Технології WDM (стр. 1 из 4)

Зміст

1. Вступ. 2

2. Опис технології WDM.. 3

2.1 Відмінності WDM та ТDM.. 3

2.2 Технологія DWDM та СWDM.. 4

2.3 Структура WDM системи. 7

2.3.1 Транспондер. 7

2.3.2 WDM мультиплексор/демультиплексор. 8

2.3.3 Оптичний передавач. 9

2.3.4 Фотоприймач. 10

2.3.5 Атенюатори. 11

2.3.6. Комутатори. 11

2.3.7. Хвильові розгалужувачі 13

2.3.8. Пристрої компенсації дисперсії 13

2.3.9. Оптичні підсилювачі 14

2.3.10. Хвильові конвертори. 18

2.3.11 Оптичне волокно. 18

2.4 Реалізація WDM систем.. 20

2.5 Характеристики сучасних WDM систем.. 21

1. Вступ

Сучасна мережа SDH, побудована на базі ТDM, дійшовши до швидкості передавання 10 Гбіт/с, зіштовхнулась з проблемами хроматичної та поляризаційної дисперсії моди, котрі на швидкості, вищій від 10 Гбіт/с, починають суттєво впливати на якість передачі. Таким чином, розширення пропускної здатності за допомогою ТDM виявляється досить проблематичним.

Ця проблема послужила поштовхом до створення систем ущільнення оптичних каналів по довжинах хвиль (Wavelength Division Multiplexing, WDM).

Структурна схема WDM практично не відрізняється від FDM, оскільки в двох варіантах використовується теж саме частотне розділення каналів На передаючій стороні за допомогою конвертора, або, як його інакше називають, транспондера, дані вводяться у один з оптичних каналів. Далі оптичні канали за допомогою пасивного оптичного мультиплексора об'єднуються в один потік. На приймаючій стороні відбувається зворотна операція. Практично всі виробники обладнання SDH для сполучення з системами WDM пропонують клієнтам так звані „кольорові” лазери, тобто лазери, що працюють на тих же частотах, що і транспондер. Термін „кольорові” означає зсув в інфрачервоний або ультрафіолетовий діапазон.

2. Опис технології WDM

2.1 Відмінності WDM та ТDM

У технології немає багатьох обмежень і ускладнень, властивих технології TDM. Для підвищення пропускної здатності ліній зв'язку замість збільшення швидкості передачі у оптичному каналі, як це робиться в системах TDM, в системах WDM йдуть шляхом збільшення числа каналів (котрі передаються на різних довжинах хвиль), що застосовуються у системах передачі.

Для WDM систем є неважливим формат даних, що передається у груповому сигналі. На відміну від SDH сигнал, що транспортується в груповому потоці WDM систем, не піддається пакуванню в контейнери, тому в груповому потоці WDM можна безпосередньо передавати різнорідний за форматом трафік. Це можна зобразити наступним чином:

АТМ	ІР	Еthernet	АТМ	ІР	Еthernet	АТМ	ІР	Еthernet
SDH						SDH
Оптичне середовище передачі			WDM
			Оптичне середовище передачі

Технологія WDM дозволяє суттєво збільшити пропускну здатність лінії зв'язку, дає можливість організувати двосторонню передачу даних по одному волокну, причому нарощування пропускної здатності може відбуватись на вже існуючому волоконно-оптичному кабелі.

У системі WDM сигнали різних довжин хвиль, що генеруються одним або декількома оптичними передавачами, поєднуються мультиплексором у багаточастотний груповий оптичний сигнал, що поширюється далі по одномодовому ОВ. За великої довжини волоконно-оптичної лінії зв'язку в ній встановлюється один або кілька оптичних підсилювачів (ОП). Демультиплексор виділяє з групового оптичного сигналу початкові частотні канали і направляє їх на відповідні фотоприймачі. На проміжних вузлах у лінії або мережі зв'язку деякі оптичні канали можуть бути додані або виділені з групового оптичного сигналу за допомогою оптичних мультиплексорів введення/виведення (ОАDM)

2.2 Технологія DWDM та СWDM

Технологія WDM широко розповсюджена в світі у вигляді двох основних типів систем:

Системи з щільним спектральним розділенням каналів DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

Системи з нещільним (грубим) спектральним розділенням каналів СWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

Зараз існують системи WDM як на великі відстані Long Haul (для магістральних ВОЛЗ) так і міські, внутрішньозонові Metro WDM системи.

Технологія СWDM знаходить більш широке застосування на міських мережах, завдяки меншим витратам на її введення, зокрема, тому що не потребує застосування оптичних підсилювачів та завдяки меншій ємності.

Рознесення каналів для сучасних DWDM становить 100 ГГЦ або ~0,8 нм., для СWDM розділення каналів здійснюється на значно більшій частотній відстані 2500 ГГц або ~20 нм.

Приклад спектра групового потоку для 4-канальної СWDM системи приведено на рис.1. (на спектрі також вказано спектр каналу OSC, що знаходиться окремо від основного групового потоку):

З появою оптичних підсилювачів та оптичних мультиплексорів введення/виведення ОАDМ (Optical Add/Drop Multiplexer), котрі дають можливість маршрутизації, з'являються повністю оптичні транспортні мережі (ОТМ) - OTN (Optical Transport Networking).

В системах WDM застосовують цілком визначені діапазони довжин хвиль оптичного випромінювання, котрі стандартизовані ITU (рекомендації G.694.1 та G.694.2)

Саму DWDM технологію поділяють на DWDM та НDWDM (High Dense Wawelength Division Multiplexing - надщільне спектральне мультиплексування).

Границі оптичних діапазонів для одномодового волокна, що використовується для функціонування WDM наведені в таблиці.

Смуга	Назва	Діапазон нм. он (нм)
О	Origimal	1260÷1360
Е	Extended	1360÷1460
S	Short wave lenght	1460÷1530
С	Conventional	1530÷1565
L	Long wave lenght	1565÷1625
U	Ultra long wave lenght	1625÷1675

Багато сучасних DWDM систем використовують С-діапазон, котрий відповідає максимальному підсиленню волоконних оптичних підсилювачів, легованих іонами ербію.

В С-діапазоні можна використовувати до 80 оптичних каналів. Для того щоб уникнути втрат, внаслідок нелінійної взаємодії оптичних каналів, а також дотриматись санітарних норм, сумарна потужність у оптичному волокні не повинна перевищувати 100 мВ (20 дБм). Це обмежує потужність на один оптичний канал. Так, для 80 канальної системи рівень потужності на канал складає 1 дБм; для 40 канальної 4 дБм; для 32 канальної 5 дБм.

Таким чином, на кожній підсилювальній ділянці 32 канальна система має запас 1 дБ порівняно з 40 канальною системою та 4 дБ порівняно з 80 канальною, а значить, і довжина підсилювальної ділянки для 32 канальної системи буде більшою.

Загальний спрощений вигляд системи WDM показано на рис.2.

2.3 Структура WDM системи

В структуру WDM систем як правило входять наступні елементи:

2.3.1 Транспондер

Транспондер (прийомопередавач) - призначений для узгодження спектральних параметрів інтерфейсів мультиплексорів SDH із спектральними параметрами WDM мультиплексорів, окрім цього транспондер здійснює 3R регенерацію (регенерація сигналу поділяється на 1R (Підсилення та корекція частоти і дисперсії); 2R (1R + відновлення первинної цифрової форми сигналу та подавлення шуму); 3R (2R + відновлення форми та положення імпульсу)). Транспондер має кількість оптичних входів та виходів, рівну числу оптичних сигналів, які потрібно ущільнити. При цьому, якщо ущільнюється n оптичних сигналів, то на виході транспондера довжина хвилі кожного каналу повинна відповідати лише одній частоті у відповідності з сіткою частот, наприклад, допустимо для 1-го каналу оптичний сигнал повинен мати довжину хвилі λ1 для другого λ2 і т.д. до λn. З виходів транспондера ці оптичні сигнали поступають на строго визначені входи оптичного мультиплексора, що відповідають вказаним довжинам хвиль λ1... λn. Транспондер є необов'язковим елементом WDM систем. Якщо з мультиплексорів SDH подаються на WDM мультиплекор сигнали зі спектральними параметрами, що відповідають рекомендаціям G.692, G.695, G.959.1, то транспондер не потрібен. Основними характеристиками транспондера є наступні параметри:

Мінімальна чутливість приймача

Мінімальний рівень перевантаження приймача

Максимальне вхідне фазове тремтіння

Потужність випромінювання

Форма імпульсу ("око-діаграма")

Довжина хвилі випромінювання

Ширина спектральної лінії

Максимальне власне фазове тремтіння (тремтіння на виході за відсутності тремтіння на вході)

Характеристика передавання фазового тремтіння

Причому, нормовані значення цих параметрів є різними та описуються у різних рекомендаціях для клієнтської частини транспондера, котра стикується, наприклад, з обладнанням SDH, та для лінійної частини транспондерів, котра стикується з обладнанням WDM.

2.3.2 WDM мультиплексор/демультиплексор

WDM мультиплексор/демультиплексор використовується для об'єднання/ роз'єднання в одному оптичному волокні кількох каналів з різними довжинами хвиль. WDM мультиплексори/демультиплексори як і мультиплексор введення/виведення - пасивні оптичні компоненти використовуються для передавання в лінію (прийому з лінії) групового сигналу з каналами на довжинах хвиль, котрі відповідають рекомендаціям G.694.1, G.694.2

Оптичні мультиплексори введення/виведення каналів використовують для додавання та/або виділення з групового оптичного сигналу певних каналів (на певних довжинах хвиль).

WDM мультиплексор більшою мірою характеризує направленість (здатність спрямовувати потік в потрібному напрямку), а WDM демультиплексор - ізоляцію каналів (здатність виділення каналів з групового потоку без спотворення в них). Основними харатеристикими мультиплексорів/демультиплексорів WDM є наступні параметри:

Центральна довжина хвилі каналу

Інтервал між каналами

Смуга пропускання на рівні 1 та 3 дБ

Перехідні завади

Ізоляція каналів

Направленість