Spektral divisionsmultipleksing af kanaler

Spektral divisionsmultipleksing , bølgelængdedelingsmultipleksing , forkortelse WDM  -  bølgelængdedelingsmultipleksing - princippet om opdeling af en optisk fibers spektrale ressource mellem bølgelængder af lys med efterfølgende multipleksing , som giver dig mulighed for samtidigt at transmittere flere informationskanaler en ad gangen optisk fiber ved forskellige bærefrekvenser.

WDM-princippet gør det muligt at øge kanalkapaciteten markant (inden 2003 opnåede kommercielle systemer en hastighed på 10,72 Tbps [1] og i 2015 - 27 Tbps [2] ), og det tillader brugen af ​​allerede anlagte fiberoptiske linjer . Takket være WDM er det muligt at organisere tovejs multikanal trafiktransmission over en enkelt fiber. Fordelen ved DWDM-systemer er evnen til at transmittere et højhastighedssignal over lange afstande uden brug af mellempunkter (uden signalregenerering og mellemforstærkere) [3] . Disse fordele er meget efterspurgte for datatransmission gennem tyndt befolkede områder.

Princippet for drift af systemer med spektral divisionsmultipleksing

I det enkleste tilfælde genererer hver lasersender et signal ved en bestemt frekvens fra frekvensplanen. Alle disse signaler kombineres af en optisk multiplexer ( engelsk  mux ), før de indføres i den optiske fiber . I den modtagende ende er signalerne tilsvarende adskilt af en optisk demultiplekser ( eng.  demux ). Her, som i SDH- netværk , er multiplekseren nøgleelementet. Signaler kan nå frem til bølgelængderne af klientens udstyr, og transmissionen foregår i længderne svarende til ITU DWDM frekvensplanen.

En af hovedparametrene til at bestemme kvaliteten af ​​et DWDM-signal i en linje er signal/støjforholdet . Denne parameter, i overensstemmelse med ITU-T O.201, er en af ​​de primære egenskaber ved optiske kanaler og er den primære vurdering af kvaliteten af ​​transmissionslinjen [4] .

Typer af WDM-systemer

Historisk set dukkede to-bølgelængde WDM-systemer op først, der opererede ved centrale bølgelængder fra det andet og tredje transparensvindue af kvartsfiber (1310 og 1550 nm ). Den største fordel ved sådanne systemer er, at på grund af den store spektrale afstand er påvirkningen af ​​kanaler på hinanden fuldstændig fraværende. Denne metode giver dig mulighed for enten at fordoble transmissionshastigheden over en enkelt optisk fiber eller organisere duplekskommunikation.

Moderne WDM-systemer findes som to teknologier ( ITU-T G.694.1 og G.694.2 anbefalinger ):

• Coarse WDM ( engelsk  coarse WDM , forkortelse CWDM ) - systemer med en frekvensafstand på mere end 2500 GHz kanaler, hvilket tillader multipleksing ikke mere end 18 kanaler. Aktuelt anvendte CWDM opererer i båndet fra 1271nm til 1611nm, intervallet mellem kanalerne er 20nm (2500 GHz), 18 spektralkanaler kan multiplekses [5] ;
• tæt WDM ( eng.  dense WDM , forkortelse DWDM ) - systemer med en kanalafstand på 100 GHz, 50 GHz, 25 GHz, 12,5 GHz, der tillader multipleksing op til henholdsvis 40, 80, 160 og 320 kanaler. Kanalerne tælles på hver side af centerfrekvensen på 193,1 THz, hvilket svarer til en bølgelængde på 1552,52 nm;

Frekvensplanen for CWDM-systemer er defineret af ITU G.694.2-standarden. Teknologiens omfang er bynetværk med en afstand på op til 50 km . Fordelen ved denne type WDM-systemer er [6] lave (sammenlignet med andre typer) udstyrsomkostninger på grund af lavere krav til komponenter.

Frekvensplanen for DWDM-systemer er defineret af ITU G.694.1-standarden. Omfang - rygradsnetværk. Denne form for WDM-system stiller højere krav til komponenterne end CWDM (kildespektrumsbredde , kildetemperaturstabilisering osv .). Fremdriften til den hurtige udvikling af DWDM-netværk blev givet af fremkomsten af ​​billige og effektive fiber-erbiumforstærkere ( EDFA ), der opererer i området fra 1525 til 1565 nm (det tredje gennemsigtighedsvindue for kvartsfiber ).

DWDM-anbefalingen beskriver også Flexible Grid DWDM-metoden, som er en anden DWDM-frekvensplan. Denne teknologi giver dig mulighed for at distribuere den optiske fibers spektrale ressource, som i DWDM, tæller fra centerfrekvensen på 193,1 THz, men samtidig bruge spektralbånd af forskellig bredde for hver af kanalerne (slots). Bredden af ​​hver sådan slot skal være et multiplum af 12,5 GHz, og centerfrekvensen af ​​hver slot bestemmes af 6,25 GHz DWDM-nettet. Enhver kombination er tilladt, hvor hullerne ikke overlapper hinanden.

Bølgelængdekonverterende transpondere

Dette afsnit vil diskutere detaljer vedrørende frekvensomformere ( transpondere ) og deres brug som et ekstra transportlag i moderne DWDM-systemer. Udviklingen af ​​disse enheder gennem de seneste ti år vil også blive beskrevet.

Oprindeligt blev mediekonvertere brugt til at konvertere et signal (optisk, elektrisk) fra klientniveau til et optisk signal med en bølgelængde i 1550 nm-området (typisk for DWDM-systemer). Det skal bemærkes, at absolut alle signaler er genstand for konvertering, inklusive signaler med en bølgelængde på 1550 nm. Dette gøres for at stabilisere frekvensen og opnå den nødvendige effekt (til yderligere forstærkning ved hjælp af en fiberoptisk forstærker på en optisk fiber doteret med erbiumioner ).

Men i midten af ​​1990'erne dukkede en signalregenereringsfunktion op i mediekonvertere. Signalregenerering passerede hurtigt 3 udviklingsstadier - 1R, 2R, 3R. Disse faser vil blive beskrevet nedenfor:

• 1R

Gentransmission. De allerførste konvertere faldt under princippet om "skrald ved indgangen - skrald ved udgangen", da udgangssignalet var en "kopi" af indgangssignalet, blev kun amplituden gendannet. Dette begrænsede rækkevidden af ​​tidlige DWDM-systemer. Signalkontrol var begrænset af optiske domæneparametre såsom udgangseffekt.

• 2R

Restaurering af signalamplituden og dens varighed . Transpondere af denne type har ikke fået meget popularitet. De brugte Schmidt-triggermetoden til at rydde signalet.

• 3R

Restaurering af signalamplituden, dens varighed og fase . 3R-transponderen er en fuldt digital enhed. Det er i stand til at genkende servicebytes af kontrollaget af SONET / SDH-netværk, hvilket er nødvendigt for at bestemme kvaliteten af ​​signalet. I de fleste tilfælde foreslås det at bruge transpondere med en båndbredde på 2,5 Gb/s, som tillader 3R regenerering af OC-3/12/48 signaler, Gigabit Ethernet og kontrolkanal. Mange 3R-transpondere er i stand til at regenerere multi-rate signaler i begge retninger. Nogle producenter tilbyder 10 Gbps transpondere, der er i stand til højere hastigheder op til OC-192.

• Muxponder (multiplekser-transponder). Denne enhed har forskellige navne, afhængigt af leverandøren) er et system, der udfører tidsmultipleksing af et lavhastighedssignal til en højhastighedsbærer (hvilket betyder datahastighed). Et typisk eksempel er modtagelsen af ​​4 OC-48s og outputtet af en OC-192 ved en bølgelængde på 1550 nm.

Andre nyere projekter på dette område har absorberet mere og mere TDM -funktionalitet (Time Division Multiplexing - time multiplexing), i nogle tilfælde giver dette dig mulighed for at opgive det traditionelle SONET / SDH transportudstyr.

Rekonfigurerbare optiske add-drop multiplexorer ( ROADM ) er en ny generation af fotoniske krydsforbindelser, der giver dig mulighed for dynamisk fjernt at ændre ruten af ​​forskellige bølger, der transmitteres af multiplekseren. Før fremkomsten af ​​ROADM krævede tilføjelse af en ny bølge (Add operation) og fjernelse af den fra det generelle signal (Drop operation) normalt den fysiske installation af et nyt modul på multiplekserens chassis og dets lokale konfiguration, hvilket naturligvis krævede en ingeniør til at besøge operatørens POP, hvor multiplexeren var installeret. Tidlige DWDM-netværk var ret statiske med hensyn til rekonfiguration af input- og outputdatastrømme, så operatører afholdt behovet for at udføre denne operation gennem fysisk omskiftning. Udviklingen af ​​DWDM-netværk har ført til komplikationen af ​​deres topologi og øget dynamik, når fremkomsten af ​​nye netværksklienter er blevet en ret hyppig forekomst, hvilket betyder, at operationerne med at tilføje eller fjerne bølger fra rygraden udføres regelmæssigt og kræver mere effektiv support.

Se også

• Fiberoptisk kommunikation
• Fiberoptisk transmissionslinje
• WDM filter

Noter

1. ↑ Listvin A.V., Listvin V.N., Shvyrkov D.V. Optiske fibre til kommunikationslinjer . - M . : LESARart, 2003. - S.  8 . — 288 s. — 10.000 eksemplarer.  - ISBN 5-902367-01-8 .
2. ↑ T8 NTC Research Center arbejder på udviklingen af ​​et DWDM-system med en båndbredde på 27Tbps . Dato for adgang: 16. juni 2014. Arkiveret fra originalen 9. april 2014. (ubestemt)
3. ↑ I Rusland blev der sat verdensrekord for rækkevidden af ​​datatransmission over FOCL  (utilgængeligt link) , 2012
4. ↑ V. N. Listvin, V. N. Treshchikov. DWDM systemer. - videnskabelig publikation. - M . : Forlaget "Nauka", 2013. - 300 s. - ISBN 978-5-9902333-6-2 .
5. ↑ R. Freeman. Fiberoptiske kommunikationssystemer. [Oversat fra engelsk af N. N. Slepov]. - M . : Technosfera, 2003.
6. ↑ ITU-T. G.694.2: Spektralgitter til WDM-applikationer: CWDM-bølgelængdegitter (23. september 2004). Hentet 18. juni 2014. Arkiveret fra originalen 11. november 2012. (ubestemt)

Links

• Fremstillingsteknologi af CWDM-udstyr
• ITU-T Rec. G.692  (engelsk) .
• ITU-T Rec. G.694.1  (engelsk) .
• ITU-T Rec. G.694.2  (engelsk) .

Ordbøger og encyklopædier	stor kinesisk
I bibliografiske kataloger	J9U : 987007534823005171 LCCN : sh2001003098