Принципы организации восп-wdm

8.1 Технология оптиче­ского мультиплексирования с разделением

По длинам волн WDM

 

Многоволновые системы позволяют увеличить пропускную способность ВОСП, так как скорость систем с TDM (ИКМ) в настоящее время ограничена из-за явления дисперсии скоростью 40 ГБит/с.

Метод многоволнового уплотнения оптических несущих (WDM) – это мультиплексирование по длине волны. В системах TDM все информационные каналы передаются по одному волокну на одной длине волны. Главным отличием систем WDM от систем TDM является то, что в системе WDM передача ведется на нескольких длинах волн. Важно отметить, что на каждой длине волны в системе WDM может передаваться мультиплексированный сигнал систем TDM.

Суть WDM состоит в том, что m информационных потоков переносятся каждый с помощью своей оптической несущей на длине волны от l1 до lm. При этом в одном окне прозрачности организуется не один оптический канал, как в традиционных ВОСП, а m оптических каналов (до 320 оптических каналов).

Первые системы WDM имели два канала в окнах 1310 и 1550 нм. Существующие сейчас многоволновые системы содержат от 4 до 320 волновых каналов. При этом частотный интервал между каналами может быть: 1000 ГГц (4 канала); 600 ГГц (6 каналов); 400/500 ГГц (8 каналов); 400 ГГц (9 каналов); 200 ГГц (18 каналов); 100 ГГц (41 канал); 50 ГГц (64 канала); 25 ГГц (132 канала) и т.д. (таблица 7.2 - Принципы выбора оптических несущих)

Для указанных частотных интервалов принята следующая система обозначений способов мультиплексирования (таблица 8.1):

1) WDM (Wavelength Division Multiplexing) – волновой способ мультиплексирования для числа каналов не более 16 в диапазоне от 1530 до 1565 нм (3 окно прозрачности);

2) DWDM (Dense WDM) – плотное волновое мультиплексирование для числа каналов не более 64 в диапазоне от 1470 до 1610 нм;

3) HDWDM (High Dense WDM) – высокоплотное волновое мультиплексирование с числом каналов более 64 в диапазоне от 1470 до 1610 нм;

4) СWDM (Coarse WDM) – крупное (расширенное) волновое мультиплексирование для каналов в различных окнах прозрачности стекловолокна с интервалом между каналами не менее 20 нм.

Таблица 8.1 - Классификация многоволновых систем

Система	частотный интервал, ГГц, не более	число оптических каналов	Диапазон, нм	Ширина спектра, нм
WDM	200-1000	меньше 16	1530-1565
DWDM		меньше 64	1470-1610
HDWDM	25-50	больше 64	1470-1610
СWDM			1290-1610

Канальный план СWDM представляет из себя сетку частот, распределённую следующим образом (рисунок 8.1 и таблица 8.2):

- полоса О – 1290, 1310, 1330 и 1350 (2 окно прозрачности);

- полоса Е – 1380, 1400, 1420 и 1440 (5 окно прозрачности);

- полоса S+C+L в диапазоне 1470 – 1610 нм через 20 нм (рисунок 8.1)

всего 8 длин волн (3 и 4 ОП).

 

Таблица 8.2 - Диапазоны длин волн для СWDM

Рисунок 8.1 - Характеристика затухания LWP-волокна (Low Water Peak) с расширенным спектром пропускания от ведущего мирового производителя - компании Fujikura

Преимуществом систем СWDM является относительно невысокая цена оборудования. Это объясняется большим частотным интервалом между соседними оптическими каналами. По этой причине снижены требования к компонентам системы: лазерам, оптическим фильтрам и т. д. Системы HDWDM имеют очень маленький интервал между оптическими каналами. Это увеличивает требования к компонентам системы. В системах HDWDM на 273, 320 оптических каналов используют специальные оптические волокна из сверхчистого стекла и рамановские усилители для увеличения дальности связи, что удорожает стоимость аппаратуры HDWDM.

Структурная схема ВОСП-WDM

Структурная схема ВОСП-WDM приведена на рисунке 8.2.

Здесь Т_хi и R_хi (i=1,2,…n) передающие и приемные транспондеры (приемопередатчики) каждого канала N-канальной ВОСП-WDM,

ОМ- оптический мультиплексор,

ОА- оптический усилитель,

OD- оптический демультиплексор,

R_Ti- контрольные точки (интерфейсы) на входе передающих транспондеров,

S_Ti- контрольные точки на выходах приемных транспондеров,

S₁-S_n -контрольные точки на ОВ, на выходе оптических соединителей (ОС) передающих транспондеров, для каналов 1…n,

MPI-S- контрольная точка (интерфейс) ОВ сразу после блока ОМ/ОА на выходе ОС,

S’- контрольная точка сразу после линейного оптического усилителя LOA на выходе ОС на выходе ОС,

R’ - контрольная точка на ОВ перед линейным оптическим усилителем, на входе ОС,

MPI-R - контрольная точка (интерфейс) перед оптическим усилителем РОА на входе оптического демультиплексора (OD), на входе тракта приёма ОС,

S_D1-S_Dn - контрольные точки на выходе блока ОА/ OD,

OSC - точки подключения оптического служебного канала,

OАDМ - мультиплексор ввода-вывода оптических каналов,

S, R – интерфейсы на выходе передатчиков и входе приемников аппаратуры STM-N (N=16 или 64), или АТМ.

Структурная схема ВОСП-WDM содержит оптический передатчик (T_X), оптический приемник (R_X) и главный оптический тракт (ОР).

Рисунок 8.2 – Структурная схема ВОСП-WDM

Оптический передатчик содержит канальные приемопередатчики (транспондеры) T_X1 - T_Xn которые преобразуют длину волны STM-N (или АТМ) λ₀ в длины волн спектра оптических каналов λ₁-λ_n.

На выходе T_Xi образуются канальные сигналы и их спектры объединяются с помощью оптического мультиплексора (ОМ), на выходе которого образуется групповой сигнал, спектр которого содержит суммарный спектр канальных сигналов:

∆fгс= ∆fкс + (n-1) ∆fнчр, (8.1)

где ∆fгс - спектр группового сигнала;

∆fкс - спектр канального сигнала;

∆fнчр- номинальное частотное разнесение каналов (НЧР).

Принципы выбора оптических несущих каналов f=c/λ (i=1,2,…n), разнесения между каналами приведены в таблице 8.3.

Групповой сигнал усиливается оконечным оптическим усилителем ВОА (бустером), с помощью которого в интерфейсе MPI-S устанавливается необходимая общая средняя мощность линейного сигнала.

Главный оптический тракт (ОР) содержит линейные оптические усилители (LOA), компенсирующие затухание, вносимое участками оптических волокон длинной l₁…l_i….l_k. вместо любого усилителя может быть включен мультиплексор ввода/вывода каналов ОАDМ с такими же интерфейсами S’и R, как и у оптического усилителя.

Приемник (R_X) содержит предварительный оптический усилитель (POA), усиливающий линейный сигнал, демультиплексор (DM), разделяющий групповой сигнал на канальные сигналы, приемные транспондеры R_хi, преобразующие длины волн λ₁-λ_n в длину волны λ₀, соответствующую STM-N или ATM.

Оптический служебный канал (OSC) организуется на длине волны, лежащей вне диапазона спектра WDM. OSC вводится и выводится как в оптических передатчике и приемнике, так и в линейных усилителях, и в мультиплексорах, и в мультиплексорах ввода/вывода (ОАDМ) оптического тракта.

8.3 Частотные планы расположения каналов в линейном спектре

 

Для того, чтобы компоненты систем WDM были взаимозаменяемы и могли взаимодействовать между собой, в системах WDM необходимо использовать стандартный набор частот генерации лазеров.

Всеми вопросами, связанными со стандартизацией систем WDM занимается международный орган стандартизации – сектор стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи ITU-T (International Telecommunications Union, ITU). Для DWDM установлен стандарт длин волн в диапазоне от частоты 192,1 ТГц до 196,1 ТГц, интервал между оптическими каналами 100 ГГц, а интервал между длинами волн 0,8 нм. Стандарт состоит из 41 -ой длины волны.

Современные ВОСП-WDM рассчитаны для работ в 3 и 4 окнах прозрачности спектра ОВ. Все спектр разбит на два диапазона C и L (С-Band, L-Band). С-диапазон на два поддиапазона S(R) и L(R). Границами этого диапазона являются длины волн 1528,7 нм и 156,59 нм (соответственно частоты 191,0 ТГц и 196,2 ТГц). L -диапазон характеризуется граничными длинами волн 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).

В рекомендации МСЭ-Т G.692 разработаны частотные планы только для третьего окна прозрачности и для волокон G.652, G.655,G.653. один из частотных планов, предложенных для волокон G.652/ G.655 приведены в таблице 8.3.

В таблице приведены значения оптических несущих для DWDM с числом каналов n = 40 (этот же план применим для любого числа каналов n > 8 и НЧР = 100 ГГц), а так же значения оптически несущих при НРЧ=200 ГГц (4≤n≤20), для n=8 (НРЧ =500 ГГц), n=4 (НЧР=600 ГГц и НЧР=1000 ГГц).

Для организации сверхплотные HDWDM предлагается уменьшить номинальное частотное разнесение каналов до 50 ГГц.

 

Таблица 8.3 – Принципы выбора оптических несущих