ОТСМ. Лекція 1 сучасні технології оптичних телекомунікацій
 Скачать 383.5 Kb.
|
Лекція 1 СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ ОПТИЧНИХ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙДля передавання оптичних сигналів на оптичних мережах зв’язку використовуються наступні основні оптичні діапазони:
  На цей час основними технологіями передавання інформації по оптичним волокнам є одноканальна та багатоканальна технології передавання. Мається на увазі, що по каналу передається груповий інформаційний сигнал, сформований на базі технології з часовим розділенням каналів. Одноканальна технологія ще має назву однохвильова технологія, оскільки в ній груповий сигнал передається на одній довжині хвилі. Певні різновидності багатоканальної технології використовують, як правило, групу довжин хвиль, але мають місце також варіанти багатоканальних технологій з використанням однієї довжини хвилі. Одноканальна технологія виникла історично раніше за багатоканальні та була першою технологією, впровадженою на мережах зв’язку. На цей час глобальні оптичні мережі працюють з використанням стандарту Синхронної цифрової ієрархії (СЦІ або SDH). Основний формат синхронного сигналу отримав в цьому стандарті назву синхронний транспортний модуль – SТМ-1. Для систем СЦІ була прийнята наступна градація швидкостей передавання для ієрархій синхронних сигналів. SТМ-1 – 155 Мбіт/с; SТМ-4 – 622 Мбіт/с; SТМ-16 – 2,5 Гбіт/с; SТМ-64 – 10 Гбіт/с; SТМ-256 – 40 Гбіт/с. Слід відмітити, що швидкість 40 Гбіт/с (довжина тактового інтервалу 25 пс) для електронних засобів її реалізації є граничною. Подальше збільшення інформаційно-пропускної здатності за рахунок збільшення швидкості передавання неможливе за технічних обмежень. За виключенням стандарту SТМ-1 інші стандарти використовуються виключно у волоконно-оптичних системах передавання. При цьому ієрархії SТМ-16, 64, 256 – основа для використання в магістральних ВОСП. Завдяки жорсткій синхронізації синхронні мережі мають ряд переваг, серед яких можна відмітити: 1 можливість виділення з загального групового потоку високого рівня ієрархії цифрових потоків більш низького рівня аж до Е1 без повного де мультиплексування загального потоку (або, навпаки, введення такого потоку у груповий); 2 можливість виділення (введення ) цифрових потоків дозволяє здійснити оперативне переключення цифрових трактів у мережах з метою їх конфігурування. При цьому процес ре конфігурації займає лічені секунди і може проводитись дистанційно з єдиного центру. В усіх ВОСП СЦІ в якості лінійного коду використовується код NRZ. Волоконно-оптический лінійний тракт передачі (рис.1.1) складається з трьох основних функціональних компонентів: передаючого оптичного модуля (ПОМ), оптичених волокон та приймального оптичного модуля (ПРОМ).  ЭИ – электрический интерфейс (стык); ПОМ – передающий оптический модуль; РОС – разъемный оптический соединитель; ВОУ – волоконно-оптический усилитель; ОМОВ –одномодовое оптическое волокно; Р – регенератор; ПРОМ – приемный оптический модуль; MPI-S (MPI-R) – точка нормирования на передаче (приеме)  - условное обозначение оптического волокна.Рисунок 1.1 – Структурная схема волоконно-оптического линейного тракта ВОСП-ОК (одно направление передачи) Для компенсации потерь и дисперсии в оптических волокнах используются оптические регенераторы (Р). При использовании ОМОВ с низким значением дисперсии в волоконно-оптическом тракте могут быть использованы и оптические усилители (ОУ) совместно с компенсаторами дисперсии. Параметри магістральних одноканальних ВОСП СЦІ, що працюють в діапазонах довжин хвиль С (1530-1565 нм) та L(1565-1625 нм) з використанням тільки оптичних підсилювачів регламентуються нормами МСЕ-Т Рекомендація G. 691. Згідно з Рекомендацією можливі три види конфігурацій : А) без оптичних підсилювачів та компенсаторів дисперсії. В цьому випадку довжина лінії - елементарної кабельної дільниці складає 40 км. Б) з підсилювачем на приймальному кінці, тоді довжина лінії (ЕКД) дорівнює 80 км. С) з підсилювачами передачі та приймання та компенсатором дисперсії, в цьому випадку довжина лінії (ЕКД) складає 120 км. Наведені значення ЕКД є максимальними тільки для ієрархії SТМ-256. Для більш низьких швидкостей довжина ЕКД може бути істотно більшою (для SТМ-64 – 160 км, SТМ-16 – 250 км). Потужність сигналу в контрольній точці MPI-S не повинна перевищувати +17 дБм (50 мВт). Багатоканальна технологія. Волоконно-оптичні системи передавання зі спектральним розділенням каналів (СРК) В цих системах проблема збільшення пропускної здатності вирішується за допомогою багато хвильового (спектрального) мультиплексування промодульованих, як правило, за інтенсивністю оптичних несучих довжин хвиль лазерних джерел випромінювання (ПОМ). Така технологія формувания группового лінійного оптичного сигналу називається также WDM (Wavelength Division Multiplexing) або DWDM. Суть цієї технології передачи інформації полягає в тому, что m інформаційних оптичних цифрових сигналів, створених на своїй оптичній несучій довжині хвилі m, об’єднуються за допомогою оптичних мультиплексорів (ОМ) в один лінійний групповий оптичний сигнал 1 ,2 …..m, що передається по одному оптичному волокну. На приймальній стороні виконується обернена операція оптичного де мультиплексування. Структурну схему ВОСП СРК наведено на рис. 1.2  Рис. 1.2 Структурна схема ВОСП СРК Порівняно з одно канальною (одно хвильовою технологією) інформаційно-пропускна здатність ВОСП СРК збільшується у m разів. При цьому в реальних ВОСП СРК кількість каналів досягає 192-300, а інформаційно-пропускна здатність перевищує значення 1 Тбіт/с. Оптичні параметри систем WDM визначаються Рекомендацією G. 692, в якій визначені довжини хвиль та оптичні частоти кожного каналу. Згідно з рекомендаціями системи СРК працюють в 3-му вікні прозорості (1530-1565 нм). Частотному інтервалу в 100 ГГц відповідає інтервал 0,8 нм в довжинах хвиль. На вхід оптичного мультиплексора повинні надходити сигнали з параметрами (в т.ч. довжинами хвиль) згідно з Рекомендацією G. 692. це завдання виконують транспондери, довжина хвилі вихідного сигналу яких повинна відповідати певним каналам і подаватись на конкретний вхід мультиплексора, який відповідає саме цьому каналу. Для підсилення групового сигналу в ВОСП СРК використовують оптичні підсилювачі, які дозволяють підвищити рівень сигналу в усіх каналах в робочому діапазоні довжин хвиль. Разом з компенсаторами дисперсії вони дозволяють виключити зі складу лінії регенератори. І це робить ВОСП СРК економічно вигідними. Щільне розташування каналів у порівняно вузькому діапазоні довжин хвиль висуває жорсткі вимоги до стабільності довжин кожного каналу і передбачає застосування термостабілізації для лазерних передавачів. Враховуючи це для великих міст та порівняно невеликих областей було розроблено ВОСП СРК з грубим розділенням каналів – CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing). Відстань між каналами в цих системах складає 20 нм. Розподіл каналів в системі CWDM наведено на рис. 1.3.  Рис.1.3 Розподіл каналів в системі CWDM В діапазоні довжин хвиль 1,3-1,6 мкм може бути розташовано до 16 каналів. Завдяки великим інтервалам між каналами знижуються вимоги до стабільності довжини хвилі оптичних передавачів та до пристроїв де мультиплексування оптичних каналів. Але широкий робочий діапазон не дозволяє використання у ВОСП CWDM оптичних підсилювачів. Це обмежує дальність зв’язку за допомогою таких систем величиною порядку 50-70 км. Головна перевага технології WDM полягає в тому, що вона дозволяє подолати обмеження на пропускну здатність одноканальної лінії та принаймні на два порядки збільшити її. При цьому досить часто використовується вже прокладений волоконно-оптичний кабель та стандартна апаратура часового розділення каналів. |