Csatornák spektrális osztásos multiplexelése

Spektrális osztásos multiplexelés , hullámhosszosztásos multiplexelés , rövidítés WDM  -  hullámhosszosztásos multiplexelés - az optikai szál spektrális erőforrásának felosztásának elve a fény hullámhosszai között, majd az ezt követő multiplexeléssel, amely lehetővé teszi több információs csatorna egyidejű továbbítását egyenként optikailag szál különböző vivőfrekvenciákon.

A WDM elv lehetővé teszi a csatornakapacitás jelentős növelését (2003-ra a kereskedelmi rendszerek 10,72 Tbps [1] , 2015-re pedig 27 Tbps [2] sebességet értek el ), és lehetővé teszi a már lefektetett optikai vezetékek használatát. . A WDM-nek köszönhetően lehetséges a kétirányú többcsatornás forgalom egyetlen szálon történő megszervezése. A DWDM rendszerek előnye, hogy nagy sebességű jelet tudnak nagy távolságra továbbítani közbülső pontok használata nélkül (jelregenerálás és közbenső erősítők nélkül) [3] . Ezekre az előnyökre nagy szükség van a ritkán lakott területeken keresztül történő adatátvitelnél.

A spektrális osztásos multiplexeléssel rendelkező rendszerek működési elve

A legegyszerűbb esetben minden lézeradó a frekvenciatervből egy bizonyos frekvencián állít elő jelet. Mindezeket a jeleket egy optikai multiplexer ( angol  mux ) egyesíti, mielőtt az optikai szálba bejuttatnák őket . A vevőoldalon a jeleket hasonló módon egy optikai demultiplexer ( eng.  demux ) választja el. Az SDH hálózatokhoz hasonlóan itt is a multiplexer a kulcselem. A jelek a kliens berendezésének hullámhosszain érkezhetnek, az átvitel pedig az ITU DWDM frekvenciatervének megfelelő hosszokon történik.

A vonalban lévő DWDM jel minőségének meghatározásának egyik fő paramétere a jel-zaj arány . Ez a paraméter az ITU-T O.201 szerint az optikai csatornák egyik elsődleges tulajdonsága, és az átviteli vonal minőségének elsődleges értékelése [4] .

WDM rendszerek típusai

Történelmileg először a két hullámhosszú WDM rendszerek jelentek meg, amelyek a kvarcszál második és harmadik átlátszósági ablakából származó központi hullámhosszon működtek (1310 és 1550 nm ). Az ilyen rendszerek fő előnye, hogy a nagy spektrális térköz miatt a csatornák egymásra gyakorolt ​​hatása teljesen hiányzik. Ezzel a módszerrel vagy megduplázhatja az átviteli sebességet egyetlen optikai szálon, vagy megszervezheti a duplex kommunikációt.

A modern WDM rendszerek két technológiaként léteznek ( ITU-T G.694.1 és G.694.2 ajánlások ):

• Coarse WDM ( angol  durva WDM , rövidítés CWDM ) - 2500 GHz-nél nagyobb csatorna frekvenciatávolságú rendszerek, amelyek legfeljebb 18 csatorna multiplexelését teszik lehetővé. A jelenleg használt CWDM az 1271-1611 nm-es sávban működik, a csatornák közötti intervallum 20 nm (2500 GHz), 18 spektrális csatorna multiplexelhető [5] ;
• dense WDM ( eng.  dense WDM , röv. DWDM ) - 100 GHz, 50 GHz, 25 GHz, 12,5 GHz csatornatávolságú rendszerek, amelyek lehetővé teszik akár 40, 80, 160 és 320 csatorna multiplexelését. A csatornákat a 193,1 THz-es középfrekvencia mindkét oldalán számolják, ami 1552,52 nm-es hullámhossznak felel meg;

A CWDM rendszerek frekvenciatervét az ITU G.694.2 szabvány határozza meg. A technológia hatóköre legfeljebb 50 km távolságú városi hálózatok . Az ilyen típusú WDM-rendszerek előnye [6] az alacsony (más típusokhoz képest) berendezések költsége az alkatrészekre vonatkozó alacsonyabb követelmények miatt.

A DWDM rendszerek frekvenciatervét az ITU G.694.1 szabvány határozza meg. Hatály - gerinchálózatok. Ez a fajta WDM rendszer magasabb követelményeket támaszt az alkatrészekkel szemben, mint a CWDM ( forrás spektrum szélessége, forráshőmérséklet stabilizálás stb.). A DWDM hálózatok gyors fejlődésének lendületét az olcsó és hatékony fiber erbium erősítők ( EDFA ) megjelenése adta, amelyek 1525-1565 nm tartományban működnek (a kvarcszál harmadik átlátszósági ablaka ).

A DWDM ajánlás leírja a Flexible Grid DWDM módszert is, amely egy másik DWDM frekvenciaterv. Ez a technológia lehetővé teszi az optikai szál spektrális erőforrásának elosztását, mint a DWDM-ben, a 193,1 THz-es középfrekvenciától számolva, ugyanakkor különböző szélességű spektrális sávokat használ az egyes csatornákhoz (résekhez). Minden ilyen nyílás szélességének 12,5 GHz-es többszörösének kell lennie, és az egyes helyek középfrekvenciáját a 6,25 GHz-es DWDM rács határozza meg. Bármilyen kombináció megengedett, amelyben a nyílások nem fedik egymást.

Hullámhossz konvertáló transzponderek

Ez a rész a frekvenciaátalakítók ( transzponderek ) részleteit és a modern DWDM rendszerek további szállítási rétegeként való használatát tárgyalja. Ezeknek az eszközöknek az elmúlt tíz év fejlesztését is ismertetjük.

Kezdetben médiakonvertereket használtak a kliens szintről érkező (optikai, elektromos) jel 1550 nm-es hullámhosszú optikai jellé alakítására (ez jellemző a DWDM-rendszerekre). Meg kell jegyezni, hogy abszolút minden jelet át kell alakítani, beleértve az 1550 nm hullámhosszú jeleket is. Ez a frekvencia stabilizálása és a szükséges teljesítmény elérése érdekében történik (további erősítéshez erbiumionokkal adalékolt optikai szálon száloptikai erősítővel ).

Az 1990-es évek közepén azonban megjelent a jelregeneráló funkció a médiakonverterekben. A jelregeneráció gyorsan átment a fejlődés 3 szakaszán - 1R, 2R, 3R. Ezeket a szakaszokat az alábbiakban ismertetjük:

• 1R

Újraközvetítés. A legelső konverterek a "szemét a bemeneten - szemét a kimeneten" elve alá tartoztak, mivel a kimeneti jel a bemeneti jel "másolata", csak az amplitúdó állt vissza. Ez korlátozta a korai DWDM-rendszerek elérhetőségét. A jelvezérlést az optikai tartomány paraméterei, például a kimeneti teljesítmény korlátozták.

• 2R

A jel amplitúdójának és időtartamának helyreállítása . Az ilyen típusú transzponderek nem kaptak nagy népszerűséget. Schmidt trigger módszert alkalmaztak a jel törlésére.

• 3R

A jel amplitúdójának, időtartamának és fázisának helyreállítása . A 3R transzponder egy teljesen digitális eszköz. Képes felismerni a SONET / SDH hálózatok vezérlőrétegének szolgáltatási bájtjait, ami a jel minőségének meghatározásához szükséges. A legtöbb esetben 2,5 Gb / s sávszélességű transzponderek használata javasolt, amely lehetővé teszi az OC-3/12/48 jelek, a Gigabit Ethernet és a vezérlőcsatorna 3R regenerálását. Sok 3R transzponder képes többsebességű jelek mindkét irányban történő regenerálására. Egyes gyártók 10 Gbps-os transzpondereket kínálnak, amelyek nagyobb sebességre képesek OC-192-ig.

• Muxponder (multiplexer-transzponder). Ennek az eszköznek a gyártótól függően különböző nevei vannak) egy olyan rendszer, amely egy kis sebességű jelet egy nagy sebességű (azaz adatátviteli sebességű) vivőre való időben multiplexeli. Tipikus példa 4 OC-48 vétele és egy OC-192 kimenete 1550 nm hullámhosszon.

Más, a közelmúltban ezen a területen végzett projektek egyre több TDM funkcionalitást (Time Division Multiplexing - time multiplexing) vettek fel, bizonyos esetekben ez lehetővé teszi a hagyományos SONET / SDH szállítóberendezések elhagyását.

Az újrakonfigurálható Optical Add-Drop Multiplexorok ( ROADM ) a fotonikus keresztcsatlakozók új generációja, amelyek lehetővé teszik a multiplexer által továbbított különféle hullámok útválasztásának távoli, dinamikus megváltoztatását. A ROADM megjelenése előtt egy új hullám hozzáadása (Add művelet) és az általános jelből való eltávolítása (Drop művelet) általában egy új modul fizikai telepítését tette szükségessé a multiplexer házára és annak helyi konfigurációját, amihez természetesen szükség volt egy mérnök, hogy látogassa meg a kezelő POP-ját, ahol a multiplexert telepítették. A korai DWDM hálózatok meglehetősen statikusak voltak a bemeneti és kimeneti adatfolyamok újrakonfigurálása szempontjából, így az üzemeltetők beletörődtek, hogy ezt a műveletet fizikai átkapcsolással kell végrehajtani. A DWDM hálózatok fejlődése a topológiájuk bonyolításához és megnövekedett dinamizmusához vezetett, amikor az új hálózati kliensek megjelenése meglehetősen gyakori jelenséggé vált, ami azt jelenti, hogy a gerinchálózatból történő hullámok hozzáadásának vagy eltávolításának műveletei rendszeresen elvégzésre kerülnek, és többet igényelnek. hatékony támogatást.

Lásd még

• Száloptikai kommunikáció
• Száloptikai átviteli vonal
• WDM szűrő

Jegyzetek

1. ↑ Listvin A.V., Listvin V.N., Shvyrkov D.V. Optikai szálak kommunikációs vonalakhoz . - M . : LESARart, 2003. - S.  8 . — 288 p. — 10.000 példány.  - ISBN 5-902367-01-8 .
2. ↑ A T8 NTC Research Center egy 27 Tbps sávszélességű DWDM rendszer kifejlesztésén dolgozik . Hozzáférés dátuma: 2014. június 16. Az eredetiből archiválva : 2014. április 9.. (határozatlan)
3. ↑ Oroszországban világrekordot állítottak fel a FOCL-en  (hozzáférhetetlen kapcsolaton) keresztüli adatátvitel hatótávolságában , 2012
4. ↑ V. N. Lisztvin, V. N. Trescsikov. DWDM rendszerek. - tudományos publikáció. - M . : "Nauka" Kiadó, 2013. - 300 p. - ISBN 978-5-9902333-6-2 .
5. ↑ R. Freeman. Száloptikai kommunikációs rendszerek. [Angolból fordította: N. N. Slepov]. - M . : Technosfera, 2003.
6. ↑ ITU-T. G.694.2: Spektrális rácsok WDM alkalmazásokhoz: CWDM hullámhossz-rács (2004. szeptember 23.). Letöltve: 2014. június 18. Az eredetiből archiválva : 2012. november 11.. (határozatlan)

Linkek

• CWDM berendezések gyártási technológiája
• ITU-T Rec. G.692  (angol) .
• ITU-T Rec. G.694.1  (angol) .
• ITU-T Rec. G.694.2  (angol) .

Szótárak és enciklopédiák	nagy kínai
Bibliográfiai katalógusokban	J9U : 987007534823005171 LCCN : sh2001003098