Spektral divisionsmultiplexering av kanaler

Spectral division multiplexing , wavelength-division multiplexing , förkortning WDM  -  wavelength division multiplexing - principen att dela spektralresursen hos en optisk fiber mellan våglängder av ljus med efterföljande multiplexering, vilket gör att du samtidigt kan sända flera informationskanaler en i taget optisk fiber vid olika bärfrekvenser.

WDM-principen gör det möjligt att avsevärt öka kanalkapaciteten (år 2003 uppnådde kommersiella system en hastighet på 10,72 Tbps [1] och 2015 - 27 Tbps [2] ), och den tillåter användning av redan lagda fiberoptiska linjer . Tack vare WDM är det möjligt att organisera tvåvägs flerkanalig trafiköverföring över en enda fiber. Fördelen med DWDM-system är möjligheten att sända en höghastighetssignal över långa avstånd utan användning av mellanliggande punkter (utan signalregenerering och mellanförstärkare) [3] . Dessa fördelar är mycket efterfrågade för dataöverföring genom glesbygd.

Funktionsprincipen för system med spektral divisionsmultiplexering

I det enklaste fallet genererar varje lasersändare en signal med en viss frekvens från frekvensplanen. Alla dessa signaler kombineras av en optisk multiplexer ( engelsk  mux ) innan de förs in i den optiska fibern . Vid den mottagande änden separeras signalerna på liknande sätt av en optisk demultiplexerare ( eng.  demux ). Här, som i SDH -nätverk , är multiplexern nyckelelementet. Signaler kan anlända till våglängderna för kundens utrustning och överföringen sker i de längder som motsvarar ITU:s DWDM-frekvensplan.

En av huvudparametrarna för att bestämma kvaliteten på en DWDM-signal i en linje är signal/brusförhållandet . Denna parameter, i enlighet med ITU-T O.201, är ett av de primära attributen för optiska kanaler och är den primära bedömningen av kvaliteten på transmissionsledningen [4] .

Typer av WDM-system

Historiskt sett uppstod tvåvåglängds WDM-system först, som arbetade vid centrala våglängder från de andra och tredje transparensfönstren av kvartsfiber (1310 och 1550 nm ). Den största fördelen med sådana system är att på grund av det stora spektralavståndet är inverkan av kanaler på varandra helt frånvarande. Denna metod låter dig antingen fördubbla överföringshastigheten över en enskild optisk fiber eller organisera duplexkommunikation.

Moderna WDM-system finns som två tekniker ( ITU-T G.694.1 och G.694.2 rekommendationer ):

Frekvensplanen för CWDM-system definieras av ITU G.694.2-standarden. Teknikens omfattning är stadsnät med ett avstånd på upp till 50 km . Fördelen med denna typ av WDM-system är [6] låga (jämfört med andra typer) utrustningskostnader på grund av lägre krav på komponenter.

Frekvensplanen för DWDM-system definieras av ITU G.694.1-standarden. Omfattning - stamnät. Denna typ av WDM-system ställer högre krav på komponenterna än CWDM (källspektrumbredd , källtemperaturstabilisering , etc.). Drivkraften för den snabba utvecklingen av DWDM-nätverk gavs av framväxten av billiga och effektiva fibererbiumförstärkare ( EDFA ) som arbetar i området från 1525 till 1565 nm (det tredje transparensfönstret för kvartsfiber ).

DWDM-rekommendationen beskriver också Flexible Grid DWDM-metoden, som är en annan DWDM-frekvensplan. Denna teknik låter dig distribuera den optiska fiberns spektrala resurs, som i DWDM, räknat från mittfrekvensen på 193,1 THz, men samtidigt använda spektrala band med olika bredd för var och en av kanalerna (slots). Bredden på varje sådan slot måste vara en multipel av 12,5 GHz, och mittfrekvensen för varje slot bestäms av 6,25 GHz DWDM-nätet. Alla kombinationer är tillåtna där luckorna inte överlappar varandra.

Våglängdskonverterande transpondrar

Detta avsnitt kommer att diskutera detaljer angående frekvensomvandlare ( transpondrar ) och deras användning som ett extra transportlager i moderna DWDM-system. Utvecklingen av dessa enheter under de senaste tio åren kommer också att beskrivas.

Inledningsvis användes mediaomvandlare för att omvandla en signal (optisk, elektrisk) från klientnivån till en optisk signal med en våglängd inom 1550 nm-området (typiskt för DWDM-system). Det bör noteras att absolut alla signaler är föremål för konvertering, inklusive signaler med en våglängd på 1550 nm. Detta görs för att stabilisera frekvensen och uppnå den effekt som krävs (för ytterligare förstärkning med en fiberoptisk förstärkare på en optisk fiber dopad med erbiumjoner ).

Men i mitten av 1990-talet dök en signalregenereringsfunktion upp i mediaomvandlare. Signalregenerering passerade snabbt 3 utvecklingsstadier - 1R, 2R, 3R. Dessa steg kommer att beskrivas nedan:

Återsändning. De allra första omvandlarna föll under principen om "skräp vid ingången - skräp vid utgången", eftersom utsignalen var en "kopia" av ingångssignalen, återställdes bara amplituden. Detta begränsade räckvidden för tidiga DWDM-system. Signalkontroll begränsades av optiska domänparametrar såsom uteffekt.

Återställning av signalamplituden och dess varaktighet . Transpondrar av denna typ har inte fått mycket popularitet. De använde Schmidt-triggermetoden för att rensa signalen.

Återställning av signalamplituden, dess varaktighet och fas . 3R-transpondern är en helt digital enhet. Det kan känna igen tjänstebyten för kontrollskiktet i SONET / SDH-nätverk, vilket är nödvändigt för att bestämma kvaliteten på signalen. I de flesta fall föreslås det att använda transpondrar med en bandbredd på 2,5 Gb/s, vilket möjliggör 3R-regenerering av OC-3/12/48-signaler, Gigabit Ethernet och kontrollkanal. Många 3R-transpondrar är kapabla att regenerera flerhastighetssignaler i båda riktningarna. Vissa tillverkare erbjuder 10 Gbps transpondrar som klarar högre hastigheter upp till OC-192.

Andra nya projekt inom detta område har absorberat mer och mer TDM- funktionalitet (Time Division Multiplexing - tidsmultiplexering), i vissa fall låter detta dig överge den traditionella SONET / SDH- transportutrustningen.

Omkonfigurerbara optiska add-drop-multiplexorer ( ROADM ) är en ny generation av fotoniska korskopplingar som låter dig dynamiskt fjärrändra routingen för olika vågor som sänds av multiplexorn. Före tillkomsten av ROADM krävde vanligtvis att lägga till en ny våg (Add operation) och ta bort den från den allmänna signalen (Drop operation) fysisk installation av en ny modul på multiplexerchassit och dess lokala konfiguration, vilket naturligtvis krävde en ingenjör för att besöka operatörens POP där multiplexern installerades . Tidiga DWDM-nätverk var ganska statiska när det gällde omkonfigurering av in- och utdataströmmar, så operatörer stod ut med behovet av att utföra denna operation genom fysisk omkoppling. Utvecklingen av DWDM-nätverk har lett till komplikationen av deras topologi och ökad dynamik, när uppkomsten av nya nätverksklienter har blivit en ganska frekvent förekomst, vilket innebär att operationerna med att lägga till eller ta bort vågor från ryggraden utförs regelbundet och kräver mer effektivt stöd.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Listvin A.V., Listvin V.N., Shvyrkov D.V. Optiska fibrer för kommunikationslinjer . - M . : LESARart, 2003. - S.  8 . — 288 sid. — 10 000 exemplar.  - ISBN 5-902367-01-8 .
  2. ↑ T8 NTC Research Center arbetar med utvecklingen av ett DWDM-system med en bandbredd på 27Tbps . Datum för åtkomst: 16 juni 2014. Arkiverad från originalet den 9 april 2014.
  3. ↑ I Ryssland sattes ett världsrekord för räckvidden för dataöverföring över FOCL  (otillgänglig länk) , 2012
  4. ↑ V. N. Listvin, V. N. Treshchikov. DWDM-system. - vetenskaplig publicering. - M . : Publishing House "Nauka", 2013. - 300 sid. - ISBN 978-5-9902333-6-2 .
  5. ↑ R. Freeman. Fiberoptiska kommunikationssystem. [Översatt från engelska av N. N. Slepov]. - M . : Technosfera, 2003.
  6. ↑ ITU-T. G.694.2 : Spektralnät för WDM-applikationer: CWDM-våglängdsnät (23 september 2004). Hämtad 18 juni 2014. Arkiverad från originalet 11 november 2012.

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger