määritelty aallonpituus (tai taajuus). Mutta kuten tiedätte, on mahdotonta rakentaa täysimittaista yhteyttä tilaajaparin välille, joista toinen on kuuro ja toinen mykkä. Siksi yhden täysimittaisen viestintälinjan luomiseksi on käytettävä kahta fyysistä kanavaa, ja kutsumme tätä yhteyttä " full duplex -kanava».

Joten DWDM ja CWDM tekevät saman asian - tiivistämisen. Mitä eroa? Ja ero on ensisijaisten tietovirtojen (kanavien) kantajien taajuusverkossa (tai kantoaaltojen aallonpituuksissa, sen mukaan, kumpi on sinulle sopivampi). Ja itse ryhmäsignaalin toiminta-alueilla.

Toiminta-alue ja taajuus (aalto) verkko. Toinen epäselvä sana, jonka merkityksen yritämme ymmärtää. Mitä on tapahtunut aallonpituus? Kuvitellaan sinusoidia. Joten aallonpituus on siniaallon kahden vierekkäisen huipun välinen etäisyys. Aallonpituus merkitään yleensä kreikkalaisella kirjaimella λ (lambda). Alla olevasta kuvasta näkyy selvästi:

CWDM-standardissa on kätevää mitata säteilyä aallonpituuksilla: 1550 nm, 1310 nm jne. (nanometriä - 10 -9 metriä!). Kätevä ensinnäkin siksi, että luvut ovat kokonaislukuja. Tavallisissa CWDM-järjestelmissä kahden vierekkäisen kantoaallon (kanavan) välinen etäisyys on 1610 – 1590 == 20 nm (myös kokonaisluku! No, kätevää!).

Katsotaanpa nyt samaa tilannetta taajuuden puolelta, ensin ymmärtämällä mikä taajuus on. Taajuus on täydellisten värähtelyjen lukumäärä(huipusta huippuun) sähkömagneettinen aalto sekunnissa (merkitty hertseinä tai hertseinä). varten alkueläimet Laskelmia varten taajuutta voidaan ajatella valon nopeudeksi jaettuna aallonpituudella. Tarkastellaan tiedonkulkua 1550 nm:n kantoaallolla, sen taajuus on suunnilleen 300000000/0,00000155 == 193548387096774 Hz tai 193548 GHz (gigahertsiä!). ja vierekkäisten kantoaaltojen välinen etäisyys on 300000000/0.00000020 == 1500000000000000 Hz tai 1500000 GHz. Se on täysin epämukavaa - numeroita on paljon ja se on epäselvää.

Nykyään CWDM-järjestelmät toimivat 1270nm-1610nm alueella edustaen 18 erillistä kanavaa (1270nm, 1290nm, 1310nm ... 1590nm, 1610nm). Mutta DWDM:ssä asiat ovat hieman erilaisia.

DWDM-järjestelmät toimivat kahdella kaistalla, jotka on leikattu CWDM-järjestelmille, nimittäin: C-kaista (C-Band) ja L-kaista (L-kaista). AlueC on sisällä alkaen 1528,77 nm(kanava C61) 1577,03 nm asti(kanava C01) ja alueL on sisällä alkaen 1577,86 nm(kanava L100) 1622,25 nm asti(kanava L48). Luvut ovat jo pelottavia, ja jos otat myös huomioon sen, että aaltoverkko on epätasainen (eli kahden vierekkäisen kanavan välinen etäisyys ei ole aina sama - 0,5 nm - 0,8 nm), niin se on helpompi saada. hämmentynyt kuin tajuta sitä. Tästä syystä DWDM-järjestelmät käyttävät kaistan nimeä ja kanavanumerointia tällä alueella (esimerkiksi C35 tai L91). Kaikki on selvää tavallinen DWDM-järjestelmän kanavat on esitetty kuvassa 1.2, tiedot taajuuksista ja aallonpituuksista on esitetty taulukossa 1.1:

Kuva 1.2 – DWDM-järjestelmien C- ja L-kaistat CWDM-järjestelmien yleisessä valikoimassa.

Taulukko 1.1 on tyypillinen 100 GHz DWDM-verkko.

Tässä meidän pitäisi välittömästi tehdä useita varauksia.

Ensinnäkin ( ja tämä on tärkeää ymmärtämisen kannalta! ), alue C on perinteisesti jaettu kahteen "värialueeseen" - sininen(1528-1543nm) ja punainen(1547 nm - 1564 nm). Miksi jakaa - tästä lisää seuraavissa artikkeleissa, nyt on vain tärkeää huomata itse, että jakautuminen on olemassa.

Toiseksi L-kaista on vasta alkamassa, eikä kaikilla valmistajilla ole varaa valmistaa L-kaistaa varten laitteita (taulukko 1.1, merkitty sinisellä, kanavat L48-L65 puuttuvat taulukosta).

Kolmanneksi sana "tavallinen" esiintyy taulukon otsikossa - mikä tarkoittaa, että siellä täytyy olla myös "epätavallisia" ruudukoita. Ja he todella ovat.

Kuten yllä havaitsimme, DWDM-kanavien erottaminen aallonpituuden perusteella on hankalaa. Mutta mitä tulee taajuuksiin - erittäin paljon, ja jos katsot tarkasti taulukkoa 1.1, voit nähdä, että kahden vierekkäisen kanavan välinen ero on aina 100 GHz. Ja jos otamme huomioon C-kaistan (jota useimmat DWDM-järjestelmien valmistajat hallitsevat tällä hetkellä), voimme näyttää siinä olevien kanavien kokonaismäärän - 61 kanavaa. Tehdään heti varaus, että kuten CWDM-järjestelmissä, jokainen kanava on yksisuuntainen tiedonkulku, mikä tarkoittaa, että täydellistä tiedonvaihtoa varten niitä tarvitaan kaksi (30 täysimittaista duplex-kanavaa C-kaistalla ja 26 L-kaistalla, yhteensä 56 täysimittaista duplex-kanavaa).

Tavallisen 100 GHz:n verkon lisäksi he käyttävät 200 GHz verkko (parittomat C-kaistan kanavat). Tämä johtuu siitä, että useat DWDM-laitteiden valmistajat eivät pysty valmistamaan multipleksereitä 100 GHz:n verkkoon, koska sen komponentit ovat melko kalliita ja niiden pitäisi olla enemmän Korkealaatuinen verrattuna 200 GHz järjestelmiin. Tässä tiivistyskaaviossa on 31 yksisuuntaista viestintäkanavaa tai 15 kaksisuuntaista kanavaa.

Hyvin harvoin (hyvin, hyvin harvoin) käytetään DWDM-tiivistysjärjestelmiä, joissa on 50 gigahertsin verkko. Tämä tarkoittaa, että tavanomaisen 100 GHz meshin kahden vierekkäisen pääkanavan välissä on lisäalikanava. Tällaisia kanavia kutsutaan nimellä Q ja H: K– alueen alikanavatL(esimerkiksi Q80 – taajuus 188050 GHz, aallonpituus 1594,22 nm), H– alueen alikanavatC(esimerkiksi H23 – taajuus 19230 GHz, aallonpituus 1558,58 nm). Tällaisissa C-sarjan tiivistysjärjestelmissä on 61 pääkanavaa ja 61 lisäkanavaa, yhteensä 122 kanavaa. L-kaistalla on 53 pää- ja 53 alikanavaa, yhteensä 106 kanavaa. Kokonaisteho == 122+106 == 228 yksisuuntaista kanavaa tai 114 kaksisuuntaista viestintäkanavaa! Se on paljon. Niin monta. Mutta se on erittäin, erittäin kallista, eikä kirjoittaja ole nähnyt mitään mainintaa projekteista, joissa on täysin ladattu DWDM-järjestelmä ja 50 GHz:n verkko.

Tehdään yhteenveto:

- DWDM-järjestelmän "kevyessä versiossa" on 200 GHz:n verkko ja se pystyy tarjoamaan 15 full duplex -kanavaa C-kaistalla jättäen tilaa 15 CWDM-kanavalle (1270nm-1510nm, 1590nm, 1610nm);

Normaalissa DWDM-järjestelmässä on 100 GHz:n verkko, ja se pystyy tarjoamaan 30 full-duplex-kanavaa C-kaistalla ja 26 full-duplex-kanavaa L-kaistalla jättäen samalla tilaa 15 CWDM-kanavalle (1270nm-1510nm, 1590 nm, 1610 nm);

Täysi DWDM-järjestelmässä on 50 GHz:n verkko, ja se pystyy tarjoamaan 60 full-duplex-kanavaa C-kaistalla ja 52 full-duplex-kanavaa L-kaistalla, jättäen jälleen tilaa 15 CWDM-kanavalle (1270nm-1510nm, 1590nm). , 1610 nm);

Suosittuja luokassa: