mājas › Programmas › Cwdm nesējfrekvences vērtība. Kādas tehnoloģijas operatori var izmantot, lai uzlabotu esošo optisko tīklu iespējas? Līnijas kvalitātes novērtējums

Cwdm nesējfrekvences vērtība. Kādas tehnoloģijas operatori var izmantot, lai uzlabotu esošo optisko tīklu iespējas? Līnijas kvalitātes novērtējums

Bieži rodas jautājumi, kāda ir atšķirība starp CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) un DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) tehnoloģijām, izņemot atšķirīgu kanālu skaitu. Tehnoloģijas ir līdzīgas sakaru kanālu, ievades-izejas kanālu organizācijas principos, taču tām ir pilnīgi atšķirīga tehnoloģiskās precizitātes pakāpe, kas lielā mērā ietekmē līnijas parametrus un risinājumu izmaksas.

Viļņu garumu un CWDM un DWDM kanālu skaits

CWDM WDM tehnoloģija ietver 18 viļņu garumu 1 izmantošanu, savukārt ar precīzu DWDM WDM var izmantot līdz pat 40 viļņu garumiem.

CWDM un DWDM frekvences režģis

Kanāli CWDM tehnoloģijā tiek atdalīti ar viļņu garumiem, DWDM - pēc frekvences 2) . Viļņa garumu aprēķina otrreiz no gaismas ātruma vakuumā un frekvences attiecības. CWDM izmanto viļņa garuma režģi ar soli 20 nm, standarta DWDM sistēmām 100 GHz un 50 GHz frekvenču režģi, augsta blīvuma DWDM izmanto 25 un 12,5 GHz režģus.

CWDM un DWDM viļņu garumi un frekvences

CWDM tehnoloģija izmanto viļņu garumus no 1270 līdz 1610 nm. Ņemot vērā filtru pielaides un joslas platumu, diapazons paplašinās līdz 1262,5 - 1617,5, kas ir 355 nm. mēs iegūstam 18 viļņu garumus.

DWDM ar 100 GHz tīklu nesēji svārstās no 191,5 (1565,50 nm) THz līdz 196,1 THz (1528,77 nm), t.i. 4,6 THz vai 36,73 nm plata josla. Kopā 46 viļņu garumi 23 dupleksajiem kanāliem.

DWDM ar 50 GHz režģi signāla frekvences ir diapazonā no 192 THz (1561,42 nm) - 196 THz (1529,55 nm), kas ir 4 THz (31,87 nm). Šeit ir 80 viļņu garumi.

CWDM un DWDM pastiprināšanas iespēja

WDM sistēmas, kuru pamatā ir CWDM tehnoloģija, neparedz daudzkomponentu signāla pastiprināšanu. Tas ir saistīts ar optisko pastiprinātāju trūkumu, kas darbojas tik plašā spektrā.

DWDM tehnoloģija, gluži pretēji, nozīmē signāla pastiprināšanu. Daudzkomponentu signālu var pastiprināt ar standarta erbija pastiprinātājiem (EDFA).

CWDM un DWDM diapazons

CWDM sistēmas ir paredzētas darbam salīdzinoši īsās līnijās, aptuveni 50-80 kilometru garumā.

DWDM sistēmas ļauj pārsūtīt datus attālumos, kas ir daudz lielāki par 100 kilometriem. Turklāt, atkarībā no signāla modulācijas veida, DWDM kanāli var darboties bez reģenerācijas vairāk nekā 1000 kilometru attālumā.

Piezīmes

1) 2015. gada sākumā optisko moduļu ražotāji, tostarp SKEO, ieviesa CWDM SFP moduļus ar viļņa garumu 1625 nm. Šis viļņa garums nav noteikts ITU G.694.2, bet ir izmantots praksē.

2) CWDM frekvenču režģi ir aprakstīti ITU G.694.2 standartā, DWDM - G.694.1 standartā (2. redakcija).

Viļņu garumu un CWDM un DWDM kanālu skaits

CWDM WDM tehnoloģija ietver 18 viļņu garumu 1 izmantošanu, savukārt ar precīzu DWDM WDM var izmantot līdz pat 40 viļņu garumiem.

CWDM un DWDM frekvences režģis

CWDM un DWDM viļņu garumi un frekvences

DWDM ar 100 GHz tīklu nesēji svārstās no 191,5 (1565,50 nm) THz līdz 196,1 THz (1528,77 nm), t.i. 4,6 THz vai 36,73 nm plata josla. Kopā 46 viļņu garumi 23 dupleksajiem kanāliem.

DWDM ar 50 GHz režģi signāla frekvences ir diapazonā no 192 THz (1561,42 nm) - 196 THz (1529,55 nm), kas ir 4 THz (31,87 nm). Šeit ir 80 viļņu garumi.

CWDM un DWDM pastiprināšanas iespēja

WDM sistēmas, kuru pamatā ir CWDM tehnoloģija, neparedz daudzkomponentu signāla pastiprināšanu. Tas ir saistīts ar optisko pastiprinātāju trūkumu, kas darbojas tik plašā spektrā.

DWDM tehnoloģija, gluži pretēji, nozīmē signāla pastiprināšanu. Daudzkomponentu signālu var pastiprināt ar standarta erbija pastiprinātājiem (EDFA).

CWDM un DWDM diapazons

CWDM sistēmas ir paredzētas darbam salīdzinoši īsās līnijās, aptuveni 50-80 kilometru garumā.

Piezīmes

1) 2015. gada sākumā optisko moduļu ražotāji, tostarp SKEO, ieviesa CWDM SFP moduļus ar viļņa garumu 1625 nm. Šis viļņa garums nav noteikts ITU G.694.2, bet ir izmantots praksē.

2) CWDM frekvenču režģi ir aprakstīti ITU G.694.2 standartā, DWDM - G.694.1 standartā (2. redakcija).

Tehnoloģiju iepakotā viļņa garuma dalīšanas multipleksēšana (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) ir izstrādāta, lai radītu jaunas paaudzes optiskos mugurkaulus, kas darbojas ar vairāku terabitu ātrumu un. Informācija optiskās šķiedras sakaru līnijās vienlaikus izlaida lielu skaitu gaismas viļņu. DWDM tīkli darbojas pēc kanālu pārslēgšanas principa, katrs gaismas vilnis ir viens spektrālais kanāls un ir būtiska informācija.

DWDM iespējas

Kanālu skaits vienā šķiedrā - 64 gaismas stari 1550 nm loga caurspīdīgumā. Katrs gaismas vilnis pārraida informāciju ar ātrumu 40 Gb / s. Tiek veikta arī aparatūras izstrāde ar datu pārraides ātrumu līdz 100 Gbit/s un Cisco, jau notiek šādas tehnoloģijas izstrāde.

DWDM tehnoloģijai ir priekštece - viļņu dalīšanas multipleksēšanas tehnoloģija (Wave Division Multiplexing, WDM), kas izmanto četrus spektrālo kanālu pārraides logus 1310 nm un 1550 nm ar nesēja atstarpi 800-400 GHz. Multipleksēšana DWDM tiek saukta par "sabiezinātu" tāpēc, ka tā izmanto ievērojami mazāku attālumu starp viļņu garumiem nekā WDM.

frekvenču plāni

Pašlaik divi no frekvenču plāniem (ti, frekvenču kopa, kas viena no otras ir atdalītas ar nemainīgu vērtību) ir noteiktas ieteikums G.692 sektors ITU-T:

Frekvenču plāna solis (atstarpe starp blakus esošajiem frekvenču kanāliem) ir 100 GHz (0,8 nm = JĀ), kur datu pārraides vilnis 41 tiek piemērots diapazonā no 1528,77 (196,1 THz) līdz 1560,61 nm (192,1 THz);
Frekvenču plāns ar soli 50 GHz (JĀ = 0,4 nm), ļaujot pārsūtīt tajā pašā 81 viļņa garuma diapazonā.
Daži uzņēmumi ražoja arī iekārtas, plaši sauktās viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas iekārtas (High-Dense WDM, HDWDM), kas spēj darboties ar frekvenci līdz 25 GHz.

Galvenā problēma superblīvu DWDM sistēmu konstruēšanā ir tā, ka, samazinoties frekvences solim, notiek blakus esošo kanālu spektru pārklāšanās un gaismas stara izplūšana. Tas noved pie kļūdu skaita palielināšanās un nespējas pārsūtīt informāciju par sistēmu

DWDM frekvenču plāni

Tālāk norādītajos kanālu plāni pašlaik tiek izmantoti dažāda veida DWDM sistēmām, CWDM, HDWDM, WDM.

Frekvenču plāni DWDM

Optisko šķiedru pastiprinātāji

DWDM tehnoloģijas praktiskie panākumi daudzējādā ziņā noteica optisko šķiedru pastiprinātāju izskatu. Optiskās ierīces tieši pastiprina gaismas signālus 1550 nm diapazonā, novēršot nepieciešamību pēc starpposma pārveidošanas elektriskā formā, tāpat kā SDH tīklā izmantotie reģeneratori. Elektrisko signālu reģenerācijas sistēmu trūkums ir tāds, ka tām ir jāizmanto noteikta veida kodēšana, kas padara tās diezgan dārgas. Optiskie pastiprinātāji, "caurspīdīga" pārraides informācija, ļauj palielināt līnijas ātrumu bez nepieciešamības uzlabot pastiprinātāja blokus. Sekcijas garums starp optiskajiem pastiprinātājiem var sasniegt 150 km vai vairāk, kas nodrošina ekonomiskus DWDM mugurkaula ģenerēšanu, kurā multipleksa sekcijas garums šodien ir 600-3000 km, izmantojot starpposma optiskos pastiprinātājus no 1 līdz 7.

Ieteikums ITU-T G.692 definēja trīs pastiprinošo sekciju veidus, ti, sekcijas starp diviem blakus esošiem multipleksoriem, DWDM:

L (garš)- parauglaukums sastāv no ne vairāk kā 8 optisko sakaru līniju laidumiem un 7 optiskajiem pastiprinātājiem, maksimālais attālums starp ampēriem - līdz 80 km ar maksimālo posma kopējo garumu 640 km;
V (ļoti garš)- parauglaukums sastāv no ne vairāk kā 5 optisko sakaru līniju laidumiem un 4 optiskajiem pastiprinātājiem, maksimālais attālums starp ampēriem - līdz 120 km ar maksimālo kopējo garumu 600 km posma;
U (īpaši garš)- gabals bez atkārtotājiem līdz 160 km

Ierobežojumi, kas attiecas uz brīvas kustības apjomu un ilgu laiku, kas saistīti ar optiskā signāla pasliktināšanos optiskajā pastiprinājumā. Lai gan optiskais pastiprinātājs atjauno signāla stiprumu, tas pilnībā nekompensē hromatiskās dispersijas (t.i. dažādu viļņu garumu izplatīšanās dažādos ātrumos, kuru dēļ signāls uztverošā galā tiek "izsmērētas" šķiedras) un citu nelineāro efektu efektu. Tāpēc, lai izveidotu plašāku maģistrāli, starp pastiprinošajām daļām ir jāuzstāda DWDM multipleksori, kas veic signāla reģenerāciju, pārveidojot to elektriskā formā un atpakaļ. Lai samazinātu nelineāros efektus DWDM signāla ierobežojumā, tiek piemērots arī energosistēmas.

Tipiskas topoloģijas

Īpaši garš divu punktu savienojums, pamatojoties uz termināla multipleksoriem, DWDM

DWDM shēma ar ieeju-izeju starpmezglos

gredzena topoloģija

Gredzena topoloģija nodrošina DWDM tīkla izdzīvošanu, izmantojot liekus ceļus. satiksmes aizsardzības metodes, ko izmanto DWDM, līdzīgi kā SDH metodes. Dažiem savienojums tika nodrošināts, starp tā galapunktiem ir izveidoti divi ceļi: galvenais un rezerves. Multipleksera galapunkts salīdzina abus signālus un izvēlas labāko signāla kvalitāti.

Zvana DWDM multiplekseri

Tīkla topoloģija

Attīstoties DWDM tīkliem, arvien vairāk tiek izmantota tīkla topoloģija, kas nodrošina vislabāko veiktspēju elastības, veiktspējas un elastības ziņā nekā citas topoloģijas. Tomēr, lai ieviestu tīkla topoloģiju, jums ir jābūt optiskiem šķērssavienojumiem (Optical Cross-Connector, PL), kas ne tikai pievieno viļņus kopējam tranzīta signālam un izvada tos, tāpat kā multipleksora ieeja-izeja, bet arī atbalsta patvaļīgu pārslēgšanos starp optiskajiem signāliem, kas pārraida dažāda garuma viļņus.

Tīkla DWDM

optiskie multipleksori

Pasīvie multipleksori, ko izmanto DWDM tīklos (bez barošanas avota un aktīvās konversijas) un aktīvie multipleksori, demultiplekseri.

Pasīvie multipleksori	Aktīvie multipleksori
Mazs izstarotās gaismas viļņu skaits	Gaismas viļņu skaits ir ierobežots ar piemērojamo frekvenču plānu un gaismas viļņu kopu
Tas ļauj parādīt un ievadīt gaismas viļņu signālu, nemainot kopējo gaismas stara spektru	Tas neievieš papildu vājināšanos, jo nodrošina visu kanālu pilnīgu demultipleksēšanu un pārveidošanu elektriskā formā
Ievieš papildu vājināšanu	Tam ir augstas izmaksas
Tam ir budžeta izmaksas

Optiskie šķērssavienojumi

Tīklos ar tīkla topoloģiju ir nepieciešams nodrošināt elastību, lai mainītu savienojumu viļņa maršrutu starp tīkla abonentiem. Šādas iespējas nodrošina optiskus šķērssavienojumus, lai vadītu jebkuru no viļņiem jebkurā izejas portā no katra ieejas porta signāla (protams, ar nosacījumu, ka neviens cits šī porta signāls neizmanto šo vilni, ir jāveic cits apraides viļņa garums).

Ir divu veidu optiskie šķērssavienojumi:

Optoelektroniskie šķērssavienotāji ar starpposma pārveidi elektriskā formā;
pilnībā optiskie šķērssavienojumi vai fotoniskie slēdži.

Mikro elektromehāniskā sistēma, MEMS

Faktori, kas jāņem vērā, veidojot DWDM sistēmas

Hromatiskā dispersija

Hromatiskā dispersija- tās ietekmes rezultātā, tai izplatoties pa šķiedru, optisko signālu veidojošie impulsi kļūst plašāki. Pārraidot signālus lielos attālumos, impulsi var tikt uzlikti blakus esošajiem, apgrūtinot precīzu atgūšanu. Palielinoties pārraides ātrumam, palielinās optiskās šķiedras garums un hromatiskās dispersijas efekts. Lai samazinātu hromatiskās dispersijas ietekmi uz pārraidītajiem signāliem, tiek izmantoti dispersijas kompensatori.

Polarizācijas režīma dispersija

PMD rodas optiskajā šķiedrā divu savstarpēji perpendikulāro polarizācijas režīma komponentu izplatīšanās ātrumu atšķirības dēļ, kas izraisa pārraidīto impulsu kropļojumus. Šīs parādības iemesls ir optiskās šķiedras ģeometriskās formas neviendabīgums. Polarizācijas režīma dispersijas ietekme uz pārraidītajiem optiskajiem signāliem ar pieaugošu ātrumu, palielinoties kanālu skaitam, un blīvēšanas sistēmu, palielinoties šķiedras garumam.

Stimulēta atpakaļ izkliede Mandelstam — Brillouin,šīs parādības būtība ir radīt periodisku domēnu optisku signālu ar mainīgu refrakcijas koeficientu - sava veida virtuālu difrakcijas režģi, caur kuru signāli izplatās kā akustiskais vilnis. Atspoguļojot šo virtuālo režģi, tiek pievienoti un pastiprināti signāli, veidojot apgrieztu optisko signālu ar samazinātu Doplera frekvenci. Šī parādība izraisa trokšņa līmeņa paaugstināšanos un novērš optiskā signāla izplatīšanos, jo liela daļa tā jaudas tiek izkliedēta pretējā virzienā. Šo parādību bieži kļūdaini sauc par atspoguļotu akustisko vilni.

Fāzes modulācija pie lieliem lāzera signāla jaudas līmeņiem var rasties sava signāla fāzes modulācija. Šī modulācija paplašina diapazonu un paplašina vai saspiež signālu laikā atkarībā no hromatiskās dispersijas zīmes. Blīvās WDM sistēmās pašmodulācijas signāls ar paplašināta spektra signāliem var tikt uzklāts uz blakus esošajiem kanāliem. Fāzes modulācijas signāls tiek palielināts, palielinot jaudu, palielinot pārraides ātrumu un ar negatīvu hromatisko dispersiju. Fāzes modulācijas ietekme tiek samazināta pie nulles vai nelielas pozitīvas hromatiskās dispersijas

šķērsfāžu modulācija, parādības rezultātā signāls modulē viena kanāla signālu fāzi no blakus kanāliem. Faktori, kas ietekmē šķērsfāžu modulāciju, sakrīt ar faktoriem, kas ietekmē fāzes modulāciju. Turklāt šķērsfāžu modulācijas efekts ir atkarīgs no kanālu skaita sistēmā.

četru viļņu sajaukšana, tiek parādīts lāzera jaudas sliekšņa līmenī, un tādā gadījumā šķiedras nelineārie raksturlielumi izraisa trīs viļņu mijiedarbību un ceturto jaunā izskata viļņu, kas var sakrist ar cita kanāla frekvenci. Šāda pārklājuma frekvence palielina trokšņa līmeni un apgrūtina signāla uztveršanu

Ievietošanas EDFA pastiprinātāja troksnis,Šīs parādības iemesls - pastiprinātās spontānās emisijas jauda, kas rodas edfa pastiprinātāju konstrukcijas īpatnību dēļ. Procesā, kas iet caur pastiprinātāju uz noderīgo optiskā signāla komponentu, tiek pievienots troksnis, tādējādi samazinot "signāla / trokšņa" attiecību, kā rezultātā signāls var tikt uztverts kļūdaini. Šī parādība ierobežo in-line pastiprinātāju skaitu.

DWDM tehnoloģija

Blīvā viļņa garuma dalīšanas multipleksēšana (DWDM) ir modernās tehnoloģijas liela skaita optisko kanālu pārraide pa vienu šķiedru, kas ir jaunās paaudzes pamatā tīkla tehnoloģijas. Šobrīd telekomunikāciju nozare piedzīvo nebijušas pārmaiņas, kas saistītas ar pāreju no balss sistēmām uz datu pārraides sistēmām, kas ir interneta tehnoloģiju un dažādu tīkla lietojumprogrammu straujās attīstības sekas. Plaši izvēršot datu pārraides tīklus, tiek pārveidota pati tīkla arhitektūra. Tāpēc ir nepieciešamas fundamentālas izmaiņas tīklu projektēšanas, kontroles un pārvaldības principos. Jaunās paaudzes tīkla tehnoloģijas ir balstītas uz vairāku viļņu garumu optiskajiem tīkliem, kuru pamatā ir blīva viļņu multipleksēšana DWDM (blīvā viļņu dalīšanas multipleksēšana).

Tehnoloģijas apraksts

Vissvarīgākais blīvo viļņu multipleksēšanas tehnoloģijas parametrs neapšaubāmi ir attālums starp blakus esošajiem kanāliem. Kanālu telpiskā izkārtojuma standartizācija ir nepieciešama kaut vai tāpēc, ka uz tās pamata varēs uzsākt dažādu ražotāju iekārtu savstarpējās saderības testēšanu. Starptautiskās telekomunikāciju savienības ITU-T telekomunikāciju standartizācijas sektors apstiprināja DWDM frekvenču plānu ar attālumu starp blakus kanāliem 100 GHz (nm), (1. tabula). Tajā pašā laikā turpinās lielas debates par frekvenču plāna pieņemšanu ar vēl mazāku 50 GHz (nm) kanālu atstarpi. Bez izpratnes par katra frekvenču plāna ierobežojumiem un priekšrocībām pārvadātāji un organizācijas, kas plāno paplašināt savu tīkla jaudu, var saskarties ar ievērojamām grūtībām un nevajadzīgiem ieguldījumiem.

100 GHz tīkls.

Labajā pusē esošajā tabulā parādīti 100 GHz frekvenču plāna režģi ar dažādu kanālu retuma pakāpi. Visiem režģiem, izņemot vienu 500/400, ir vienādā attālumā esošie kanāli. Vienots kanālu sadalījums optimizē viļņu pārveidotāju, noskaņojamo lāzeru un citu pilnībā optisko tīkla ierīču veiktspēju un atvieglo mērogošanu.

Konkrēta frekvenču plāna tīkla ieviešana lielā mērā ir atkarīga no trim galvenajiem faktoriem:

izmantoto optisko pastiprinātāju veids (silīcijs vai fluora cirkonāts);
pārraides ātrums kanālā - 2,4 Gb / s (STM-16) vai 10 Gb / s (STM-64);
nelineāro efektu ietekme.

Turklāt visi šie faktori ir cieši saistīti.

Standarta silīcija šķiedras EDFA ir viens trūkums - liela pastiprinājuma variācija reģionā zem 1540 nm, kas noved pie zemākas signāla un trokšņa attiecības un ieguvuma nelinearitātes šajā reģionā. Gan ļoti zemas, gan ļoti augstas pastiprinājuma vērtības ir vienlīdz nevēlamas. Palielinoties joslas platumam, palielinās standarta pieļaujamā minimālā signāla un trokšņa attiecība - tātad STM-64 kanālam tā ir par 4-7 dB augstāka nekā STM-16. Tādējādi silīcija EDFA pastiprinājuma nelinearitāte vairāk ierobežo zonas lielumu STM-64 multipleksiem kanāliem (1540–1560 nm) nekā STM-16 un zemākas kapacitātes kanāliem (kur var izmantot gandrīz visu silīcija EDFA pastiprinājuma zonu, neskatoties uz nelinearitāti).

50 GHz tīkls.

Blīvāks, taču nestandartizēts frekvenču tīkla plāns ar 50 GHz intervālu ļauj efektīvāk izmantot 1540–1560 nm zonu, kurā darbojas standarta silīcija EDFA. Papildus šai priekšrocībai šim tīklam ir savi trūkumi.

In- vispirms, samazinoties starpkanālu intervāliem, palielinās četru viļņu sajaukšanas efekta ietekme, kas sāk ierobežot maksimālais garums starpreģenerācijas līnija (līnijas, kuru pamatā ir tikai optiskie pastiprinātāji).

In- otrais, nelielais attālums starp kanāliem 0,4 nm var ierobežot iespēju multipleksēt STM-64 kanālus. Kā redzams attēlā, STM-64 kanālu multipleksēšana ar intervālu 50 GHz nav pieļaujama, jo tad notiek blakus esošo kanālu spektru pārklāšanās. Tikai tad, ja vienam kanālam ir mazāks bitu pārraides ātrums (STM-4 un zemāks), pārklāšanās nenotiek.

IN- trešais, pie 50 GHz, prasības noskaņojamiem lāzeriem, multipleksoriem un citiem komponentiem kļūst stingrākas, kas samazina potenciālo iekārtu ražotāju skaitu, kā arī palielina tā izmaksas.

Multiplekseri DWDM

DWDM multipleksoriem (atšķirībā no tradicionālākiem WDM) ir divas atšķirīgas iezīmes:

tikai viena caurspīdīguma loga izmantošana 1550 nm C joslā 1530-1560 nm un L joslā 1570-1600 nm;
mazs attālums starp multipleksiem kanāliem, 0,8 vai 0,4 nm.

Turklāt, tā kā DWDM multipleksori ir paredzēti darbam ar lielu kanālu skaitu līdz 32 vai vairāk, kopā ar DWDM ierīcēm, kurās visi kanāli tiek multipleksēti (demultipleksēti) vienlaikus, ir atļautas arī jaunas ierīces, kurām WDM sistēmās nav analogu un kuras darbojas režīmā, kurā tiek pievienots vai izvadīts viens vai vairāki kanāli uz / no galvenā kanāla ar lielu skaitu citu multipleksu kanālu. Tā kā demultipleksera izejas porti/poli ir piešķirti noteiktiem viļņu garumiem, tiek uzskatīts, ka šāda ierīce tiek pasīvi maršrutēta pa viļņu garumiem. Sakarā ar nelielo attālumu starp kanāliem un nepieciešamību strādāt ar lielu kanālu skaitu vienlaikus, DWDM multiplekseru ražošanai ir nepieciešama daudz lielāka precizitāte, salīdzinot ar WDM multipleksoriem (parasti izmantojot caurspīdīguma logus 1310 nm, 1550 nm vai papildus viļņa garuma apgabalu ap 1650 nm). Ir svarīgi arī nodrošināt augstu tuvu (virziena) un tālu (izolācijas) šķērsrunu veiktspēju DWDM ierīces polios. Tas viss rada augstākas DWDM ierīču izmaksas salīdzinājumā ar WDM.

Attēlā "a" parādīta tipiska DWDM multipleksora diagramma ar spoguļatstarojošo elementu. Apskatīsim tā darbību demultipleksēšanas režīmā. Ienākošais multiplekss signāls nonāk ievades portā. Pēc tam šis signāls iziet cauri viļņvada plāksnei un tiek sadalīts pa vairākiem viļņvadiem, kas attēlo difrakcijas struktūru AWG (arrayed waveguide rest). Tāpat kā iepriekš, signāls katrā no viļņvadiem paliek multipleksēts, un katrs kanāls paliek pārstāvēts visos viļņvados. Tālāk signāli tiek atstaroti no spoguļa virsmas un rezultātā gaismas plūsmas atkal tiek savāktas viļņvada plāksnē, kur tās tiek fokusētas un traucētas - veidojas telpiski atdalīti, dažādiem kanāliem atbilstoši traucējumu intensitātes maksimumi. Viļņvada-plāksnes ģeometrija, jo īpaši izejas polu atrašanās vieta, un AWG struktūras viļņvadu garumi tiek aprēķināti tā, lai traucējumu maksimumi sakristu ar izejas poliem. Multipleksēšana notiek pretējā veidā.

Vēl viens veids, kā izveidot multipleksoru, ir balstīts nevis uz vienu, bet uz pāris viļņvadiem-plāksnēm (b att.). Šādas ierīces darbības princips ir līdzīgs iepriekšējam gadījumam, izņemot to, ka šeit tiek izmantota papildu plāksne fokusēšanai un traucējumiem.

DWDM multipleksori, kas ir pasīvas ierīces, rada lielu signāla vājināšanos. Piemēram, zaudējumi ierīcei (1.a att.), kas darbojas demultipleksēšanas režīmā, ir 4-8 dB ar liela attāluma šķērsrunu.

Transponderi un raiduztvērēji

Datu pārsūtīšanai viļņa garumā no DWDM tīkla var izmantot divu veidu ierīces - raiduztvērējus un DWDM transponderus. DWDM raiduztvērējiem ir dažādi formas faktori, un tos var izmantot pasīvos DWDM risinājumos.

Atšķirībā no raiduztvērējiem, transponderi ļauj pārveidot gala ierīces starojuma viļņa garumu DWDM viļņa garumā pārraidīšanai uz multipleksoru. Optiskā multipleksora ieejas saņem optiskos signālus, kuru parametri atbilst G.692 rekomendācijās noteiktajiem standartiem. Transponderim var būt atšķirīgs optisko ieeju un izeju skaits. Bet ja uz jebkuru transpondera ieeju var pielikt optisko signālu, kura parametrus nosaka rec. G.957, tad tā izejas signāliem pēc parametriem jāatbilst rec. G.692. Šajā gadījumā, ja tiek saspiesti m optiskie signāli, tad pie transpondera izejas katra kanāla viļņa garumam jāatbilst tikai vienam no tiem saskaņā ar ITU frekvenču plāna režģi.

Optisko pastiprinātāju pielietojums

Optiskās pastiprināšanas tehnoloģijas attīstība, kuras pamatā ir EDFA, ir ievērojami mainījusi optisko šķiedru sakaru sistēmu projektēšanas metodoloģiju. Tradicionālās optiskās šķiedras sistēmās tiek izmantoti retranslatori-reģeneratori, kas palielina signāla jaudu (3.a att.). Kad garums starp attāliem mezgliem signāla vājināšanās ziņā sāk pārsniegt maksimālo pieļaujamo laiduma garumu starp blakus esošajiem mezgliem, starppunktos tiek uzstādīti papildu reģeneratori, kas saņem vājš signāls, pastipriniet to optoelektroniskās pārveidošanas procesā, atjaunojiet impulsa atkārtojuma darba ciklu, frontes un laika raksturlielumus, un pēc pārveidošanas optiskajā formā pareizais pastiprinātais signāls tiek pārraidīts tālāk tādā pašā formā, kāds tas bija iepriekšējā reģeneratora izejā. Lai gan šādas reģenerācijas sistēmas darbojas labi, tās ir ļoti dārgas un pēc uzstādīšanas nevar palielināt līnijas jaudu.

Pamatojoties uz EDFA, līnijas jaudas zudumi tiek pārvarēti ar optisko pastiprināšanu (3.b attēls). Atšķirībā no reģeneratoriem šī "caurspīdīgā" pastiprināšana nav saistīta ar signāla bitu pārraides ātrumu, kas ļauj pārsūtīt informāciju ar lielāku ātrumu un palielināt caurlaidspēju, līdz stājas spēkā citi ierobežojošie faktori, piemēram, hromatiskā dispersija un polarizācijas modālā dispersija. EDFA spēj arī pastiprināt daudzkanālu WDM signālu, pievienojot joslas platumam vēl vienu dimensiju.

Lai gan oriģinālā lāzera raidītāja ģenerētajam optiskajam signālam ir skaidri noteikta polarizācija, visiem pārējiem mezgliem optiskā signāla ceļā, ieskaitot optisko uztvērēju, vajadzētu parādīt vāju to parametru atkarību no polarizācijas virziena. Šajā ziņā EDFA optiskajiem pastiprinātājiem, kam raksturīga vāja pastiprinājuma atkarība no polarizācijas, ir taustāmas priekšrocības salīdzinājumā ar pusvadītāju pastiprinātājiem.

Atšķirībā no reģeneratoriem, optiskie pastiprinātāji rada papildu troksni, kas jāņem vērā. Tāpēc kopā ar pastiprinājumu viens no svarīgiem EDFA parametriem ir trokšņa rādītājs.

ROADM ierīču pielietojums

Konfigurējama optiskā ievades/izvades multipleksora (ROADM) izmantošana ļauj elastīgi izvietot un attālināti konfigurēt spektrālos kanālus. Jebkurā ROADM tīkla mezglā ir iespējams pārslēgt spektrālā kanāla stāvokli uz I/O un no gala līdz galam, nepārtraucot esošos pakalpojumus. Strādājot ar noskaņojamu lāzeru, ROADM nodrošina elastīgu spektrālo kanālu vadību. ROADM ļauj veidot tīklus ar vairākiem gredzeniem vai jauktus tīklus: pamatojoties uz selektīvu spektrālo kanālu pārslēgšanu (WSS) tehnoloģiju.

DWDM tīklu veidošana

Pilsētas DWDM tīkli, kā likums, tiek veidoti, izmantojot gredzenu arhitektūru, kas ļauj izmantot aizsardzības mehānismus DWDM līmenī ar atkopšanas ātrumu ne vairāk kā 50 ms. Ir iespējams izveidot tīkla infrastruktūru uz vairāku piegādātāju aprīkojuma ar papildu izplatīšanas līmeni, pamatojoties uz Metro DWDM aprīkojumu. Šis līmenis tiek ieviests, lai organizētu trafika apmaiņu starp tīkliem ar dažādu uzņēmumu aprīkojumu.

DWDM tehnoloģijā minimālā signāla izšķirtspēja ir optiskais kanāls jeb viļņa garums. Lielu transporta tīklu izbūvei ir pamatota veselu viļņu garumu izmantošana ar kanāla jaudu 2,5 vai 10 Gbit/s satiksmes apmaiņai starp apakštīkliem. Bet multiplekseru transponderi ļauj organizēt satiksmes apmaiņu starp apakštīkliem STM-4/STM-1/GE signālu līmenī. Sadales līmeni var veidot arī uz SDH tehnoloģijas bāzes. Bet DWDM ir liela priekšrocība, kas saistīta ar vadības kanālu un gaisvadu kanālu (piemēram, gaisvadu) caurspīdīgumu. Iepakojot SDH/ATM/IP signālus optiskajā kanālā, pakešu struktūra un saturs nemainās. DWDM sistēmas pārrauga tikai atsevišķus baitus, lai pārbaudītu signālu pareizību. Tāpēc apakštīklu savienojumu DWDM infrastruktūrā vienā viļņa garumā var uzskatīt par savienojumu ar optisko kabeļu pāri.

Izmantojot dažādu ražotāju iekārtas, caur cita ražotāja DWDM tīklu tiek savienoti divi viena ražotāja datu pārraides apakštīkli. Vadības sistēma, kas ir fiziski savienota ar vienu apakštīklu, var kontrolēt arī cita apakštīkla darbību. Ja izplatīšanas līmenī izmantotu SDH iekārtas, tas nebūtu iespējams. Tādējādi, pamatojoties uz DWDM tīkliem, dažādu ražotāju tīklus var apvienot, lai pārraidītu neviendabīgu trafiku.

SFP (WDM, CWDM, DWDM) — KAS TAS IR? KAM TAS PRIEKŠĒJĀS?

Viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanas (WDM) tehnoloģijas.

Spektrālā multipleksēšana ir balstīta uz optisko kanālu multipleksēšanas metodi. Princips šī metode ir tas, ka katra informācijas plūsma tiek pārraidīta pa vienu optisko šķiedru ar atšķirīgu viļņa garumu (ar atšķirīgu nesējfrekvenci), kas ir atdalīta viena no otras 20 nm attālumā.

Ar speciālu ierīču – optisko multipleksoru – palīdzību straumes tiek apvienotas vienā optiskā signālā, kas tiek ievadīts optiskajā šķiedrā. Uztvērēja pusē tiek veikta apgrieztā darbība - demultipleksēšana, kas tiek veikta, izmantojot optiskos demultiplekserus. Tas paver patiesi neizsmeļamas iespējas gan palielināt līnijas jaudu, gan veidot sarežģītus topoloģiskos risinājumus, izmantojot vienu šķiedru.

Izvēloties kanālu skaitu, pievērsiet uzmanību izmantotās vienmoda šķiedras veidam!
Piemēram, G.652B šķiedrās (šķiedra ar ūdens maksimumu pie viļņa garuma 1383 nm) pie īsiem viļņu garumiem ir lieli starojuma zudumi, saistībā ar to tiek samazināts pieļaujamais pārraides attālums un spektrālo kanālu skaits būs mazāks par nepieciešamo.

Coarse WDM sistēmās saskaņā ar ITU G.694.2 ieteikumu jāizmanto ne vairāk kā 18 nesēji ar 20 nm soli: 1270, 1290, 1310 ... 1570, 1590, 1610, t.i. ja kopējais nepieciešamais joslas platums nepārsniedz 340 nm. Jāņem vērā, ka tik plaša diapazona malās vājināšanās ir diezgan liela, īpaši īso viļņu reģionā. Tā sauktā Zero Water Peak Fiber (ZWPF, Zero Water Peak Fiber; LWPF, Low Water Peak Fiber) ļāva palielināt kanālu skaitu līdz 18, kuru parametrus nosaka ITU-T G.652.C/D rekomendācija. šķiedrās šāda veida absorbcijas maksimums pie viļņa garuma 1383 nm tiek novērsts, un vājināšanās pie šī viļņa garuma ir aptuveni 0,31 dB/km.

G.653 šķiedra izrādījās nepiemērota strauji attīstošajai jaunajai WDM tehnoloģijai nulles dispersijas dēļ pie 1550 nm, kā rezultātā šajās sistēmās strauji pieauga signāla kropļojumi no četru viļņu sajaukšanas. G.655 optiskā šķiedra izrādījās vispiemērotākā blīvai un augsta blīvuma WDM (DWDM un HDWDM), bet nesen standartizētā G.656 optiskā šķiedra retajam WDM.
Šķiedru izveide bez “ūdens pīķa” ļāva sakaru sistēmās izmantot visus viļņus diapazonā no 1260 līdz 1625 nm, t.i. kur kvarca optiskajai šķiedrai ir vislielākā caurspīdīgums.

PAMATA IEKĀRTAS

Multiplekseri/demultiplekseri (MUX/DEMUX);ļauj summēt un atdalīt optiskos signālus.

ļauj izvēlēties un pievienot signālu šķiedrai noteiktās nesēja frekvencēs.

Atkarībā no uzdevuma multipleksora / demultipleksera (Mux / Demux) konfigurāciju nosaka šādi raksturlielumi:

Divšķiedru multiplekseris (2 šķiedras)
Vienas šķiedras multipleksors(1 šķiedra (viena šķiedra) vai divvirzienu)
4 vai 8 kanālu multiplekseris(8 vai 16 viļņu garumi) darbojas uz vienas šķiedras
8 vai 16 kanāli, divu šķiedru
multipleksors ar diviem "kopējiem"(KOPĪGI) secinājumus lai ieviestu "gredzena" topoloģiju
Topoloģijām “Punkts-punkts” vai “Zvana signāls” ir nepieciešams “pāru” (Tx-Rx porti) multipleksoru komplekts – Mux/Demux Type I, Mux/Demux Type II.
Savienotāji - FC,SC,LC,ST,FA,SA

Multiplekseru piegāde iespējama šādās versijās:
Rackmount 19" 1RU
Plastmasas korpusā(stiprināšanai pie sienas vai piedurknes)
Pēc savienotāja veida– LC, SC utt.

SFP (Small Form Factor Pluggable) raiduztvērēji (SFP,SFP+, X2, XFP) – veidot un uztvert optiskos signālus (noteiktu viļņu garumu) CWDM sistēmā; pārveidot signālu no elektriskā uz optisko un otrādi. SFP modulis apvieno raidītāju (raidītāju) un uztvērēju (uztvērēju) vienlaikus. Tāpēc tas atbalsta vienlaicīgu datu pārraidi un saņemšanu, izmantojot divas saites vienā kanālā. Kopš radio laikiem šādas ierīces sauc par raiduztvērējiem. Tāpēc SFP moduļus sauc par raiduztvērējiem.

Katrs SFP raiduztvērējs darbojas ar divām šķiedrām un, atšķirībā no standarta divu šķiedru 1000Base LX raiduztvērējiem, darbojas divos dažādos viļņu garumos - platjoslas uztvērējs darbojas ar vienu viļņa garumu un raidītājs ar citu.
Lai izveidotu datu kanālu SFP sistēmā, raiduztvērēji tiek komplektēti pa pāriem.

Raiduztvērēji atšķiras arī pēc signāla stipruma (nobraukuma), t.i., tie darbojas dažādos attālumos.

Stiprākai optiskā signāla saspiešanai tiek izmantoti "krāsu" SFP moduļi, kas darbojas noteiktā viļņu garuma diapazonā. (CWDM). Šādi SFP raiduztvērēji ir paredzēti "galvenā nesēja" optisko signālu ģenerēšanai no 1270 līdz 1610 nm (20 nm solis).

Ir pieejami SFP moduļi, kas darbojas gan ar vienu, gan ar divām šķiedrām ar caurlaidspēju 1,25, 2,5 un 4,25 Gbps. Šos moduļus var uzstādīt tieši gandrīz jebkura ražotāja komutācijas iekārtās, kas ļauj netraucēti integrēt CWDM esošajā infrastruktūrā. Tas pats modulis var kalpot kā Gigabit Ethernet, Fibre Channel vai SDH interfeiss, kas ievērojami palielina risinājuma elastību.

Ir iespējams arī uzstādīt CWDM SFP moduļus multivides pārveidotāja šasijā. Šasijas izmantošana ir elastīgākais risinājums, kas pilnībā novērš aparatūras nesaderības problēmas. Izmantojot šasiju, jūs iegūstat standarta 1000BASE-T Gigabit Ethernet portus pie izejas, kas novērš dārgus slēdžus ar SFP portiem.

Īpaša uzmanība jāpievērš 10 Gb / s kanālu saspiešanai. Pirms trim gadiem nebija neviena raiduztvērēja, kas darbotos ar ātrumu 10 Gb / s un atbalstītu retu viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas sistēmu frekvenču režģa viļņu garumus; šobrīd šādi moduļi ir parādījušies, taču to izmantošana uzliek ievērojamus ierobežojumus sistēmas iespējām, salīdzinot ar kanālu multipleksēšanu 1,25 Gb / sb / s.

Šobrīd nav 10 Gb/s lāzeru, kas darbotos 1350-1450 nm viļņu garuma diapazonā, līdz ar to maksimālais multipleksēto 10 Gb/s kanālu skaits nevar pārsniegt 12, izmantojot divas G.652D šķiedras. Turklāt, izmantojot 10 Gbit/s kanālus, jāņem vērā, ka šādu moduļu maksimālais optiskais budžets šobrīd nav lielāks par 28 dBm, kas atbilst aptuveni 80 kilometru diapazonam pa vienmodu šķiedru. Gadījumos, kad nepieciešams kondensēt un pārraidīt vairāk nekā 12 10 Gbit/s kanālus, t.sk. attālumiem, kas lielāki par 80 kilometriem, tiek izmantota DWDM iekārta.

OADM moduļi - ievades/izvades multipleksori; ļauj atlasīt un pievienot signālu šķiedrai noteiktos nesējos.

Pamatīpašības:
Viena kanāla ieeja/izvade
Pasīvā optika
Zems ievietošanas zudums atvilces maršrutēšanas saitēm
Īpašs viļņa garums gala lietotājam

Būtībā OADM moduļi ir vienkanāla un divkanālu. To atšķirība ir spēja uztvert un saņemt optisko signālu no viena vai diviem multipleksoriem, un fiziski tā ir viena vai divu raiduztvērēju vienību klātbūtne. Attiecīgi vienkanāla OADM modulim ir viens raiduztvērēja bloks un tas spēj strādāt tikai ar vienu multipleksoru vienā virzienā. Divu kanālu OADM modulim ir divas raiduztvērēja vienības un tas spēj strādāt "divos virzienos" ar diviem multipleksoriem/demultiplesoriem.

Viena kanāla OADM moduļa raiduztvērēja blokam ir četras saskarnes:

Com ports - saņem signālu no multipleksora
Express ports - nodod signālu citiem sistēmas elementiem
Pievienot portu - līnijai pievieno kanālu noteiktā viļņa garumā,
Drop port - izvelk kanālu noteiktā viļņa garumā no līnijas.

Šādām ierīcēm nav ierobežojumu attiecībā uz protokoliem vai joslas platumu.
Attiecīgi divu kanālu OADM modulim ir divi papildu pievienošanas un nomešanas porti.
Ja tiek izmantota divu šķiedru sistēma, tiek pievienoti arī Com2 un Express2 porti.
Viena kanāla OADM modulis ir savienots pārī ar vienu SFP raiduztvērēju, divkanālu OADM modulis ir savienots pārī ar diviem

Termināļa tranzīta modulis OADM ( drop/pass modulis) novirza vienu saiti no mugurkaula un novirza to uz vietējo ostu. Atlikušie kanāli tiek tieši nodoti citiem tīkla mezgliem.

OADM viena kanāla multipleksēšanas modulim (nomešanas/pievienošanas modulim) ir divas lokālās saskarnes. Pirmais izņem vienu kanālu no mugurkaula un novirza to uz vietējo portu, otrais pievieno šo kanālu atpakaļ mugurkaula pretējā virzienā. Šāds modulis ir nepieciešams, veidojot "gredzena" topoloģijas tīklu.

OADM moduļu piegāde ir iespējama šādās versijās:
Rack 19” 1RU
Plastmasas korpusā (stiprināšanai pie sienas vai piedurknes)
Savienotāji - LC, SC utt.

Galvenās WDM sistēmas ir:

- WDM (viļņu garuma dalīšanas multipleksēšana)

- CWDM (rupja viļņa garuma dalīšanas multipleksēšana)

Tātad, kas ir WDM?

Tehnoloģija optisko signālu pievienošanai ar dažādiem viļņu garumiem, kas tiek pārraidīti vienlaicīgi pa vienu šķiedru 2 vai vairāk signālu, kas tālākajā galā atdalīti ar viļņu garumiem. Tipiskākā (2 kanālu WDM) vienā šķiedrā apvieno 1310 nm un 1550 nm viļņu garumus.

Divu kanālu WDM (un trīs kanālu) var izmantot, lai ātri un viegli pievienotu papildu (vai divus papildu) viļņu garumus. To ir ļoti viegli uzstādīt un savienot, un tas ir ļoti lēts. Vairumā gadījumu WDM ir visrentablākais risinājums šķiedru trūkumam, nodrošinot 2 līdz 1 vai 3: 1 šķiedras pieaugumu, apvienojot 1310 nm, 1550 nm un 1490 nm viļņu garumus vienā šķiedrā.

Ja ir nepieciešams vairāk kanālu, lai paplašinātu esošo šķiedru infrastruktūru, CWDM nodrošina efektīvu risinājumu īsiem optiskajiem laidumiem (līdz 80 km). CWDM var viegli un ātri pievienot līdz pat 18 papildu viļņu garumiem ITU standartizētajās frekvencēs. Tas ir ideāli piemērots vidēja izmēra tīkliem ar šķērsvirziena izmēriem līdz 100 km. Tā kā viļņu garuma atstatums ir 20 nm, var izmantot lētākus lāzerus, kas rada ļoti zemas izmaksas. CWDM sistēmām, lai arī tās ir daudzkanālu, nav nekādu optisko pastiprināšanas mehānismu, un diapazona ierobežojumus nosaka kanāls ar maksimālo vājinājumu. Turklāt kanāliem no 1360 nm līdz 1440 nm reģionā var būt vislielākais vājināšanās (no 1 līdz 2 dB/km) ūdens maksimuma dēļ šajā reģionā dažiem optisko kabeļu veidiem.

Ja nepieciešama liela jauda vai liela attāluma pārraide, risinājumi DWDM ir vēlamā metode šķiedru kapacitātes palielināšanai. Pateicoties augstas precizitātes lāzeriem, kas optimizēti darbībai 1550 nm logā (lai samazinātu zudumus), DWDM sistēmas ir ideāls risinājums prasīgākiem tīkliem. DWDM sistēmas var izmantot EDFA, lai pastiprinātu visus viļņu garumus DWDM logā un pagarinātu pārraides garumu līdz 500 km.

DWDM sistēmu diapazons parasti ir ierobežots līdz 4–5 pastiprinājuma diapazoniem EDFA pastiprinātās spontānās emisijas (ASE) trokšņa dēļ. Ir pieejami simulācijas rīki, lai precīzi noteiktu, cik daudz EDFA var instalēt. Lielos attālumos (> 120 km) izkliede var būt problemātiska, tādēļ ir nepieciešams uzstādīt izkliedes kompensācijas moduļus. EDFA pastiprinājuma diapazonā DWDM josla ir ierobežota līdz viļņu garumam no 1530 nm līdz 1565 nm.

Risinājumu veidi:

1. Punkts - punkts.

Punkts-punkts spektrālās sistēmas pievienošana optiskajai sistēmai ir vienkāršs un rentabls risinājums šķiedru trūkumam.
Sistēmas ar šādu topoloģiju ir raksturīgas liela skaita datu straumju vienlaicīgas pārraides problēmu risināšanai, lai palielinātu sniegto pakalpojumu skaitu (video, balss utt.). Šajā gadījumā tiek izmantotas jau esoša optiskā transporta tīkla šķiedras. Šajā darbības režīmā informācija tiek pārraidīta pa kanāliem starp diviem punktiem. Veiksmīgai datu pārraidei attālumā līdz 50-80 km ir nepieciešami multipleksori/demultiplekseri tajos mezglos, kur informācijas plūsmas tiks apvienotas un pēc tam atdalītas.

Filiāles savienojums

Šāda arhitektūra realizē informācijas pārsūtīšanu no viena mezgla uz otru ar starpmezgliem pa šo ceļu, kur iespējams pievienot un noņemt atsevišķus kanālus, izmantojot OADM moduļus. Maksimālo pieskārienu skaitu nosaka duplekso pārraides kanālu skaits (piemēram, 4 vai un līnijas optiskais budžets. Aprēķinot jāatceras, ka katrs OADM modulis ievieš vājinājumu, kā rezultātā attiecīgi samazinās kopējais ceļa garums. Optisko kanālu var izvilkt jebkurā ceļa punktā.

Šajā gadījumā OADM moduļi (divu kanālu) tiek uzstādīti starp diviem multipleksoriem / demultiplekseriem.
Šajā gadījumā katram divkanālu OADM modulim jābūt aprīkotam ar diviem SFP raiduztvērējiem.

Atzarojuma punkts.

Būtiskā atšķirība no pirmās opcijas ir otrā multipleksora / demultipleksera trūkums. Tādējādi signālu apmaiņa notiek starp centrālo sakaru mezglu un gala aprīkojumu dažādos līnijas posmos. Šāda arhitektūra šķiet daudzsološa no ekonomiskā viedokļa, kopš patiesībā tas ļauj izslēgt agregācijas līmeņa slēdzi no tīkla, ievērojami ietaupot šķiedru. Tajā pašā laikā attālumu no OADM moduļa (vienkanāla) līdz gala aprīkojuma (slēdža, maršrutētāja, multivides pārveidotāja) atrašanās vietai ierobežo tikai signāla jauda līnijā un ievietošanas zudumi no kompresijas iekārtas.

Priekšrocības
Optiskās šķiedras ietaupījums - WDM sistēma ļauj pārraidīt līdz 8 kanāliem vienā šķiedrā ar joslas platumu līdz 2,5 Gb / s kanālā
Neatkarīgi no jaudas - tikai aktīvajam aprīkojumam ir nepieciešama jauda
Nav problēmu ar "krišanu", pārstartēšanu utt.
Nav nepieciešams organizēt pastāvīgu piekļuvi sistēmas elementu atrašanās vietām - ir OADM moduļi, kas paredzēti ievietošanai optiskajās kastēs
"Cilvēka faktora" ietekmes līmeņa samazināšana - aktīvo komponentu trūkums, kam nepieciešama konfigurācija, vadība utt.
Ievērojams īpašuma izmaksu samazinājums – zemākas ekspluatācijas izmaksas
Salīdzinoši zemas izmaksas, iespēja atteikties no agregācijas līmeņa aprīkojuma
Maksimālais darbības diapazons ir 80 kilometri vai vairāk
Neatkarība no klienta protokoliem - līdz 18 neatkarīgu pakalpojumu pārraide pa diviem optisko šķiedru pāriem; caurspīdīgums visiem datu pārsūtīšanas protokoliem
Pieejamība dažāda veida aprīkojums montāžai dažādos apstākļos: statīvā, uzmavā, pie sienas.

Noteikti visi ir dzirdējuši par informācijas pārraidi pa optisko šķiedru tīkliem, kā arī to, ka šī metode nodrošina līdz šim lielāko ātrumu. Tieši pēdējais ir labs iemesls datu pārraides tehnoloģiju attīstībai, izmantojot optisko šķiedru. Pat šodien caurlaidspēja var sasniegt terabitus (1000 gigabitus) sekundē.

Salīdzinot ar citām informācijas pārsūtīšanas metodēm, TB / s lieluma pakāpe ir vienkārši nesasniedzama. Vēl viens šādu tehnoloģiju pluss ir pārraides uzticamība. Optisko šķiedru pārraidei nav elektrisko vai radio signālu pārraides trūkumu. Nav traucējumu, kas varētu sabojāt signālu, un nav nepieciešams licencēt radio frekvences izmantošanu. Tomēr maz cilvēku saprot, kā informācija kopumā tiek pārraidīta pa šķiedru, un vēl jo vairāk nav pazīstami ar specifiskām tehnoloģiju ieviešanām. Šajā rakstā mēs apskatīsim vienu no tiem - DWDM tehnoloģiju (blīvu viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanu).

Vispirms apskatīsim, kā informācija parasti tiek pārraidīta pa optisko šķiedru. Optiskā šķiedra ir viļņvads, kas nes elektromagnētiskie viļņi ar viļņa garumu aptuveni tūkstoš nanometru (10-9 m). Šis ir infrasarkanā starojuma reģions, kas nav redzams cilvēka acij. Un galvenā doma ir tāda, ka ar noteiktu šķiedras materiāla un tās diametra izvēli rodas situācija, kad dažiem viļņu garumiem šī vide kļūst gandrīz caurspīdīga, un pat tad, kad tā sasniedz robežu starp šķiedru un vidi, lielākā daļa enerģijas tiek atspoguļota atpakaļ šķiedrā. Tas nodrošina starojuma pāreju cauri šķiedrai bez lieliem zaudējumiem, un galvenais uzdevums ir saņemt šo starojumu šķiedras otrā galā. Protams, tik īss apraksts slēpj daudzu cilvēku milzīgo un grūto darbu. Nevajadzētu domāt, ka šādu materiālu ir viegli izveidot vai ka šis efekts ir acīmredzams. Gluži pretēji, tas ir jāuztver kā liels atklājums, jo tagad tas nodrošina vislabāko informācijas nodošanas veidu. Jums jāsaprot, ka viļņvada materiāls ir unikāla attīstība un no tā īpašībām ir atkarīga datu pārraides kvalitāte un traucējumu līmenis; Viļņvada izolācija ir izstrādāta, lai samazinātu enerģijas daudzumu, kas izplūst uz āru. Kas attiecas uz tehnoloģiju, ko sauc par "multipleksēšanu", tas nozīmē, ka jūs vienlaikus pārraidāt vairākus viļņu garumus. Tie nesadarbojas viens ar otru, un, saņemot vai pārraidot informāciju, traucējumu efekti (viena viļņa superpozīcija uz otru) ir nenozīmīgi, jo tie ir visizteiktākie vairākos viļņu garumos. Šeit mēs runājam par tuvu frekvenču izmantošanu (frekvence ir apgriezti proporcionāla viļņa garumam, tāpēc nav svarīgi, par ko runāt). Ierīce, ko sauc par "multiplekseri", ir aparāts informācijas kodēšanai vai dekodēšanai viļņu formā un otrādi. Pēc šī īsā ievada pāriesim pie konkrēta DWDM tehnoloģijas apraksta.

Galvenās DWDM multipleksoru īpašības, kas tos atšķir no tikai WDM multipleksoriem, ir:

tikai viena caurspīdīguma loga izmantošana 1550 nm pastiprināšanas apgabalā EDFA 1530-1560 nm (EDFA - optiskā pastiprināšanas sistēma);
mazi attālumi starp multipleksiem kanāliem - 3,2/1,6/0,8 vai 0,4 nm.

Uzziņai pieņemsim, ka redzamās gaismas viļņa garums ir 400–800 nm. Turklāt, tā kā pats nosaukums runā par blīvu (blīvu) kanālu pārraidi, kanālu skaits ir lielāks nekā parastajās WDM shēmās un sasniedz vairākus desmitus. Šī iemesla dēļ ir jāizveido ierīces, kas spēj pievienot kanālu vai to noņemt, atšķirībā no parastajām shēmām, kad visi kanāli tiek kodēti vai dekodēti vienlaikus. Ar šādām ierīcēm, kas darbojas vienā kanālā no daudziem, ir saistīta pasīvā viļņa garuma maršrutēšanas koncepcija. Ir arī skaidrs, ka darbs ar lielu kanālu skaitu prasa lielāku signāla kodēšanas un dekodēšanas ierīču precizitāti un izvirza augstākas prasības līnijas kvalitātei. Līdz ar to acīmredzams ierīču izmaksu pieaugums - vienlaikus samazinot cenu par informācijas vienības pārsūtīšanu, jo tagad to var pārsūtīt lielākā apjomā.

Šādi demultiplekseris darbojas ar spoguli (diagramma 1.a attēlā). Ienākošais multiplekss signāls nonāk ievades portā. Tad šis signāls iziet cauri viļņvada plāksnei un tiek sadalīts pa vairākiem viļņvadiem, kas ir AWG (arrayed waveguide grating) difrakcijas struktūra. Tāpat kā iepriekš, signāls katrā no viļņvadiem paliek multipleksēts, un katrs kanāls paliek pārstāvēts visos viļņvados, tas ir, līdz šim ir notikusi tikai paralēlizācija. Turklāt signāli tiek atspoguļoti no spoguļa virsmas, un rezultātā gaismas plūsmas atkal tiek savāktas viļņvada plāksnē, kur tās tiek fokusētas un traucētas. Tas noved pie interferences modeļa veidošanās ar telpiski atdalītiem maksimumiem, un plāksnes un spoguļa ģeometriju parasti aprēķina tā, lai šie maksimumi sakristu ar izejas poliem. Multipleksēšana notiek pretējā veidā.

Vēl viens veids, kā izveidot multipleksoru, ir balstīts nevis uz vienu, bet uz pāris viļņvadiem-plāksnēm (1.b att.). Šādas ierīces darbības princips ir līdzīgs iepriekšējam gadījumam, izņemot to, ka šeit tiek izmantota papildu plāksne fokusēšanai un traucējumiem.

DWDM multipleksori, kas ir tīri pasīvas ierīces, rada lielu signāla vājināšanos. Piemēram, ierīces (sk. 1.a att.), kas darbojas demultipleksēšanas režīmā, zudumi ir 10-12 dB, ar tālu šķērsrunu mazāku par -20 dB un signāla spektra pusi platumu 1 nm (saskaņā ar Oki Electric Industry). Lielo zudumu dēļ bieži ir nepieciešams uzstādīt optisko pastiprinātāju pirms un/vai pēc DWDM multipleksora.

Vissvarīgākais parametrs DWM tehnoloģijā neapšaubāmi ir attālums starp blakus esošajiem kanāliem. Kanālu telpiskā izkārtojuma standartizācija nepieciešama kaut vai tāpēc, ka uz tās pamata varēs sākt dažādu ražotāju iekārtu savstarpējās saderības testēšanu. Starptautiskās telekomunikāciju savienības ITU-T telekomunikāciju standartizācijas sektors ir apstiprinājis DWDM frekvenču plānu ar attālumu starp blakus kanāliem 100 GHz, kas atbilst viļņu garuma starpībai 0,8 nm. Tiek apspriests arī jautājums par informācijas pārraidi ar viļņu garuma starpību 0,4 nm. Šķiet, ka atšķirību var samazināt vēl mazāk, tādējādi panākot lielāku caurlaidspēju, taču šajā gadījumā rodas tīri tehnoloģiskas grūtības, kas saistītas ar lāzeru ražošanu, kas ģenerē stingri monohromatisku signālu (ar nemainīgu frekvenci bez traucējumiem) un difrakcijas režģus, kas atdala maksimumus, kas atbilst dažādiem viļņu garumiem telpā. Izmantojot 100 GHz sadalījumu, visi kanāli vienmērīgi aizpilda izmantoto joslu, kas ir ērti, uzstādot aprīkojumu un pārkonfigurējot to. Atdalīšanas intervāla izvēli nosaka nepieciešamais joslas platums, lāzera veids un traucējumu pakāpe līnijā. Taču jāņem vērā, ka, darbojoties pat tik šaurā diapazonā (1530-1560 nm), nelineāro traucējumu ietekme uz šī reģiona robežām ir ļoti nozīmīga. Tas izskaidro faktu, ka, palielinoties kanālu skaitam, ir jāpalielina lāzera jauda, bet tas savukārt noved pie signāla un trokšņa attiecības samazināšanās. Rezultātā stingrāka blīvējuma izmantošana vēl nav standartizēta un tiek izstrādāta. Vēl viens acīmredzams trūkums, palielinot blīvumu, ir attāluma samazinājums, kurā signālu var pārraidīt bez pastiprināšanas vai reģenerācijas (mazliet vairāk par to tiks apspriests tālāk).

Ņemiet vērā, ka iepriekš minētā nelinearitātes problēma ir raksturīga pastiprināšanas sistēmām, kuru pamatā ir silīcijs. Tagad tiek izstrādātas uzticamākas fluora-cirkonāta sistēmas, kas nodrošina lielāku pastiprinājuma linearitāti (visā reģionā 1530–1560 nm). Palielinoties EDFA darba zonai, kļūst iespējams multipleksēt 40 STM-64 kanālus ar intervālu 100 GHz ar kopējo jaudu 400 GHz uz vienu šķiedru (2. attēls).

Tabula parāda specifikācijas viena no jaudīgajām multipleksu sistēmām, kas izmanto Ciena Corp. ražoto 100/50 GHz frekvenču plānu.

Pakavēsimies sīkāk pie optiskās pastiprināšanas sistēmas. Kāda ir problēma? Sākotnēji signālu ģenerē lāzers un nosūta uz šķiedru. Tas izplatās pa šķiedru, mainoties. Galvenās izmaiņas, kas jārisina, ir signāla izkliede (dispersija). Tas ir saistīts ar nelineāriem efektiem, kas rodas viļņu paketes pārejas laikā vidē, un to acīmredzami izskaidro vides pretestība. Tas rada pārraides problēmu lielos attālumos. Liels – simtiem vai pat tūkstošu kilometru izpratnē. Tas ir par 12 kārtībām lielāks par viļņa garumu, tāpēc nav pārsteidzoši, ka pat tad, ja nelineārie efekti ir nelieli, tad kopumā šādā attālumā tie ir jāņem vērā. Turklāt nelinearitāte var būt pašā lāzerā. Ir divi veidi, kā panākt uzticamu signāla pārraidi. Pirmais ir reģeneratoru uzstādīšana, kas saņems signālu, atšifrēs to, ģenerēs jaunu signālu, kas ir pilnīgi identisks tam, kas ieradās, un nosūtīs to tālāk. Šī metode ir efektīva, taču šādas ierīces ir diezgan dārgas, un to joslas platuma palielināšana vai jaunu kanālu pievienošana, kas tām jāapstrādā, ir saistīta ar sistēmas pārkonfigurēšanas grūtībām. Otrā metode ir vienkārši signāla optiskā pastiprināšana, kas ir pilnīgi analoga skaņas pastiprināšanai mūzikas centrā. Šis pastiprinājums ir balstīts uz EDFA tehnoloģiju. Signāls netiek dekodēts, bet tiek palielināta tikai tā amplitūda. Tas ļauj atbrīvoties no ātruma zudumiem pastiprināšanas mezglos, kā arī novērš jaunu kanālu pievienošanas problēmu, jo pastiprinātājs pastiprina visu noteiktā diapazonā.

Pamatojoties uz EDFA, līnijas jaudas zudumi tiek pārvarēti ar optisko pastiprināšanu (3. att.). Atšķirībā no reģeneratoriem šī "caurspīdīgā" pastiprināšana nav saistīta ar signāla bitu pārraides ātrumu, kas ļauj pārsūtīt informāciju ar lielāku ātrumu un palielināt caurlaidspēju, līdz stājas spēkā citi ierobežojošie faktori, piemēram, hromatiskā dispersija un polarizācijas režīma izkliede. EDFA spēj arī pastiprināt daudzkanālu WDM signālu, pievienojot joslas platumam vēl vienu dimensiju.

Atšķirībā no reģeneratoriem, optiskie pastiprinātāji rada papildu troksni, kas jāņem vērā. Tāpēc kopā ar pastiprinājumu viens no svarīgiem EDFA parametriem ir trokšņa rādītājs. EDFA tehnoloģija ir lētāka, tāpēc to biežāk izmanto praksē.

Tā kā EDFA, vismaz cenas ziņā, izskatās pievilcīgāks, izdalīsim šīs sistēmas galvenās īpašības. Tas ir piesātinājuma spēks, kas raksturo izejas jauda pastiprinātājs (tas var sasniegt un pat pārsniegt 4 W); pastiprinājums, kas definēts kā ieejas un izejas signālu jaudas attiecība; pastiprinātās spontānās emisijas jauda nosaka skaļuma līmenis, kas pats rada pastiprinātāju. Šeit ir lietderīgi sniegt piemēru par mūzikas centru, kur var izsekot līdzībām visos šajos parametros. Trešais (trokšņa līmenis) ir īpaši svarīgs, un vēlams, lai tas būtu pēc iespējas zemāks. Izmantojot analoģiju, varat mēģināt iekļaut mūzikas centrs neatskaņojot nevienu disku, bet tajā pašā laikā pagrieziet skaļuma regulēšanas pogu līdz maksimumam. Vairumā gadījumu jūs dzirdēsiet troksni. Šo troksni rada pastiprināšanas sistēmas vienkārši tāpēc, ka tās tiek darbinātas. Tāpat arī mūsu gadījumā notiek spontāna emisija, taču, tā kā pastiprinātājs ir paredzēts viļņu izstarošanai noteiktā diapazonā, tad šī konkrētā diapazona fotoni, visticamāk, tiks emitēti līnijā. Tas radīs (mūsu gadījumā) vieglu troksni. Tas ierobežo maksimālo līnijas garumu un tajā esošo optisko pastiprinātāju skaitu. Pastiprinājuma koeficients parasti tiek izvēlēts, lai atjaunotu sākotnējo signāla līmeni. Uz att. 4. attēlā parādīti izejas signāla salīdzinošie spektri signāla klātbūtnē un bez ieejas.

Vēl viens parametrs, ko ir ērti izmantot, raksturojot pastiprinātāju, ir trokšņa koeficients - tā ir signāla un trokšņa parametru attiecība pastiprinātāja ieejā un izejā. Ideālā pastiprinātājā šim parametram jābūt vienādam ar vienu.

EDFA pastiprinātājiem ir trīs lietojumprogrammas: priekšpastiprinātāji, līniju pastiprinātāji un jaudas pastiprinātāji. Pirmie ir uzstādīti tieši uztvērēja priekšā. Tas tiek darīts, lai palielinātu signāla un trokšņa attiecību, kas ļauj izmantot vienkāršākus uztvērējus un var samazināt aprīkojuma izmaksas. Lineārie pastiprinātāji ir paredzēti, lai vienkārši pastiprinātu signālu garās līnijās vai šādu līniju sazarojuma gadījumā. Jaudas pastiprinātājus izmanto, lai pastiprinātu izvadi tieši pēc lāzera. Tas ir saistīts ar to, ka arī lāzera jauda ir ierobežota un dažreiz ir vieglāk vienkārši uzstādīt optisko pastiprinātāju, nekā uzstādīt jaudīgāku lāzeru. Uz att. 5 shematiski parādītas visas trīs EDFA lietojumprogrammas.

Papildus iepriekš aprakstītajai tiešai optiskajai pastiprināšanai tirgū pašlaik gatavojas ienākt pastiprināšanas ierīce, kas šim nolūkam izmanto Ramana pastiprināšanas efektu un ir izstrādāta Bell Labs. Efekta būtība ir tāda, ka no uztveršanas punkta pret signālu tiek raidīts noteikta viļņa garuma lāzera stars, kas satricina viļņvada kristālisko režģi tā, ka tas sāk izstarot fotonus plašā frekvenču spektrā. Tādējādi kopējais noderīgā signāla līmenis paaugstinās, kas ļauj nedaudz palielināt maksimālo attālumu. Šodien šis attālums ir 160-180 km, salīdzinot ar 70-80 km bez Ramana uzlabojuma. Šīs Lucent Technologies ierīces tirgū nonāks 2001. gada sākumā.

Iepriekš teiktais ir tehnoloģija. Tagad daži vārdi par implementācijām, kas jau pastāv un tiek aktīvi izmantotas praksē. Pirmkārt, mēs atzīmējam, ka optisko šķiedru tīklu izmantošana ir ne tikai internets un, iespējams, ne tik daudz internets. Optisko šķiedru tīkli var pārraidīt balss un TV kanālus. Otrkārt, pieņemsim, ka ir vairāki dažādi veidi tīkliem. Mūs interesē tālsatiksmes maģistrālie tīkli, kā arī lokalizēti tīkli, piemēram, vienas pilsētas ietvaros (tā sauktie metro risinājumi). Tajā pašā laikā maģistrālajiem sakaru kanāliem, kur noteikums “jo biezāka caurule, jo labāk” darbojas lieliski, DWDM tehnoloģija ir optimālākais un saprātīgākais risinājums. Cita situācija veidojas pilsētu tīklos, kuros satiksmes pārraides pieprasījumi nav tik lieli kā mugurkaula kanālu pieprasījumi. Šeit operatori izmanto veco labo SDH/SONET balstītu transportu, kas darbojas 1310 nm viļņu garuma diapazonā. Šajā gadījumā, lai atrisinātu nepietiekama joslas platuma problēmu, kas, starp citu, vēl nav īpaši aktuāla pilsētu tīkliem, varat izmantot jauno SWDM tehnoloģiju, kas ir sava veida kompromiss starp SDH / SONET un DWDM (vairāk par SWDM tehnoloģiju lasiet mūsu CD-ROM). Izmantojot šo tehnoloģiju, tie paši optiskās šķiedras gredzenu mezgli atbalsta gan 1310 nm vienkanāla datu pārraidi, gan 1550 nm viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanu. Ietaupījums tiek panākts, "iekļaujot" papildu viļņa garumu, kas prasa moduli pievienot attiecīgajai ierīcei.

DWDM un satiksme

Viens no svarīgi punkti izmantojot DWDM tehnoloģiju, tiek pārraidīta trafika. Fakts ir tāds, ka lielākā daļa pašlaik esošo iekārtu atbalsta tikai viena veida trafika pārraidi vienā viļņa garumā. Rezultātā bieži rodas situācija, kad satiksme pilnībā neaizpilda šķiedru. Tādējādi mazāk “blīvā” trafika tiek pārraidīta pa kanālu ar formālu joslas platumu, kas līdzvērtīgs, piemēram, STM-16.

Šobrīd ir iekārtas, kas realizē pilnu viļņu garumu slodzi. Šajā gadījumā vienu viļņa garumu var "piepildīt" ar neviendabīgu trafiku, piemēram, TDM, ATM, IP. Piemērs ir Lucent Technologies Chromatis saimes aprīkojums, kas var pārraidīt vienā viļņa garumā visu veidu trafiku, ko atbalsta I / O saskarnes. Tas tiek panākts ar iebūvētu TDM šķērsslēdzi un ATM slēdzi. Turklāt papildu bankomāta slēdzis nenosaka cenu. Citiem vārdiem sakot, papildu aparatūras funkcionalitāte tiek sasniegta ar praktiski tādām pašām izmaksām. Tas ļauj mums paredzēt, ka nākotne pieder universālām ierīcēm, kas spēj pārraidīt jebkādu trafiku, optimāli izmantojot joslas platumu.

DWDM rīt

Gludi pārejot uz šīs tehnoloģijas attīstības tendencēm, Ameriku noteikti neatklāsim, ja teiksim, ka DWDM ir perspektīvākā optiskā datu pārraides tehnoloģija. To lielākā mērā var saistīt ar straujo interneta trafika pieaugumu, kura pieauguma tempi tuvojas tūkstošiem procentu. Galvenie izejas punkti izstrādē būs maksimālā pārraides garuma palielināšana bez optiskā signāla pastiprināšanas un lielāka kanālu skaita (viļņu garumu) ieviešana vienā šķiedrā. Mūsdienu sistēmas pārraida 40 viļņu garumus, kas atbilst 100 GHz frekvenču tīklam. Nākamās tirgū nāk ierīces ar 50 GHz tīklu, kas atbalsta līdz 80 kanāliem, kas atbilst terabitu straumju pārraidei pa vienu šķiedru. Un jau šodien var dzirdēt izstrādes kompāniju, piemēram, Lucent Technologies vai Nortel Networks, laboratoriju izteikumus par drīzu 25 GHz sistēmu izveidi.

Tomēr, neskatoties uz tik strauju inženierzinātņu un pētniecības ideju attīstību, tirgus rādītāji veic savas korekcijas. Pagājušais gads iezīmējās ar nopietnu kritumu optikas tirgū, par ko liecina ievērojamais Nortel Networks akciju cenas kritums (29% vienā tirdzniecības dienā) pēc paziņojuma par grūtībām ar savu produktu pārdošanu. Citi ražotāji nonāca līdzīgā situācijā.

Tajā pašā laikā, ja rietumu tirgos ir vērojams zināms piesātinājums, tad austrumu tirgos tikai sāk izvērsties. Visspilgtākais piemērs ir Ķīnas tirgus, kur ducis valstu operatoru sacenšas, lai izveidotu mugurkaula tīklus. Un, ja jau “viņi” ir praktiski atrisinājuši mugurkaula tīklu veidošanas jautājumus, tad mūsu valstī, diemžēl, mūsu pašu trafika pārraidīšanai biezi kanāli vienkārši nav vajadzīgi. Neskatoties uz to, izstāde “Nodaļas un korporatīvie tīkli Sakari” atklāja vietējo telekomunikāciju operatoru milzīgo interesi par jaunajām tehnoloģijām, tostarp DWDM. Un, ja tādiem monstriem kā Transtelecom vai Rostelecom jau ir valsts mēroga transporta tīkli, tad pašreizējie enerģētiķi tikai sāk tos veidot. Tātad, neskatoties uz visām nepatikšanām, optika ir nākotne. Un DWDM šeit būs nozīmīga loma.

ComputerPress 1 "2001

Populārs kategorijā: