Разработка систем передачи информации нового поколения (стр. 1 из 15)
Содержание
Введение
1. Основы технологии DWDM
1.1 Устройства волнового уплотнения DWDM
1.2 Модель взаимодействия DWDM с транспортными технологиями
1.3 Классификация WDM на основе канального плана
2. Сравнение систем мультиплексирования и выбор компонентов линии связи
2.1 Параметры многоволновых мультиплексных линий связи
2.2 Технологии мультиплексирования
2.3 Источники излучения. Лазерные диоды
2.4 Реализация усилителей EDFA
2.5 Выбор одномодового оптического волокна для проектируемой ВОЛС
3. Влияние дисперсии на параметры проектируемой ВОЛС
3.1 Методы компенсации дисперсии
3.2 Выбор волокна для компенсации дисперсии
4. Расчет длины регенерационного участка
4.1 Расчет длины регенерационного участка с учетом хроматической дисперсии
4.2 Расчет длины регенерационного участка с учетом поляризационно-модовой дисперсии (PMD)
4.3 Расчет эксплуатационного запаса по затуханию
4.4 Расчет длины волокна компенсации дисперсии
5. Моделирование 8-ми канальной DWDM линии с применением системы автоматизированнного проектирования LinkSim
5.1 Описание компонентов моделируемой ВОЛС и их параметров
5.2 Результаты моделирования 8-ми канальной DWDM
6. Подбор промышленного оборудования для проектируемой ВОЛС
6.1 Характеристики промышленных мультиплексоров DWDM
6.2 Подбор транспортной системы проектируемой линии связи
6.3 Подбор оптического кабеля для проектируемой линии связи
7. Прокладка оптического кабеля
Экономическая часть
Техника безопасности
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
В развитых странах волоконно-оптическая связь заняла лидирующее положение среди других средств связи. Ее отличительной чертой является значительно более высокая скорость передачи информации и более высокая надежность по сравнению с проводной электросвязью и радиосвязью. Именно эти качества обусловили быстрое развитие волоконно-оптических систем связи за последние 10-15 лет. В настоящее время в мире проложено уже более 100 млн. км таких линий связи. Более того, все континенты связаны подводными волоконно-оптическими линиями связи, общая длина которых превышает 300 тыс. км. Разрабатываются и испытываются волоконно-оптические системы связи нового поколения с пропускной способностью в десятки и сотни Гбит/с, а в перспективе - до нескольких Тбит/с. Эти системы используют новые принципы передачи информации - оптические солитоны и спектральное разделение каналов, а также принципиально новую элементную базу, основанную на новых материалах и современных технологиях.
Разработка систем передачи информации нового поколения, прежде всего, вызвана потребностями экономики. Известно, что для увеличения вдвое национального валового продукта необходимо обеспечить 4-кратное увеличение объема передаваемой информации.
Сегодняшний этап развития волоконно-оптических систем связи в мире характеризуется серьезным технологическим прорывом в области элементной базы, позволившим совершить значительный скачок в повышении пропускной способности ВОЛС. На повестке дня стоит вопрос о практическом внедрении ВОЛС с пропускной способностью 1 Тбит/с и более.
Важнейшими элементами высокоскоростных волоконно-оптических сетей являются передающие и приемные модули, модуляторы, широкополосные оптические усилители, компенсаторы дисперсии, демультиплексоры и коммутаторы.
Успехи в технологии создания высококачественных источников излучения и фотодетекторов для высокоскоростных ВОЛС позволили удовлетворить практически все современные потребности пользователей и операторов сетей связи в широком диапазоне скоростей.
Наиболее широкое применение в перспективных ВОЛС со спектральным разделением каналов могут найти перестраиваемые по длинам волн полупроводниковые лазеры. К этим устройствам предъявляются довольно жесткие требования по стабильности спектральных характеристик. Основные же усилия разработчиков в настоящее время направлены на снижение стоимости этих устройств с целью обеспечения более высокой конкурентоспособности ВОЛС со спектральным разделением каналов по сравнению с другими типами ВОЛС, наращивание пропускной способности которых требует использования дополнительных оптических волокон или увеличения скорости передачи при временном уплотнении каналов.
Дальнейшее развитие ОСП базируется на двух основных концепциях, которые неразрывно связаны между собой. Это многоволновые системы передачи (DenseWDM). Где имеется несколько передатчиков, сигналы которых поступают на оптический мультиплексор, на приемной стороне происходит обратное преобразование.
Второй составляющей являются, так называемые полностью оптические сети (AON). В них используются оптические усилители, наиболее перспективными. из которых являются EDFA (ErbiumDopedfiberAmplifer).В линии отсутствуют регенераторы, вместо них устанавливаются аналоговые усилители , которые без преобразования принятого оптического сигнала в электрический, просто увеличивают его амплитуду и передают дальше. С увеличением протяженности линии падает отношение сигнал/шум, т.к. шумы в линии суммируются и на усилителе их амплитуда возрастает вместе с сигналом. Эта технология обладает очень важным приемуществом – это отсутствие привязки к скорости и протоколу передачи.
В дипломной работе мне была поставлены следующие задачи:
1. Изучить основные компоненты ВОЛС содержащей DWDM.
2. Изучить основные методы мультиплексирования оптических сигналов.
3. Моделировать ВОЛС на Сапре LinkSim, для ее практического применения
- Вероятноть ошибок BER≤10-13.
- Общая длина магистрали ВОЛС 550.
- Скорость передачи 2.5Гб/с.
4. Подобрать для проектируемой ВОЛС промышленное оборудование, волокно, тип прокладки ОК.
5. Произвести расчет экономической эффективности при использовании проектируемой ВОЛС.
дисперсия линия связь
1.1 Устройства волнового уплотнения WDM
Устройство волнового (спектрального) уплотнения WDM - WDM фильтр - выполняет функции мультиплексирования MUX (объединения) или демультиплексирования DEMUX (выделения или фильтрации) оптических сигналов разных длин волн - каналов - в одно волокно из множества волокон или из одного волокна в несколько волокон. На передающей и приемной сторонах могут устанавливаться однотипные устройства, но работающие в режимах MUX и DEMUX соответственно. Сам факт существования устройств WDM основан на свойстве волокна пропускать множество каналов, которые распространяются по волокну, не взаимодействуя между собой, рисунок 1.1.
Первые устройства WDM появились в начале 90-х годов. В основном это были широко-зонные двухканальные системы с длинами волн 1310 нм и 1550 нм. В дальнейшем по мере все большего освоения окна 1550 нм появляются прецизионные узкозонные WDM устройства с мультиплексируемыми длинами волн, полностью лежащими в окне 1550 нм. Это позволяет строить протяженные магистрали с множеством каналов на волокно. Катализатором прогресса становятся оптические усилители EDFA. Практически вся рабочая область длин волн (pass-band), в которой усилитель EDFA имеет достаточно высокий коэффициент усиления и приемлемое отношение сигнал/шум (1530-1560 нм), отводится в распоряжение систем волнового уплотнения. Термин DWDM (densewavelengthdivisionmultiplexer) - плотное волновое мультиплексирование - используется по отношению к WDM устройствам с расстоянием между соседними каналами 1,6 нм и менее. Для построения многоканальных WDM систем наряду с пассивными WDM фильтрами также требуются узкополосные лазеры, стабильно выдерживающие нужную длину волны. Пока именно лазеры остаются наиболее дорогим элементом в таких системах, несколько сдерживая их развитие. В настоящее время поставляются системы с числом каналов 4, 8 ,16 и 32. Предполагается рост числа мультиплексных каналов до 64.
Рисунок 1.1 Схема оптического сегмента, использующего передачу мультиплексного сигнала по волокну.
1.2 Модель взаимодействия WDM с транспортными технологиями
В настоящее время WDM играет для оптических синхронных систем ту же роль, что и мультиплексирование с частотным разделением МЧР (FDM) для аналоговых систем передачи данных. По этой причине системы с WDM часто называют системами оптического мультиплексирования с частотным разделением ОМЧР (OFDM). Однако по сути своей эти технологии (FDM и OFDM) существенно отличаются друг от друга. Их отличие состоит не только в использовании оптического (OFDM) или электрического (FDM) сигнала. При FDM используется механизм АМ модуляции с одной боковой полосой (ОБП) и выбранной системой поднесущих, модулирующий сигнал которых одинаков по структуре, так как представлен набором стандартных каналов ТЧ. При OFDM механизм модуляции, необходимый в FDM для сдвига несущих, вообще не используется, несущие генерируются отдельными источниками (лазерами), сигналы которых просто объединяются мультиплексором в единый многочастотный сигнал. Каждая его составляющая (несущая) принципиально может передавать поток цифровых сигналов, сформированный по законам различных синхронных технологий. Например, одна несущая формально может передавать АТМ трафик, другая SDH, третья PDH и т.д. Для этого несущие модулируются цифровым сигналом в соответствии с передаваемым трафиком.
Формально для систем WDM не важно, какие методы кодирования и формирования конкретного цифрового сигнала использовались. Хотя, как правило, в этих системах и передается однотипный трафик, это диктуется используемыми методами синхронизации и единообразием процесса обработки. В отличие от систем SDH транспортируемый сигнал не упаковывается в контейнеры и не подвергается обработке в соответствии со структурой мультиплексирования SDH для формирования транспортного модуля STM-N, который только и может быть передан через физический уровень в канал связи (среду передачи).