үй › Навигаторлар › Жабдық dwdm технологиясының даму тенденциялары. Ресейлік DWDM және CWDM жабдықтары. Толқын ұзындығы бойынша мультиплексирлеу жүйелерінің жұмыс принципі

Жабдық dwdm технологиясының даму тенденциялары. Ресейлік DWDM және CWDM жабдықтары. Толқын ұзындығы бойынша мультиплексирлеу жүйелерінің жұмыс принципі

WDM технологиясының негізгі принципі (Wavelelongth-division multiplexing, арналарды жиілікті бөлу) бір оптикалық талшықта әртүрлі тасымалдаушы толқын ұзындықтарында бірнеше сигналдарды беру мүмкіндігі болып табылады. Орыс телекоммуникациясында WDM технологиясы арқылы жасалған тарату жүйелері «сығымдау жүйелері» деп аталады.

Қосулы осы сәт WDM жүйелерінің үш түрі бар:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multiplexing – арналардың өрескел жиілігін бөлу) – оптикалық тасымалдаушы аралығы 20 нм (2500 ГГц) болатын жүйелер. Жұмыс диапазоны 1261-1611 нм, онда 18 симплекс арнасын іске асыруға болады. ITU стандарты G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing – арналардың тығыз жиілігін бөлу) – оптикалық тасымалдаушы аралығы 0,8 нм (100 ГГц) болатын жүйелер. Екі жұмыс диапазоны бар - 1525-1565 нм және 1570-1610 нм, оларда 44 симплекс арнасын жүзеге асыруға болады. ITU стандарты G.694.1.
3. HDWDM (High Desen Wavelength-division multiplexing) – оптикалық тасымалдаушы аралығы 0,4 нм (50 ГГц) немесе одан аз жүйелер. 80 симплекс арнасын жүзеге асыруға болады.

Бұл мақала (шолу) туралы толығырақ DWDM нығыздау жүйелеріндегі мониторинг мәселесіне бағытталған әртүрлі түрлері WDM жүйелерін сілтеме бойынша табуға болады - сілтеме.

DWDM толқын ұзындығын бөлу мультиплексирлеу жүйелері тасымалдаушы толқын ұзындығының екі диапазонының бірін пайдалана алады: C-диапазоны - 1525-1565 нм (әдеттегі жолақ немесе С-диапазоны да табуға болады) және L-диапазоны - 1570-1610 нм (толқын ұзындығының ұзын диапазоны немесе L) -топ).

Екі диапазонға бөлу әртүрлі операциялық күшейткіш диапазондары бар әртүрлі оптикалық күшейткіштерді қолдану арқылы негізделеді. Дәстүрлі күшейткіш конфигурациясының күшейту жолағы шамамен 30 нм, 1530-1560 нм, бұл C-диапазоны. Толқын ұзындығының ұзын диапазонында (L-диапазон) күшейту үшін эрбий күшейткішінің конфигурациясы эрбий талшығын ұзарту арқылы өзгертіледі, бұл күшейту диапазонының 1560-1600 нм толқын ұзындығына ығысуына әкеледі.

Қазіргі уақытта C-диапазонды DWDM жабдығы ресейлік телекоммуникацияда үлкен танымалдыққа ие болды. Бұл осы диапазонды қолдайтын әртүрлі жабдықтың көптігіне байланысты. Айта кету керек, жабдық өндірушілердің қатарында атақты отандық компаниялар да, жетекші әлемдік брендтер де, сондай-ақ көптеген азиялық өндірушілер де бар.

Тығыздау жүйесінің кез келген бөлігіндегі негізгі мәселе (түріне қарамастан) оптикалық арнадағы қуат деңгейі болып табылады. Алдымен, DWDM тығыздау жүйесі әдетте неден тұратынын түсінуіңіз керек.

DWDM жүйесінің құрамдас бөліктері:
1) Транспондер
2) Мультиплексор/демультиплексор
3) Оптикалық күшейткіш
4) Хроматикалық дисперсия компенсаторы

Транспондер кіріс клиенттік оптикалық сигналдың 3R регенерациясын («қайта пішімдеу, «қайта күшейту», «қайталау» - пішінді, қуатты және сигналды синхрондауды қалпына келтіру) орындайды. Транспондер сонымен қатар клиенттік трафикті бір жіберу протоколынан (көбінесе Ethernet) екіншісіне, шуға төзімді (мысалы, FEC көмегімен OTN) түрлендіре алады және сигналды сызықтық портқа жібере алады.

Көбірек қарапайым жүйелер OEO түрлендіргіші 2R регенерациясын («қайта пішімдеу», «қайта күшейту») орындайтын және жіберу хаттамасын өзгертпестен желілік портқа клиент сигналын жіберетін транспондер ретінде әрекет ете алады.

Клиент порты көбінесе оптикалық қабылдағыштарға арналған слот түрінде жасалады, оған клиенттік жабдықпен байланысу үшін модуль енгізіледі. Транспондердегі желілік портты оптикалық қабылдағышқа арналған ұяшық түрінде немесе қарапайым оптикалық адаптер түрінде жасауға болады. Сызықтық порттың дизайны тұтастай алғанда жүйенің дизайны мен мақсатына байланысты. OEO түрлендіргішінде желілік порт әрқашан оптикалық қабылдағышқа арналған слот ретінде жасалған.
Көптеген жүйелерде аралық буын, транспондер жүйенің құнын төмендету үшін немесе белгілі бір тапсырмадағы функционалдық артықшылыққа байланысты жойылады.

Оптикалық мультиплексорлар жеке WDM арналарын бір оптикалық талшық арқылы бір мезгілде жіберу үшін топтық сигналға біріктіруге (араластыруға) арналған. Оптикалық демультиплексорлар қабылдағыш жақта қабылданған негізгі жолақ сигналын бөлуге арналған. IN заманауи жүйелернығыздау, мультиплексирлеу және демультиплекстеу функцияларын бір құрылғы – мультиплексор/демультиплексор (MUX/DEMUX) орындайды.

Мультиплексорды/демультиплексорды мультиплексирлеуші және демультиплексорды бөлуге болады.
Эрбий қосылған қоспалы оптикалық талшыққа негізделген оптикалық күшейткіш (Erbium Doped Fiber Amplifier-EDFA) оптоэлектрондық түрлендірусіз оған енгізілген топтық оптикалық сигналдың қуатын арттырады (алдын ала демультиплексирлеусіз). EDFA күшейткіші екі белсенді элементтен тұрады: Er3+ қоспасы бар белсенді талшық және қолайлы сорғы.

Түріне байланысты EDFA +16-дан +26 дБм-ге дейінгі шығыс қуатын қамтамасыз ете алады.
Күшейткіштердің бірнеше түрі бар, олардың қолданылуы нақты тапсырмамен анықталады:
Кіріс оптикалық қуат күшейткіштері (күшейткіштер) – маршруттың басында орнатылған
Оптикалық алдын ала күшейткіштер – трассаның соңында оптикалық қабылдағыштардың алдында орнатылады
Сызықтық оптикалық күшейткіштер - қажетті оптикалық қуатты ұстап тұру үшін аралық күшейту түйіндеріне орнатылады.

Оптикалық күшейткіштер DWDM толқын ұзындығын бөлу мультиплексирлеу жүйелері бар ұзын деректерді беру желілерінде кеңінен қолданылады.

Хроматикалық дисперсиялық компенсатор (Дисперстік компенсация модулі) оптикалық талшықта берілетін оптикалық сигналдардың пішінін түзетуге арналған, олар өз кезегінде хроматикалық дисперсия әсерінен бұрмаланады.

Хроматикалық дисперсия – оптикалық талшықтағы физикалық құбылыс, онда әртүрлі толқын ұзындығы бар жарық сигналдары әртүрлі уақыт кезеңдерінде бірдей қашықтықты жүріп өтеді, нәтижесінде берілетін оптикалық импульс кеңейеді. Осылайша, хроматикалық дисперсия маршруттың релелік учаскесінің ұзындығын шектейтін негізгі факторлардың бірі болып табылады. Стандартты талшықтың хроматикалық дисперсиялық мәні шамамен 17 пс/нм.

Реле секциясының ұзындығын ұлғайту үшін электр беру желісіне хроматикалық дисперсиялық компенсаторлар орнатылады. Компенсаторларды орнату жиі 10 Гбит/с немесе одан да көп жылдамдықпен тасымалдау желісін қажет етеді.

DCM екі негізгі түрі бар:

1. Хроматикалық дисперсиялық компенсациялаушы талшық – DCF (Dispersion Compensation Fiber). Бұл пассивті құрылғылардың негізгі құрамдас бөлігі толқын ұзындығы 1525-1565 нм диапазонында теріс хроматикалық дисперсия мәні бар талшық болып табылады.

2. Брегг торы негізіндегі хроматикалық дисперсиялық компенсатор - DCM FBG (Дисперсияны өтеу модулі талшықты Брэгг торы). Пассивті оптикалық құрылғы, шырылдаған талшық пен оптикалық циркулятордан тұрады. Өзінің құрылымының арқасында шырылдаған талшық 1525-1600 нм толқын ұзындығы диапазонында кіріс сигналдарының шартты теріс хроматикалық дисперсиясын жасайды. Құрылғыдағы оптикалық циркулятор сигналдарды тиісті түйреуіштерге бағыттайтын сүзгі құрылғысы ретінде әрекет етеді.

Осылайша, стандартты схема белсенді компоненттердің тек екі түрінен тұрады - транспондер және күшейткіш, олардың көмегімен жіберілетін сигналдардың ағымдағы қуат деңгейін бақылауға болады. Транспондерлер оптикалық қабылдағыштардағы кіріктірілген DDMI функциясына негізделген немесе жеке бақылауды ұйымдастыру арқылы сызықтық порттардың күйін бақылау функциясын жүзеге асырады. Бұл функцияны пайдалану операторға белгілі бір байланыс арнасының күйі туралы өзекті ақпаратты алуға мүмкіндік береді.

Оптикалық күшейткіштер күшейткіштер болғандықтан кері байланыс, олар әрқашан кіріс топтық сигналды (барлық кіріс сигналдарының жалпы оптикалық қуаты) және шығыс топтық сигналды бақылау функциясына ие. Бірақ бұл бақылау нақты байланыс арналарын бақылау жағдайында ыңғайсыз және бағалау ретінде пайдаланылуы мүмкін (жарықтың болуы немесе болмауы). Осылайша, деректерді беру арнасындағы оптикалық қуатты басқарудың жалғыз құралы транспондер болып табылады.

Ал нығыздау жүйелері тек белсенді емес, сонымен қатар пассивті элементтерден тұратындықтан, нығыздау жүйелерінде толық бақылауды ұйымдастыру өте тривиальды емес және сұранысқа ие міндет болып табылады.

WDM тығыздау жүйелерінде мониторингті ұйымдастыру нұсқалары келесі мақалада талқыланады.

Қазіргі уақытта WDM жүйелерінің үш түрі бар:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multiplexing – арналардың өрескел жиілігін бөлу) – оптикалық тасымалдаушы аралығы 20 нм (2500 ГГц) болатын жүйелер. Жұмыс диапазоны 1261-1611 нм, онда 18 симплекс арнасын іске асыруға болады. ITU стандарты G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing – арналардың тығыз жиілігін бөлу) – оптикалық тасымалдаушы аралығы 0,8 нм (100 ГГц) болатын жүйелер. Екі жұмыс диапазоны бар - 1525-1565 нм және 1570-1610 нм, оларда 44 симплекс арнасын жүзеге асыруға болады. ITU стандарты G.694.1.
3. HDWDM (High Desen Wavelength-division multiplexing) – оптикалық тасымалдаушы аралығы 0,4 нм (50 ГГц) немесе одан аз жүйелер. 80 симплекс арнасын жүзеге асыруға болады.

Бұл мақалада (шолу) DWDM нығыздау жүйелеріндегі бақылау мәселесіне назар аударылған, WDM жүйелерінің әртүрлі түрлері туралы толығырақ сілтеме - сілтемеден табуға болады.

Қарапайым жүйелерде OEO түрлендіргіші 2R регенерациясын («қайта пішімдеу», «қайта күшейту») орындайтын және жіберу протоколын өзгертпестен желілік портқа клиент сигналын жіберетін транспондер ретінде әрекет ете алады.

Оптикалық мультиплексорлар жеке WDM арналарын бір оптикалық талшық арқылы бір мезгілде жіберу үшін топтық сигналға біріктіруге (араластыруға) арналған. Оптикалық демультиплексорлар қабылдағыш жақта қабылданған негізгі жолақ сигналын бөлуге арналған. Заманауи нығыздау жүйелерінде мультиплекстеу және демультиплекстеу функцияларын бір құрылғы – мультиплексор/демультиплексор (MUX/DEMUX) орындайды.

DCM екі негізгі түрі бар:

2. Брегг торы негізіндегі хроматикалық дисперсиялық компенсатор - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). Шырылдаған талшық пен оптикалық циркулятордан тұратын пассивті оптикалық құрылғы. Өзінің құрылымының арқасында шырылдаған талшық 1525-1600 нм толқын ұзындығы диапазонында кіріс сигналдарының шартты теріс хроматикалық дисперсиясын жасайды. Құрылғыдағы оптикалық циркулятор сигналдарды тиісті түйреуіштерге бағыттайтын сүзгі құрылғысы ретінде әрекет етеді.

Оптикалық күшейткіштер кері байланыс күшейткіштері болғандықтан, олар әрқашан кіріс топтық сигналды (барлық кіріс сигналдарының жалпы оптикалық қуаты) және шығыс топтық сигналды бақылау функциясына ие. Бірақ бұл бақылау нақты байланыс арналарын бақылау жағдайында ыңғайсыз және бағалау ретінде пайдаланылуы мүмкін (жарықтың болуы немесе болмауы). Осылайша, деректерді беру арнасындағы оптикалық қуатты басқарудың жалғыз құралы транспондер болып табылады.

WDM тығыздау жүйелерінде мониторингті ұйымдастыру нұсқалары келесі мақалада талқыланады.

Арналардың әртүрлі санынан басқа, CWDM (Дөрекі толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу) мен DWDM (тығыз толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу) технологияларының айырмашылығы неде деген сұрақтар жиі туындайды. Технологиялар байланыс арналары мен кіріс-шығыс арналарын ұйымдастыру принциптері бойынша ұқсас, бірақ технологиялық дәлдіктің мүлдем басқа дәрежелері бар, бұл желі параметрлері мен шешімдердің құнына айтарлықтай әсер етеді.

CWDM және DWDM толқын ұзындығы мен арналар саны

CWDM толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу технологиясы 18 толқын ұзындығын 1 пайдалануды қамтиды, ал DWDM дәлдікпен бөлу толқын ұзындығын 40 немесе одан да көп толқын ұзындығын пайдалана алады.

CWDM және DWDM жиілік торы

CWDM технологиясындағы арналар толқын ұзындығы бойынша, DWDM-де 2 жиілігі бойынша бөлінеді. Толқын ұзындығы екінші рет вакуумдегі жарық жылдамдығының жиілікке қатынасынан есептеледі. CWDM үшін стандартты DWDM жүйелері үшін қадамы 20 нм болатын толқын ұзындығы торы пайдаланылады, жоғары тығыздықтағы DWDM үшін жиілік желілері 100 ГГц және 25 және 12,5 ГГц желілері қолданылады;

CWDM және DWDM толқын ұзындығы мен жиіліктері

CWDM технологиясы 1270 - 1610 нм аралығындағы толқын ұзындығын пайдаланады. Сүзгілердің төзімділіктері мен өткізу қабілеттілігін ескере отырып, диапазон 1262,5 - 1617,5 дейін кеңейеді, бұл 355 нм. біз 18 толқын ұзындығын аламыз.

100 ГГц торы бар DWDM үшін тасымалдаушылар 191,5 (1565,50 нм) ТГц-тен 196,1 ТГц (1528,77 нм) диапазонында орналасқан, яғни. диапазоны 4,6 ТГц немесе ені 36,73 нм. 23 дуплексті арна үшін жалпы 46 толқын ұзындығы.

50 ГГц торы бар DWDM үшін сигнал жиіліктері 192 ТГц (1561,42 нм) - 196 ТГц (1529,55 нм) диапазонында, бұл 4 ТГц (31,87 нм). Мұнда 80 толқын ұзындығы бар.

CWDM және DWDM күшейту мүмкіндігі

CWDM технологиясына негізделген толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу жүйелері көп компонентті сигналды күшейтуді қамтымайды. Бұл осындай кең спектрде жұмыс істейтін оптикалық күшейткіштердің болмауына байланысты.

DWDM технологиясы, керісінше, сигналды күшейтуді білдіреді. Көп компонентті сигналды стандартты эрбиум күшейткіштерімен (EDFA) күшейтуге болады.

CWDM және DWDM жұмыс ауқымы

CWDM жүйелері салыстырмалы түрде қысқа, шамамен 50-80 километр ұзындықтағы желілерде жұмыс істеуге арналған.

DWDM жүйелері деректерді 100 километрден көп қашықтыққа жіберуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, сигнал модуляциясының түріне байланысты DWDM арналары 1000 километрден астам қашықтықта регенерациясыз жұмыс істей алады.

Ескертпелер

1) 2015 жылдың басында оптикалық модульдерді өндірушілер, соның ішінде SKEO, толқын ұзындығы 1625 нм болатын CWDM SFP модульдерін енгізді. Бұл толқын ұзындығы ITU G.694.2-де көрсетілмеген, бірақ тәжірибеде қолдануды тапты.

2) CWDM үшін жиілік торлары ITU G.694.2 стандартында, DWDM үшін - G.694.1 стандартында (2-нұсқа) сипатталған.

Оптикалық талшық үлкен өткізу қабілеттілігіне ие. Жиырма жыл бұрын да адамдар оның жүзден бір бөлігін де қажет етпейді деп ойлаған. Дегенмен, уақыт өтіп жатыр және үлкен көлемдегі ақпаратты беру қажеттілігі жылдам және жылдам өсуде. ATM, IP, SDH (STM-16/64) сияқты технологиялар жақын арада жіберілетін ақпараттың «жарылғыш» өсуіне төтеп бере алмауы мүмкін. Олардың орнын DWDM технологиясы басты.

DWDM (Tense Wavelength Division Multiplexing) – толқын ұзындығының тығыз бөлінуін мультиплекстеу технологиясы. DWDM технологиясының мәні бір оптикалық талшық арқылы әртүрлі толқын ұзындығында бірнеше ақпараттық арналар беріледі, бұл талшықтың мүмкіндіктерін барынша тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл жаңа кабельдерді тартпай немесе жаңа жабдықты орнатпай-ақ талшықты-оптикалық желілердің өткізу қабілетін барынша арттыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, талшықтағы бірнеше арналармен жұмыс істеу әртүрлі талшықтармен жұмыс істеуге қарағанда әлдеқайда ыңғайлы, өйткені кез келген арналарды өңдеу үшін бір DWDM мультиплексоры қажет.

DWDM жүйелері оптикалық талшықтың әртүрлі толқын ұзындығындағы жарықты бір мезгілде өзара кедергісіз өткізу қабілетіне сүйенеді. Әрбір толқын ұзындығы жеке оптикалық арнаны білдіреді. Алдымен интерференция ұғымын түсіндірейік.

Жарық интерференциясы – бірнеше когерентті жарық толқындарының суперпозициясы (суперпозициясы) нәтижесінде жарық интенсивтілігін қайта бөлу. Бұл құбылыс кеңістіктегі қарқындылықтың максимумдары мен минимумдарының ауыспалы болуымен бірге жүреді.

Интерференция анықтамасында когеренттілік деген маңызды ұғым бар. Жарық толқындары фазалар айырымы тұрақты болғанда когерентті болады. Егер толқындар антифазада қабаттасса, пайда болған толқынның амплитудасы нөлге тең болады. Әйтпесе, егер толқындар бір фазада қабаттасатын болса, онда пайда болған толқынның амплитудасы үлкен болады.

Бұл кезеңде түсіну маңызды, егер екі толқынның жиілігі әртүрлі, олар енді когерентті болмайды.Тиісінше, олар бір-біріне әсер етпеуі керек. Осыған сүйене отырып, бір ортада әртүрлі толқын ұзындығы (жиіліктері) бар модуляцияланған сигналдарды бір уақытта жібере алатынымыз және олардың бір-біріне әсер етпейтіні белгілі болады. Бұл DWDM технологиясының идеясы. Бүгінгі таңда DWDM технологиясы нанометрдің бір бөлігі ғана көрші арналар арасындағы толқын ұзындығы айырмашылығы бар бір талшық арқылы арналарды жіберуге мүмкіндік береді. Қазіргі заманғы жабдықтар DWDM әрқайсысының сыйымдылығы 2,5 Гбит/с болатын ондаған арналарды қолдайды.

Әртүрлі жиіліктегі толқындар бір-бірімен қабаттасып жатпаса, оптикалық талшыққа шексіз дерлік арналарды енгізуге болатын сияқты, өйткені жарық спектрі өте үлкен. Теориялық тұрғыдан бұл дұрыс, бірақ іс жүзінде белгілі бір мәселелер бар. Біріншіден, біз бұрын қатаң монохроматикалық толқынды (бір жиілікті) қарастырдық. Мұндай монохроматтылыққа қол жеткізу өте қиын, өйткені жарық толқындары лазерлер - жылу шуы сияқты құбылыстарға ұшырайтын электронды компоненттер арқылы жасалады. Жарық толқынын тудырған кезде лазер шығыс сигналын білмей бұрмалайды, нәтижесінде жиілікте шамалы ауытқулар болады. Екіншіден, монохроматикалық толқынның спектрлік ені нөлге тең. Графикте оны бір гармоникалық түрде көрсетуге болады. Шындығында, жарық сигналының спектрі нөлден ерекшеленеді. DWDM жүйелері туралы айтқанда бұл мәселелерді есте ұстаған жөн.

