ПВВ
Рис.17.1. Схема размещения линейных регенераторов где приняты следующие обозначения:
ОП-А - оконечный пункт А;
ОК -оптический кабель;
ЛР - линейный регенератор;
НРП-1/1 - необслуживаемый регенерационный пункт №1 1-ой секции регулирования (ОП-
А-ОРП-1);
НРП-1/2 - необслуживаемый регенерационный пункт №1 на 2-ой секции регулирования
(ОРП-1-ОП-Б); цифра в числителе означает номер НРП на секции регулирования, цифра в знаменателе означает номер секции регулирования; ОРП-1 номер обслуживаемого регенерационного пункта на длине ОЛТ;
ПВВ - пункт ввода вывода цифровых потоков;
ОПБ-Б оконечный пункт Б.
Выводы.
1. При проектировании ТПСС необходимо выполнить расчеты по
определению длины участка регенерации с целью правильного
размещения пунктов регенерации по длине ВОЛС.
Контрольные вопросы.
1. Что такое участок регенерации?
2. Как определяется максимальная длина участка регенерации?
3. Порядок размещения пунктов регенерации при проектировании
ВОСП?
Расчет вероятности или коэффициента ошибки одиночного регенератора
Расчет допустимой вероятности ошибки. Первоначально рассчитывается допустимая
вероятность ошибки Р
ош.доп.
, приходящаяся на один регенерационный участок, исходя из норм на различные участки первичной сети: магистральной, внутризоновой, местной.
Допустимая вероятность ошибки, приходящаяся на один километр для различных типов участков первичной сети приведена в табл.17.2.
114
Таблица 17.2. Допустимая вероятность ошибки, приходящаяся на один километр
Допустимая вероятность ошибки, приходящаяся на один километр
Тип участка первичной сети
Магистральна я
Внутризонов ая
Местная р
ош.км.
1/км
10
-11 1,67 10 10
10
-9
Допустимая вероятность одной регенерационной ошибки определяется по формуле: ру км ош доп ош
L
р р
( .9) где, р ош км
- вероятность ошибки, приходящаяся на 1 километр линейного тракта; L
pу
- длина регенерационного участка, км.
Если длина оптического линейного тракта равна L
т
, то общая допустимая вероятность ошибки равна: ру доп ош т
км ош доп n
р
L
р р
( 10) здесь, n ру
= L
т
/ L
ру
- число регенерационных участков.
Пример. Рассчитать допустимую вероятность ошибки для ТПСС внутризоновой первичной сети приняв длину оптического линейного тракта Lт = 552 км и длину регенерационного участка Lру = 24 км. Порядок решения: Подставив в формулу (29.9) значение рош.доп = 1,6710 10
(см . табл. 17.2) и Lру = 24 км, получим допустимую вероятность ошибки одиночного регенератора: 8 10 10
ру км ош доп ош
10 4
,
0 10 40 24 10 67
,
1
L
р р
Для линейного тракта длиной Lт = 552 км допустимая вероятность ошибки определяется по формуле (29.10), если в нее подставить рош.доп = 40,110 10
и nру =552/24 = 23, т.е.: 7 10 10
т км ош доп
10 92
,
0 24 552 10 1
,
40 552 10 67
,
1
L
р р
Для оценки соответствия вероятности ошибки нормам необходимо
определить ожидаемую вероятность ошибки – р ож и сравнить ее с допустимой. При правильно выбранных проектных решениях должно выполняться условие: доп ож р
р
( 11)
Расчет ожидаемой вероятности ошибки одиночного регенератора. Ожидаемая вероятность ошибки определяется
ожидаемой защищенностью от шумов, которая равна:
)
I
I
lg(
10
А
2
ш
2
c ож з
( 12)
Здесь:
2
c
I
- среднеквадратическое
значение тока на выходе ПОМ или ПРОМ, определяемый по формуле ( 3);
2
ш
I
- суммарное среднеквадратическое значение токов дробовых, темновых и собственных шумов, определяемые по формулам ( .7).
Допустимая вероятность ошибки одиночного регенератора p доп может быть получена из данных табл. 17.3 соответствующим интерполированием.
Таблица 17.3. Допустимая вероятность ошибки одиночного регенератора
Р
ож
10
-5 10
-6 10
-7 10
-8 10
-9 10
-10 10
-11 10
-12
А
з
, дБ
18,8 19,7 20,5 21,1 21,7 22,2 22,6 23
115
Как следует из табл.17.3 величина допустимой защищенности одиночного регенератора для примера должна отвечать условию А
з.доп
20,8 дБ (определяется линейным интерполированием на интервале 20,5... 21,1).
Пример. Определить ожидаемую вероятность ошибки одиночного регенератора для
исходных данных примеров, рассматриваемых выше.
Порядок решения:
Подставив в формулу ( 12) значение:
2 10 2
c
А
10 9
,
68
I
и
2 14 2
ш
A
10 62
,
6
I
получим:
дБ
2
,
50
)
10 6,62 10 68,9
lg(
10
)
I
I
lg(
10
A
-14
-10 2
ш
2
c ож з
Так как ожидаемая защищенность больше защищенности допустимой, т.е. А
з.ож
≥ А
з.доп
, то
ожидаемая вероятность ошибки будет меньше допустимой и, следовательно, энергетический
потенциал ТПСС распределен правильно.
Для ожидаемой защищенности А
з.ож
= 50,2 дБ, как следует из табл.29.3, ожидаемая вероятность ошибки менее 10
-12
и для числа peгенерационных участков n ру
=23 ожидаемая вероятность ошибки будет менее р доп
=0,92 7
10
, т.е. условие (26) выполняется.
Следовательно, размещение регенерационных пунктов и использование энергетического потенциала ОЦТС выполнены верно.
Выводы.
1. Диаграмма распределения энергетического потенциала служит
основой для расчета основных параметров оптического линейного
тракта: различного вида шумов и вероятности ошибки одиночного
регенератора,
расчет
быстродействия
и
порога
чувствительности ПРОМ линейного регенератора.
2. Правильность размещения пунктов регенерации определяется
расчетом допустимых и ожидаемых шумов литейного тракта.
Контрольные вопросы.
1. Как строится внешняя диаграмма уровней (распределение
энергетического потенциала)?
2. Как определяется допустимая мощность шумов проектируемой
ВОЛП?
3. Как определяется ожидаемая мощность шумов проектируемой
ВОЛП?
4. Что такое защищенность сигнала от шумов?
116
Лекция 18 Спектральное уплотнение (4 часа) Введение. В настоящее время на сетях связи активно внедряются системы передачи со спектральным уплотнением, которые позволяют значительно увеличить коэффициент использования пропускной способности оптических волокон. Раздел 9.1. Спектральное уплотнение Классификация WDM. История разработки и использования окон прозрачности.Первоначально, в 70-х годах, системы волоконно-оптической связи использовали первое окно прозрачности, поскольку выпускаемые в то время GaAs-лазеры работали на длине волны 850 нм. В настоящее время этот диапазон из-за большого затухания используется только в локальных сетях. В 80-х годах были разработаны лазеры на тройных и четверных гетероструктурах, способные работать на длине волны 1310 нм и второе окно прозрачности стало использоваться для дальней связи. Преимуществом данного диапазона явилась
нулевая дисперсия на данной длине волны, что существенно уменьшало искажение оптических импульсов.
Третье окно прозрачности было освоено в начале 90-х годов. Преимуществом третьего окна является не только минимум потерь, но и тот факт, что на длину волны 1550 нм приходится рабочий диапазон волоконно-оптических эрбиевых усилителей (EDFA). Данный тип усилителей, имея способность усиливать все частоты рабочей области, предопределил использование третьего окна прозрачности для систем со спектральным уплотнением
(WDM).
Четвёртое окно прозрачности простирается до длины волны 1620 нм, увеличивая рабочий диапазон систем WDM.
Пятое окно прозрачности появилось в результате тщательной очистки оптического волокна от посторонних примесей. Таким образом, было получено оптическое волокно
AllWave, имеющее малые потери во всей области от 1280 до 1650 нм.
Исторически первыми возникли двухволновые WDM системы, работающие на центральных длинах волн из второго и третьего окон прозрачности кварцевого волокна (1310 и 1550 нм). Главным достоинством таких систем является то, что из-за большого спектрального разноса полностью отсутствует влияние каналов друг на друга. Этот способ позволяет либо удвоить скорость передачи по одному оптическому волокну, либо организовать дуплексную связь.
На начальном этапе развития технологии WDM, были рекомендованы к освоению три окна прозрачности – 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. В зависимости от расположения каналов в этих окнах ЦМТС -WDM подразделялись на:
- простыеWDM – системы (номинальное частотное разнесение каналов, НЧР, не менее
200 ГГц, число каналов не более 8);
- плотные WDM – системы DWDM (частотное разнесение каналов не менее 100 ГГц, число каналов не более 40);
- сверхплотные WDM – системы HDWDM (частотное разнесение каналов порядка 50,
25 и 12.5 ГГц , число каналов порядка 80, 160 и 320).
При этом на этапе внедрения технологии WDM предполагалось, их использование в третьем и четвертом окнах прозрачности спектра ОВ (рис. 18.1). Весь спектр разбит на два диапазона С и L (С - Band, L - Band). С-диапазон разбит на два поддиапазона S(R) и L(R).
Границами этого диапазона являются длины волн 1528,77 нм и 1569,59 нм (соответственно частоты 191,0 ТГЦ и 196,2 ТГц). L-диапазон характеризуется граничными длинами волн
117 1569,59 нм и 1612,55 нм (соответственно 191,0 ТГЦ и 185,9 ТГц). Таким образом, ширина спектра С - диапазона - 40,8 нм (5,2 ТГц), L - диапазона - 43,1 нм (5,1 ТГц).
C(B)
S(R)
L(R)
40,82 1528,77 1545,32 1569.59 196,2 194 191,0
L(B)
43 1612,65 185,9
нм
,
f, ТГц
5,2 5,1
Рис. 18.1. Спектр ЦМТС -WDM
Современные WDM системы на основе стандартного частотного плана (ITU-T Rec,
G.692) можно подразделить на три группы:
грубые WDM (Coarse WDM — CWDM) — системы с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 18 каналов.
(Используемые в настоящее время CWDM работают в полосе от 1260 до 1620 нм, промежуток между каналами 20нм (200 Ghz), можно мультиплексировать
18 спектральных каналов.)
плотные WDM (Dense WDM — DWDM) — системы с разносом каналов не менее 100 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 40 каналов.
высокоплотные WDM (High Dense WDM — HDWDM) — системы с разносом каналов 50 ГГц и менее, позволяющие мультиплексировать не менее 64 каналов.
Следует отметить, что в последнее время в литературе к плотным WDM относят, также и высокоплотные – HDWDM.
В связи с расширением рабочего диапазона оптических волокон Международным союзом электросвязи были утверждены новые спектральные диапазоны в интервале
1260…1675 нм (табл. 18.1).
Таблица 18.1. Окна прозрачности оптического волокна
Обозначение
Диапазо
н, нм
Русское название
Английское
название
O
1260…13 60
Основной
Original
E
1360…14 60
Расширенный
Extended
118
S
1460…15 30
Коротковолновый
Short wavelength
C
1530…15 65
Стандартный
Conventional
L
1565…16 25
Длинноволновый
Long wavelength
U
1625…16 75
Сверхдлинноволн овый
Ultra-long wavelengh
Технология DWDM (плотные WDM)
Функциональная схема, поясняющая технологию DWDM, показана на рис. 18.2. По мере прохождения по оптическому волокну сигнал постепенно затухает. Для того чтобы его усилить, используются оптические усилители. Теоретически это позволяет передавать данные на расстояния до 4000 км без перевода оптического сигнала в электрический (для сравнения, в SDH это расстояние не превышает 200 км).
GE
ATM
SDH
Транспондеры
ОЕО
ОЕО
ОЕО
ОМ
ОD
ОА
ОАDM
ОА
DCU
GE
ATM
SDH
ОЕО
ОЕО
ОЕО
Принимающие транспондеры
ОМ
ввода/вывода
Оптический усилитель
ITE-T
передатчик
Оптический мультиплексор
Компенсатор хроматической дисперсии
Рис. 18.2.Общая архитектура DWDM системы
Преимущества DWDM очевидны. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно- оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.
Частотный план для DWDM систем определяется стандартом ITU G.694.1. Область применения — магистральные сети. Этот вид WDM систем предъявляет более высокие
119 требования к компонентам, чем CWDM (ширина спектра источника излучения, температурная стабилизация источника и т. д.). Толчок к бурному развитию DWDM сетей дало появление недорогих и эффективных волоконных эрбиевых усилителей (EDFA), работающих в промежутке от 1525 до 1565 нм (третье окно прозрачности кварцевого волокна).
Частотный план систем DWDM. Как уже отмечалось выше, попытки использовать спектральное уплотнение каналов для увеличения суммарной скорости передачи в волокне делались достаточно давно, более 18 лет назад. Вначале объединяли диапазоны 850 нм и
1310 нм, потом — 1310 и 1550 нм. Совместное использование этих диапазонов и сейчас предлагают многие стандартные системы SDH. Однако в дальнейшем, с развитием технологии производства лазеров,
усилителей и мультиплексоров, открылись возможности формировать несколько десятков каналов в одном волокне, в диапазоне 1550 нм.
Чтобы обеспечить взаимную совместимость оборудования различных производителей, было предложено стандартизировать номинальный ряд оптических несущих, т.е. создать канальный или частотный план. Эту задачу решил сектор стандартизации Международного союза электросвязи (МСЭ), разработав стандарт ITU — Rec. G.692. Первоначально в основу проекта стандарта был положен канальный план с равномерным расположением несущих частот каналов, с их разносом на 0,1 ТГц (100 ГГц). Выбранному спектральному диапазону длин волн, от 1528,77 нм до 1569,59 нм, соответствует область частот шириной 5,1 ТГц. При выборе постоянного шага равного 100 ГГц, в этом диапазоне можно максимально разместить
51 канал. При этом шаг по длине волны получается разным — от 0,78 нм до 0,821 нм (или в среднем 0,8 нм).
Однако в дальнейшем выяснилось, что целый ряд производителей разработал оборудование, способное формировать и выделять оптические несущие, отстоящие друг от друга на 50 ГГц (0,4 нм). В то же время, для многих приложений не требуется такого плотного заполнения рабочего диапазона и расстояние между каналами можно увеличить до
200 и даже 400 ГГц. Таким образом, окончательная версия стандарта ITU G.692 разрешает расстановку каналов с шагом 50, 100, 200 и 400 ГГц (соответственно 0,4; 0,8; 1,6 и 3,2 нм по длине волны). При шаге в 0,4 нм в диапазоне 1529 — 1565 нм удается разместить до 102 каналов. В настоящее время ITU рекомендовал для использования диапазон между каналами
25 и 12,5 ГГц (0.2 и 0.1 нм).
Во всех случаях частотное разнесение каналов определяется следующими факторами: линейными переходами между каналами, возникающими в мультиплексорах, демультиплексорах и между оптическими фильтрами, расположенными в блоке OA/OD; нелинейными переходами между каналами, возникающими в ОВ.
Наиболее опасными являются переходы из-за четырехволнового смешивания (FWM).
Так как для ОВ различных типов мощности помех от этих переходов разные, то частотные планы разрабатываются отдельно для каждого типа волокон.
В рекомендации МСЭ-Т G.692 разработаны частотные планы только для третьего окна прозрачности и волокон, соответствующих рекомендациям G.652, G.655, G.653.
Один из частотных планов, предложенных для волокон G.652/G.655 приведен в табл.
32.2. В ней даны значения оптических несущих для DWDM с числом каналов
п = 40 (этот же план можно применить при любом числе каналов
п > 8, и НЧР = 1000 ГГц), а также значения оптических несущих при НЧР = 200 ГГц (4 <
п < 20), для
п = 8 (НЧР = 500 ГГц),
п = 4 (НЧР =
600 ГГц и НЧР = 1000 ГГц).
Аналогичные частотные планы разработаны и для OB G.653.
Для уменьшения влияния четырехволнового смешивания при организации ВОСП-WDM на волокнах G.653 предлагается использовать неодинаковое НЧР между каналами.
Заметим, что максимальная скорость передачи
ВмахВОСП - WDM во многом определяется приятым частотным планом.
,
max
nBBch
где
Вch - максимальная скорость передачи в канале;
п - число каналов.
120
Поэтому увеличить скорость передачи системы WDM можно, увеличивая скорость передачи в канале. Например, если
п = 4,
В= 2,5Гбит/сек (STM-16), то
Smax= 10 Гбит/с, что соответствует 64-му уровню STM-N.
Строгая регламентация оптических частот для систем HDWDM, DWDM делает весьма актуальной постановку вопроса о стабильности и точности установления частот оптических несущих (
λ1…λN). В рекомендации ITU-T G.692 отмечается, что эта проблема находится в стадии изучения и поэтому, в документах пока нет числовых значений этих параметров. Тем не менее, исходя из установленных значений спектральных каналов и частотного интервала между ними можно с достаточной точностью оценить допустимую ширину спектральной линии излучения лазера (Δ), а также допустимую величину нестабильности оптической частоты.
При передаче потоков STM-64 методом DWDM при спектральных интервалах 100 ГГц спектральная ширина линии излучения Δ не должна превышать величину Δ = ± 0,08 нм, нестабильность оптической несущей не более 10 ГГц. В случае передачи методом DWDM цифровых потоков STM-16 допустимые значения ширины спектральной линии могут быть увеличены.
Выше отмечалось, что оптические интерфейсы аппаратуры WDM и DWDM должны быть совместимыми с аппаратурой. Однако, согласно рекомендациям МСЭ G.957 для систем СЦИ (SDH) допустимые значения спектральных параметров на выходных оптических стыках (интерфейсах) имеют следующие значения: ширина спектральной линии Δ = 0,5 нм
(для STM-16), для STM-64 - Δ = 0,1 нм, а центральная оптическая длина волны может иметь любое значение в пределах диапазона 1530... 1565 нм.
Очевидно, что если на оптические входы мультиплексоров подать сигналы с выходов оптических передатчиков мультиплексируемых каналов SDH, то такая система работать не будет. Поэтому на входы оптического
мультиплексора должны поступать оптические сигналы, параметры которых, в особенности спектральные, должны строго соответствовать стандартам, определенным рек. G.692. Такое соответствие достигается благодаря применению в аппаратуре DWDM специального устройства - трансивера. Это устройство имеет количество оптических входов и выходов, равное числу уплотняемых оптических сигналов. Но если на любой вход трансивера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рек. G.957, то выходные сигналы должны по параметрам соответствовать рек. G.692. При этом, если уплотняется
N оптических сигналов, то на выходе трансивера длина волны каждого канала должна соответствовать только одному из них в соответствии с сеткой частот, т.е. допустим для первого канала оптический сигнал должен иметь длину волны
λ1 , для второго
λ2
и т.д. до
λN. Свыходов трансивера эти оптические сигналы поступают на строго определенные входы оптического мультиплексора, соответствующие указанным длинам волн
λ1…λN Следует отметить, что при оптическом уплотнении по длинам волн в оптическом мультиплексоре (ОМ) происходят значительные потери. Так, например, в системе передачи
DWDM 32-x спектральных каналов OptiX BWS 320G фирмы Huawei Technologies потери ОМ на канал составляют 7
... 9 дБ (на одной стороне). С учетом потерь на обеих сторона (на передаче и на приеме) их общая величина составит 14...18 дБ. Такие потери значительно сокращают энергетический потенциал системы, поэтому без оптических усилителей возможна передача на весьма небольшие расстояния. Для того чтобы скомпенсировать энергетические потери в ОМ, на передаче применяется волоконно-оптический усилитель мощности (BOOSTER). Если же этой мощности оказывается недостаточно, то оптический усилитель применяется и на приемной стороне.
После мультиплексирования, как уже отмечалось, групповой оптический информационный поток чаще всего также подвергается усилению в оптическом усилителе.
При этом суммарная оптическая мощность группового потока, вводимого в линейное ОВ, может существенно превысить величину 10 мВт. Известно, что при такой мощности становится заметным влияние оптических нелинейных явлений, возникающих в ОВ в
121 процессе распространения оптического излучения. Это следующие явления: самомодуляция фазы (SPM) оптической несущей, перекрестная модуляция фазы (СРМ), четырехволновое смешивание (FWM). Эти явления проявляются, начиная с указанной мощности в виде допол- нительных шумов и перекрестных помех при многоканальной передаче. Начиная с величин оптической мощности несколько десятков мВт становится заметным также эффект вынужденного рассеяния Бриллюэна SBS (или ВРМБ - вынужденное рассеяние
Мандельштамм
- Бриллюэна), а при мощностях порядка 200 мВт преобладающим становится влияние вынужденного рассеяния Рамана SRS (или ВКР - вынужденное комбинационное рассеяние). Величина суммарной оптической мощности в системах WDM, вводимой в оптическое линейное волокно, регламентируется рекомендациями МСЭ (ITU-T) G.692 и ограничивается на уровне +17дБм (50 мВт). Такой уровень обосновывается двумя факторами
— допустимым влиянием нелинейных явлений и требованиями безопасности обслуживающего персонала. В этом же документе предложен алгоритм определения величины мощности каждого компонентного оптического сигнала. Следует сказать, что величина +17 дБм установлена не окончательно и в последующих вкладах в рекомендации
ITU-T увеличена до +23 дБм.
Наибольшее распространение технология DWDM получила в США, где хорошо развит рынок волоконно – оптических систем. Используется она и на сетях связи других регионов мира, особенно в Европе, Азии и Латинской Америке. Более того, DWDM рассматривается уже не только как средство повышения
пропускной способности оптического волокна, а как наиболее надежная технология для опорной инфраструктуры мультисервисных и мобильных сетей, обеспечивающая резкое повышение пропускной способности сети и реализующая широкий набор принципиально новых услуг связи.
Для построения гибких сетей DWDM используются оптические Add - Drop мультиплексоры (OADM), обеспечивающие непосредственный ввод/вывод каналов в магистраль DWDM на оптическом уровне (без преобразований оптического сигнала в электрический) и позволяющие строить разветвлённые транспортные оптические сети.
У большинства ведущих производителей имеется DWDM-оборудование, которое позволяет мультиплексировать в С-диапазоне (1530-1565 нм) до 40 оптических каналов при ширине одного канала 100 ГГц или до 80 оптических каналов при его ширине 50 ГГц. В этом случае максимальная емкость одного оптического канала составляет 10 Гбит/с (уровень
STM-64). В диапазоне L (1570-1605 нм) максимальное число оптических каналов может достигать 160 при ширине канала 50 ГГц.
При использовании DWDM-оборудования на 160 каналов одновременно в диапазонах C и L (C + L) возникают определенные требования к оптическим кабелям, а именно: затухание в C- и L-диапазонах должно быть примерно одинаковым. Значит, необходимо использовать оптический кабель с симметричными в этих диапазонах характеристиками по затуханию.
Такие кабели разработаны сравнительно недавно. В подавляющем же большинстве случаев операторы используют кабели с несимметричными характеристиками в C- и L-диапазонах.
Так, для кабелей, соответствующих требованиям рекомендации G.652, разница затухания в указанных диапазонах может достигать 0,02 дБ/км, что в пересчете на один усилительный участок дает разницу до 2 дБ. В этом случае для расчетов расположения оборудования необходимо брать наибольшее затухание, что приводит к необходимости чаще устанавливать передающее оборудование и в конечном счете увеличит его цену.
Как DWDM, так и SDH–технологии рассчитаны, прежде всего, на использование в телефонных сетях с коммутацией каналов. Однако, согласно мировым тенденциям, развитие телекоммуникаций будущего связано с пакетными и IP–сетями, в связи, с чем уже разрабатывается IP–совместимые оптические методы передачи сигналов. Поэтому в перспективе сети, базирующиеся полностью на SDH–технологии, постепенно потеряют свое значение, однако SDH–функциональность. скорее всего, будет продолжать играть важную роль в IP–инфраструктуре. Особенно это касается действующих IP–сетей, поскольку функциональные возможности оборудования SDH только предполагается реализовать в
122 будущих оптических IP–сетях. Совместное применение оборудования SDH и DWDM и широко распространенного на существующих сетях оборудования стандарта PDH обеспечит гибкий и безболезненный переход к полностью IP–совместимым сетям. Такой сценарий развития удовлетворяет требованиям, как к функциональности, так и к пропускной способности сетей.
В настоящее время на рынке появились принципиально новые, солитоновые DWDM- системы, которые позволяют существенно увеличить пропускную способность каналов и дальность передачи. Основное свойство оптического солитона - возможность распространения оптического импульса без дисперсионного расплывания. Солитон - это модулированный по интенсивности оптический импульс, который за счет нелинейного взаимодействия между спектральными составляющими поддерживает неизменной форму оптического сигнала по мере его распространения в волокне. В линейных средах спектральные составляющие оптического импульса не взаимодействуют между собой, что приводит к дисперсионному расплыванию сигнала. При учете нелинейного эффекта перераспределения энергии между спектральными составляющими можно избежать дисперсионного расплывания сигнала, распространяющегося вдоль волокна. Данная технология представляется наиболее перспективной для передачи сигнала STM-256 (40
Гбит/с) на большие расстояния. Однако солитоновые технологии накладывают определенные требования на оптические кабели, что может повлечь необходимость их полной замены на существующих сетях.
Использование технологии DWDM оправданно для передачи больших объемов трафика.
С увеличением числа оптических каналов, предаваемых по одному волокну, стоимость передачи единицы информации уменьшается. Так, стоимость передачи одного бита информации по полностью загруженной 160-канальной системе меньше соответствующего показателя для 40/32-канальной системы. Однако при неполной загрузке важно учитывать тот факт, что цена оборудования для 40/32-канальной системы заметно ниже цены 160- канальной системы.
В настоящее время многие операторы переходят на оборудование уровня STM-64 и рассматривают возможность использовать
DWDM-технологии для построения магистральных и городских сетей. Современные городские транспортные сети должны поддерживать работу с неоднородным трафиком, в том числе с узкополосным трафиком на базе SDH-систем и широкополосным ATM- и Ethernet-трафиком. Технология DWDM позволяет объединить передачу разнородного трафика. Для этого каждому типу трафика выделяются свой оптический канал или своя длина волны. Можно утверждать, что технология DWDM становится экономически привлекательной при объеме трафика 40
Гбит/с и выше. Однако экономически эффективной она может быть и при объеме 10 Гбит/с.
Возможность уменьшения стоимости DWDM-оборудования - использование "цветных" интерфейсов. Как мы уже говорили, к трансиверу с одной стороны подключается SDH- оборудование, с другой
- оборудование
DWDM
(оптический мультиплексор/демультиплексор или пассивное оптическое устройство ввода-вывода на базе брегговских решеток). Но если в оборудовании SDH использовать STM-интерфейсы с фиксированной длиной волны и узким спектром излучения, то необходимость в транспондерах отпадает. Такие STM-интерфейсы и называются "цветными". Их использование, означающее не что иное, как
отказ от трансиверов, позволяет сократить количество преобразований O-E-O и уменьшить число соединительных оптических кабелей, что повышает надежность оборудования. Кроме того, уменьшаются размеры оборудования и энергопотребление.
В технологии DWDM минимальная дискретность сигнала - это оптический канал, или длина волны. Использование целых длин волн с емкостью канала 2,5 или 10 Гбит/с для обмена трафиком между подсетями оправдано для построения больших транспортных сетей.
Но транспондеры-мультиплексоры позволяют организовать обмен трафиком между подсетями на уровне сигналов STM-4/STM-1/GE. Уровень распределения можно строить и
123 на базе SDH-технологии. Но DWDM имеет большое преимущество, связанное с прозрачностью каналов управления и служебных каналов (например, служебной связи). При упаковке SDH/ATM/IP-сигналов в оптический канал структура и содержимое пакетов не изменяются. Системы DWDM проводят только мониторинг отдельных байтов для контроля правильности прохождения сигналов. Поэтому соединение подсетей по инфраструктуре
DWDM на отдельно взятой длине волны можно рассматривать как соединение парой оптических кабелей.
Основными преимуществами сетей DWDM являются:
- высокие скорости передачи;
- высокая утилизация оптических волокон;
- возможность обеспечить 100% защиту на основе кольцевой топологии;
- позволяет использование любых технологий канального уровня благодаря прозрачности каналов оптических волокон;
- возможность простого наращивания каналов в оптической магистрали.
В настоящее время наиболее распространены следующие применения сетей DWDM:
- построение высокоскоростных транспортных сетей операторов национального масштаба, на основе топологий «точка-точка» или «кольцо»
- построение мощных городских транспортных магистралей, которые могут использоваться большим количеством пользователей с потребностями в высоких скоростях передачи и использующих самые различные протоколы.
В сфере сетевой инфраструктуры формируются две основные тенденции — это IP и оптические сети. Если достоинства полностью IP – совместимых сред передачи (как наиболее простых в обслуживании, гибких и «бесшовных» служб на всем тракте от абонента до абонента) уже хорошо разрекламированы, то преимущества параллельной, полностью оптической инфраструктуры недостаточно хорошо известны.
Сегодняшние соединительные сетевые структуры неизбежно требуют преобразований и переключений между оптической и электронной частями сети. Если сейчас это проблема решается на уровне системы управления и обслуживания, то в полностью IP–совместимых сетях будущего появятся новые требования к физическому уровню (такие, как маршрутизация, IP–сигнализация и т.д.). Когда и как эти требования будут реализовываться
— пока продолжаются дискуссии. Тем временем на рынке специалисты разделились во мнениях при решении вопроса о том, как же, в конце концов, должны взаимодействовать IP–
маршрутизаторы с оптическими сетями при завершении соединения между абонентами сети.
При рассмотрении сценария развития широкополосных сетей было отмечено, что технология DWDM (совместно с SDH) может сыграть свою важную роль в постепенной миграции сетей к полностью IP–совместимости. Другим многообещающим техническим новшеством в сетях будущего должна стать так называемая «мультипротокольная лямбда–
коммутация», которая является дальнейшим развитием технологии, известной под аббревиатурой MPLS (Multi protocol label switching). Лямбда–коммутация, фактически уже доступная для внедрения, заменяет обычный заголовок в IP–формате на короткую метку, тем самым увеличивая скорость обработки информационных данных. Мультипротокольная лямбда–коммутация вносит элемент интеллектуальности в сферу оптических телекоммуникаций, в частности, передающий транспондер теперь может выбирать наиболее короткий и
высокоскоростной путь между двумя маршрутизаторами, что позволяет оптимизировать работу сети в целом. Более того, поскольку эта технология разработана на основе MPLS, вопросы о том, каким образом IP–маршрутизатор будет взаимодействовать с оптической средой передачи, как развивать дальнейшую стратегию перехода к полностью оптическим IP–совместимым сетям, решаются сами собой.
Несмотря на то, что будущее за IP–совместимыми сетями, DWDM будет продолжать развиваться и совершенствоваться как самостоятельная технология передачи в отношении увеличения количества длин волн, используемых при мультиплексировании. А поскольку пропускная способность была и остается важнейшей проблемой многих операторов связи,
124 роль DWDM как технологии, обеспечивающей поступательное развитие широкополосных мультисервисных сетей, сохранится, возможно, еще в течение длительного времени.
Выводы.
1. В настоящее время на сетях связи активно внедряются
системы передачи со спектральным уплотнением, которые
позволяют значительно увеличить коэффициент использования
пропускной способности оптических волокон.
2. Современные
системы
со
спектральным
уплотнением
подразделяются на технологии DWDM и CWDM.
Вопросы для самоконтроля.
1. Какие системы WDM относятся к грубым WDM?
2. Какие системы WDM относятся к плотным WDM?
3. Какие системы WDM относятся к сверхплотным WDM?
4. Сколько окон прозрачности рекомендованы МСЭ для освоения?
5. Назовите диапазоны длин волн, используемых для технологии WDM.
Скачать 2.21 Mb.