Головна › Навігатори › Устаткування технології dwdm тенденції розвитку. Російське обладнання DWDM та CWDM. Принцип роботи систем із спектральним ущільненням

Устаткування технології dwdm тенденції розвитку. Російське обладнання DWDM та CWDM. Принцип роботи систем із спектральним ущільненням

Основним принципом технології WDM (Wavelength-division multiplexing, частотний поділ каналів) є можливість передавати в одному оптичному волокні безліч сигналів на різних довжинах хвиль. У телекомі системи передачі, створені за допомогою технології WDM, називають «системи ущільнення».

на Наразііснують три типи WDM-систем:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multiplexing – грубе частотне поділ каналів) – системи з рознесенням оптичних несучих на 20 нм (2500 ГГц). Робочий діапазон 1261-1611 нм, в якому можна реалізувати до 18 симплексних каналів. Стандарт МСЕ G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing – щільний частотний поділ каналів) – системи з рознесенням оптичних несучих на 0,8 нм (100 ГГц). Існують два робочі діапазони - 1525-1565 нм і 1570-1610 нм, в яких можна реалізувати до 44 симплексних каналів. Стандарт МСЕ G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division multiplexing – високощільний частотний поділ каналів) – системи з рознесенням оптичних несучих на 0,4 нм (50 ГГц) і менше. Можлива реалізація до 80 симплексних каналів.

У даній статті (огляді) приділено увагу проблемі моніторингу в системах ущільнення DWDM, детальніше про різних типах WDM-систем можна ознайомитися за посиланням - посилання .

Системи спектрального ущільнення DWDM можуть використовувати один з двох діапазонів довжин хвиль, що несуть: С-діапазон - 1525-1565 нм (також може зустрічатися conventional band або C-band) і L-діапазон - 1570-1610 нм (також може зустрічатися long wavelength band L-band).

Поділ на два діапазони обґрунтовано використанням різних оптичних підсилювачів з різними робочими діапазонами посилення. Ширина смуги посилення традиційної конфігурації підсилювача становить приблизно 30 нм, 1530-1560 нм, що є С-діапазоном. Для посилення в довгохвильовому діапазоні (L-діапазон) конфігурація підсилювача ербієвого змінюється шляхом подовження ербієвого волокна, що призводить до зміщення діапазону посилення в довжини хвиль 1560-1600 нм.

На даний момент у російському телекомі велике визнання отримало обладнання DWDM C-діапазону. Пов'язано це з великою кількістю різного обладнання, що підтримує даний діапазон. Слід зазначити, що виробниками обладнання виступають як маститі вітчизняні компанії та провідні світові бренди, так і численні азіатські безликі виробники.

Основним питанням на будь-якій ділянці системи ущільнення (незалежно від типу) є рівень потужності в оптичному каналі. Спочатку слід розібратися, з чого зазвичай складається система ущільнення DWDM.

Компоненти DWDM-системи:
1) Транспондер
2) Мультиплексор/демультіплексор
3) Оптичний підсилювач
4) Компенсатор хроматичної дисперсії

Транспондер виробляє 3R-регенерацію («reshaping, «re-amplifying», «retiming» - відновлення форми, потужності та синхронізації сигналу) приходить клієнтського оптичного сигналу. Транспондер може здійснювати також конвертацію клієнтського трафіку з одного протоколу передачі (часто Ethernet) в інший, більш схиблений (наприклад, OTN з використанням FEC) і передавати сигнал в лінійний порт.

У більш простих системахв ролі транспондера може виступати OEO-перетворювач, який виробляє 2R-регенерацію (reshaping, re-amplifying) і без зміни протоколу передачі передає клієнтський сигнал в лінійний порт.

Клієнтський порт часто виконується у вигляді слота для оптичних трансіверів, в який вставляється модуль зв'язку з клієнтським обладнанням. Лінійний порт транспондера може бути виконаний у вигляді слота для оптичного трансівера або у вигляді простого оптичного адаптера. Виконання лінійного порту залежить від конструктиву та призначення системи загалом. В OEO-перетворювачі лінійний порт завжди виконаний у вигляді слота для оптичного трансівера.
У багатьох системах проміжна ланка - транспондер, що виключається з метою зниження вартості системи або через функціональну надмірність у конкретній задачі.

Оптичні мультиплексори призначені для поєднання (змішування) окремих WDM-каналів у груповий сигнал для одночасної їх передачі по одному оптичному волокну. Оптичні демультиплексори призначені для розподілу прийнятого групового сигналу на приймальній стороні. У сучасних системахущільнення, функції мультиплексування та демультиплексування виконує один пристрій – мультиплексор/демультиплексор (MUX/DEMUX).

Мультиплексор/демультиплексор умовно можна поділити на блок мультиплексування та блок демультиплексування.
Оптичний підсилювач на основі домішкового оптичного волокна, легованого ербієм (Erbium Doped Fibre Amplifier-EDFA), збільшує потужність групового (без попереднього демультиплексування) оптичного сигналу без оптоелектронного перетворення. Підсилювач EDFA складається з двох активних елементів: активного волокна, легованого Ег3+ та відповідного накачування.

Залежно від типу, EDFA може забезпечити вихідну потужність від +16 до +26 дБм.
Існує кілька видів підсилювачів, застосування яких визначається конкретним завданням:
Вхідні оптичні підсилювачі потужності (бустери) - встановлюються на початку траси
Оптичні підсилювачі - встановлюються наприкінці траси перед оптичними приймачами
Лінійні оптичні підсилювачі - встановлюються на проміжних вузлах посилення підтримки необхідної оптичної потужності

Оптичні підсилювачі широко застосовуються на протяжних лініях передачі даних із системами спектрального ущільнення DWDM.

Компенсатор хроматичної дисперсії (Dispersion Compensation Module) призначений для виправлення форми оптичних сигналів, що передаються в оптичному волокні, які у свою чергу спотворюються під впливом хроматичної дисперсії.

Хроматична дисперсія - фізичне явище в оптичному волокні, що полягає в тому, що світлові сигнали з різними довжинами хвиль проходять одну і ту ж відстань за різний проміжок часу і в результаті чого відбувається розширення оптичного імпульсу, що передається. Таким чином, хроматична дисперсія є одним з основних факторів, що обмежують довжину ретрансляційної ділянки траси. Стандартне волокно має значення хроматичної дисперсії близько 17 пс/нм.

Для збільшення протяжності ретрансляційної ділянки лінії передачі встановлюються компенсатори хроматичної дисперсії. Встановлення компенсаторів найчастіше вимагає лінії передачі зі швидкістю 10 Гбіт/с і більше.

Існують два основні типи DCM:

1. Волокно, що компенсує хроматичну дисперсію – DCF (Dispersion Compensation Fiber). Основною складовою даних пасивних пристроїв є волокно з негативним значенням хроматичної дисперсії в діапазоні довжин хвиль 1525-1565 нм.

2. Компенсатор хроматичної дисперсії на основі грат Брегга - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). Пасивне оптичний пристрій, Що складається з волокна чірпованого і оптичного циркулятора. Чірпіроване волокно за рахунок структури створює умовно негативну хроматичну дисперсію вхідних сигналів в діапазоні довжин хвиль 1525-1600 нм. Оптичний циркулятор пристрою виконує роль фільтруючого пристрою, що направляє сигнали у відповідні висновки.

Таким чином, стандартна схема складається всього з двох типів активних компонентів -транспондер і підсилювач, за допомогою яких можна відстежувати поточний рівень потужності сигналів, що передаються. У транспондерах реалізовано функцію моніторингу стану лінійних портів або на основі вбудованої функції DDMI в оптичні трансівери, або з організацією власного моніторингу. Використання цієї функції дозволяє оператору отримувати актуальну інформацію про стан певного каналу зв'язку.

Внаслідок того, що оптичні підсилювачі являють собою підсилювачі з зворотним зв'язкомв них завжди присутня функція моніторингу вхідного групового сигналу (сумарна оптична потужність всіх вхідних сигналів) і вихідного групового сигналу. Але цей моніторинг незручний у разі контролю конкретних каналів зв'язку і може використовуватися як оцінний (наявність або відсутність світла). Таким чином, єдиним інструментом контролю оптичної потужності каналу передачі даних є транспондер.

Оскільки системи ущільнення складаються не тільки з активних, але і з пасивних елементів, організація повноцінного моніторингу в системах ущільнення є дуже нетривіальним і затребуваним завданням.

Варіанти організації моніторингу в системах ущільнення WDM будуть розглянуті у статті.

На даний момент існують три типи WDM-систем:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multiplexing – грубе частотне поділ каналів) – системи з рознесенням оптичних несучих на 20 нм (2500 ГГц). Робочий діапазон 1261-1611 нм, в якому можна реалізувати до 18 симплексних каналів. Стандарт МСЕ G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing – щільний частотний поділ каналів) – системи з рознесенням оптичних несучих на 0,8 нм (100 ГГц). Існують два робочі діапазони - 1525-1565 нм і 1570-1610 нм, в яких можна реалізувати до 44 симплексних каналів. Стандарт МСЕ G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division multiplexing – високощільний частотний поділ каналів) – системи з рознесенням оптичних несучих на 0,4 нм (50 ГГц) і менше. Можлива реалізація до 80 симплексних каналів.

У цій статті (огляді) приділено увагу проблемі моніторингу в системах ущільнення DWDM, детальніше про різні типи WDM-систем можна ознайомитись за посиланням - посилання .

У більш простих системах в ролі транспондера може виступати OEO-перетворювач, який виробляє 2R-регенерацію (reshaping, re-amplifying) і без зміни протоколу передачі передає клієнтський сигнал в лінійний порт.

Оптичні мультиплексори призначені для поєднання (змішування) окремих WDM-каналів у груповий сигнал для одночасної їх передачі по одному оптичному волокну. Оптичні демультиплексори призначені для розподілу прийнятого групового сигналу на приймальній стороні. У сучасних системах ущільнення, функції мультиплексування та демультиплексування виконує один пристрій – мультиплексор/демультиплексор (MUX/DEMUX).

Існують два основні типи DCM:

2. Компенсатор хроматичної дисперсії на основі грат Брегга - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). Пасивний оптичний пристрій, що складається з волокна, що чірпує, і оптичного циркулятора. Чірпіроване волокно за рахунок структури створює умовно негативну хроматичну дисперсію вхідних сигналів в діапазоні довжин хвиль 1525-1600 нм. Оптичний циркулятор пристрою виконує роль фільтруючого пристрою, що направляє сигнали у відповідні висновки.

Через те, що оптичні підсилювачі є підсилювачами із зворотним зв'язком, в них завжди присутня функція моніторингу вхідного групового сигналу (сумарна оптична потужність всіх вхідних сигналів) і вихідного групового сигналу. Але цей моніторинг незручний у разі контролю конкретних каналів зв'язку і може використовуватися як оцінний (наявність або відсутність світла). Таким чином, єдиним інструментом контролю оптичної потужності каналу передачі даних є транспондер.

Варіанти організації моніторингу в системах ущільнення WDM будуть розглянуті у статті.

Часто виникають питання, у чому відмінність технологій CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) та DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), крім різної кількості каналів. Технології схожі у принципах організації каналів зв'язку, введення-виведення каналів, але мають абсолютно різний ступінь технологічної прецизійності, що значною мірою позначається на параметрах лінії та вартості рішень.

Кількість довжин хвиль та каналів CWDM та DWDM

Технологія спектрального ущільнення CWDM має на увазі використання 18 довжин хвиль 1) , у той час як при точному спектральному ущільненні DWDM може бути задіяно від 40 хвиль.

Сітка частот CWDM та DWDM

Канали технології CWDM поділяються за довжинами хвиль, в DWDM - за частотою 2) . Довжина хвилі обчислюється вдруге із відношення швидкості світла у вакуумі до частоти. Для CWDM використовується сітка довжин хвиль з кроком 20 нм, для стандартних DWDM систем сітки частот 100 ГГц і 50 ГГц, для високощільних DWDM використовуються сітки 25 і 12,5 ГГц.

Довжини хвиль та частоти CWDM та DWDM

У технології CWDM використовуються довжини хвиль з діапазону 1270 – 1610 нм. З урахуванням допусків та смуги пропускання фільтрів діапазон розширюється до 1262,5 - 1617,5, що становить 355 нм. отримуємо 18 довжин хвиль.

Для DWDM з сіткою 100 ГГц несучі розміщуються в діапазоні від 191.5 (1565.50 нм) ТГц до 196.1 ТГц (1528.77 нм), тобто. діапазон шириною 4,6 ТГц або 36,73 нм. Разом 46 довжин хвиль для 23 дуплексних каналів.

Для DWDM із сіткою 50 ГГц частоти сигналів лежать у діапазоні 192 ТГц (1561.42 нм) – 196 ТГц (1529,55 нм), що становить 4 ТГц (31,87 нм). Тут розташовано 80 довжин хвиль.

Можливість посилення CWDM та DWDM

Системи спектрального ущільнення з урахуванням технології CWDM не мають на увазі посилення багатокомпонентного сигналу. Пов'язано це з відсутністю оптичних підсилювачів, що працюють у широкому спектрі.

Технологія DWDM навпаки, має на увазі посилення сигналів. Багатокомпонентний сигнал може посилюватись стандартними ербієвими підсилювачами (EDFA).

Дальність роботи CWDM та DWDM

Системи CWDM призначені для роботи на лініях відносно невеликої довжини близько 50-80 кілометрів.

DWDM системи дозволяють передавати дані на відстані, що багато перевищують 100 кілометрів. Крім того, в залежності від типу модуляції сигналу DWDM канали можуть працювати без регенерації на відстані більше 1000 кілометрів.

Примітки

1) На початку 2015 року виробники оптичних модулів, у тому числі СКЕО, представили CWDM SFP модулі з довжиною хвилі 1625 нм. Ця довжина хвилі не специфікована ITU G.694.2, проте практично знайшла застосування.

2) Сітки частот для CWDM описані у стандарті ITU G.694.2, для DWDM - у стандарті G.694.1 (ревізія 2).

Оптичне волокно має величезну пропускну здатність. Ще років двадцять тому людям здавалося, що їм навряд чи знадобиться сота її частина. Проте час і потреби передачі великих обсягів інформації зростають дедалі швидше. Такі технології як ATM, IP, SDH (STM-16/64) вже в найближчій перспективі можуть не впоратися з "вибуховим" зростанням інформації, що передається. На зміну їм прийшла технологія DWDM.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) – технологія щільного мультиплексування з розподілом по довжині хвилі. Суть технології DWDM полягає в тому, що по одному оптичному волокну передаються кілька інформаційних каналів різних довжинах хвиль, що дозволяє максимально ефективно використовувати можливості волокна. Це дозволяє максимально збільшити пропускну здатність ВОЛЗ, не прокладаючи нові кабелі та не встановлюючи нове обладнання. Крім того, працювати з кількома каналами у волокні набагато зручніше, ніж працювати з різними волокнами, оскільки для обробки будь-якого числа каналів потрібен один мультиплексор DWDM.

Системи DWDM ґрунтуються на здатності оптичного волокна одночасно передавати світло різних довжин хвиль без взаємної інтерференції. Кожна довжина хвилі становить окремий оптичний канал. Пояснимо для початку поняття інтерференції.

Інтерференція світла – перерозподіл інтенсивності світла внаслідок накладання (суперпозиції) кількох когерентних світлових хвиль. Це супроводжується що чергуються у просторі максимумами і мінімумами інтенсивності.

У визначенні інтерференції є поняття когерентності. Світлові хвилі когерентні, коли різниця їх фаз постійна. Якщо хвилі накладатимуться в протифазі – амплітуда підсумкової хвилі дорівнює нулю. В іншому випадку, якщо хвилі накладаються в одній фазі, то амплітуда результуючої хвилі буде більшою.

На цьому етапі важливо зрозуміти, що якщо дві хвилі мають різні частоти, вони вже не будуть когерентні.Відповідно впливу один на один не повинні. Виходячи з цього стає зрозуміло, що ми можемо передавати одночасно по одному середовищі модульовані сигнали з різними довжинами хвиль (частотами) і вони не будуть надавати один на одного ніякого впливу. Саме ця ідея є основою технології DWDM. На сьогоднішній день технологія DWDM дозволяє передавати по одному волокну канали з різницею довжин хвиль між сусідніми каналами лише у частки нанометра. Сучасне обладнання DWDM підтримує десятки каналів, кожен ємністю 2,5 Гбіт/с.

Здавалося б, якщо хвилі різних частот не накладаються один на одного, то в оптичне волокно можна ввести практично нескінченну кількість каналів, адже спектр світла величезний. Теоретично це, але практично є певні проблеми. По-перше, раніше ми розглядали строго монохроматичну хвилю (однієї частоти). Домогтися такої монохроматичності дуже важко, так як світлові хвилі генеруються лазерами - електронними компонентами, які схильні до такого явища як тепловий шум. При генерації світлової хвилі лазер несвідомо спотворюватиме вихідний сигнал, що призведе до невеликих варіацій частоти. По-друге, монохроматична хвиля має ширину спектра, рівну нулю. На графіку її можна як одну єдину гармоніку. Насправді ж спектр світлового сигналу відмінний від нуля. Про ці проблеми варто пам'ятати, коли говоримо про системи DWDM.

Суть технології спектрального (оптичного) ущільнення полягає у можливості організації множини окремих клієнтських сигналів (SDH, Ethernet) по одному оптичному волокну. Для кожного окремого сигналу клієнта необхідно змінити довжину хвилі. Це перетвореннявиконується на DWDM-транспондері. Вихідний сигнал транспондера буде відповідати конкретному оптичному каналу зі своєю довжиною хвилі. Потім за допомогою мультиплексора сигнали змішуються та передаються в оптичну лінію. У кінцевому пункті відбувається зворотна операція – за допомогою демультиплексора сигнали виділяються з групового сигналу, змінюють довжину хвилі на стандартну (на транспондері) та передаються клієнту. Через оптичний сигнал має властивість згасати. Для того, щоб підсилити його на оптичній лінії використовуються підсилювачі.

Ми розглянули роботу системи DWDM у загальному вигляді. Далі буде докладніше виклад компонентів DWDM системи.

Транспондер DWDM – частотний перетворювач, що забезпечує інтерфейс між обладнанням кінцевого доступу та лінією DWDM. Спочатку транспондер призначався для перетворення клієнтського сигналу (оптичного, електричного) на оптичний сигнал з довжиною хвилі в діапазоні 1550 нм (характерної для DWDM-систем). Однак згодом у транспондерах з'явилася функція регенерації сигналу. Регенерація сигналу швидко пройшла три стадії розвитку – 1R, 2R, 3R.

1R – ретрансляція. Відновлюється лише амплітуда. Це обмежувало протяжність ранніх систем DWDM, оскільки насправді інші параметри (фаза, форма) не відновлювалися й у результаті виходив “сміття на вході – сміття на виході”.
2R - відновлення амплітуди сигналу та його тривалості. У цих транспондерах використовувався тригер Шмідта для очищення сигналу. Не набули великої популярності.
3R – відновлення амплітуди сигналу, його тривалості та фази. Повністю цифровий пристрій. Здатний розпізнавати службові байти рівня SONET/SDH – мереж.

Мукспондер DWDM (мультиплексор-транспондер) – це система, що виконує тимчасове мультиплексування низькошвидкісного сигналу високошвидкісну несучу.

(Де)мультиплексор DWDM – це пристрій, який за допомогою різних методів хвильового поділу об'єднують кілька оптичних сигналів передачі сигналів по оптичному волокну і розділяють ці сигнали після передачі.

Часто потрібно додати у складовий сигнал і виділити з нього лише один канал, не змінюючи у своїй всю структуру сигналу. Для цього застосовуються мультиплексори введення/виведення каналів OADM (Optical Add/Drop Multiplexer), які виконують цю операцію, не перетворюючи сигнали всіх каналів електричну форму.

Підсилювачі на волокні, легованому ербієм EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier), за останні кілька років зробили революцію в телекомунікаційній промисловості. Підсилювачі EDFA забезпечують безпосереднє посилення оптичних сигналів без перетворення в електричні сигнали і назад, мають низький рівень шумів, а їх робочий діапазон довжин хвиль практично точно відповідає вікну прозорості кварцового оптичного волокна. Саме завдяки появі підсилювачів з таким поєднанням якостей лінії зв'язку та мережі на основі систем DWDM стали економічними та привабливими.

У лінії зв'язку після оптичного передавача часто встановлюють аттюнюатори, які дозволяють зменшувати їхню вихідну потужність до рівня, що відповідає можливостям розташованих далі мультиплексорів і підсилювачів EDFA.

Оптичне волокно і деякі компоненти систем DWDM мають хроматичну дисперсію. Показник заломлення волокна залежить від довжини хвилі сигналу, що призводить до залежності швидкості поширення сигналу від довжини хвилі (матеріальна дисперсія). Навіть якщо показник заломлення не залежав би від довжини хвилі, сигнали різних довжин хвиль все одно поширювалися б різною швидкістючерез внутрішні геометричні властивості волокна (хвильова дисперсія). Результуючий вплив матеріальної та хвилеводної дисперсій називається хроматичною дисперсією.

Хроматична дисперсія призводить до розширення оптичних імпульсів у міру їхнього поширення по волокну. При великій протяжності лінії це призводить до того, що імпульси, що йдуть близько, починають перекриватися, погіршуючи сигнал. Пристрої компенсації дисперсії DCD надають рівну за величиною сигналу, але протилежну за знаком дисперсію і відновлюють початкову форму імпульсів.

Системи DWDM мають безліч топологій: кільцева, комірчаста, лінійна. Розглянемо найпопулярнішу сьогодні кільцеву топологію. Кільцева топологія забезпечує живучість мережі DWDM за рахунок резервних шляхів. Для того, щоб якесь з'єднання було захищене, між його кінцевими точками встановлюються два шляхи – основний та резервний. Мультиплексор кінцевої точки порівнює два сигнали та вибирає сигнал кращої якості(або сигнал, заданий за замовчуванням).

Підписуйтесь на нашу

Останнім часом сучасним магістралам (сучасним з великої літери С) перестало вистачати стандартних можливостей систем ущільнення як за дальністю роботи і кількістю каналів, що одночасно використовуються, так і за загальною. пропускної спроможностісистеми та можливостей розширення систем ущільнення. В Україні на мережеву арену активно стала виходити технологія DWDM, при тому як як магістральна система, так і локальна система ущільнення.

Нещодавно одному нашому українському провайдеру (пальцем просили не показувати, інакше нас сильно лаятимуть) потрібно було прокинути кілька десятків «ЖЕ» на 162 кілометри (по одному волокну) з бажанням у майбутньому додати до цієї системи ще кілька тих же десятків «ЖЕ» . Зрозуміло, що "грейдити" вшир і не боятися того, що лямбди раптово закінчаться, можна тільки маючи DWDM (ну, або дуже товстий і дуже чорний, а ще дуже довгий і багатожильний кабель). А якщо зважити на відстань, на яку потрібно доставити гігантську кількість пакетів одним прольотом (без регенерації «в полі»), то вибір DWDM є єдино правильним і правильним рішенням.

Щоб пробити таку серйозну відстань одним прольотом, було прийнято рішення спроектувати лінію, яка включає крім стандартних мультиплексорів/трансіверів/комутаторів ще й підсилювачі потужності, компенсатори дисперсії і червоно-сині дільники.

Розрахунки, зроблені під час проектування системи:

Чутливість трансіверів до дисперсії (A-Gear SFP+ DWDM 80LC та A-Gear XFP DWDM 80LC) – 1600пс/нм;

Траса на волокні G.652D, дисперсія у волокні 17пс/(нм*км);

Сумарний показник дисперсії на трасі 162км: 17пс/(нм*км) * 162км == 2754пс/нм;

Перевищення норми дисперсії: 2754пс/нм – 1600пс/нм == 1154пс/нм – прийнято рішення поставити компенсатор дисперсії A-Gear DMC-FC120 (компенсує повністю дисперсію в 120км волокна, сумарний показник дисперсії: -2004псн/м волокна у компенсаторі 12,3 км);

Бюджет втрат у лінії: (162км + 12,3км) * 0,3 дБм/км == 52,29 дБм;

Оптичний бюджет трансіверів (A-Gear SFP+ DWDM 80LC та A-Gear XFP DWDM 80LC) – 26дБм;

Перевищення норми згасання: 52,29 дБм - 26 дБм == 26,29 дБм - прийнято рішення поставити EDFA підсилювач A-Gear BA4123 (чутливість (-10) дБм, максимальна Вихідна потужність 23дБм) та підсилювач A-Gear PA4325 (чутливість (-30)дБм, максимальна вихідна потужність (-5)дБм).

Підсумком стала реально працююча система, стабільна, як сам світ, далекобійна - не всякий птах долетить, що розширюється, і взагалі, найкраща. Фото цієї системи представлено нижче, а ще нижче ми вирішили написати невеликий огляд існуючих на сьогодні DWDM комплектуючих, методи їх включення, термінологію – постаралися охопити все, що є по DWDM.

На фото видно (згори-вниз): комутатор з трансіверами, два підсилювачі потужності (бустер та передпідсилювач), DWDM мультиплексор, знову комутатор з трансівером і в самому низу (сіре, майже не видно) – компенсатор дисперсії. Такий набір обладнання стоїть у точці А та в точці Б (точки теж просили не називати, погрожуючи у телефон товстим шкіряним армійським ременем). Маючи такий відносно невеликий і недорогий набір обладнання, легко і просто прострелити 162 кілометри, що було досягнуто.

На цій оптимістичній ноті вступна частина добігає кінця, а ми починаємо методичний розбір технології, що стала «магістральним флагманом» сучасного світусетебудування.

1. Що таке DWDM, відмінність DWDM від CWDM.

Для тих, кому недостатньо пропускної спроможності CWDM систем (180Гбіт/с - крайній максимум), існує два варіанти вгамування «трафікового апетиту»: нарощувати кількість волокон (що зазвичай пов'язано із землекопами, столболазами і взагалі минуле століття) або використовувати більш «просунуту» технологію ущільнення – DWDM.

DWDM(англ. Dense Wavelength Division Multiplexing – щільне хвильове мультиплексування) – технологія ущільнення інформаційних потоків, коли кожен первинний інформаційний потік переноситься у вигляді світлових пучків різних довжинах хвиль, а оптичної лінії зв'язку перебуває сумарний груповий сигнал, сформований мультиплексором з кількох інформаційних потоків.

Розумно. Спробуємо розібратися. За аналогією з CWDM (для тих хто в курсі), DWDM – така сама система ущільнення, що фізично складається з пристроїв, що генерують інформаційний потік(медіаконвертери, маршрутизатори ... ну, Ви самі в курсі) трансіверів (приймачів, що створюють інформаційний потік на різних довжинах хвиль невидимого для ока ІЧ-випромінювання), мультиплексорів(пристроїв, що створюють/розділяють груповийсвітловий сигнал) та оптичного хвилеводу(оптоволоконний кабель). Крім того, до складу DWDM входить група компонентів, призначених для посилення/відновлення групового світлового сигналу, але щоб усе йшло послідовно, про це буде глибоко нижче.

Відразу визначимося зі словами, якими оперуватимемо. Каналом у цій статті будемо називати інформаційний потік в один бік(Одна сторона «каже» інформаційний потік, інша цей потік «слухає»). Канал розташовується на єдиній йому несучої, має конкретно певну довжину хвилі (або частоту). Але, як відомо, повноцінний зв'язок неможливо вибудувати між парою абонентів, один з яких глухий, а другий – німий. Тому для створення однієї повноцінної лінії зв'язку необхідно використовувати два фізичні канали, і цю зв'язку будемо називати « повноцінний дуплексний канал».

Отже, DWDM і CWDM займаються одним і тим же ущільненням. У чому різниця? А відмінність у частотній сітці (чи довжинах хвиль несучих, кому як зручніше) несучих первинних інформаційних потоків (каналів). І у діапазонах роботи самого групового сигналу.

Діапазон роботи та частотна (хвильова) сітка. Чергові малозрозумілі слова, значення яких спробуємо розібратися. Що таке довжина хвилі? Уявімо собі синусоїду. Так ось, довжина хвилі - це відстань між двома сусідніми піками синусоїди. Зазвичай довжина хвилі позначається грецькою літерою (лямбда). Наочно показано на малюнку нижче:

У стандарті CWDM випромінювання зручно міряти в довжинах хвиль: 1550нм, 1310нм та ін. (Нанометри - 10 -9 метра!). Зручно насамперед тому, що числа цілі. У стандартних CWDM системах відстань між двома сусідніми несучими (каналами) становить 1610 – 1590 == 20нм (теж ціле! Ну, зручно!).

Тепер розглянемо цю саму ситуацію з боку частотного плану, спочатку з'ясувавши, що таке частота. Частота - це кількість повних коливань(від піку до піку) електромагнітної хвиліза секунду (позначається у Герцах, або Гц). Для найпростішихрозрахунків можна розглядати частоту як швидкість світла, поділену на довжину хвилі.Розглянемо інформаційних потік на несучій 1550нм, його частота приблизно дорівнює 3000000000/0,00000155 == 193548387096774 Гц, або 193548 ГГц (Гігагерц!). а відстань між сусідніми несучими буде 300000000/0,00000020 == 1500000000000000 Гц, або 1500000 ГГц. Зовсім незручно – багато цифр та незрозуміло.

Сьогодні CWDM системи працюють у діапазоні 1270нм-1610нм, представляючи у ньому 18 окремих каналів (1270нм, 1290нм, 1310нм … 1590нм, 1610нм). Але в DWDM все трохи по-іншому.

DWDM системи працюють у двох діапазонах, нарізаних для CWDM систем, саме: діапазон С (C-Band) і діапазон L (L-Band). ДіапазонCзнаходиться в межах від 1528.77нм(канал С61) до 1577.03нм(канал C01), а діапазонLзнаходиться в межах від 1577.86нм(канал L100) до 1622.25нм(Канал L48). Цифри вже лякають, а якщо ще врахувати той факт, що хвилева сітка нерівномірна (тобто відстань між двома сусідніми каналами не завжди однакова – від 0.5нм до 0.8нм), то простіше заплутатися, ніж розібратися. Саме тому в DWDM системах використовується найменування діапазону та нумерація каналу у цьому діапазоні (наприклад, C35 або L91). Наочно все звичайніканали DWDM системи представлені на малюнку 1.2, дані щодо частот і довжин хвиль представлені в таблиці 1.1:

Рисунок 1.2 – C та L діапазони DWDM системи у загальному діапазоні CWDM-систем.

Таблиця 1.1 - стандартна 100-гігагерцова DWDM сітка.

Тут слід зробити кілька застережень.

По перше ( і це важливо для подальшого розуміння! ), діапазон С умовно поділений на два «колірних діапазони» - синій(1528нм-1543нм) та червоний(1547нм-1564нм). Навіщо ділити - про це в наступних статтях, зараз просто важливо відзначити для себе, що розподіл існує.

По-друге, L-діапазон тільки починає використовуватися, і не всі виробники можуть дозволити собі зробити обладнання для L-діапазону (таблиця 1.1, позначено синім, в таблиці відсутні канали L48-L65).

По-третє, у підписі до таблиці фігурує слово "звичайна" - а це означає, що мають бути ще й "незвичайні" сітки. І вони справді є.

Як ми з'ясували вище, по довжинах хвиль розрізняти DWDM канали незручно. А ось за частотами – дуже навіть, і якщо уважно придивитися до таблиці 1.1, то видно, що різниця між двома сусідніми каналами завжди дорівнює 100ГГц. І якщо розглядати діапазон C (на даний момент освоєний більшістю виробників DWDM систем), то можна вивести сумарну кількість каналів у ньому – 61 канал. Відразу обмовимося, що, як і в системах CWDM, кожен канал - це інформаційний потік в один бік, Отже, для повноцінного обміну даними їх необхідно два (30 повноцінних дуплексних каналу в діапазоні C і 26 - в діапазоні L, всього - 56 повноцінних дуплексних каналу).

Крім звичайної 100-гігагерцової сітки використовують 200-гігагерцова сітка (непарні канали С-діапазону). Це з тим, що кілька виробників DWDM устаткування неспроможна виробляти мультиплексори для 100-гигагерцовой сітки, т.к. комплектуючі для неї досить дорогі і мають бути більшими високої якостіщодо 200ГГц систем. У цій схемі ущільнення є 31 односпрямований канал зв'язку або 15 повноцінних дуплексних каналів.

Дуже рідко (ну ооооочень рідко) використовуються DWDM системи ущільнення з 50-гігагерцовою сіткою. Це означає, що між двома сусідніми основними каналами звичайної 100-гігагерцової сітки розташований додатковий канал. Такі канали називаються Q і H: Q- Підканали в діапазоніL(наприклад, Q80 – частота 188050ГГц, довжина хвилі 1594.22нм), H- Підканали в діапазоніC(наприклад, H23 – частота 19230ГГц, довжина хвилі 1558.58нм). У таких системах ущільнення в діапазоні C знаходиться 61 основний канал і 61 додатковий, всього 122 канали. У діапазоні L – 53 основних та 53 підканали, всього – 106 каналів. Сумарна потужність == 122+106 == 228 односпрямованих каналів, або 114 повноцінних дуплексних каналів зв'язку! Це багато. Дуже багато. Але дуже і дуже дорого, і автор не зустрічав згадок про проекти з повним завантаженням системи DWDM з 50-ГГЦ сіткою.

Підведемо підсумки:

- «полегшений варіант» DWDM системи має 200-гігагерцову сітку і здатний забезпечити 15 повноцінних дуплексних каналів у діапазоні C, залишивши при цьому місце ще й для 15 CWDM каналів (1270нм-1510нм, 1590нм, 1610нм);

Стандартна DWDM система має 100-гігагерцову сітку і здатна забезпечити 30 повноцінних дуплексних каналу в діапазоні C і 26 повноцінних дуплексних каналу в діапазоні L, при цьому також залишивши місце ще й для 15 CWDM каналів (1270нм-1510нм, 1590нм);

Повна DWDM система має 50-гігагерцову сітку і здатна забезпечити 60 повноцінних дуплексних каналу в діапазоні C і 52 повноцінних дуплексних каналу в діапазоні L, знову ж таки залишивши місце ще й для 15 CWDM каналів (1270нм-1510нм, 1591н0;

Популярне в рубриці: