Пристрої і компоненти WDM системи

Вступ

В сучасних телекомунікаційних системах основні функціональні властивості фізичного рівня моделі ISO/OSI транспортних DWDM мереж, такі як: підсилення, крос-з’єднання, комутація, контроль і діагностика забезпечуються за допомогою опто-електронних перетворень в кожному вузлі мережі. Розвиток мереж приводить до введення нових вузлів і компонентів мережі та виникнення явищ, які не завжди можливо передбачити та врахувати в процесі проектування, тому важливо розвинути методи моделювання для удосконалення проектування та підвищення якості результуючих технічних рішень, що забезпечують конфігурування структури мережі та її адаптацію до змін навантаження. Різні вимоги клієнтів до смуги пропускання роблять опто-електронне перетворення небажаним до застосування та нерентабельним. В повністю оптичних мережах використовуються оптичні компоненти, що дозволяють зменшити вартість і забезпечити високу гнучкість при об’єднанні різних типів даних. Інша характеристика транспортних мереж – це присутність тисяч кілометрів вже прокладеного оптичного волокна, яке може містити як старі, так і нові оптичні сегменти. Робота зі старими волокнами призводить до збільшення дисперсії, нелінійних явищ, перехресних завад та збільшення затухання у волокні, що зумовлює застосування додаткових оптичних компонентів.

В даний час існує ряд програмних пакетів для моделювання DWDM мереж, всі вони забезпечують можливість дослідження роботи фізичного рівня транспортних DWDM мереж для топології “точка-точка” та використовують відомі частотно-часові методи. Однак час обчислень, який необхідний для моделювання оптичних мереж робить ці методи непрактичними у багатьох випадках. DWDM тракти на вітчизняних мережах реалізуються часто на основі вже прокладених оптичних волокон, шляхом встановлення апаратних слотів, розрахованих на лінійку канальних частот багатоканальних систем передавання замість або разом із слотами систем старших поколінь ієрархії DWDM, що, по-перше, обумовлює концентрацію відносно високих потужностей оптичного випромінювання у вузьких смугах спектрального діапазону тракту, а по-друге, поряд із високими потужностями утворюється складна спектральна картина, яка підкреслює необхідність врахування розсіювань енергії у спектрах систем передавання та міжканальні впливи.

Транспортні DWDM системи.Функціональна схема і основні компоненти.

Технологія DWDM та СWDM

Технологія WDM широко розповсюджена у світі у вигляді двох основних типів систем:

Системи із щільним спектральним розділенням каналів DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

Системи з нещільним (грубим) спектральним розділенням каналів СWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

Зараз існують системи WDM як на великі відстані Long Haul (для магістральних ВОЛЗ) так і міські, внутрішньозонові Metro WDM системи.

Технологія СWDM знаходить більш широке застосування на міських мережах, завдяки меншим витратам на її введення, зокрема, тому що не потребує застосування оптичних підсилювачів та завдяки меншій ємності.

Рознесення каналів для сучасних DWDM становить 100 ГГЦ або ~0,8 нм., для СWDM розділення каналів здійснюється на значно більшій частотній відстані 2500 ГГц або ~20 нм.

Приклад спектра групового потоку для 4-канальної СWDM системи приведено на рис.1. (на спектрі також вказано спектр каналу OSC, що знаходиться окремо від основного групового потоку):

З появою оптичних підсилювачів та оптичних мультиплексорів введення/виведення ОАDМ (Optical Add/Drop Multiplexer), котрі дають можливість маршрутизації, з'являються повністю оптичні транспортні мережі (ОТМ) - OTN (Optical Transport Networking).

У системах WDM застосовують цілком визначені діапазони довжин хвиль оптичного випромінювання, котрі стандартизовані ITU (рекомендації G.694.1 та G.694.2)

Саму DWDM технологію поділяють на DWDM та НDWDM (High Dense Wawelength Division Multiplexing - надщільне спектральне мультиплексування).

Границі оптичних діапазонів для одномодового волокна, що використовується для функціонування WDM наведені в таблиці.

Багато сучасних DWDM систем використовують С-діапазон, котрий відповідає максимальному підсиленню волоконних оптичних підсилювачів, легованих іонами ербію.

У С-діапазоні можна використовувати до 80 оптичних каналів. Для того щоб уникнути втрат, внаслідок нелінійної взаємодії оптичних каналів, а також дотриматись санітарних норм, сумарна потужність у оптичному волокні не повинна перевищувати 100 мВ (20 дБм). Це обмежує потужність на один оптичний канал. Так, для 80 канальної системи рівень потужності на канал складає 1 дБм; для 40 канальної 4 дБм; для 32 канальної 5 дБм.

Таким чином, на кожній підсилювальній ділянці 32 канальна система має запас 1 дБ порівняно з 40 канальною системою та 4 дБ порівняно з 80 канальною, а значить, і довжина підсилювальної ділянки для 32 канальної системи буде більшою.

Загальний спрощений вигляд системи WDM показано на рис.2.

Рис.3 Структурна схема транспортної системи DWDM

Пристрої і компоненти WDM системи

У структуру WDM систем як правило входять наступні елементи:

Транспондер

Транспондер (прийомопередавач) - призначений для узгодження спектральних параметрів інтерфейсів мультиплексорів SDH зі спектральними параметрами WDM мультиплексорів, окрім цього транспондер здійснює 3R регенерацію (регенерація сигналу поділяється на 1R (Підсилення та корекція частоти і дисперсії); 2R (1R + відновлення первинної цифрової форми сигналу та подавлення шуму); 3R (2R + відновлення форми та положення імпульсу)). Транспондер має кількість оптичних входів та виходів, рівну числу оптичних сигналів, які потрібно ущільнити. При цьому, якщо ущільнюється n оптичних сигналів, то на виході транспондера довжина хвилі кожного каналу повинна відповідати лише одній частоті у відповідності з сіткою частот, наприклад, допустимо для 1-го каналу оптичний сигнал повинен мати довжину хвилі λ1 для другого λ2 і т.д. до λn. З виходів транспондера ці оптичні сигнали поступають на строго визначені входи оптичного мультиплексора, що відповідають вказаним довжинам хвиль λ1... λn. Транспондер є необов'язковим елементом WDM систем. Якщо з мультиплексорів SDH подаються на WDM мультиплекор сигнали зі спектральними параметрами, що відповідають рекомендаціям G.692, G.695, G.959.1, то транспондер не потрібен. Основними характеристиками транспондера є наступні параметри: Мінімальна чутливість приймачаМінімальний рівень перевантаження приймачаМаксимальне вхідне фазове тремтіння

Потужність випромінювання

Форма імпульсу ("око-діаграма")

Довжина хвилі випромінювання

Ширина спектральної лінії

Максимальне власне фазове тремтіння (тремтіння на виході за відсутності тремтіння на вході)

Характеристика передавання фазового тремтіння

Причому, нормовані значення цих параметрів є різними та описуються в різних рекомендаціях для клієнтської частини транспондера, котра стикується, наприклад, з обладнанням SDH, та для лінійної частини транспондерів, котра стикується з обладнанням WDM.