Спектральды (оптикалық) мультиплексирлеу технологиясының мәні бір оптикалық талшық бойынша бірнеше бөлек клиенттік сигналдарды (SDH, Ethernet) ұйымдастыру мүмкіндігі болып табылады. Әрбір жеке клиент сигналы үшін толқын ұзындығын өзгерту керек. Бұл трансформация DWDM транспондерінде орындалады. Транспондерден шығатын сигнал өзіндік толқын ұзындығы бар белгілі бір оптикалық арнаға сәйкес болады. Содан кейін мультиплексордың көмегімен сигналдар араласады және оптикалық желіге беріледі. Соңғы нүктеде кері операция орын алады - демультиплексордың көмегімен сигналдар топтық сигналдан бөлінеді, толқын ұзындығы стандарттыға ауыстырылады (транспондерде) және клиентке беріледі. Осыған байланысты оптикалық сигнал әлсірейді. Оны күшейту үшін оптикалық желіде күшейткіштер қолданылады.

Біз DWDM жүйесінің жұмысын жалпы түрде қарастырдық. Әрі қарай DWDM жүйесінің құрамдас бөліктерінің егжей-тегжейлі сипаттамасы болады.

DWDM транспондері терминалға кіру жабдығы мен DWDM желісі арасындағы интерфейсті қамтамасыз ететін жиілік түрлендіргіші болып табылады. Бастапқыда транспондер клиенттік сигналды (оптикалық, электрлік) толқын ұзындығы 1550 нм диапазонында (DWDM жүйелеріне тән) оптикалық сигналға түрлендіруге арналған. Дегенмен, уақыт өте келе транспондерлерде сигналды қалпына келтіру функциясы пайда болды. Сигналдың регенерациясы дамудың үш сатысынан тез өтті – 1R, 2R, 3R.

1R – реле. Тек амплитудасы қалпына келтіріледі. Бұл бастапқы DWDM жүйелерінің ұзақтығын шектеді, өйткені негізінен қалған параметрлер (фаза, пішін) қалпына келтірілмеді және нәтиже «қоқыс ішке, қоқыс шығару» болды.
2R – сигнал амплитудасы мен ұзақтығын қалпына келтіру. Бұл транспондерлер сигналды тазарту үшін Шмидт триггерін пайдаланды. Көп танымалдылыққа ие болмады.
3R – сигнал амплитудасын, оның ұзақтығын және фазасын қалпына келтіру. Толық сандық құрылғы. SONET/SDH желілерінің басқару деңгейінің сервистік байттарын тануға қабілетті.

DWDM (мультиплексор-транспондер) мухпондер – бұл төмен жылдамдықты сигналды жоғары жылдамдықты тасымалдаушыға уақыт бойынша мультиплекстейтін жүйе.

DWDM (de) мультиплексор - толқындарды бөлудің әртүрлі әдістерін пайдалана отырып, оптикалық талшық арқылы сигналдарды беру үшін бірнеше оптикалық сигналдарды біріктіретін және бұл сигналдарды жібергеннен кейін бөлетін құрылғы.

Көбінесе сигналдың бүкіл құрылымын өзгертпестен композиттік сигналдан тек бір арнаны қосқыңыз және шығарып алғыңыз келеді. Осы мақсатта OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) арналарының кіріс/шығыс мультиплексорлары пайдаланылады, олар осы операцияны барлық арналардың сигналдарын электрлік түрге түрлендірусіз орындайды.

Эрбиум қосылған талшықты күшейткіштер (EDFA) соңғы бірнеше жылда телекоммуникация индустриясында төңкеріс жасады. EDFA күшейткіштері электрлік сигналдарға және керісінше түрлендірусіз оптикалық сигналдарды тікелей күшейтуді қамтамасыз етеді, төмен шу деңгейі бар және олардың жұмыс толқын ұзындығы диапазоны кварцты оптикалық талшықтың мөлдірлік терезесіне дерлік сәйкес келеді. Дәл осы сапаның үйлесімі бар күшейткіштердің пайда болуының арқасында DWDM жүйелеріне негізделген байланыс желілері мен желілері үнемді және тартымды болды.

Байланыс желісінде оптикалық таратқыштан кейін жиі аттенюаторлар орнатылады, бұл олардың шығыс қуатын төменгі ағынды мультиплексорлар мен EDFA күшейткіштерінің мүмкіндіктеріне сәйкес деңгейге дейін төмендетуге мүмкіндік береді.

Оптикалық талшық және DWDM жүйелерінің кейбір компоненттері хроматикалық дисперсияны көрсетеді. Талшықтың сыну көрсеткіші сигналдың толқын ұзындығына байланысты, бұл сигналдың таралу жылдамдығының толқын ұзындығына (материалдық дисперсия) тәуелділігіне әкеледі. Тіпті сыну көрсеткіші толқын ұзындығына тәуелсіз болса да, әртүрлі толқын ұзындығындағы сигналдар бәрібір әртүрлі жылдамдықтаталшықтың өзіндік геометриялық қасиеттеріне байланысты (толқын өткізгіштік дисперсия). Материалдық және толқындық дисперсияның нәтижесінде пайда болатын эффект хроматикалық дисперсия деп аталады.

Хроматикалық дисперсия оптикалық импульстардың талшық бойымен қозғалуына әкеледі. Егер сызық ұзын болса, бұл жақын маңдағы импульстердің бір-бірінен басталуына әкеледі, бұл сигналды нашарлатады. DCD дисперсиялық компенсация құрылғылары сигналға тең, бірақ қарама-қарсы дисперсия береді және бастапқы импульстік пішінді қалпына келтіреді.

DWDM жүйелерінде көптеген топологиялар бар: сақиналы, торлы, сызықтық. Бүгінгі таңда ең танымал сақина топологиясын қарастырайық. Сақина топологиясы артық жолдардың арқасында DWDM желісінің өмір сүруін қамтамасыз етеді. Кез келген қосылым қауіпсіз болуы үшін оның соңғы нүктелері арасында екі жол белгіленеді - негізгі және резервтік. Соңғы нүкте мультиплексоры екі сигналды салыстырады және сигналды таңдайды ең жақсы сапа(немесе әдепкі сигнал).

Біздің арнаға жазылыңыз

Жақында қазіргі заманғы магистральдар («С» бас әріптері бар қазіргі заманғы) жұмыс диапазоны бойынша да, бір уақытта қолданылатын арналар саны бойынша да, жалпы алғанда тығыздау жүйелерінің жеткілікті стандартты мүмкіндіктеріне ие болуды тоқтатты. өткізу қабілетіжүйелер мен тығыздау жүйелеріне арналған кеңейту опциялары. Украинада DWDM технологиясы магистральдық жүйе ретінде де, жергілікті тығыздау жүйесі ретінде де желілік аренаға белсенді түрде шыға бастады.

Жақында украиндық провайдерлеріміздің бірі (олар саусақпен көрсетпеуді өтінді, әйтпесе бізді қатты сөгетін еді) бірнеше ондаған «ЖЭ» 162 шақырымнан (бір талшықтан жоғары) тағы бірнеше қосу ниетімен тасымалдау керек болды. болашақта осы жүйеге бірдей ондаған «ЖЭ» . Сіз ені бойынша «бағалай аласыз» және ламбдалар кенеттен аяқталады деп қорықпаңыз, тек DWDM (жақсы, немесе өте қалың және өте қара, сонымен қатар өте ұзын және өте көп ядролы кабель). Ал егер бір құлмақта пакеттердің үлкен санын жеткізу керек қашықтықты ескеретін болсақ («далада» регенерациясыз), онда DWDM таңдау жалғыз дұрыс және дұрыс шешім болып табылады.

Осындай күрделі қашықтықты бір аралықта еңсеру үшін стандартты мультиплексорлар/таратқыштар/қосқыштардан басқа қуат күшейткіштері, дисперсиялық компенсаторлар және қызыл-көк бөлгіштерді қамтитын желіні жобалау туралы шешім қабылданды.

Жүйені жобалау кезінде жүргізілетін есептеулер:

Трансивердің дисперсияға сезімталдығы (A-Gear SFP+ DWDM 80LC және A-Gear XFP DWDM 80LC) – 1600 ps/nm;

G.652D талшығы бойынша жол, талшықтың дисперсиясы 17 пс/(нм*км);

162 км жолдағы жалпы дисперсия көрсеткіші: 17 пс/(нм*км) * 162 км == 2754 пс/нм;

Дисперсиялық нормадан асып кету: 2754 ps/nm – 1600 ps/nm == 1154 ps/nm – A-Gear DMC-FC120 дисперсиялық компенсаторын орнату туралы шешім қабылданды (талшықтың 120 км дисперсиясын толығымен өтейді, жалпы дисперсия көрсеткіші : -2001 пс/нм толқын ұзындығы 1545 нм, компенсатордағы талшықтардың ұзындығы 12,3 км);

Желілік жоғалту бюджеті: (162км + 12,3км) * 0,3дБм/км == 52,29дБм;

Трансиверлердің оптикалық бюджеті (A-Gear SFP+ DWDM 80LC және A-Gear XFP DWDM 80LC) – 26 дБм;

Өсу нормасынан асып кету: 52,29 дБм - 26 дБм == 26,29 дБм - EDFA күшейткіш A-Gear BA4123 (сезімталдық (-10) дБм, максимум) орнату туралы шешім қабылданды. шығыс қуаты 23dBm) және A-Gear PA4325 алдын ала күшейткіш (сезімталдық (-30)дБм, максималды шығыс қуаты (-5)дБм).

Нәтиже шынымен жұмыс істейтін жүйе болды, әлемнің өзі сияқты тұрақты, ұзақ қашықтыққа - кез келген құс ұшпайды, кеңейеді және жалпы алғанда ең жақсы. Бұл жүйенің фотосы төменде берілген, және одан да төменірек біз бүгінгі күні бар DWDM компоненттеріне, оларды қосу әдістеріне, терминологиясына қысқаша шолу жазуды шештік - біз DWDM-де қол жетімді барлық нәрсені қамтуға тырыстық.

Фотосуретте (жоғарыдан төменге қарай): трансиверлері бар қосқыш, екі қуат күшейткіші (күшейткіш және алдын ала күшейткіш), DWDM мультиплексоры, қайтадан қабылдағышпен қосқыш және ең төменгі жағында (сұр, дерлік көрінбейді) – дисперсиялық компенсатор. Бұл жабдық жинағы А нүктесінде және В нүктесінде орналасқан (олар сонымен қатар телефонды қалың былғары әскер белбеуімен қорқытып, нүктелерді атамауды сұрады). Осындай салыстырмалы түрде шағын және қымбат емес жабдық жиынтығына ие бола отырып, 162 шақырымды ату оңай және қарапайым, оған қол жеткізілді.

Осы оптимистік жазбада кіріспе бөлімі аяқталады және біз «негізгі флагманға» айналған технологияны әдістемелік талдауды бастаймыз. қазіргі әлемжелілік инженерия.

1. DWDM дегеніміз не, DWDM мен CWDM арасындағы айырмашылықтар.

CWDM жүйелерінің өткізу қабілеті жеткіліксіз болғандар үшін (180 Гбит/с шекті максимум) «трафик тәбетін» қанағаттандырудың екі нұсқасы бар: талшықтар санын көбейту (әдетте ол қазушылардың, тірек альпинистерімен байланысты) және жалпы өткен ғасыр) немесе неғұрлым «жетілдірілген» технология тығыздағыштарын – DWDM пайдаланыңыз.

DWDM(Ағылшын: Dense Wavelength Division Multiplexing – тығыз толқын ұзындығын мультиплекстеу) – ақпарат ағындарын сығу технологиясы, мұнда әрбір бастапқы ақпарат ағыны әртүрлі толқын ұзындығындағы жарық сәулелері арқылы беріледі, ал оптикалық байланыс желісінде мультиплексор арқылы құрылған жалпы топтық сигнал болады. бірнеше ақпарат ағындары.

Анықтама. Оны анықтауға тырысайық. CWDM ұқсастығы бойынша (білетіндер үшін) DWDM физикалық түрде мыналардан тұратын бірдей тығыздау жүйесі болып табылады. ақпарат ағынын жасайтын құрылғылар(медиа түрлендіргіштер, маршрутизаторлар... жақсы, сіз білесіз) трансиверлер (көзге көрінбейтін ИК сәулеленудің әртүрлі толқын ұзындығында ақпарат ағынын жасайтын қабылдағыштар), мультиплексорлар(жасатын/бөлісетін құрылғылар топжарық сигналы) және оптикалық толқын өткізгіш(талшықты-оптикалық кабель). Сонымен қатар, DWDM топтық жарық сигналын күшейтуге/қалпына келтіруге арналған компоненттер тобын қамтиды, бірақ бәрі дәйекті болуы үшін бұл төменде талқыланады.

Біз қандай сөздермен әрекет ететінімізді дереу шешейік. Бұл мақалада біз арнаға қоңырау шаламыз бір жақты ақпарат ағыны(бір жағы ақпарат ағынын «сөйлейді», екіншісі дәл осы ағынды «тыңдайды». Арна арнайы анықталған толқын ұзындығы (немесе жиілігі) бар жалғыз тасымалдаушысында орналасқан. Бірақ, өзіңіз білетіндей, бірі саңырау, екіншісі мылқау жұбының арасында толыққанды байланыс орнату мүмкін емес. Сондықтан бір толыққанды байланыс желісін құру үшін екі физикалық арнаны пайдалану қажет және біз бұл қосылымды « толық дуплексті арна».

Сонымен, DWDM және CWDM бірдей нәрсені жасайды - тығыздау. Айырмашылығы неде? Ал айырмашылық бастапқы ақпарат ағындарын (арналарын) тасымалдаушылардың жиілік торында (немесе сізге қайсысы ыңғайлы болса, тасымалдаушылардың толқын ұзындығында). Ал топтық сигналдың жұмыс диапазонында өзі.

Жұмыс диапазоны және жиілік (толқын) торы. Тағы бір түсініксіз сөз, оның мағынасын түсінуге тырысамыз. Не болды толқын ұзындығы? Синусоидты елестетейік. Сонымен, толқын ұзындығы - синус толқынының көршілес екі шыңы арасындағы қашықтық. Толқын ұзындығы әдетте гректің λ (лямбда) әрпімен белгіленеді. Төмендегі суретте анық көрсетілген:

CWDM стандартында сәулеленуді толқын ұзындығында өлшеу ыңғайлы: 1550 нм, 1310 нм және т.б. (нанометрлер – 10 -9 метр!). Ыңғайлы, ең алдымен, сандар бүтін сандар. Стандартты CWDM жүйелерінде екі көршілес тасымалдаушылар (арналар) арасындағы қашықтық 1610 – 1590 == 20 нм (сонымен бірге бүтін сан! Жақсы, ыңғайлы!).

Енді сол жағдайды жиілік жағынан қарастырайық, алдымен жиіліктің не екенін түсіну арқылы. Жиілік - толық тербелістердің саны(шыңнан шыңға) электромагниттік толқынсекундына (Герцпен немесе Гцпен белгіленген). Үшін қарапайымдыларЕсептеулер үшін жиілікті толқын ұзындығына бөлінген жарық жылдамдығы ретінде қарастыруға болады. 1550 нм тасымалдаушыдағы ақпарат ағынын қарастырайық, оның жиілігі шамамен 300000000/0,00000155 == 193548387096774 Гц немесе 193548 ГГц (Гигагерц!) тең. және көршілес тасымалдаушылар арасындағы қашықтық 300000000/0,00000020 == 150000000000000 Гц немесе 1500000 ГГц болады. Бұл мүлдем ыңғайсыз - сандар көп және түсініксіз.

Бүгінгі таңда CWDM жүйелері 18 бөлек арнаны (1270нм, 1290нм, 1310нм ... 1590нм, 1610нм) көрсететін 1270нм-1610нм диапазонында жұмыс істейді. Бірақ DWDM-де бәрі басқаша.

DWDM жүйелері CWDM жүйелері үшін кесілген екі жолақта жұмыс істейді, атап айтқанда: C диапазоны (C-жолағы) және L диапазоны (L-жолағы). АуқымCішінде болады 1528,77нм бастап(C61 арнасы) 1577,03 нм дейін(C01 арнасы) және диапазонЛішінде болады 1577,86нм бастап(L100 арнасы) 1622,25 нм дейін(L48 арна). Сандар қазірдің өзінде қорқынышты, және сіз сондай-ақ толқындық тордың біркелкі емес екенін ескерсеңіз (яғни, екі іргелес арналар арасындағы қашықтық әрқашан бірдей бола бермейді - 0,5 нм-ден 0,8 нм-ге дейін), онда оны алу оңайырақ. түсінуге қарағанда абдырап қалды. Сондықтан DWDM жүйелері осы ауқымда жолақ атауын және арна нөмірлеуін пайдаланады (мысалы, C35 немесе L91). Бәрі түсінікті кәдімгі DWDM жүйесінің арналары 1.2-суретте, жиіліктер мен толқын ұзындығы бойынша деректер 1.1-кестеде келтірілген:

1.2-сурет – CWDM жүйелерінің жалпы ауқымындағы DWDM жүйелерінің C және L жолақтары.

1.1-кесте әдеттегі 100 ГГц DWDM торы болып табылады.

Мұнда біз бірден бірнеше ескертпелер жасауымыз керек.

Біріншіден ( және бұл әрі қарай түсіну үшін маңызды! ), C диапазоны шартты түрде екі «түс диапазонына» бөлінеді - көк(1528нм-1543нм) және қызыл(1547нм-1564нм). Неліктен бөлу керек - бұл туралы келесі мақалаларда толығырақ, енді бөліну бар екенін өзіңіз үшін ескеру маңызды.

Екіншіден, L диапазоны енді ғана қолданыла бастады, және барлық өндірушілер L диапазонына арналған жабдықты жасай алмайды (1.1-кесте, көк түспен белгіленген, L48-L65 арналары кестеде жоқ).

Үшіншіден, кестенің түсіндірмесінде «қарапайым» сөзі пайда болады - бұл «ерекше» торлар болуы керек дегенді білдіреді. Және олар шынымен де.

Жоғарыда білгеніміздей, DWDM арналарын толқын ұзындығы бойынша ажырату ыңғайсыз. Бірақ жиіліктер бойынша - өте көп, және егер сіз 1.1-кестеге мұқият қарасаңыз, екі көрші арна арасындағы айырмашылық әрқашан 100 ГГц болатынын көруге болады. Егер біз C диапазонын қарастырсақ (қазіргі уақытта DWDM жүйелерін өндірушілердің көпшілігі игереді), онда біз ондағы арналардың жалпы санын - 61 арнаны көрсете аламыз. CWDM жүйелеріндегідей бірден ескертейік. әрбір арна бір жақты ақпарат ағыны болып табылады, яғни толық деректер алмасу үшін олардың екеуі қажет (C диапазонында 30 толыққанды дуплексті арна және L диапазонында 26, барлығы 56 толыққанды дуплексті арна).

Әдеттегі 100 ГГц торына қосымша олар пайдаланады 200 ГГц желі (тақ C диапазонындағы арналар). Бұл DWDM жабдықтарының бірқатар өндірушілерінің 100 ГГц желісі үшін мультиплексорларды шығаруға қабілетсіздігіне байланысты, себебі оның құрамдас бөліктері өте қымбат және одан да көп болуы керек Жоғары сапа 200 ГГц жүйелеріне қатысты. Бұл тығыздау схемасында 31 бір бағытты байланыс арналары немесе 15 толық дуплексті арналар бар.

Өте сирек (жақсы, өте сирек) 50 гигагерц торы бар DWDM тығыздау жүйелері қолданылады. Бұл кәдімгі 100 ГГц тордың екі көршілес негізгі арналары арасында қосымша қосалқы арна бар дегенді білдіреді. Мұндай арналар Q және H деп аталады: Q– диапазондағы ішкі арналарЛ(мысалы, Q80 – жиілігі 188050 ГГц, толқын ұзындығы 1594,22 нм), Х– диапазондағы ішкі арналарC(мысалы, H23 – жиілігі 19230 ГГц, толқын ұзындығы 1558,58 нм). Мұндай тығыздау жүйелерінде С диапазонында 61 негізгі арна және 61 қосымша арна бар, барлығы 122 арна. L диапазонында 53 негізгі және 53 ішкі арна, барлығы 106 арна бар. Жалпы қуат == 122+106 == 228 бір бағытты арна немесе 114 толық дуплексті байланыс арнасы! Бұл көп. Өте көп. Бірақ бұл өте қымбат және автор 50 ГГц торы бар толық жүктелген DWDM жүйесі бар жобалар туралы ешбір сөзді көрмеген.

Жинақтау:

- DWDM жүйесінің «жеңіл нұсқасы» 200 ГГц торына ие және 15 CWDM арнасына (1270нм-1510нм, 1590нм, 1610нм) орын қалдыра отырып, C диапазонында 15 толық дуплексті арнаны қамтамасыз ете алады;

Стандартты DWDM жүйесінде 100 ГГц торы бар және C диапазонында 30 толық дуплексті арнаны және L диапазонында 26 толық дуплексті арнаны қамтамасыз ете алады, сонымен бірге 15 CWDM арнасына (1270нм-1510нм, 1590нм, 1610нм);

Толық DWDM жүйесінде 50 ГГц тор бар және 15 CWDM арнасына (1270нм-1510нм, 1590нм) орын қалдырып, C диапазонында 60 толық дуплексті арнаны және L диапазонында 52 толық дуплексті арнаны қамтамасыз ете алады. , 1610нм);

Санаттағы танымал: