Domov › Navigátori › Technologické trendy vývoja zariadení dwdm. Ruské zariadenia DWDM a CWDM. Princíp činnosti multiplexných systémov s delením podľa vlnovej dĺžky

Technologické trendy vývoja zariadení dwdm. Ruské zariadenia DWDM a CWDM. Princíp činnosti multiplexných systémov s delením podľa vlnovej dĺžky

Základným princípom technológie WDM (Wavelength-division multiplexing, frekvenčné delenie kanálov) je schopnosť prenášať viacero signálov na rôznych nosných vlnových dĺžkach v jednom optickom vlákne. V ruských telekomunikáciách sa prenosové systémy vytvorené pomocou technológie WDM nazývajú „kompresné systémy“.

Zapnuté tento moment Existujú tri typy systémov WDM:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division-division multiplexing - hrubé frekvenčné delenie kanálov) - systémy s optickou nosnou vzdialenosťou 20 nm (2500 GHz). Pracovný rozsah je 1261-1611 nm, v ktorom je možné implementovať až 18 simplexných kanálov. Norma ITU G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing - husté frekvenčné delenie kanálov) - systémy s rozstupom optických nosných 0,8 nm (100 GHz). Existujú dva prevádzkové rozsahy - 1525-1565 nm a 1570-1610 nm, v ktorých je možné implementovať až 44 simplexných kanálov. Norma ITU G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division-division multiplexing) – systémy s rozstupom optických nosných 0,4 nm (50 GHz) alebo menej. Je možné implementovať až 80 simplexných kanálov.

Tento článok (recenzia) sa zameriava na problém monitorovania v DWDM zhutňovacích systémoch, podrobnejšie o rôzne druhy Systémy WDM nájdete na odkaze - odkaz.

Systémy multiplexovania s delením vlnovej dĺžky DWDM môžu využívať jeden z dvoch rozsahov nosných vlnových dĺžok: C-pásmo - 1525-1565 nm (možno nájsť aj konvenčné pásmo alebo C-pásmo) a L-pásmo - 1570-1610 nm (dlhé vlnové pásmo alebo L -pásmo).

Rozdelenie na dva rozsahy je odôvodnené použitím rôznych optických zosilňovačov s rôznymi rozsahmi prevádzkového zisku. Šírka pásma zisku pre tradičnú konfiguráciu zosilňovača je približne 30 nm, 1530-1560 nm, čo je pásmo C. Pre zosilnenie v rozsahu dlhých vlnových dĺžok (L-pásmo) sa konfigurácia erbiového zosilňovača mení predĺžením erbiového vlákna, čo vedie k posunu v rozsahu zosilnenia na vlnové dĺžky 1560-1600 nm.

Zariadenie DWDM v pásme C v súčasnosti získalo veľké uznanie v ruských telekomunikáciách. Je to kvôli množstvu rôznych zariadení, ktoré podporujú tento rozsah. Je potrebné poznamenať, že medzi výrobcov zariadení patria ctihodné domáce spoločnosti a popredné svetové značky, ako aj početní ázijskí výrobcovia bez tváre.

Hlavným problémom v ktorejkoľvek časti zhutňovacieho systému (bez ohľadu na typ) je úroveň výkonu v optickom kanáli. Najprv musíte pochopiť, z čoho sa tesniaci systém DWDM zvyčajne skladá.

Komponenty systému DWDM:
1) Transpondér
2) Multiplexor/demultiplexor
3) Optický zosilňovač
4) Kompenzátor chromatickej disperzie

Transpondér vykonáva 3R regeneráciu ("pretvarovanie, "opätovné zosilnenie", "retiming" - obnovenie tvaru, výkonu a synchronizácie signálu) prichádzajúceho optického signálu klienta. Transpondér môže tiež konvertovať klientsku prevádzku z jedného prenosového protokolu (často Ethernet) na iný, odolnejší voči šumu (napríklad OTN pomocou FEC) a prenášať signál na lineárny port.

Vo viac jednoduché systémy OEO prevodník môže fungovať ako transpondér, ktorý vykonáva 2R regeneráciu („pretvarovanie“, „opätovné zosilnenie“) a prenáša klientsky signál na lineárny port bez zmeny prenosového protokolu.

Klientsky port je často vyrobený vo forme slotu pre optické transceivery, do ktorého je vložený modul pre komunikáciu s klientskym zariadením. Linkový port v transpondéri môže byť vytvorený vo forme slotu pre optický transceiver alebo vo forme jednoduchého optického adaptéra. Konštrukcia lineárneho portu závisí od konštrukcie a účelu systému ako celku. V OEO prevodníku je linkový port vždy navrhnutý ako slot pre optický transceiver.
V mnohých systémoch je medzičlánok, transpondér, eliminovaný, aby sa znížili náklady na systém alebo kvôli funkčnej redundancii v konkrétnej úlohe.

Optické multiplexory sú navrhnuté tak, aby spájali (zmiešavali) jednotlivé kanály WDM do skupinového signálu pre ich súčasný prenos cez jedno optické vlákno. Optické demultiplexory sú navrhnuté tak, aby oddeľovali prijímaný signál v základnom pásme na prijímacom konci. IN moderné systémy zhutňovanie, multiplexovanie a demultiplexovanie vykonáva jedno zariadenie - multiplexor/demultiplexor (MUX/DEMUX).

Multiplexor/demultiplexor možno rozdeliť na jednotku multiplexovania a jednotku demultiplexovania.
Optický zosilňovač na báze prímesového optického vlákna dopovaného erbiom (Erbium Doped Fiber Amplifier-EDFA) zvyšuje výkon skupinového optického signálu v ňom obsiahnutého (bez predchádzajúceho demultiplexovania) bez optoelektronickej konverzie. Zosilňovač EDFA pozostáva z dvoch aktívnych prvkov: aktívneho vlákna dopovaného Er3+ a vhodnej pumpy.

V závislosti od typu môže EDFA poskytnúť výstupný výkon od +16 do +26 dBm.
Existuje niekoľko typov zosilňovačov, ktorých použitie je určené špecifickou úlohou:
Vstupné optické výkonové zosilňovače (boostery) - inštalované na začiatku trasy
Optické predzosilňovače - inštalované na konci trasy pred optickými prijímačmi
Lineárne optické zosilňovače - inštalované v medziľahlých zosilňovacích uzloch na udržanie požadovaného optického výkonu

Optické zosilňovače sú široko používané na dlhých dátových prenosových linkách so systémami multiplexovania s delením vlnovej dĺžky DWDM.

Kompenzátor chromatickej disperzie (Dispersion Compensation Module) je určený na korekciu tvaru optických signálov prenášaných v optickom vlákne, ktoré sú zase skreslené vplyvom chromatickej disperzie.

Chromatická disperzia je fyzikálny jav v optickom vlákne, v ktorom svetelné signály s rôznymi vlnovými dĺžkami prechádzajú rovnakú vzdialenosť v rôznych časových obdobiach, čo vedie k rozšíreniu prenášaného optického impulzu. Chromatická disperzia je teda jedným z hlavných faktorov obmedzujúcich dĺžku štafetového úseku trasy. Štandardné vlákno má hodnotu chromatickej disperzie približne 17 ps/nm.

Na zvýšenie dĺžky reléovej časti sú na prenosovej linke inštalované kompenzátory chromatickej disperzie. Inštalácia kompenzátorov často vyžaduje prenosovú linku s rýchlosťou 10 Gbit/s alebo viac.

Existujú dva hlavné typy DCM:

1. Vlákno kompenzujúce chromatickú disperziu - DCF (Dispersion Compensation Fiber). Hlavnou zložkou týchto pasívnych zariadení je vlákno s negatívnou hodnotou chromatickej disperzie v rozsahu vlnových dĺžok 1525-1565 nm.

2. Kompenzátor chromatickej disperzie na báze Braggovej mriežky - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Griting). Pasívne optické zariadenie, pozostávajúce z chirpovaného vlákna a optického cirkulátora. Vďaka svojej štruktúre vytvára cvrlikané vlákno podmienene negatívny chromatický rozptyl prichádzajúcich signálov v rozsahu vlnových dĺžok 1525-1600 nm. Optické obehové čerpadlo v zariadení funguje ako filtračné zariadenie, ktoré smeruje signály na príslušné kolíky.

Štandardný obvod teda tvoria iba dva typy aktívnych komponentov – transpondér a zosilňovač, pomocou ktorých môžete sledovať aktuálnu výkonovú úroveň prenášaných signálov. Transpondéry implementujú funkciu sledovania stavu lineárnych portov, či už na základe vstavanej funkcie DDMI v optických transceiveroch, alebo s organizáciou vlastného monitoringu. Použitie tejto funkcie umožňuje operátorovi dostávať aktuálne informácie o stave konkrétneho komunikačného kanála.

Vzhľadom na to, že optické zosilňovače sú zosilňovače s spätná väzba, majú vždy funkciu sledovania vstupného skupinového signálu (celkový optický výkon všetkých prichádzajúcich signálov) a výstupného skupinového signálu. Toto monitorovanie je však nepohodlné v prípade monitorovania špecifických komunikačných kanálov a môže byť použité ako vyhodnocovacie (prítomnosť alebo neprítomnosť svetla). Jediným nástrojom na riadenie optického výkonu v dátovom prenosovom kanáli je teda transpondér.

A keďže hutniace systémy pozostávajú nielen z aktívnych, ale aj pasívnych prvkov, je organizovanie úplného monitorovania v hutniacich systémoch veľmi netriviálnou a žiadanou úlohou.

Možnosti organizácie monitorovania v systémoch zhutňovania WDM budú diskutované v nasledujúcom článku.

V súčasnosti existujú tri typy systémov WDM:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division-division multiplexing - hrubé frekvenčné delenie kanálov) - systémy s optickou nosnou vzdialenosťou 20 nm (2500 GHz). Pracovný rozsah je 1261-1611 nm, v ktorom je možné implementovať až 18 simplexných kanálov. Norma ITU G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing - husté frekvenčné delenie kanálov) - systémy s rozstupom optických nosných 0,8 nm (100 GHz). Existujú dva prevádzkové rozsahy - 1525-1565 nm a 1570-1610 nm, v ktorých je možné implementovať až 44 simplexných kanálov. Norma ITU G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division-division multiplexing) – systémy s rozstupom optických nosných 0,4 nm (50 GHz) alebo menej. Je možné implementovať až 80 simplexných kanálov.

Tento článok (recenzia) venuje pozornosť problematike monitorovania v DWDM zhutňovacích systémoch, viac podrobností o jednotlivých typoch WDM systémov nájdete na odkaze - odkaz.

Komponenty systému DWDM:
1) Transpondér
2) Multiplexor/demultiplexor
3) Optický zosilňovač
4) Kompenzátor chromatickej disperzie

V jednoduchších systémoch môže OEO prevodník fungovať ako transpondér, ktorý vykonáva 2R regeneráciu („pretvarovanie“, „znovuzosilňovanie“) a prenáša klientsky signál na lineárny port bez zmeny prenosového protokolu.

Optické multiplexory sú navrhnuté tak, aby spájali (zmiešavali) jednotlivé kanály WDM do skupinového signálu pre ich súčasný prenos cez jedno optické vlákno. Optické demultiplexory sú navrhnuté tak, aby oddeľovali prijímaný signál v základnom pásme na prijímacom konci. V moderných zhutňovacích systémoch sú funkcie multiplexovania a demultiplexovania vykonávané jedným zariadením - multiplexorom/demultiplexorom (MUX/DEMUX).

Optické zosilňovače sú široko používané na dlhých dátových prenosových linkách so systémami multiplexovania s delením vlnovej dĺžky DWDM.

Existujú dva hlavné typy DCM:

2. Kompenzátor chromatickej disperzie na báze Braggovej mriežky - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Griting). Pasívne optické zariadenie skladajúce sa z chirpovaného vlákna a optického cirkulátora. Vďaka svojej štruktúre vytvára cvrlikané vlákno podmienene negatívny chromatický rozptyl prichádzajúcich signálov v rozsahu vlnových dĺžok 1525-1600 nm. Optické obehové čerpadlo v zariadení funguje ako filtračné zariadenie, ktoré smeruje signály na príslušné kolíky.

Vzhľadom na skutočnosť, že optické zosilňovače sú zosilňovačmi spätnej väzby, majú vždy funkciu sledovania vstupného skupinového signálu (celkový optický výkon všetkých prichádzajúcich signálov) a výstupného skupinového signálu. Toto monitorovanie je však nepohodlné v prípade monitorovania špecifických komunikačných kanálov a môže byť použité ako vyhodnocovacie (prítomnosť alebo neprítomnosť svetla). Jediným nástrojom na riadenie optického výkonu v dátovom prenosovom kanáli je teda transpondér.

A keďže hutniace systémy pozostávajú nielen z aktívnych, ale aj pasívnych prvkov, je organizovanie úplného monitorovania v hutniacich systémoch veľmi netriviálnou a žiadanou úlohou.

Možnosti organizácie monitorovania v systémoch zhutňovania WDM budú diskutované v nasledujúcom článku.

Často vyvstávajú otázky, aký je rozdiel medzi technológiami CWDM (Multiplexovanie s hrubým vlnovým delením) a DWDM (Multiplexovanie s hustým delením vlnovej dĺžky), okrem rozdielneho počtu kanálov. Technológie sú podobné v princípoch organizácie komunikačných kanálov a vstupno-výstupných kanálov, ale majú úplne iný stupeň technologickej presnosti, čo výrazne ovplyvňuje parametre linky a cenu riešení.

Počet vlnových dĺžok a kanálov CWDM a DWDM

Technológia multiplexovania s delením vlnovej dĺžky CWDM zahŕňa použitie 18 vlnových dĺžok 1), zatiaľ čo presné multiplexovanie s delením vlnovej dĺžky DWDM môže využívať 40 alebo viac vlnových dĺžok.

Frekvenčná mriežka CWDM a DWDM

Kanály v technológii CWDM sú rozdelené podľa vlnovej dĺžky, v DWDM - podľa frekvencie 2). Vlnová dĺžka sa vypočíta sekundárne z pomeru rýchlosti svetla vo vákuu k frekvencii. Pre CWDM sa používa mriežka vlnovej dĺžky s krokom 20 nm, pre štandardné DWDM systémy sú frekvenčné mriežky 100 GHz a 50 GHz, pre DWDM s vysokou hustotou sa používajú mriežky 25 a 12,5 GHz.

Vlnové dĺžky a frekvencie CWDM a DWDM

Technológia CWDM využíva vlnové dĺžky z rozsahu 1270 - 1610 nm. Pri zohľadnení tolerancií a šírky pásma filtrov sa rozsah rozširuje na 1262,5 - 1617,5, čo je 355 nm. dostaneme 18 vlnových dĺžok.

Pre DWDM s mriežkou 100 GHz sa nosné nachádzajú v rozsahu od 191,5 (1565,50 nm) THz do 196,1 THz (1528,77 nm), t.j. rozsah 4,6 THz alebo 36,73 nm široký. Celkom 46 vlnových dĺžok pre 23 duplexných kanálov.

Pre DWDM s 50 GHz mriežkou sú frekvencie signálu v rozsahu 192 THz (1561,42 nm) - 196 THz (1529,55 nm), čo je 4 THz (31,87 nm). Je tu 80 vlnových dĺžok.

Možnosť zosilnenia CWDM a DWDM

Systémy multiplexovania s delením vlnovej dĺžky založené na technológii CWDM nezahŕňajú zosilnenie viaczložkového signálu. Je to spôsobené nedostatkom optických zosilňovačov pracujúcich v tak širokom spektre.

Technológia DWDM, naopak, zahŕňa zosilnenie signálu. Viaczložkový signál je možné zosilniť štandardnými erbiovými zosilňovačmi (EDFA).

Prevádzkový rozsah CWDM a DWDM

Systémy CWDM sú určené na prevádzku na tratiach relatívne krátkej dĺžky, približne 50 – 80 kilometrov.

Systémy DWDM umožňujú prenos dát na vzdialenosti oveľa väčšie ako 100 kilometrov. Okrem toho v závislosti od typu modulácie signálu môžu kanály DWDM fungovať bez regenerácie na vzdialenosť viac ako 1000 kilometrov.

Poznámky

1) Začiatkom roka 2015 výrobcovia optických modulov vrátane SKEO predstavili CWDM SFP moduly s vlnovou dĺžkou 1625 nm. Táto vlnová dĺžka nie je špecifikovaná ITU G.694.2, ale našla využitie v praxi.

2) Frekvenčné siete pre CWDM sú opísané v norme ITU G.694.2, pre DWDM - v norme G.694.1 (revízia 2).

Optické vlákno má obrovskú šírku pásma. Ešte pred dvadsiatimi rokmi si ľudia mysleli, že sotva z neho budú potrebovať čo i len stotinu. Čas však plynie a potreby prenosu veľkých objemov informácií rastú čoraz rýchlejšie. Technológie ako ATM, IP, SDH (STM-16/64) v blízkej budúcnosti možno nebudú schopné zvládnuť „výbušný“ nárast prenášaných informácií. Boli nahradené technológiou DWDM.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) je technológia multiplexovania s hustou vlnovou dĺžkou. Podstatou technológie DWDM je, že cez jedno optické vlákno sa prenáša niekoľko informačných kanálov na rôznych vlnových dĺžkach, čo umožňuje najefektívnejšie využitie schopností vlákna. To vám umožní maximalizovať priepustnosť optických liniek bez kladenia nových káblov alebo inštalácie nových zariadení. Okrem toho je práca s viacerými kanálmi vo vlákne oveľa pohodlnejšia ako práca s rôznymi vláknami, pretože na obsluhu ľubovoľného počtu kanálov je potrebný jeden multiplexer DWDM.

Systémy DWDM sa spoliehajú na schopnosť optického vlákna súčasne prenášať svetlo rôznych vlnových dĺžok bez vzájomného rušenia. Každá vlnová dĺžka predstavuje samostatný optický kanál. Najprv si vysvetlime pojem interferencie.

Svetelná interferencia je prerozdelenie intenzity svetla ako výsledok superpozície (superpozície) niekoľkých koherentných svetelných vĺn. Tento jav je sprevádzaný striedaním maxima a minima intenzity v priestore.

V definícii interferencie je dôležitý koncept koherencie. Svetelné vlny sú koherentné, keď je ich fázový rozdiel konštantný. Ak sa vlny prekrývajú v protifáze, amplitúda výslednej vlny je nulová. V opačnom prípade, ak sa vlny prekrývajú v rovnakej fáze, potom bude amplitúda výslednej vlny väčšia.

V tejto fáze je dôležité pochopiť, že ak dve vlny majú rôzne frekvencie, ktoré už nebudú koherentné. V súlade s tým by sa nemali navzájom ovplyvňovať. Na základe toho je zrejmé, že modulované signály s rôznymi vlnovými dĺžkami (frekvenciami) môžeme súčasne prenášať po tom istom médiu a nebudú sa navzájom ovplyvňovať. Táto myšlienka je základom technológie DWDM. Dnes technológia DWDM umožňuje prenášať kanály cez jedno vlákno s rozdielom vlnových dĺžok medzi susednými kanálmi len zlomok nanometra. Moderné vybavenie DWDM podporuje desiatky kanálov, každý s kapacitou 2,5 Gbps.

Zdalo by sa, že ak sa vlny rôznych frekvencií navzájom neprekrývajú, potom sa do optického vlákna môže zaviesť takmer nekonečný počet kanálov, pretože spektrum svetla je obrovské. Teoreticky je to pravda, ale v praxi existujú určité problémy. Po prvé, predtým sme uvažovali o striktne monochromatickej vlne (jedna frekvencia). Dosiahnutie takejto monochromatičnosti je veľmi ťažké, pretože svetelné vlny sú generované lasermi - elektronickými súčiastkami, ktoré podliehajú javom, ako je tepelný šum. Pri generovaní svetelnej vlny laser nevedomky skreslí výstupný signál, čo má za následok mierne odchýlky vo frekvencii. Po druhé, monochromatická vlna má spektrálnu šírku rovnú nule. Na grafe to môže byť znázornené ako jedna harmonická. V skutočnosti je spektrum svetelného signálu odlišné od nuly. Tieto problémy je potrebné mať na pamäti, keď hovoríme o systémoch DWDM.

Podstatou technológie spektrálneho (optického) multiplexovania je schopnosť organizovať viacero samostatných klientskych signálov (SDH, Ethernet) cez jedno optické vlákno. Pre každý individuálny signál klienta sa musí zmeniť vlnová dĺžka. Táto premena vykonávané na DWDM transpondéri. Výstupný signál z transpondéra bude zodpovedať špecifickému optickému kanálu s vlastnou vlnovou dĺžkou. Potom sa pomocou multiplexora signály zmiešajú a prenesú do optickej linky. V konečnom bode nastáva spätná operácia - pomocou demultiplexora sa signály oddelia od skupinového signálu, vlnová dĺžka sa zmení na štandardnú (na transpondéri) a prenesú sa ku klientovi. Z tohto dôvodu má optický signál tendenciu slabnúť. Na jeho zosilnenie sa na optickom vedení používajú zosilňovače.

Na fungovanie systému DWDM sme sa pozreli všeobecne. Ďalej bude podrobnejší popis komponentov systému DWDM.

Transpondér DWDM je frekvenčný menič, ktorý poskytuje rozhranie medzi koncovým prístupovým zariadením a linkou DWDM. Pôvodne mal transpondér konvertovať klientsky signál (optický, elektrický) na optický signál s vlnovou dĺžkou v rozsahu 1550 nm (typické pre DWDM systémy). Postupom času sa však v transpondéroch objavila funkcia regenerácie signálu. Regenerácia signálu rýchlo prešla tromi štádiami vývoja - 1R, 2R, 3R.

1R – relé. Obnoví sa iba amplitúda. To obmedzilo dĺžku skorých DWDM systémov, pretože v podstate zostávajúce parametre (fáza, tvar) neboli obnovené a výsledkom bolo „odpadky dovnútra, odpadky von“.
2R – obnovenie amplitúdy a trvania signálu. Tieto transpondéry používali na vymazanie signálu Schmidtovu spúšť. Nezískal veľkú popularitu.
3R – obnovenie amplitúdy signálu, jeho trvania a fázy. Úplne digitálne zariadenie. Schopný rozpoznať bajty služieb riadiacej úrovne sietí SONET/SDH.

DWDM (multiplexer-transpondér) muxpondér je systém, ktorý časovo multiplexuje nízkorýchlostný signál na vysokorýchlostný nosič.

DWDM (de)multiplexor je zariadenie, ktoré pomocou rôznych techník separácie vĺn kombinuje viaceré optické signály na prenos signálov cez optické vlákno a po prenose tieto signály oddeľuje.

Často chcete pridať a extrahovať iba jeden kanál z kompozitného signálu bez toho, aby ste zmenili celú štruktúru signálu. Na tento účel sa používajú vstupno/výstupné multiplexory kanálov OADM (Optical Add/Drop Multiplexer), ktoré túto operáciu vykonávajú bez konverzie signálov všetkých kanálov do elektrickej podoby.

Erbiom dopované vláknové zosilňovače (EDFA) spôsobili v posledných rokoch revolúciu v telekomunikačnom priemysle. EDFA zosilňovače poskytujú priame zosilnenie optických signálov bez konverzie na elektrické signály a naopak, majú nízku hladinu šumu a ich prevádzkový rozsah vlnových dĺžok takmer presne zodpovedá priesvitnému okienku kremenného optického vlákna. Práve vďaka nástupu zosilňovačov s touto kombináciou kvalít sa komunikačné linky a siete založené na systémoch DWDM stali ekonomickými a atraktívnymi.

V komunikačnej linke za optickým vysielačom sú často inštalované tlmiče, ktoré im umožňujú znížiť ich výstupný výkon na úroveň zodpovedajúcu možnostiam nadradených multiplexerov a EDFA zosilňovačov.

Optické vlákno a niektoré komponenty DWDM systémov vykazujú chromatickú disperziu. Index lomu vlákna závisí od vlnovej dĺžky signálu, čo vedie k závislosti rýchlosti šírenia signálu od vlnovej dĺžky (disperzie materiálu). Aj keby bol index lomu nezávislý od vlnovej dĺžky, signály rôznych vlnových dĺžok by stále cestovali pri rôznych rýchlostiach kvôli vlastným geometrickým vlastnostiam vlákna (disperzia vlnovodu). Výsledný efekt disperzie materiálu a vlnovodu sa nazýva chromatická disperzia.

Chromatická disperzia spôsobuje rozšírenie optických impulzov, keď sa pohybujú pozdĺž vlákna. Ak je čiara dlhá, vedie to k tomu, že blízke impulzy sa začnú prekrývať, čím sa signál zhoršuje. Zariadenia na kompenzáciu disperzie DCD poskytujú rozptyl signálu rovnaké, ale opačné znamienko a obnovujú pôvodný tvar impulzu.

Systémy DWDM majú mnoho topológií: kruhové, sieťové, lineárne. Zoberme si dnes najpopulárnejšiu kruhovú topológiu. Kruhová topológia zabezpečuje prežitie DWDM siete vďaka redundantným cestám. Aby bolo akékoľvek spojenie bezpečné, medzi jeho koncovými bodmi sú vytvorené dve cesty – hlavná a záložná. Koncový multiplexor porovná dva signály a vyberie signál najlepšia kvalita(alebo predvolený signál).

Prihláste sa na odber nášho

Moderné diaľnice (moderné s veľkým „C“) v poslednej dobe prestali mať dostatok štandardných schopností hutňovacích systémov, a to tak z hľadiska prevádzkového dosahu, ako aj počtu súčasne používaných kanálov, ako aj celkovo šírku pásma systémy a možnosti rozšírenia pre tesniace systémy. Na Ukrajine začala technológia DWDM aktívne vstupovať do sieťovej arény, a to ako chrbticový systém, tak aj ako lokálny zahusťovací systém.

Nie je to tak dávno, čo jeden z našich ukrajinských poskytovateľov (požiadali nás, aby sme neukazovali prstom, inak by sme boli tvrdo pokarhaní) potreboval preniesť niekoľko desiatok „ZhE“ na 162 kilometrov (cez jedno vlákno) s túžbou pridať niekoľko ďalších rovnaké desiatky „ZhE“ do tohto systému v budúcnosti. Je jasné, že môžete „gradovať“ do šírky a nemusíte sa báť, že lambdy náhle skončia, iba s DWDM (dobre, alebo veľmi hrubým a veľmi čiernym a tiež veľmi dlhým a veľmi viacžilovým káblom). A ak vezmeme do úvahy vzdialenosť, na ktorú je potrebné doručiť obrovské množstvo paketov na jeden skok (bez regenerácie „v teréne“), potom je výber DWDM jediným správnym a správnym rozhodnutím.

Aby bolo možné prekonať takú vážnu vzdialenosť na jedno rozpätie, bolo rozhodnuté navrhnúť linku, ktorá okrem štandardných multiplexerov/transceiverov/prepínačov obsahuje aj výkonové zosilňovače, disperzné kompenzátory a červeno-modré deliče.

Výpočty vykonané pri navrhovaní systému:

Citlivosť transceivera na disperziu (A-Gear SFP+ DWDM 80LC a A-Gear XFP DWDM 80LC) – 1600 ps/nm;

Dráha na vlákne G.652D, rozptyl vlákna 17 ps/(nm*km);

Indikátor celkového rozptylu na 162 km trati: 17 ps/(nm*km) * 162 km == 2754 ps/nm;

Prekročenie normy rozptylu: 2754 ps/nm – 1600 ps/nm == 1154 ps/nm – bolo rozhodnuté nainštalovať disperzný kompenzátor A-Gear DMC-FC120 (kompletne kompenzuje rozptyl 120 km vlákna, indikátor celkového rozptylu : -2001 ps/nm pri vlnovej dĺžke 1545 nm, dĺžka vlákien v kompenzátore 12,3 km);

Rozpočet straty na trati: (162km + 12,3km) * 0,3dBm/km == 52,29dBm;

Optický rozpočet transceiverov (A-Gear SFP+ DWDM 80LC a A-Gear XFP DWDM 80LC) – 26 dBm;

Prekročenie normy útlmu: 52,29 dBm - 26 dBm == 26,29 dBm - bolo rozhodnuté o inštalácii EDFA zosilňovača A-Gear BA4123 (citlivosť (-10) dBm, max. výstupný výkon 23dBm) a predzosilňovač A-Gear PA4325 (citlivosť (-30)dBm, maximálny výstupný výkon (-5)dBm).

Výsledkom bol skutočne fungujúci systém, stabilný ako svet sám, s dlhým dosahom – nie každý vták bude lietať, rozšíriteľný a vo všeobecnosti najlepší. Fotografia tohto systému je uvedená nižšie a ešte nižšie sme sa rozhodli napísať krátky prehľad komponentov DWDM, ktoré dnes existujú, spôsoby ich zaradenia, terminológiu - pokúsili sme sa pokryť všetko, čo je na DWDM dostupné.

Na fotke je (zhora nadol): prepínač s transceiverom, dva výkonové zosilňovače (booster a predzosilňovač), DWDM multiplexer, opäť prepínač s transceiverom a úplne dole (sivý, takmer neviditeľný) – kompenzátor disperzie. Táto sada zariadení sa nachádza v bode A a v bode B (tiež požiadali, aby body neuvádzali, ohrozujúc telefón hrubým koženým armádnym opaskom). S takouto relatívne malou a lacnou sadou vybavenia je ľahké a jednoduché strieľať 162 kilometrov, čo sa podarilo.

V tejto optimistickej nôte sa úvodná časť končí a začíname metodickú analýzu technológie, ktorá sa stala „hlavnou vlajkovou loďou“ modernom svete sieťové inžinierstvo.

1. Čo je DWDM, rozdiely medzi DWDM a CWDM.

Pre tých, ktorým nestačí priepustnosť CWDM systémov (180 Gbit/s je extrémne maximum), existujú dve možnosti, ako uspokojiť „dopravný apetít“: zvýšiť počet vlákien (čo sa zvyčajne spája s kopáčmi, lezcami na tyče). a všeobecne minulé storočie) alebo použiť „pokročilejšiu“ technológiu tesnení – DWDM.

DWDM(anglicky: Dense Wavelength Division Multiplexing - husté vlnové multiplexovanie) je technológia na kompresiu informačných tokov, pri ktorej je každý primárny informačný tok prenášaný svetelnými lúčmi rôznych vlnových dĺžok a optická komunikačná linka obsahuje celkový skupinový signál tvorený multiplexerom z tzv. viaceré informačné toky.

Nerozumný. Skúsme na to prísť. Analogicky s CWDM (pre znalých), DWDM je rovnaký tesniaci systém, ktorý sa fyzicky skladá z zariadenia generujúce tok informácií(mediálne konvertory, smerovače... no, viete) transceivery (vysielače a prijímače, ktoré vytvárajú okom neviditeľný informačný tok na rôznych vlnových dĺžkach IR žiarenia), multiplexory(zariadenia, ktoré vytvárajú/zdieľajú skupina svetelný signál) a optický vlnovod(optický kábel). Okrem toho DWDM obsahuje skupinu komponentov určených na zosilnenie/obnovu skupinového svetelného signálu, ale aby všetko prebiehalo konzistentne, o tom bude reč nižšie.

Okamžite sa rozhodnime o slovách, s ktorými budeme pracovať. V tomto článku budeme volať kanál jednosmerný tok informácií(jedna strana „hovorí“ o toku informácií, druhá „počúva“ ten istý tok). Kanál je umiestnený na svojej jedinej nosnej, ktorá má špecificky definovanú vlnovú dĺžku (alebo frekvenciu). Ale, ako viete, nie je možné vybudovať plnohodnotné spojenie medzi dvojicou účastníkov, z ktorých jeden je nepočujúci a druhý je nemý. Preto na vytvorenie jednej plnohodnotnej komunikačnej linky je potrebné použiť dva fyzické kanály a toto spojenie budeme nazývať „ plne duplexný kanál».

Takže DWDM a CWDM robia to isté - zhutňovanie. Aký je rozdiel? A rozdiel je vo frekvenčnej mriežke (alebo vo vlnových dĺžkach nosičov, podľa toho, čo je pre vás výhodnejšie) nosičov primárnych informačných tokov (kanálov). A to v prevádzkových rozsahoch samotného skupinového signálu.

Prevádzkový rozsah a frekvenčná (vlnová) mriežka. Ďalšie nejasné slovo, ktorého význam sa pokúsime pochopiť. Čo sa stalo vlnová dĺžka? Predstavme si sínusoidu. Vlnová dĺžka je teda vzdialenosť medzi dvoma susednými vrcholmi sínusovej vlny. Vlnová dĺžka sa zvyčajne označuje gréckym písmenom λ (lambda). Jasne znázornené na obrázku nižšie:

V štandarde CWDM je vhodné merať žiarenie vo vlnových dĺžkach: 1550 nm, 1310 nm atď. (nanometre – 10 -9 metrov!). V prvom rade je to pohodlné, pretože čísla sú celé čísla. V štandardných CWDM systémoch je vzdialenosť medzi dvoma susednými nosičmi (kanáli) 1610 – 1590 == 20 nm (tiež celé číslo! No, pohodlné!).

Teraz sa pozrime na tú istú situáciu z frekvenčnej strany, najprv pochopením, čo je frekvencia. Frekvencia je počet úplných kmitov(od vrcholu k vrcholu) elektromagnetická vlna za sekundu (označené v Hertzoch alebo Hz). Pre prvoky Pre výpočty si frekvenciu možno predstaviť ako rýchlosť svetla delenú vlnovou dĺžkou. Uvažujme informačný tok na 1550nm nosiči, jeho frekvencia sa približne rovná 300000000/0,00000155 == 193548387096774 Hz, čiže 193548 GHz (Gigahertz!). a vzdialenosť medzi susednými nosičmi bude 300000000/0,00000020 == 1500000000000000 Hz alebo 1500000 GHz. Je to úplne nepohodlné - existuje veľa čísel a je to nejasné.

Dnes CWDM systémy pracujú v rozsahu 1270nm-1610nm, čo predstavuje 18 samostatných kanálov (1270nm, 1290nm, 1310nm ... 1590nm, 1610nm). Ale v DWDM sú veci trochu iné.

Systémy DWDM pracujú v dvoch pásmach, strihaných pre systémy CWDM, a to: pásmo C (C-Band) a L pásmo (L-Band). RozsahC je vo vnútri od 1528,77 nm(kanál C61) až 1577,03 nm(kanál C01) a rozsahL je vo vnútri od 1577,86 nm(kanál L100) až 1622,25 nm(kanál L48). Čísla sú už desivé a ak vezmete do úvahy aj skutočnosť, že vlnová mriežka je nerovnomerná (to znamená, že vzdialenosť medzi dvoma susednými kanálmi nie je vždy rovnaká - od 0,5 nm do 0,8 nm), potom je ľahšie získať zmätený, než na to prísť. Preto systémy DWDM používajú názov pásma a číslovanie kanálov v tomto rozsahu (napríklad C35 alebo L91). Všetko je čisté obyčajný Kanály systému DWDM sú uvedené na obrázku 1.2, údaje o frekvenciách a vlnových dĺžkach sú uvedené v tabuľke 1.1:

Obrázok 1.2 – Pásma C a L systémov DWDM vo všeobecnom rozsahu systémov CWDM.

Tabuľka 1.1 je typická 100 GHz DWDM sieť.

Tu by sme mali okamžite urobiť niekoľko rezervácií.

Po prvé ( a to je dôležité pre ďalšie pochopenie! ), rozsah C sa bežne delí na dva „farebné rozsahy“ - Modrá(1528nm-1543nm) a červená(1547nm-1564nm). Prečo sa rozdeľovať – viac o tom v nasledujúcich článkoch, teraz je dôležité si uvedomiť, že rozdelenie existuje.

Po druhé, pásmo L sa len začína používať a nie všetci výrobcovia si môžu dovoliť vyrábať zariadenia pre pásmo L (tabuľka 1.1, označené modrou farbou, v tabuľke chýbajú kanály L48-L65).

Po tretie, slovo „obyčajný“ sa objavuje v popise tabuľky – čo znamená, že musia existovať aj „nezvyčajné“ mriežky. A naozaj sú.

Ako sme zistili vyššie, je nepohodlné rozlišovať kanály DWDM podľa vlnovej dĺžky. Ale pokiaľ ide o frekvencie - veľmi veľa, a ak sa pozriete pozorne na tabuľku 1.1, môžete vidieť, že rozdiel medzi dvoma susednými kanálmi je vždy 100 GHz. A ak vezmeme do úvahy pásmo C (v súčasnosti ovláda väčšina výrobcov systémov DWDM), môžeme v ňom zobraziť celkový počet kanálov - 61 kanálov. Okamžite urobme rezerváciu, že ako v systémoch CWDM, každý kanál je jednosmerný informačný tok, čo znamená, že na úplnú výmenu dát sú potrebné dva z nich (30 plnohodnotných duplexných kanálov v pásme C a 26 v pásme L, spolu 56 plnohodnotných duplexných kanálov).

Okrem bežnej 100 GHz siete využívajú 200 GHz sieť (nepárne kanály C-pásma). Dôvodom je skutočnosť, že množstvo výrobcov zariadení DWDM nie je schopných vyrábať multiplexory pre 100 GHz sieť, pretože komponenty na to su dost drahe a malo by ich byt viac Vysoká kvalita v porovnaní so systémami 200 GHz. V tejto schéme zhutnenia je 31 jednosmerných komunikačných kanálov alebo 15 plne duplexných kanálov.

Veľmi zriedkavo (dobre, veľmi zriedkavo) sa používajú DWDM zhutňovacie systémy s 50-gigahertzovou sieťou. To znamená, že medzi dvoma susednými hlavnými kanálmi konvenčnej 100-GHz siete je ďalší subkanál. Takéto kanály sa nazývajú Q a H: Q– subkanály v rozsahuL(napríklad Q80 – frekvencia 188050 GHz, vlnová dĺžka 1594,22 nm), H– subkanály v rozsahuC(napríklad H23 – frekvencia 19230 GHz, vlnová dĺžka 1558,58 nm). V takýchto zhutňovacích systémoch v rade C je 61 hlavných kanálov a 61 dodatočných kanálov, spolu 122 kanálov. V pásme L je 53 hlavných a 53 podkanálov, spolu 106 kanálov. Celkový výkon == 122+106 == 228 jednosmerných kanálov alebo 114 plne duplexných komunikačných kanálov! Je to veľa. Toľko. Ale je to veľmi, veľmi drahé a autor nevidel žiadnu zmienku o projektoch s plne zaťaženým systémom DWDM s 50 GHz sieťou.

Poďme si to zhrnúť:

- „light verzia“ systému DWDM má mriežku 200 GHz a je schopná poskytnúť 15 plne duplexných kanálov v pásme C, pričom ponecháva priestor pre 15 kanálov CWDM (1270nm-1510nm, 1590nm, 1610nm);

Štandardný DWDM systém má 100-GHz mriežku a je schopný poskytnúť 30 plne duplexných kanálov v C-pásme a 26 plne duplexných kanálov v L-pásme, pričom ponecháva priestor pre 15 CWDM kanálov (1270nm-1510nm, 1590 nm, 1610 nm);

Kompletný DWDM systém má 50-GHz mriežku a je schopný poskytnúť 60 plne duplexných kanálov v C-pásme a 52 plne duplexných kanálov v L-pásme, čím opäť ponecháva priestor pre 15 CWDM kanálov (1270nm-1510nm, 1590nm 1610 nm);

Populárne v kategórii: