Разработка систем передачи информации нового поколения (стр. 12 из 15)
Детектирование принятого сигнала происходит в приемнике, который сам тоже является источником шума (рис 5.9).
Из рис 5.9 видно, что уровень вносимых потерь со стороны приемника ощутимый. Поэтому для уверенного детектирования нужен запас по фазе и амплитуде. Запас по фазе составляет 4*10-10, запас по амплитуде составляет 4.5*10-2Вт.
Как видим, для протяженной (магистральной) ВОЛС, налагаются жесткие требования как к интерфейсному оборудованию так и волокну. Для проектируемой ВОЛС основным ограничением является мощность. Исследуем зависимость коэффициента ошибок (BER) от затухания в оптическом волокне BERf (loss); от коэффициента усиления в линейном усилителе BERf (Gain); от скорости передачи BERf (bitrate).
Рисунок 5.10 График зависимости BERf (loss).
Как видим из рисунка 5.10 к оптическому волокну предьявляются жесткие требования по затуханию, так уже при б = 0,30 дб/км для магистральной ВОЛС(550км) и при скорости передачи 2,5Гбит/с, BER→ 0, что совершенно неприемлемо. Требованиям для данных типов систем отвечают NZDSF волокна, имеющие в третьем окне прозрачности затухание порядка 0,20- 0,25 дб/км. При проектировании ВОЛС я использовал одномодовое NZDSF волокно – LEAFТМ.
Как видно из рисунка 5.11 очень важно правильно подобрать коэффициент усиления линейного усилителя, поскольку при малом коэффициенте усиления неприемлемым становится значение BER, а при большом коэффициенте усиления, из-за возникновения нелинейных эффектов, уменьшается отношение сигнал/шум. При моделировании ВОЛС я использовал коэффициент усиления G = 26 дб.
Рисунок 5.12 График зависимости BERf (Bitrate).
Из рисунка 5.12 видим, что при увеличении скорости передачи значение BER снижается. Это говорит о том , что для более высокоскоростных систем налагаются еще более жесткие требования к интерфейсному оборудованию. Число используемых линейных усилителей сокращается до 2-3, минимальное отношении сигнал/шум должно составлять не менее 29-31 дб.
Проведенное исследование показало возможность построении 8-ми канальной ВОЛС с волновым мультиплексированием и демультиплексированием на длине оптической линии 550 км и скорости передачи 2.5Гбит/с без оптоэлекронного преобразования сигнала. Уровень мощности сигнала в моделируемой линии составил - -8.8дбм, отношение сигнал сигнал/шум -19дб, что приемлемо для проектируемой ВОЛС.
6. Подбор промышленного оборудования для проектируемой ВОЛС
6.1 Характеристики промышленных мультиплексоров WDM
- Тип системы - дуплексные, или двунаправленные, (D), используют две оптические несущие на канал, и полудуплексные, или однонаправленные, (S), используют одну оптическую несущую на канал.
- Код - как правило широко используются два типа линейного кодирования: NRZ и RZ. Первый позволяет реализовать большую плотность эквивалентных бит на секундный интервал и более предпочтителен в системах SDH верхних уровней иерархии. Второй - широко используется в системах DWDM в силу специфики работы модуляторов. Интересно отметить, что система WL4 компании Siemens использует мультиплексор SDH типа SMA256, работающий на скорости 40 Гбит/с и реализованный на электронных компонентах (используется электронная система мультиплексирования ETDM, а не оптическая - OTDM), что позволяет добиться высокой общей емкости системы (160 Гбит/с) уже при 4-х каналах. Наличие такого мультиплексора позволяет надеятся, что в недалеком будущем может бвть реализована система WL32 общей емкостью потока через одно волокно 1,28 Тбит/с, если будут преодолены трудности с перекрытием оптических импульсов при таком сочетании высокой плотности каналов (разнос 100 ГГц) и высокой скорости потока в канале - 40 Гбит/с
- Число каналов ввода-вывода - реализовать оптический ввод/вывод трибов, участвующих в схеме первичного (электрического - ETDM или оптического OTDM) мультиплексирования SDH (опция drop/insert) в оптический канал (представленный отдельной оптической несущей) или из него в схеме вторичного оптического мультиплексирования WDM, достаточно сложно. Поэтому ряд систем WDM вообще не реализует эту опцию, обеспечивая лишь работу в режиме точка-точка (т-т), либо ограничивает число каналов, не которых эта опция может быть реализована (например, 4 из 16, 8 из 40, 12 из 64).
- Топология - в порядке сложности в системах WDM могут быть реализованы топологии: точка-точка (т-т) без возможности оптического ввода/вывода трибов SDH; последовательная линейная цепь (л) с возможностью ввода/вывода трибов SDH; звезда (з) или точка-много точек (т-мт), реализуемые с помощью концентратора; кольцо, которое может быть представлено в трех видах:
одинарное кольцо без защиты (к), двойное кольцо с защитой (к2), счетверенное кольцо с полно-дуплексной защитой (к4); ячеистая сеть (я) с возможностью динамической маршрутизации.
- Пролет (span)- участок пути, перекрываемый в результате компенсации потерь от затухания сигнала за счет запаса по усилению (бюджета) или за счет усиления в ОУ. Пролеты (в соответствии с G.692) по длине могут быть длинными L - до 80 км (как правило не содержат ОУ), очень длинными V - 120 км (как правило содержат МУ или ПУ) и сверхдлинными U - 160 км, как правило содержат мощный усилитель МУ и предварительный усилитель ПУ. Секции ограничены терминальными мультиплексорами ТМ.
Секции - участок пути, перекрываемый одним или несколькими пролетами в соответствии с конфигурацией (числу пролетов системы), на границе которого распложены регенераторы (в соответствии со стандартом G.692 длина секции - до 640 км); регенераторы применяются для восстановления оригинальной формы сигнала после нескольких пролетов.
- Дистанция - максимальное расстояние, на которое могут быть переданы данные, определяется числом пролетов и/или секций и длиной, перекрываемой одним пролетом/секцией. Учитывая приведенные выше данные по длинам перекрытий и секций, дистанция может быть равна 640-1280 км. Секции могут стыковаться без использования регенераторов путем соединения ТМ (back-to-back); использование одного регенератора, например, в системе WL8 компании Siemens, позволяет удвоить общую дистанцию передачи сигнала.
- Скорость входных данных, тип поддерживаемого логического интерфейса - указаны границы диапазона скоростей, которые определяются, кроме прочего, фактом поддержки того или иного логического интерфейса (или формата данных), определяющего с сетями каких технологий может стыковаться указанная система. Например, если минимальная скорость равна 10 Мбит/с, а в типах интерфейсов указан интерфейс Е - значит система WDM может стыковаться с сетью обычного Ethernet, если используемая скорость равна 100 Мбит/с и указан интерфейс FE - значит допустима стыковка с сетью FastEthernet. Если интерфейс GE, то допустима стыковка с сетью GigabitEthernet на скорости 1 Гбит/с, и т.д., см. список типов поддерживаемых интерфейсов и скорость, поддерживаемую этими интерфейсами в примечаниях к табл. 11-5. Для технологии АТМ могут использоваться несколько скоростей передачи, например, если в интерфейсах указано АТМ-ОСЗ,12 - это значит, что система WDM стыкуется с сетями АТМ на двух скоростях технологии SONET ОС-3 (155,52 Мбит/с) и ОС-12 (622,08 Мбит/с).
- Допуск - указывает, какую максимальную накопленную на длине одной секции дисперсию система WDM способна преодолеть без потери качества сигнала, определяемого уровнем ошибок системы (показатель BER). Эта величина используется для проверки возможности системы (секции) перекрыть определенную дистанцию. С этой целью, зная конкретный тип волокна и соответствующее ему значение дисперсионного параметра D, определяемого для граничной длины волны в занимаемой полосе, проводится подсчет фактически накопленной дисперсии путем умножения значения D, размерность [пс/нм/км], на длину секции, выраженную в километрах (плюс допуск по затуханию для защиты от возможного ухудшения затухания от целого ряда параметров ВОЛС. Если фактический допуск меньше предельного - система работоспособна при использовании данного волокна, если нет - должно быть использовано другое волокно или уменьшена длина секции, или, если последнее нежелательно или невозможно, то следует использовать компенсаторы дисперсии, о которых мы уже упоминали выше (допуски на накопленную дисперсию приведены в стандарте G.692).
- Канал управления - имеется ввиду оптический канал супервизор юго управления ОКСУ, называемый в оригинальных документах каналом OSC (OpticalSupervisionChannel). Этот канал организуется для проверки ОУ (расположенных на промежуточных узлах) на дополнительной оптической несущей, которая лежит за пределами фактически используемой полосы (внеполосная OSC), хотя может лежать и внутри полосы (внутриполосная OSC), занимаемой стандартным частотным планом, так и соответствовать некоторым стандартным (но неиспользуемым для основной полосы) несущим.
- Управление - имеется ввиду управление системой в целом, включая управление мультиплексорами SDH/SONET или оборудованием сети, с которой стыкуется аппаратура WDM. В этом смысле оно разбивается на традиционное для систем SDH/SONET полноценное управление на основе TMN с использованием интерфейсов Q и F, с одной стороны, и на супервизорное управление с использованием агента SNMP, популярного для локальных сетей, с другой. Или же используется специально разработанная система управления сетью WDM, включающая в последнее время специальную систему мониторинга ВОК.
6.2 Подбор транспортной системы для проектируемой линии связи
Рассмотрим блок-схему серийного 8-канального мультиплексора WL8 компании Siemens. Основные характеристики 8-канального мультиплексора WL8 компании Siemens: