Spektrální multiplexování kanálů

Spektrální multiplexování , vlnové multiplexování , zkr. WDM  -  vlnové multiplexování - princip dělení spektrálního zdroje optického vlákna mezi vlnové délky světla s následným multiplexováním, které umožňuje současně přenášet několik informačních kanálů po jednom optické vlákno na různých nosných frekvencích.

Princip WDM umožňuje výrazně zvýšit kapacitu kanálu (do roku 2003 dosahovaly komerční systémy rychlosti 10,72 Tbps [1] , do roku 2015 - 27 Tbps [2] ) a umožňuje použití již položených optických vedení . Díky WDM je možné organizovat obousměrný vícekanálový přenos provozu přes jediné vlákno. Výhodou DWDM systémů je schopnost přenášet vysokorychlostní signál na velké vzdálenosti bez použití mezilehlých bodů (bez regenerace signálu a mezizesilovačů) [3] . Tyto výhody jsou velmi žádané pro přenos dat přes řídce osídlené oblasti.

Princip činnosti systémů se spektrálním multiplexováním

V nejjednodušším případě každý laserový vysílač generuje signál na určité frekvenci z frekvenčního plánu. Všechny tyto signály jsou před zavedením do optického vlákna kombinovány optickým multiplexerem ( anglicky  mux ) . Na přijímací straně jsou signály obdobně odděleny optickým demultiplexerem ( angl.  demux ). Zde, stejně jako v sítích SDH , je klíčovým prvkem multiplexor . Signály mohou dorazit na vlnové délky zařízení klienta a přenos probíhá na délkách odpovídajících frekvenčnímu plánu ITU DWDM.

Jedním z hlavních parametrů pro určení kvality DWDM signálu ve vedení je odstup signálu od šumu . Tento parametr je v souladu s ITU-T O.201 jedním z primárních atributů optických kanálů a je primárním hodnocením kvality přenosového vedení [4] .

Typy systémů WDM

Historicky se jako první objevily systémy WDM se dvěma vlnovými délkami, které pracovaly na centrálních vlnových délkách z druhého a třetího průhledného okna křemenného vlákna (1310 a 1550 nm ). Hlavní výhodou takových systémů je, že díky velkému spektrálnímu rozestupu zcela chybí vzájemné ovlivňování kanálů. Tato metoda umožňuje buď zdvojnásobit přenosovou rychlost přes jediné optické vlákno, nebo organizovat duplexní komunikaci.

Moderní systémy WDM existují jako dvě technologie ( doporučení ITU-T G.694.1 a G.694.2 ):

Frekvenční plán pro systémy CWDM je definován standardem ITU G.694.2. Rozsahem technologie jsou městské sítě na vzdálenost až 50 km . Výhodou tohoto typu WDM systémů je [6] nízká (ve srovnání s jinými typy) cena zařízení díky nižším požadavkům na komponenty.

Frekvenční plán pro systémy DWDM je definován standardem ITU G.694.1. Rozsah - páteřní sítě. Tento druh WDM systému klade vyšší nároky na komponenty než CWDM ( šířka spektra zdroje , stabilizace teploty zdroje atd.). Impulsem pro rychlý rozvoj DWDM sítí byl vznik levných a účinných vláknových erbiových zesilovačů ( EDFA ) pracujících v rozsahu od 1525 do 1565 nm (třetí průhledné okno křemenného vlákna ).

Doporučení DWDM také popisuje metodu Flexible Grid DWDM, což je další frekvenční plán DWDM. Tato technologie umožňuje distribuovat spektrální zdroj optického vlákna, jako v DWDM, počítáno od střední frekvence 193,1 THz, ale zároveň používat spektrální pásma různých šířek pro každý z kanálů (slotů). Šířka každého takového slotu musí být násobkem 12,5 GHz a střední frekvence každého slotu je určena mřížkou DWDM 6,25 GHz. Je povolena jakákoli kombinace, ve které se sloty nepřekrývají.

Transpondéry převádějící vlnovou délku

Tato část se bude zabývat podrobnostmi týkajícími se frekvenčních měničů ( transpondérů ) a jejich použití jako další transportní vrstvy v moderních systémech DWDM. Popsán bude také vývoj těchto zařízení za posledních deset let.

Zpočátku byly media konvertory používány pro převod signálu (optického, elektrického) z klientské úrovně na optický signál s vlnovou délkou v rozsahu 1550 nm (typické pro DWDM systémy). Je třeba poznamenat, že naprosto všechny signály podléhají konverzi, včetně signálů s vlnovou délkou 1550 nm. To se provádí pro stabilizaci frekvence a dosažení požadovaného výkonu (pro další zesílení pomocí optického zesilovače na optickém vláknu dopovaném ionty erbia ).

V polovině 90. let se však v media konvertorech objevila funkce regenerace signálu. Regenerace signálu rychle prošla 3 fázemi vývoje - 1R, 2R, 3R. Tyto fáze budou popsány níže:

Retransmise. Úplně první převodníky spadaly pod princip „smetí na vstupu - smetí na výstupu“, protože výstupní signál byl „kopií“ vstupního signálu, byla obnovena pouze amplituda. To omezilo dosah raných systémů DWDM. Řízení signálu bylo omezeno parametry optické domény, jako je výstupní výkon.

Obnova amplitudy signálu a jeho trvání . Transpondéry tohoto typu nebyly příliš oblíbené. K vymazání signálu použili spouštěcí metodu Schmidt.

Obnova amplitudy signálu, jeho trvání a fáze . Transpondér 3R je plně digitální zařízení. Je schopen rozpoznat obslužné bajty řídicí vrstvy sítí SONET / SDH, což je nezbytné pro určení kvality signálu. Ve většině případů se navrhuje použití transpondérů s šířkou pásma 2,5 Gb/s, což umožňuje 3R regeneraci signálů OC-3/12/48, gigabitového Ethernetu a řídicího kanálu. Mnoho 3R transpondérů je schopno regenerovat vícerychlostní signály v obou směrech. Někteří výrobci nabízejí 10Gbps transpondéry, které jsou schopné vyšších rychlostí až OC-192.

Další nedávné projekty v této oblasti pohlcovaly stále více funkcionality TDM (Time Division Multiplexing - časové multiplexování), což v některých případech umožňuje opustit tradiční transportní zařízení SONET / SDH .

Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexors ( ROADM ) jsou novou generací fotonických křížových konektorů, které umožňují na dálku dynamicky měnit směrování různých vln vysílaných multiplexorem. Před příchodem ROADM přidání nové vlny (Operace Add) a její odstranění z obecného signálu (Drop operation) obvykle vyžadovalo fyzickou instalaci nového modulu na šasi multiplexeru a jeho lokální konfiguraci, což samozřejmě vyžadovalo technik navštívit POP operátora, kde byl nainstalován multiplexer. Dřívější DWDM sítě byly poměrně statické, pokud jde o rekonfiguraci vstupních a výstupních datových toků, takže operátoři se smířili s nutností provádět tuto operaci prostřednictvím fyzického přepínání. Rozvoj DWDM sítí vedl ke komplikaci jejich topologie a zvýšení dynamiky, kdy se vznik nových síťových klientů stal poměrně častým jevem, což znamená, že operace přidávání nebo odebírání vln z páteře jsou prováděny pravidelně a vyžadují více efektivní podporu.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Listvin A.V., Listvin V.N., Shvyrkov D.V. Optická vlákna pro komunikační linky . - M .: LESARart, 2003. - S.  8 . — 288 s. — 10 000 výtisků.  - ISBN 5-902367-01-8 .
  2. ↑ Výzkumné centrum T8 NTC pracuje na vývoji systému DWDM s šířkou pásma 27 Tbps . Datum přístupu: 16. června 2014. Archivováno z originálu 9. dubna 2014.
  3. ↑ V Rusku byl stanoven světový rekord v rozsahu přenosu dat přes FOCL  (nepřístupné spojení) , 2012
  4. ↑ V. N. Listvin, V. N. Treshchikov. DWDM systémy. - vědecká publikace. - M . : Nakladatelství "Nauka", 2013. - 300 s. - ISBN 978-5-9902333-6-2 .
  5. ↑ R. Freeman. Komunikační systémy z optických vláken. [Z angličtiny přeložil N. N. Slepov]. - M .: Technosfera, 2003.
  6. ↑ ITU-T. G.694.2 : Spektrální mřížky pro WDM aplikace: CWDM vlnová délka mřížky (23. září 2004). Získáno 18. června 2014. Archivováno z originálu 11. listopadu 2012.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích