Тема 7. Плезиохронные и синхронные цифровые иерархии (2часа)
Введение.
Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение
потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней
системы
передачи,
строятся
по
иерархическому
принципу.
Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в
том, что число каналов ЦСП, соответствующей данной ступени
иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число
раз. В настоящее время на сети связи используются две иерархии:
плезиохронные и синхронные.
Раздел 11.1. Плезиохронные и синхронные цифровые иерархии
Иерархия ЦМТС с ИКМ. Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи, строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦМТС, соответствующей данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦМТС предыдущей ступени в целое число раз. Система передачи, соответствующая первой ступени, называется первичной; в этой ЦМТС осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т.д.
Таким образом, если на данной станции первичной сети необходимо установить ЦМТС с
ИКМ с относительно большим числом каналов, на ней устанавливают аппаратуру соответствующего числа первичных, вторичных и т.д. цифровых систем передачи. Системы, построенные таким способом, называют ЦМТС с временным группообразованием. Эти системы помимо обеспечения потребностей сети позволяют использовать на первой ступени групповые кодеки с приемлемыми скоростями работы.
Системы передачи с ЧРК также строятся по иерархическому принципу, но в отличие от ЦМТС с ИКМ для них ступенями иерархии являются не сами системы передачи, а типовые группы каналов. Системы передачи проектируются на числа каналов, кратные типовым группам.
В рекомендациях МСЭ-Т представлено несколько типов иерархий ЦСП с ИКМ: европейская, североамериканская и японская. К 1990 г. МСЭ-Т разработал рекомендации по единой (всемирной) синхронной цифровой иерархии (СЦИ), позволяющей объединять цифровые потоки, образованные системами передачи, входящими в любую существующую иерархию.
Цифровые системы передачи с ИКМ, используемые на нашей первичной сети, соответствуют европейской иерархии, рекомендованной МСЭ-Т. На рис. 16.1 отмечены ступени иерархии, указаны типы соответствующих им ЦМТС, а также скорости цифровых потоков. Во всех потоках отводятся специальные позиции для передачи служебных сигналов, что также указано на рисунке. Например, скорость вторичного потока равная
2048х4+256=8448 кбит/с, определена скоростями четырех первичных потоков (по 2048 кбит/с) и служебной информацией (256 кбит/с). Попутно заметим, что информация,
78 передаваемая по одному каналу ТЧ, преобразуется в цифровой поток со скоростью 64 кбит/с, соответствующий основному цифровому каналу (ОЦК).
ИКМ-
30
ИКМ-120
ИКМ-480
ИКМ-1920 1
30 0
,3
.3
,4
О
т
И
К
М
-3 0
ил и
А
Ц
О
Ч
Р
К
-В
Г
О
т
И
К
М
-1 20
ил и
А
Ц
О
Ч
Р
К
-Т
Г
О
т
И
К
М
-4 80
ил и
А
Ц
О
-Т
В
Первичная ЦСП
2048 кбит/с
Вторичная ЦСП
8448 кбит/с
Третичная ЦСП
34368 кбит/с
Четверичная ЦСП
139284 кбит/с
Рис.16.1. Принципы построения асинхронной иерархии ЦМТС
Параметры цифровых потоков, получаемых на тех или иных ступенях иерархии, должны соответствовать рекомендациям МСЭ-Т. Это позволяет унифицировать оборудование первичной сети и облегчает организацию международных связей.
Синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy – SDH) является всемирным стандартом технологии передачи.
Технология синхронной цифровой иерархии первоначально была разработана компанией Bellcore под названием "Синхронные оптические сети" – Synchronous Optical
NETs, SONET. Эта технология явилась развитием технологии PDH (Plesiachronous Digital
Hierarchy), которая появилась в 60-е годы для построения качественных и относительно недорогих цифровых каналов между телефонными станциями. Технология PDH долгое время хорошо справлялась со своими магистральными обязанностями, предоставляя пользователям каналы T1 (1,5 Мбит/с) – T3 (45 Мбит/с) в американском варианте технологии, или каналы E1 (2 Мбит/с) – E3 (34 Мбит/с) – E4 (140 Мбит/с) в европейском и международном вариантах. Быстрое развитие телекоммуникационных технологий привело к необходимости расширения иерархии скоростей PDH и использовании всех возможностей, которые предоставляла новая среда – волоконно-оптические линии связи.
Одновременно с повышением линейки скоростей нужно было освободится от недостатков PDH, которые выявились за время эксплуатации этих сетей. Одним из основных недостатков PDH является принципиальная невозможность выделения отдельного низкоскоростного потока из высокоскоростного без полного демультиплексирования последнего. Сам термин "плезиохронный", то есть "почти" синхронный, говорит о причине такого явления – отсутствии полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в более высокоскоростные. Для выравнивания скоростей нескольких низкоскоростных каналов, обладающих некоторым рассогласованием частоты между собой, технология PDH использует технику вставки нескольких дополнительных бит между кадрами каналов с относительно меньшими скоростям. Затем эти кадры одинаковой частоты мультиплексируются с чередованием бит в мультикадр второго и более высоких уровней иерархии. В результате для извлечения пользовательских данных из объединенного канала необходимо полностью демультиплексировать кадры этого объединенного канала.
Например, если требуется получить данные одного абонентского канала 64 Кбит/с из кадров канала E3, необходимо произвести демультиплексирование этих кадров до уровня кадров E2, затем – до уровня кадров E1, а затем демультиплексировать и сами кадры E1. Если сеть PDH используется только в качестве транзитной магистрали между двумя крупными узлами, то операции мультиплексирования и демультиплексирования выполняются только в этих узлах и проблем не возникает. Но если возникает потребность выделения одного или нескольких
79 абонентских каналов в промежуточном узле сети PDH, то эта задача простого решения не имеет. Один из вариантов решения – установка двух мультиплексоров уровня T3/E3 и выше в каждом узле сети. Первый мультиплексор выполняет полное демультиплексирование потока и отвод части низкоскоростных каналов абонентам, а второй вновь собирает оставшиеся каналы вместе с вновь вводимыми в выходной высокоскоростной поток. Но количество требуемого оборудования при этом удваивается.
Другой вариант – "обратная доставка" (back hauling). В промежуточном узле, где нужно выделить и отвести абонентский поток, устанавливается только один высокоскоростной мультиплексор, который просто передает транзитом данные дальше по сети без их демультиплексирования. Эту операцию выполняет только мультиплексор конечного узла, который возвращает данные требуемого абонента по отдельному физическому каналу в промежуточный узел. Естественно, такие сложные
взаимоотношения между узлами усложняют работу сети, требуют ее тонкого конфигурирования, что ведет к большому объему ручной работы и ошибкам, и не обладают нужной гибкостью – отвод данных для нового абонента требует отдельного физического канала.
Кроме этого, в технологии PDH не были предусмотрены встроенные средства обеспечения отказоустойчивости и управления сетью.
Все эти недостатки были учтены и преодолены разработчиками технологии SONET.
Первый вариант стандарта технологии SONET появился в 1984 году. Затем эта технология была стандартизована комитетом T1 ANSI. Международная стандартизация технологии проходила под эгидой Европейского института телекоммуникационных стандартов (ETSI) и
CCITT, совместно с ANSI и ведущими телекоммуникационными компаниями Америки,
Европы и Японии. Основной целью разработчиков международного стандарта было создание такой технологии, которая бы позволяла передавать трафик всех существующих цифровых каналов уровня PDH (как американских T1-T3, так и европейских E1-E4) в рамках высокоскоростной магистральной сети, использующей волоконно-оптические кабели и обеспечила бы иерархию скоростей, продолжающую иерархию технологии PDH до скорости в несколько Гбит/с.
В результате длительной работы удалось разработать международный стандарт
Synchronous Digital Hierarchy (рекомендации ITU-T G.702, G.703, G.704, G.707, G.708, G.709,
G.773, G.774, G.782, G.783, G.784, G.957, G.958, Q.811, Q.812 и ETSI – ETS 300 147).
Стандарты SONET также были доработаны так, что аппаратура и сети SDH и SONET являются совместимыми и могут мультиплексировать входные потоки практически любого стандарта PDH – и американского, и европейского.
Технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) разработана для создания надежных транспортных сетей, позволяющих гибко формировать цифровые каналы широкого диапазона скоростей – от единиц мегабит до десятков гигабит в секунду. Основная область применения технологии SDH – первичные сети операторов связи.
Мультиплексоры SDH, объединенные волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС) образуют среду, в которой администратор сети SDH прокладывает цифровые каналы между точками подключения абонентского оборудования или оборудования вторичных
(наложенных) сетей самого оператора – телефонных сетей и сетей передачи данных.
Технология SDH применяется также и в крупных корпоративных сетях, когда имеются технико-экономические предпосылки для поддержания собственной инфраструктуры цифровых каналов, например, в сетях предприятий энергетического комплекса или железнодорожных компаний.
Каналы SDH относятся к классу полупостоянных – формирование канала происходит по инициативе оператора сети SDH, пользователи же лишены такой возможности, поэтому каналы SDH обычно применяются для передачи достаточно устойчивых во времени потоков. Из-за полупостоянного характера соединений в технологии
SDH чаще используется термин "кросс-коннект" (cross-connect)
, а не коммутация.
80
Сети SDH относятся к классу сетей с коммутацией каналов, использующих синхронное мультиплексирование с разделением времени (Time Division Multiplexing, TDM), при котором информация от отдельных абонентов адресуется относительным временным положением внутри составного кадра, а не явным адресом, как это происходит в сетях с коммутацией пакетов.
Сети SDH обладают многими достоинствами, главными среди которых являются:
Гибкая иерархическая схема мультиплексирования цифровых потоков разных скоростей, позволяющая вводить в магистральный канал и выводить из него пользовательскую информацию любого поддерживаемого технологией уровня скорости, не демультиплексируя магистральный поток в целом – а это
означает не только гибкость, но и экономию оборудования. Схема мультиплексирования стандартизована на международном уровне, что обеспечивает совместимость оборудования разных производителей.
Отказоустойчивость сети. Сети SDH обладают высокой степенью "живучести" – технология предусматривает автоматическую реакцию оборудования на такие типичные отказы как обрыв кабеля, отказ порта, выход из строя мультиплексора или отдельной его карты, направляя трафик по резервному пути или переходя на резервный модуль. Переход на резервный путь происходит очень быстро – не более чем за 50 мс, согласно требованиям стандарта.
Мониторинг и управление сетью на основе информации, встроенной в заголовки кадров. Это обеспечивает обязательный уровень управляемости сети, не зависящий от производителя оборудования, и создает основу для наращивания функций менеджмента в фирменных системах управления.
Высокое качество транспортного обслуживания для трафика любого типа – голосового, видео и компьютерного. Техника мультиплексирования TDM, лежащая в основе
SDH, обеспечивает трафику каждого абонента постоянную гарантированную полосу пропускания.
Сети SDH добились прочного положения в телекоммуникационном мире – сегодня они составляют фундамент практически всех крупных сетей – региональных, национальных и международных. Укрепляет это положение и то, что технология SDH может легко интегрироваться с технологией WDM, обеспечивающей передачу информации по оптическим магистралям с еще более высокими скоростями – сотни гигабит в секунду и выше – за счет мультиплексирования с разделением по длине волны. В магистральных сетях с ядром WDM сети SDH будут играть роль сети доступа, то есть ту же роль, которую играют сети PDH по отношению к SDH.
Есть, естественно, у технологии SDH и недостатки. Сегодня чаще всего говорят о ее неспособности динамически перераспределять пропускную способность между абонентами сети – свойстве, обеспечиваемом пакетными сетями. Этот недостаток проявляется при передаче трафика с большими значениями коэффициента пульсации, например, трафика доступа к ресурсам WWW или компрессированного голоса с удаленными паузами.
Первичным цифровым потоком SDH является модуль STM-1, имеющий скорость передачи 155,52 Мбит/с. Период повторения STM-1 составляет 125 мкс, что соответствует частоте повторения 8000 Гц. Каждый байт соответствует каналу со скоростью передачи 64 кбит/с.
Полезной нагрузкой для SDH являются групповые цифровые потоки образованные любой ступенью PDH от Е1 (2,048 Мбит/с) до Е4 (139,264 Мбит/с). Для синхронизации всех входных потоков в структуре технологии SDH периодически на определённых позициях в кадре размещается служебная информация (сигналы управления и взаимодействия – СУВ, такие как "ответ станции", "набор номера", "посылка вызова", "отбой" и другие) и байты фиксированной вставки (стаффинг). Поэтому цифровой поток первичного синхронного транспортного модуля – STM-1 можно условно разделить на 9 интервалов по 270 байт в каждом (рис. 16.2). Первые 9 байт каждого интервала несут сигналы управления и
81 взаимодействия, а в оставшиеся 261 байт размещается соответствующим образом полезная нагрузка и стаффинг.
Рис. 16.2. Цифровой поток модуля STM-1.
Модуль STM-1 состоит из 2430 байт и обычно для более простого и наглядного понимания при изображении STM-1 используют двухмерный массив размером 9 строк по
270 байт. Байты STM-1 передаются, начиная с левого верхнего угла слева направо, сверху вниз.
STM-1 содержит три основные блока (рис. 16.3):
секционный заголовок SOH (Section Overhead)
блок нагрузки (payload)
указатель PTR (pointer)
Рис. 16.3. Двухмерная структура модуля STM-1.
Блок SOH размером 8
9 байт несет служебную информацию, в том числе синхросигнал, байты для обслуживания, контроля и управления. Подразделяется на заголовок регенерационной секции (RSOH – regenerator SOH) и заголовок мультиплексорной секции (MSOH – multiplex SOH).
Сигналы нагрузки (от 2 до 140 Мбит/с в соответствии с G.702) транспортируются в области нагрузки размером 9
261 байт. Эти сигналы объединяются в модуль STM-1 в соответствии с определенными правилами.
Начальное положение нагрузки в модуле STM фиксируется в указателе PTR. В результате имеется возможность доступа к одиночным каналам без необходимости полного демультиплексирования STM-1. Используются три указателя каждый длиной 3 байта.
Высокоскоростные потоки SDH организуются побайтным мультиплексированием нескольких STM-1 и называются синхронными транспортными модулями уровня N – STM-
N. Скорость STM-N составляет Nх155,52 Мбит/с.
В России в настоящее время комитетом МСЭ-Т стандартизированы уровни STM-1,
STM-4, STM-16, STM-64 и для радиорелейных систем передачи – STM-RR.
82
STM-4 – 4х155,52 Мбит/с = 622,08 Мбит/с;
STM-16 – 16х155,52 Мбит/с = 2,48832 Гбит/с;
STM-64 – 64х155,52 Мбит/с = 9,95328 Гбит/с;
STM-RR – 155,52 / 3 Мбит/с = 51,84 Мбит/с.
В технологии SONET существует два обозначения для уровней скоростей: STS-N –
Synchronous Transport Signal level N, употребляемое для случая передачи данных электрическим сигналом и OC-N – Optical Carrier level N, употребляемое в случае передачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Стандартизированные скорости передачи приведены в табл. 16.1.
Таблица 16.1.
Скорости передачи систем SDH
SDH
SONET
Скорость
STM-RR
STS-1, OC-1
51,84 Мбит/с
STM-1
STS-3, OC-3
155,520 Мбит/с
(STM-3)
OC-9 466,560 Мбит/с
STM-4
OC-12
622,080 Мбит/с
(STM-6)
OC-18 933,120 Мбит/с
(STM-8)
OC-24 1,244 Гбит/с
(STM-12)
OC-36 1,866 Гбит/с
STM-16
OC-48
2,488 Гбит/с
STM-64
OC-192
9,953 Гбит/с
STM-256
OC-768
39,81 Гбит/c
Выводы.
1. Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение
потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней
системы передачи, строятся по иерархическому принципу.
2. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в
том, что число каналов ЦМТС, соответствующей данной ступени
иерархии, больше числа каналов ЦМТС предыдущей ступени в целое
число раз.
3. В настоящее время на сети связи используются две иерархии:
плезиохронные и синхронные.
83
Контрольные вопросы.
1. Как Вы понимаете иерархический принцип построения систем
передачи?
2. Перечислите достоинства и недостатки сети, использующей АЦИ.
3. Перечислите достоинства и недостатки сети, использующей СЦИ.
4. В чем заключаются существенные различия СЦИ АЦИ?
84
Лекция 17
Тема 8. Цифровые волоконно – оптические линейные тракты (ОЛТ)
(18 часов)
Введение.
Как отмечалось ранее, ОЛТ является составной частью любой системы
передач. В его состав входят оптические передатчики, оптические
приемники, волоконно – оптический кабель и ретрансляторы. Ниже
рассматриваются перечисленные выше узлы ОЛТ.
Раздел 8.1. Оптический линейный тракт (ОЛТ)
В настоящее время в развитых странах оптические цифровые телекоммуникационные системы (ЦМТС) широко внедряются на всех участках сетей связи. По сравнению с существующими системами связи на медных кабелях, ОЦТС обладают рядом преимуществ, основными из которых являются: широкая полоса пропускания, позволяющая организовать по одному волоконно-оптическому тракту необходимое число каналов с дальнейшим их наращиванием, а также предоставлять абоненту наряду с телефонной связью любые виды услуг связи (телевидение, телефакс, широкополосное радиовещание, телематическое и справочное обслуживание, рекламу, местную связь и др.); высокая защищенность от электромагнитных помех; малое километрическое затухание и возможность организации регенерационных участков большой протяженности; значительная экономия меди и потенциально низкая стоимость оптического кабеля (ОК) и др.
На передающей станции А (рис. 17.1 ) первичные сигналы в электрической форме поступают на каналообразующего оборудования (КОО), с выхода которой групповой сигнал подается в оборудование сопряжения (ОС). В ОС электрический сигнал преобразуется в форму, целесообразную для передачи по волоконно-оптическому линейному тракту. ОЛТ включает в себя оптический передатчик (ОПер), оптическое волокно (ОВ), ретранслятор и
ОПр. Опер. преобразует электрический сигнал с помощью модуляции оптической несущей в оптический сигнал. При распространении последнего по оптическому волокну (ОВ) происходят его ослабление и искажение. Для увеличения дальности связи через определенное расстояние, называемое участком ретрансляции, устанавливаются промежуточные обслуживаемые и необслуживаемые станции (оптические ретрансляторы –
ОР), где осуществляются коррекция искажений и компенсация затухания и восстановление.
В ОПр. Осуществляется обратное преобразование оптического сигнала в электрический.
КОО
ОС
ОПер
ОР
КОО
ОС
ОПр
1 2
N
1 2
N
ОВ
ОВ
А
Б
Промежуточная станция
ОЛТ
Рисунок 17.1. Принцип организации волоконно-оптической связи
85
На промежуточных станциях главным образом по техническим причинам целесообразно производить обработку (усиление, коррекцию, регенерацию и т.д.) электрического сигнала. Поэтому промежуточные станции ЦМТС строятся с преобразованием на входе оптического сигнала в электрический сигнал и обратным преобразованием на выходе. В настоящее время возможно построение чисто оптических ретрансляторов на основе оптических квантовых усилителей и регенераторов. На приемной оконечной станции Б осуществляется обратное преобразование оптического сигнала в электрический.
Для модуляции оптической несущей информационным сигналом можно использовать частотную модуляцию, фазовую, амплитудную, модуляцию по интенсивности
(МИ), поляризационную модуляцию (ПМ) и др. В подавляющем большинстве случаев применяется модуляция по интенсивности оптического излучения. При фиксированных пространственных координатах мгновенное значение электрического поля монохроматического оптического излучения можно записать в виде:
E(t)=Eмcos(ω0t+φ0), где
Eм – амплитуда поля;
ω0 и
φ0 – соответственно частота и фаза оптической несущей. Тогда мгновенное значение интенсивности равно:
Pмг= E2(t)=Eм2cos2(ω0t+φ0), а усреднение по периоду
T0=2π/ω0 дает величину
P=
0,5Eм2, которая называется средней интенсивностью или мощностью. При МИ именно величина
Р изменяется в соответствии с модулирующим сигналом
с(t).
Обладая волновой природой, оптическое излучение в то же время дискретно. Оно излучается и поглощается только в виде дискретных квантов (фотонов) с энергией
hf0, где
h—постоянная Планка. Поэтому мощность оптического излучения
Р можно характеризовать интенсивностью (количеством в единицу времени) потока фотонов J
=Р/hf0. Следовательно, при модуляции интенсивности
J(t) с(t).
Применение МИ объясняется тем, что этот вид модуляции в широком диапазоне частот выполняется для используемых в оптических передатчиках полупроводниковых источников излучения (светодиодов, лазерных диодов) простыми техническими средствами.
Для управления интенсивностью излучения полупроводникового источника достаточно изменять ток инжекции (накачки) в соответствии с модулирующим сигналом. Это легко обеспечивается электронной схемой возбуждения в виде усилителя тока. Модуляция по интенсивности оптического излучения приводит и к простым решениям обратного преобразования оптического сигнала в электрический сигнал. Действительно, фотодетектор, входящий в состав фотоприемника, является квадратичным прибором, выходной, ток которого пропорционален квадрату амплитуды оптического поля, т. е. мощности падающего на фоточувствительную поверхность оптического сигнала.
Рассмотренный принцип приема оптического сигнала относится к методу прямого фотодетектирования (некогерентный, энергетический прием). Другим методом приема является метод фотосмещения (когерентный, гетеродинный и гомодинный прием),
Гетеродинный прием реализуется значительно сложнее метода прямого детектирования и требует совмещения волнового фронта поля гетеродинного излучения с волновым фронтом поля сигнала. В результате фотодетектирования суммарного поля выделяется сигнал промежуточной (разностной) частоты, амплитуда, частота и фаза которого соответствуют указанным параметрам принимаемого оптического сигнала.
Гомодинный прием отличается от гетеродинного тем, что частоты излучений гетеродина и передатчика совпадают. Он дает дополнительное улучшение отношения сигнал-шум до 3 дБ, но его практическая реализация еще более затруднена в связи с не- обходимостью фазовой автоподстройки частоты лазерного гетеродина.
В настоящее время в качестве оконечной аппаратуры ЦМТС используются цифровые системы передачи, т. е. ЦМТС строятся как цифровые. Это объясняется существенными преимуществами цифровых СП по сравнению с аналоговыми: высокой помехоустойчивостью; малой зависимостью качества передачи от длины линейного тракта;
86 высокими технико-экономическими показателями и др. Аналоговые СП не применяются на волоконно-оптических трактах из-за сравнительно высокой нелинейности источников оптического излучения и технической сложности обеспечения требуемой помехозащищенности. Тем не менее, исследования в области аналоговых ВОСП показывают их перспективность в ряде областей (оптическое кабельное телевидение, телеметрия, системы оперативной и служебной связи).
В настоящее время ЦМТС строятся как
двухволоконные однополосные однокабельные. При таком построении передача и прием оптических сигналов ведутся по двум волокнам и осуществляются на одной длине волны
λ. Каждое 0В является эквивалентом двухпроводной физической цепи. Так как взаимные влияния между оптическими волокнами кабеля практически отсутствуют тракты передачи и приема различных систем организуются по одному кабелю, т. е. ВОСП являются однокабельными.
Принцип построения двухволоконной однокабельной однополоснойЦМТС показан на рис. 17.2, где приняты обозначения: КОО - каналообразующее оборудование; ОС - оборудование сопряжения; ОПер - оптический передатчик; ОВ - оптическое волокно; Опр - оптический приемник. Достоинством такой ВОСП является использование однотипного оборудования трактов передачи и приема оконечных и промежуточных станций, а недостатком весьма низкий коэффициент использования пропускной способности ОВ.
КОО
КОО
ОС
ОС
ОС
ОПр
ОС
ОПер
ОПр
ОПер
1 2
N
2 1
N
ОВ
ОВ
Рис. 17.2 Принцип построения двухволоконной однополосной однокабельной ЦМТС
С учетом того, что доля затрат на кабельное оборудование составляет значительную часть стоимости ВОСП, а цены на оптический кабель в настоящее время остаются достаточно высокими, возникает задача повышения эффективности использования про- пускной способности 0В за счет одновременной передачи по нему большего объема информации.
Этого можно добиться, например, передачей информации во встречных направлениях по одному 0В (
однополосные одноволоконные однокабельные ЦМТС) при использовании на оконечных станциях оптических развязывающих устройств (ОРУ)
(рис.1.3). Особенностью данной схемы является использование 0В для передачи сигналов в двух направлениях на одной длине волны.
КОО
КОО
ОС
ОС
ОС
ОПр
ОС
ОПер
ОПр
ОПер
1 2
N
2 1
N
ОВ
ОРУ
ОРУ
Рис. 1.3. Принцип построения одноволоконной однополосной однокабельной ЦМТС
Принципиальной особенностью двусторонних (дуплексных) систем является наличие переходных помех между информационными потоками, распространяющихся во встречных направлениях. Переходные помехи возникают за счет обратного рэлеевского рас- сеяния в 0В, ответвителях, из-за отражения света от сварных стыков и разъемных соединений на концах линии, что ограничивает длину участка ретрансляции.
Принцип построения
одноволоконной двухполосной однокабепьной ВОСП, при которой передача в одном направлении ведется на длине волны оптического излучения
1 в одном окне прозрачности, а прием осуществляется в другом окне прозрачности на длине
87 волны
2,
показан на рис. 17.4 Разделение направлений передачи и приема осуществляется с помощью
направляющих оптических фильтров (ОФ), настроенных на соответствующие длины волн оптического излучения.
КОО
КОО
ОС
ОС
ОС
ОПр
ОС
ОПер
ОПр
ОПер
1 2
N
2 1
N
ОВ
1
ОФ2
ОФ2
ОФ1
ОФ1
2
Рис. 17.4. Принцип построения одноволоконной двухполосной однокабельной ЦМТС
Так же системы строятся как
двухволоконные многополосные однокабельные (рис.
17.5). На передающей станции электрические сигналы от
N .систем передачи поступают на передатчики, излучающие оптические несущие с длинами
волн λ1, λ2, λ3……… λn. С помощью мультиплексоров (МП) и демульти - плексоров (ДМ) осуществляется их ввод в одно волокно на передаче и разделение на приеме. Таким образом, по одному 0В организуется N спектрально разделенных оптических каналов, что значительно увеличивает коэффициент использования пропускной способности волокна.
Рис. 1.5. Структурная схема двухволоконной многополосной однокабельной ЦМТС
Принцип работы мультиплексора и демультиплексора основан на известных явлениях физической оптики: дисперсии, дифракции и интерференции. В основе их структуры может быть оптическая призма, многослойный диэлектрик, дифракционная решетка и др.
Выводы. 1. В его состав входят оптические передатчики, оптические приемники, волоконно – оптический кабель и ретрансляторы.2. Для модуляции оптической несущей информационным сигналом можно использовать частотную модуляцию, фазовую, амплитудную, модуляцию по интенсивности (МИ), поляризационную модуляцию (ПМ) и др. В подавляющем большинстве случаев применяется модуляция по интенсивности оптического излучения. 3. В настоящее время ЦМТС строятся как двухволоконные однополосные однокабельные. МП
ДМ
П
λ
1
ОС
ОПер
N коо
ОС
ОПр коо
N
1 1
ОС
ОПер
N коо
1
ОС
ОПер
N коо
ОС
ОПр коо
N
1
ОС
ОПр коо
N
1
λ
1 ,
λ
2, ……..
λ
n
λ
1
λ
2
λ
n
λ
n
λ
1
λ
2
88
Контрольные вопросы.
1. Нарисуйте схему цифрового оптического тракта и объясните
назначение узлов, входящих в нее.
2. Что такое модуляция по интенсивности (МИ).
3. Какие виды модуляции можно применять для передачи оптических
сигналов по ОЛТ?
4. Способы построения оптических линейных трактов.
Скачать 3.38 Mb.