Проектирование магистральной волоконно-оптической системы передачи с повышенной пропускной способностью (стр. 9 из 31)

Виртуальные контейнеры. Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-n, определённые в Рек. G708, G.709. Виртуальный контейнер – это блочная циклическая структура с периодом повторения 125 или 500 мкс. (в зависимости от вида тракта), каждый VC-n состоит из поля нагрузки (контейнер C-n) и трактового заголовка PОН, несущего сигналы обслуживания данного VC-n = C-n +POH.

Виртуальные контейнеры формируются и расформировываются в точках окончания трактов. Заголовок создаётся и ликвидируется в пунктах, в которых формируется и расформировывается VC-n , проходя транзитом секции. Он позволяет осуществлять контроль качества трактов "из конца в конец" и передавать аварийную и эксплуатационную информацию.

Тракты, соответствующие виртуальным контейнерам 1-го и 2-го уровня VC-11 и VC-12, относятся к трактам низшего порядка, а виртуальным контейнерам 3-его и 4-го уровней VC-3 и VC-4 – высшего.

Таблица 1.11. Перечень VC-n

VC - n	VC-11	VC-12	VC-2	VC-3	VC-4
Объём, Мбит/с	1.6	2.176	6.78	48.384	149.76
Сигналы ПЦИ Мбит/с	1.5	1.5 и 2	6	34 и 45	140

VC-11, VC-12 и VC-2 относится к нижнему рангу, а VC-3 и VC-4 – к верхнему. Во второй строке таблицы показан их полезный "объём" т.е, предельная скорость нагрузки, а в нижней строке – скорости передачи сигналов ПЦИ (округленно), размещение которых стандартизировано в этих контейнерах.

Информация, определяющая начало цикла VC-n , обеспечивается обслуживающим сетевым слоем. VC-4 – виртуальный контейнер уровня 4 – элемент мультиплексирования СЦИ, который не разбивается по подуровням и представляет собой поле формата 9*261 байтов (содержит 9 рядов и 261 столбец). Первый столбец занимает POH , а остальные 2340 элементов – полезная нагрузка: при прямой схеме мультиплексирования - это контейнер C-4 (скорость передачи 2340 * 64 = 149760 кбит/с.), либо путем мультиплексирования нескольких групп TUG-2 и TU-3, а именно: VC-4 формируется как 1*C4 или 4*TU-31, или 3*TU-32, или 21*TUG-21, или 16*TUG-22.

VC-3 – виртуальный контейнер уровня 3 - элемент мультиплексирования СЦИ, который разбивается на два виртуальных контейнера: VC-31 и VC-32 – поля формата 9*65 байтов – для VC-31, и поля формата 9*85 байтов – для VC-32; полезная нагрузка VC-3 формируется либо из одного контейнера С-3 (прямой вариант схемы мультиплексирования), либо путем мультиплексирования нескольких групп TUG-2, а именно: VC-31 формируется как 1*С31 или 4*TUG-22, или 5*TUG-21; VC-32 формируется как 1*С32 или 7*TUG-22. Контейнер C-3 имеет 84 столбца и выдаёт полезную нагрузку 84 * 9 * 64 = 48384 кбит/с. Виртуальные контейнеры верхних уровней VC-3,4 позволяют сформировать соответствующие административные блоки.

Виртуальные контейнеры нижнего ранга используют сверхцикл 500 мкс. На рис.1.25 показан VC-12. байты V5, J2, Z6 и Z7 образуют заголовок тракта, а четыре группы по 34 байта нагрузки – контейнеры С-12 с полезной ёмкостью 2176 кбит/с VC-11 и VC-12 имеют ту же структуру, но содержат соответственно по 25 и 10 байтов в каждой из групп нагрузки.

Рис. 1.22. Сверхцикл TU-12.

Необходимо отметить, что европейский стандарт не включает контейнер С-2. Соответствующий виртуальный контейнер VC-2 предназначен для транспортирования не сигналов ПЦИ, а новых сигналов с иерархическими скоростями (например, ячеек при АТМ).

Синхронные транспортные модули переносят виртуальные контейнеры верхнего ранга и обмениваются ими в узлах сети. Аналогично сами VC-3,4 обмениваются контейнерами нижнего ранга. Эти процессы должны обеспечиваться компенсацией возможных на пути колебаний фазы и частоты VC-n относительно цикла обслуживающей структуры. Упомянутая компенсация дополняется указанием начала цикла контейнера в цикле обслуживающего сетевого слоя. Обе операции выполняются механизмом указателей, оговоренным в Рек. G.709.

Мультиплексирование цифровых потоков.Многовариантность и сложность формирования модуля STM-1, предложенная в первой редакции, ставила в трудное положение производителей оборудования СЦИ и отрицательно сказывалась на его унификации. На рис. 1.23. представлена схема мультиплексирования SDH (стандарт G.708 и G.709, 1993 год).

Эта схема объединяет европейскую и американскую схемы мультиплексирования, рекомендованные ITU-T и Институтом стандартов

Рис. 1.23. Общая схема мультиплексирования PDH каналов в технологии SDH (редакция ITU-T 1993г.

Описанные упрощения привели к тому, что осталось только по одному пути формирования STM-1 из потоков Е1 (2 Мбит/с) для каждой из систем:

H12 - C12 - VC12 - TU12 - TUG2 - TUG3 - VC4 - AU4 - AUG - STM-1(ЕС);

H12 - C12 - VC12 - TU12 - TUG2 - VC3 - AU4 - AUG - STM-1 (АС).

Другие варианты сборки STM-1 для европейской схемы:

T1 - C11 - VC11 - TU12 - TUG2 - VC4 - AU4 - AUG - STM1;

E3 - C3 - VC3 - TU3 - TUG3 - VC4 - AU4 - AUG - STM1;

T3 - C3 - VC3 - TU3 - TUG3 - VC4 - AU4 - AUG - STM1;

E4 - C4 - VC4 - AU4 - AUG - STM1.

Варианты 1 и 3 применяются для обеспечения совместимости с сетями SONET/SDH, использующими американскую иерархию PDH.

Формирование транспортных модулей.Мультиплексирование STM-1 в STM-N может осуществляться как каскадно (поэтапно): 4х1->4, 4х4->16, 4x16->64, 4x64->256, так и непосредственно по схеме N:1->N, где N = 4, 16, 64, 256. При этом для схемы непосредственного мультиплексирования используется чередование байтов.

2. Теоретическая часть – расчет параметровОЛТ ВОСП с WDM

2.1 Структура оптического линейного тракта ВОСП с WDM

Цифровым оптическим линейным трактом (ЦОЛТ) называется тракт, где передается световой поток, интенсивность которого модулируется цифровым электрическим сигналом, сформированным с помощью определенной кодовой последовательности.

Передача оптических WDM - несущих производится по ЦОЛТ, их построение осуществляется по единой структурной схеме (рис.2.1).

Рис. 2.1. Структурная схема цифрового линейного тракта.

Структурные схемы ОЛТ передачи и ОЛТ приема для оптического тракта представлены на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Обобщенные структурные схемы ОЛТ: а) ОЛТ передачи; б) ОЛТ приема.

Основными элементами ВОСП (рис. 2.3) являются оптический кабель (ОК), а также оптический передатчик (ОПер) и оптический приемник (ОПр). Передатчик выполняет роль преобразователя электрического сигнала в оптический, а приемник обеспечивает обратное преобразование оптического сигнала в электрический.

Рис. 2.3. Оптический кабель

Обобщенная структурная схема волоконно-оптических систем передачи. Обобщенная структурная схема РУ волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) без устройств компенсации и линейных усилителей представлена на рис.2.4. Приведен пример оптической системы передачи работающей на одной оптической несущей, без чирпа (с внешним модулятором) и прямым детектированием.

Передатчик ВОСП обеспечивает преобразование входного электрического сигнала в выходной световой сигнал. Скорость передачи в линии современных систем синхронной цифровой иерархии составляет 2,5 - 40 Гбит/с. Соответственно длительность импульса источника оптического излучения не должна превышать 0,2 – 0,05 нс. Это требует применения когерентных источников излучения – лазеров.

В общем случае передатчик включает в себя лазерный диод (ЛД), модулятор (М) и кодек, на который поступает кодовая последовательность от цифровой системы передачи (ЦСП).

Модулятор производит модуляцию генерируемой лазером оптической несущей.

Кодек осуществляет преобразование кода ЦСП (аналогового сигнала) в линейный код оптической системы передачи и обратно.

Рис.2.4. Упрощенная структурная схема ВОСП.

Приемник ВОСП осуществляет обратное преобразование входных оптических импульсов в выходные импульсы электрического тока. Он включает в себя фотодиод (ФД), оптический усилитель (ОУ), фильтр нижних частот (ФНЧ) и кодек. Основной элемент – ФД. Применяются p-i-n или лавинные фотодиоды, имеющие очень малую инерционность.

Оптический кросс служит для оперативного соединения и разъединения оптических волокон станционных и линейных оптических кабелей в процессе технической эксплуатации ВОЛП.

2.2 Расчет параметров КЭМ передачи и приема

2.2.1 Выбор типа источника излучения и фотоприемника,их параметры

Выбор типа источника излучения. Общие требования к источникам излучения ВОСП следующие: λ излучения источника должна совпадать с одним из минимумов спектральных потерь ОВ; конструкция источника должна обеспечивать достаточно высокую мощность выходного излучения и эффективный ввод его в ОВ; источник должен иметь высокую надежность и большой срок службы; габаритные размеры, масса и потребляемая мощность должны быть минимальными; простота технологии должна обеспечивать невысокую стоимость и высокую воспроизводимость характеристик.

В высокоскоростных ВОСП значительные требования предъявляются и к динамическим характеристикам источников света. Удобнее всего использовать оптические излучатели, допускающие прямую модуляцию интенсивности, частоты или фазы излучения без существенных изменений других параметров (модового состава, диаграммы направленности и т.д.).