Multiplexarea prin diviziune spectrală a canalelor

Spectral division multiplexing , wavelength-division multiplexing , prescurtare WDM  -  wavelength division multiplexing - principiul împărțirii resursei spectrale a unei fibre optice între lungimile de undă de lumină cu multiplexarea ulterioară, care vă permite să transmiteți simultan mai multe canale de informație pe rând optice fibre la diferite frecvențe purtătoare.

Principiul WDM face posibilă creșterea semnificativă a capacității canalului (până în 2003, sistemele comerciale au atins o viteză de 10,72 Tbps [1] , iar până în 2015 - 27 Tbps [2] ), și permite utilizarea liniilor de fibră optică deja instalate . Datorită WDM, este posibilă organizarea transmisiei traficului multicanal în două sensuri pe o singură fibră. Avantajul sistemelor DWDM este capacitatea de a transmite un semnal de mare viteză pe distanțe lungi fără utilizarea punctelor intermediare (fără regenerare de semnal și amplificatoare intermediare) [3] . Aceste avantaje sunt foarte solicitate pentru transmisia de date prin zone slab populate.

Principiul de funcționare a sistemelor cu multiplexare prin diviziune spectrală

În cel mai simplu caz, fiecare transmițător laser generează un semnal la o anumită frecvență din planul de frecvență. Toate aceste semnale sunt combinate de un multiplexor optic ( mux în engleză  ) înainte de a fi introduse în fibra optică . La capătul de recepție, semnalele sunt separate în mod similar de un demultiplexor optic ( eng. demux ). Aici, ca și în rețelele SDH , multiplexorul este elementul cheie. Semnalele pot ajunge la lungimile de undă ale echipamentului clientului, iar transmisia are loc la lungimile corespunzătoare planului de frecvență ITU DWDM.  

Unul dintre principalii parametri pentru determinarea calității unui semnal DWDM într-o linie este raportul semnal/zgomot . Acest parametru, în conformitate cu ITU-T O.201, este unul dintre atributele primare ale canalelor optice și este evaluarea primară a calității liniei de transmisie [4] .

Tipuri de sisteme WDM

Din punct de vedere istoric, sistemele WDM cu două lungimi de undă au apărut mai întâi, operând la lungimi de undă centrale din a doua și a treia fereastră de transparență a fibrei de cuarț (1310 și 1550 nm ). Principalul avantaj al unor astfel de sisteme este că, datorită distanței spectrale mari, influența canalelor unul asupra celuilalt este complet absentă. Această metodă vă permite fie să dublați rata de transmisie pe o singură fibră optică, fie să organizați comunicația duplex.

Sistemele WDM moderne există ca două tehnologii ( recomandările ITU-T G.694.1 și G.694.2 ):

Planul de frecvență pentru sistemele CWDM este definit de standardul ITU G.694.2. Domeniul de aplicare al tehnologiei este rețelele urbane cu o distanță de până la 50 km . Avantajul acestui tip de sisteme WDM este [6] costul scăzut al echipamentelor (comparativ cu alte tipuri) datorită cerințelor mai mici pentru componente.

Planul de frecvență pentru sistemele DWDM este definit de standardul ITU G.694.1. Domeniu de aplicare - rețele de coloană vertebrală. Acest tip de sistem WDM impune componente mai mari decât CWDM ( lățimea spectrului sursei , stabilizarea temperaturii sursei etc.). Impulsul dezvoltării rapide a rețelelor DWDM a fost dat de apariția amplificatoarelor ieftine și eficiente cu fibră erbium ( EDFA ) care funcționează în intervalul de la 1525 la 1565 nm (a treia fereastră de transparență a fibrei de cuarț ).

Recomandarea DWDM descrie și metoda Flexible Grid DWDM, care este un alt plan de frecvență DWDM. Această tehnologie vă permite să distribuiți resursa spectrală a fibrei optice, ca în DWDM, numărând de la frecvența centrală de 193,1 THz, dar în același timp să utilizați benzi spectrale de lățimi diferite pentru fiecare dintre canale (slot). Lățimea fiecărui astfel de slot trebuie să fie un multiplu de 12,5 GHz, iar frecvența centrală a fiecărui slot este determinată de grila DWDM de 6,25 GHz. Este permisă orice combinație în care sloturile nu se suprapun.

Transpondere de conversie a lungimii de undă

Această secțiune va discuta detalii cu privire la convertoarele de frecvență ( transpondere ) și utilizarea lor ca strat de transport suplimentar în sistemele DWDM moderne. De asemenea, va fi descrisă și dezvoltarea acestor dispozitive în ultimii zece ani.

Inițial , convertoare media au fost folosite pentru a converti un semnal (optic, electric) de la nivelul clientului într-un semnal optic cu o lungime de undă în intervalul de 1550 nm (tipic pentru sistemele DWDM). Trebuie remarcat faptul că absolut toate semnalele sunt supuse conversiei, inclusiv semnalele cu o lungime de undă de 1550 nm. Acest lucru se face pentru a stabiliza frecvența și a obține puterea necesară (pentru o amplificare suplimentară folosind un amplificator cu fibră optică pe o fibră optică dopată cu ioni de erbiu ).

Cu toate acestea, la mijlocul anilor 1990, în convertoarele media a apărut o funcție de regenerare a semnalului. Regenerarea semnalului a trecut rapid de 3 etape de dezvoltare - 1R, 2R, 3R. Aceste etape vor fi descrise mai jos:

Retransmisie. Primele convertoare au căzut sub principiul „gunoi la intrare - gunoi la ieșire”, deoarece semnalul de ieșire era o „copie” a semnalului de intrare, doar amplitudinea a fost restabilită. Acest lucru a limitat accesul la primele sisteme DWDM. Controlul semnalului a fost limitat de parametrii domeniului optic, cum ar fi puterea de ieșire.

Restabilirea amplitudinii semnalului si a duratei acestuia . Transponderele de acest tip nu au primit prea multă popularitate. Au folosit metoda de declanșare Schmidt pentru a șterge semnalul.

Restabilirea amplitudinii semnalului, durata și faza acestuia . Transponderul 3R este un dispozitiv complet digital. Este capabil să recunoască octeții de serviciu ai stratului de control al rețelelor SONET / SDH, care este necesar pentru a determina calitatea semnalului. În cele mai multe cazuri, se propune utilizarea unor transpondere cu o lățime de bandă de 2,5 Gb/s, ceea ce permite regenerarea 3R a semnalelor OC-3/12/48, Gigabit Ethernet și canal de control. Multe transpondere 3R sunt capabile să regenereze semnale multi-rate în ambele direcții. Unii producători oferă transpondere de 10 Gbps care sunt capabile de viteze mai mari până la OC-192.

Alte proiecte recente din acest domeniu au absorbit din ce în ce mai multă funcționalitate TDM (Time Division Multiplexing - time multiplexing), în unele cazuri acest lucru vă permite să abandonați echipamentele tradiționale de transport SONET / SDH .

Multiplexoarele optice reconfigurabile Add-Drop ( ROADM ) sunt o nouă generație de conectori încrucișați fotonici care vă permit să schimbați dinamic de la distanță rutarea diferitelor unde transmise de multiplexor. Înainte de apariția ROADM, adăugarea unui nou val (Add operation) și eliminarea acestuia din semnalul general (Drop operation) necesita de obicei instalarea fizică a unui nou modul pe șasiul multiplexorului și configurația locală a acestuia, care, desigur, necesita o inginer să viziteze POP-ul operatorului unde a fost instalat multiplexorul. Rețelele DWDM timpurii erau destul de statice în ceea ce privește reconfigurarea fluxurilor de date de intrare și de ieșire, astfel încât operatorii au suportat nevoia de a efectua această operațiune prin schimbarea fizică. Dezvoltarea rețelelor DWDM a dus la complicarea topologiei acestora și la creșterea dinamismului, atunci când apariția de noi clienți de rețea a devenit o apariție destul de frecventă, ceea ce înseamnă că operațiunile de adăugare sau eliminare a undelor din coloana vertebrală sunt efectuate cu regularitate și necesită mai mult suport eficient.

Vezi și

Note

  1. ↑ Listvin A.V., Listvin V.N., Shvyrkov D.V. Fibre optice pentru linii de comunicație . - M . : LESARart, 2003. - S.  8 . — 288 p. — 10.000 de exemplare.  - ISBN 5-902367-01-8 .
  2. ↑ Centrul de Cercetare T8 NTC lucrează la dezvoltarea unui sistem DWDM cu o lățime de bandă de 27 Tbps . Data accesului: 16 iunie 2014. Arhivat din original pe 9 aprilie 2014.
  3. ↑ În Rusia, a fost stabilit un record mondial pentru gama de transmisii de date prin FOCL  (link inaccesibil) , 2012
  4. ↑ V. N. Listvin, V. N. Treshcikov. sisteme DWDM. - publicație științifică. - M . : Editura „Nauka”, 2013. - 300 p. - ISBN 978-5-9902333-6-2 .
  5. ↑ R. Freeman. Sisteme de comunicații prin fibră optică. [Tradus din engleză de N. N. Slepov]. - M. : Technosfera, 2003.
  6. ↑ ITU-T. G.694.2 : Grile spectrale pentru aplicații WDM: grilă de lungimi de undă CWDM (23 septembrie 2004). Consultat la 18 iunie 2014. Arhivat din original la 11 noiembrie 2012.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice