Milliseid tehnoloogiaid saavad operaatorid kasutada olemasolevate optiliste võrkude võimekuse suurendamiseks?

On kolm lainepikkusjaotusega multipleksimise või lainepikkusjaotusega multipleksimise tehnoloogiat, mis on kergesti kättesaadavad ning hõlpsasti paigaldatavad ja kasutatavad:

• 2-kanaliline WDM;
• jäme lainepikkusjaotusega multipleksimine (CWDM);
• tihe lainepikkusjaotusega multipleksimine (DWDM).

Need tehnoloogiad võivad pakkuda operaatorile ühte täiendavat lainepikkust (või virtuaalset kiudu), 18 täiendavat lainepikkust või kuni 160 täiendavat lainepikkust. Kõik need tehnoloogiad kasutavad operaatorivõrgus olemasolevat kiudopti.

Mis on WDM (lainepikkusjaotusega multipleksimine)?

Tehnoloogia kahe või enama erineva lainepikkusega optilise signaali lisamiseks, mis edastatakse samaaegselt ühel kiul ja eraldatakse kaugemas otsas lainepikkusega. Kõige tüüpilisemad rakendused (2-kanaliline WDM) ühendavad 1310 nm ja 1550 nm lainepikkused ühes kius.

Mis on CWDM (jäme lainepikkusjaotusega multipleksimine)?

Tehnoloogia kuni 18 ITU lainepikkuse kombineerimiseks ja nende üheaegseks edastamiseks ühel kiul, millele järgneb eraldamine kaugemas otsas. CWDM-i ITU standard määratleb 18 kanalit vahemikus 1271 nm kuni 1611 nm, külgnevate kanalite vahekaugusega 20 nm.

Mis on DWDM (tihe lainepikkusjaotusega multipleksimine)?

Tehnoloogia kuni 160 lainepikkuse kombineerimiseks, nende üheaegseks edastamiseks ühel kiul ja seejärel kaugemas otsas eraldamiseks. DWDM kasutab lainepikkuste vahekaugust kuni 25 GHz ja nõuab väga kitsa tolerantsiga ja emissioonistabiilsusega lasereid. DWDM lainepikkuse riba on vahemikus 1530 nm kuni 1565 nm. Erbiumiga legeeritud optilised signaalivõimendid (EDFA) töötavad samas sagedusalas.

Mis on peamine erinevus WDM-i, CWDM-i ja DWDM-i rakenduste vahel?

Enamikul juhtudel on WDM kõige kuluefektiivsem lahendus kaablipuuduse korral, pakkudes 2–1 või 3–1 kiu võimendust, ühendades 1310 nm, 1550 nm ja 1490 nm lainepikkused üheks kiuks. Kui olemasoleva fiiberoptilise infrastruktuuri võimsuse suurendamiseks on vaja rohkem kanaleid, pakub CWDM tõhusat lahendust lühikeste optiliste vahemike jaoks (kuni 80 km). Madala hinnaga suudab CWDM suurendada olemasoleva kiu võimsust 18:1. Praeguste optilise signaali kadumise karakteristikute puhul 1310 nm ja 1490 nm läbipaistvusakendes sobivad WDM- ja CWDM-rakendused kõige paremini lühikeste vahemaade jaoks. Kui on vaja suurt mahtuvust või pikamaaedastust, on DWDM-lahendused eelistatud meetod kiu läbilaskevõime suurendamiseks. Tänu ülitäpsetele laseritele, mis on optimeeritud töötama 1550 nm aknas (kadude vähendamiseks), on DWDM-süsteemid ideaalne lahendus nõudlikumate võrkude jaoks. DWDM-süsteemid saavad kasutada EDFA-d, et võimendada kõiki DWDM-aknas olevaid lainepikkusi ja pikendada edastuspikkusi kuni 500 km-ni.

Millised on nende kolme WDM-tehnoloogia eelised?

Kahe kanaliga WDM-i (ja kolme kanaliga) saab kasutada kiireks ja lihtsaks täiendava (või kahe täiendava) lainepikkuse lisamiseks. Seda on väga lihtne paigaldada ja ühendada ning see on väga odav.

CWDM saab lihtsalt ja kiiresti lisada kuni 18 täiendavat lainepikkust ITU standardsagedustel. See sobib ideaalselt keskmise suurusega võrkudele, mille ristlõike mõõtmed on kuni 100 km. Kuna lainepikkuste vahe on 20 nm, saab kasutada odavamaid lasereid, mille tulemuseks on mõõduka võimsusega lahenduste hind väga madal.

DWDM pakub suure läbilaskevõimega ja pikamaalahendusi fiiberoptiliste sideliinide jaoks, kus kiudoptiline nõudlus kasvab kiiresti ja kus on vaja kaugedastust. DWDM-süsteeme saab kasutusele võtta suhteliselt madalate algkuludega ja kanaleid (lainepikkusi) saab nende kasvades hõlpsasti lisada. EDFA võimendid koos dispersioonikompensaatoritega võivad suurendada süsteemide ulatust mitme tuhande kilomeetrini.

Millised on nende tehnoloogiate piirangud?

Kahe (või kolme) kanaliga WDM on piiratud ühe või kahe kanaliga, mida saab lisada 1310 nm kanalile. Süsteemi ulatust piirab tavaliselt 1310 nm kanalikadu.

Kuigi CWDM-süsteemid on mitmekanalilised, ei ole neil optilist võimendusmehhanismi ja vahemiku piirangud määrab maksimaalse sumbumisega kanal. Veelgi enam, 1360–1440 nm piirkonnast pärinevad kanalid võivad teatud tüüpi optiliste kaablite puhul kogeda suurimat sumbumist (1–2 dB/km), kuna selles piirkonnas on veepiim.

DWDM-süsteemide vahemik on tavaliselt piiratud 4–5 võimendussektsiooniga EDFA võimendatud spontaansete emissioonide (ASE) müra tõttu. Simulatsioonitööriistad on saadaval, et määrata täpselt, kui palju EDFA-sid saab installida. Pikkadel lõikudel (>120 km) võib probleemiks olla hajumine, mis nõuab hajumise kompenseerimise moodulite paigaldamist. DWDM-riba on EDFA võimenduse vahemikus piiratud lainepikkustega vahemikus 1530 nm kuni 1565 nm.

Mis on katvuse laiend ja kuidas seda kasutada?

Katvuse pikendamine on levinud termin signaali võimendamiseks või taasloomiseks, et võimaldada sellel läbida pikemat vahemaad. Edastamise analoogse olemuse tõttu halveneb optiline signaal optilise ühenduse kaudu edastamisel kiu ja optiliste komponentide hajumise, võimsuskadude, läbilöögi ja mittelineaarsete efektide tõttu. Nende soovimatute mõjude vastu võitlemiseks kasutatakse kahte levinud lähenemisviisi: regenereerimine ja täiustamine. Regenereerimine – signaali taasloomine, teisendades optilise signaali elektrisignaaliks, töötledes seda ja teisendades seejärel tagasi optiliseks signaaliks. Võimendi, mis suurendab optilise signaali amplituudi (dB võimsust) ilma elektriliseks signaaliks teisendamata.

Mis on 1R, 2R ja 3R regenereerimine?

Saadaval on kolm erinevat optilise regenereerimise taset, mida saab rakendada edastusulatuse suurendamiseks.

• 1R-võimendus: see regenereerimistehnika lisab signaalile optilise võimsuse, ilma et see mõjutaks selle kuju või ajastust. EDFA lihtsalt lisab sissetulevale optilisele signaalile footonid selle signaali teatud lainepikkusel ja faasis. See ei taasta ega sünkroniseeri sissetulevat signaali. EDFA kõrvalmõjuks on võimendatud spontaanse emissioonimüra tekitamine, mis akumuleerub iga EDFA-ga liinis ja mida saab "puhastada" ainult optilise signaali elektriliseks muutmisega ja vastupidi. Tüüpiline EDFA-de arv kaskaadühenduses ei ületa 4 või 5.
• 2R-võimendus ja ümberkujundamine: see tehnika võimendab ja taastab halvenenud signaali kuju. Rekonstrueeritud signaali kuju on lähedane algsignaalile, kuid ajatsüklite kestust (sünkroonsust) ei taastata. Sünkroonimise kadumiseni viiv värina kuhjumine piirab kaskaadsete 2R regeneraatorite arvu.
• 3R-regenereerimine, ümberkujundamine ja ajastamine: Koos 3R võimenduse ja taastamisega taasloob regenereerimine ka algse signaali algse tsükli pikkuse (ajastuse), luues nii ideaalse võimaluse sünkroonsete ja asünkroonsete signaalide eluiga pikendada. Signaaliteele saab paigaldada peaaegu piiramatul arvul 3R regeneraatoreid.

Mis on lainepikkuse muundamine ja miks seda vaja on?

Lainepikkuse teisendamine ühelt lainepikkuselt teisele transpordiks. 1310 nm ja 850 nm signaalide sumbumisomaduste tõttu on mõnikord vaja need signaalid teisendada 1550 nm lainepikkuseks, et edastada need optilise kiu pikkade vahemike kaudu, saades kasu väikesest 1550 nm kadudest. Lainepikkuse teisendamist kasutatakse ka lairiba optiliste signaalide (nt 1310nm või 1550nm) teisendamiseks diskreetseteks ITU CWDM- või DWDM-lainepikkusteks, võimaldades kombineerida mitut lainepikkust ühel kiul.

Kui teisendan oma 1310 nm signaali xWDM lainepikkuseks, kas ma pean selle enne kaugemas otsas vastuvõtmist tagasi 1310 nm-ks teisendama?

Ei, tavaliselt ei nõuta. Enamikul viimase 10 aasta jooksul toodetud optilistel seadmetel on tõenäoliselt lairibavastuvõtja, mis töötab vahemikus ~1260nm kuni ~1620nm. See tähendab, et liides, mis edastab 1310 nm, võtab tõenäoliselt vastu signaali, mis on teisendatud DWDM- või CWDM-rakenduste jaoks.

Hiljuti ei ole kaasaegsetel kiirteedel (kaasaegsed suure tähega "C") enam piisavalt standardseid tihendussüsteemide võimalusi nii tööulatuse kui ka samaaegselt kasutatavate kanalite arvu, aga ka süsteemi ja süsteemi üldise läbilaskevõime osas. tihendussüsteemide laienemisvõimalused. Ukrainas on DWDM-tehnoloogia hakanud aktiivselt sisenema võrguareenile nii magistraalsüsteemina kui ka kohaliku tihendussüsteemina.

Mitte kaua aega tagasi pidi üks meie Ukraina teenusepakkujatest (nad palusid meil mitte näpuga näidata, muidu saaksime tugevalt noomida) mitukümmend "ZhE" üle 162 kilomeetrit (üle ühe kiu) sooviga lisada veel mitu sama kümneid "ZhE" sellele süsteemile tulevikus. Selge on see, et saate laiust "hinnetida" ja mitte karta, et lambdad äkki otsa saavad, ainult DWDM-iga (noh, või väga paks ja väga must ja ka väga pikk ja väga mitmetuumaline kaabel). Ja kui võtta arvesse vahemaad, mille jooksul tuleb ühe hüppega (ilma "põllul" regenereerimiseta) kohale toimetada tohutu hulk pakette, on DWDM-i valimine ainus õige ja õige otsus.

Sellise tõsise vahemaa läbimiseks ühe vahemikuga otsustati projekteerida liin, mis sisaldab lisaks tavalistele multiplekseritele/transiiveritele/lülititele ka võimsusvõimendeid, dispersioonikompensaatoreid ja punasiniseid jagajaid.

Süsteemi projekteerimisel tehtud arvutused:

Transiiveri tundlikkus dispersiooni suhtes (A-Gear SFP+ DWDM 80LC ja A-Gear XFP DWDM 80LC) – 1600 ps/nm;

Tee G.652D kiul, kiu dispersioon 17 ps/(nm*km);

Üldine hajumise indikaator 162 km pikkusel rajal: 17 ps/(nm*km) * 162 km == 2754 ps/nm;

Dispersiooninormi ületamine: 2754 ps/nm – 1600 ps/nm == 1154 ps/nm – otsustati paigaldada dispersioonikompensaator A-Gear DMC-FC120 (kompenseerib täielikult 120 km kiu hajumise, summaarne dispersiooninäidik : -2001 ps/nm lainepikkusel 1545 nm, kiudude pikkus kompensaatoris 12,3 km);

Liinikao eelarve: (162km + 12,3km) * 0,3dBm/km == 52,29dBm;

Transiiverite (A-Gear SFP+ DWDM 80LC ja A-Gear XFP DWDM 80LC) optiline eelarve – 26 dBm;

Sumbumisnormi ületamine: 52,29 dBm - 26 dBm == 26,29 dBm - otsustati paigaldada EDFA võimendi A-Gear BA4123 (tundlikkus (-10) dBm, maksimaalne väljundvõimsus 23 dBm) (eelvõimendi A43 A2-G5 -30) dBm , maksimaalne väljundvõimsus (-5) dBm).

Tulemuseks oli tõeliselt töötav süsteem, stabiilne nagu maailm ise, pikamaa – mitte iga lind ei lenda, laiendatav ja üldiselt parim. Selle süsteemi foto on esitatud allpool ja veelgi madalamal otsustasime kirjutada lühikese ülevaate tänapäeval olemasolevatest DWDM-komponentidest, nende kaasamise meetoditest, terminoloogiast - püüdsime hõlmata kõike, mis DWDM-is saadaval on.

Fotol on (ülevalt alla): transiiveritega lüliti, kaks võimsusvõimendit (võimendi ja eelvõimendi), DWDM-multiplekser, jällegi transiiveriga lüliti ja kõige all (hall, peaaegu nähtamatu) – dispersioonikompensaator. See varustuse komplekt asub punktis A ja punktis B (nad palusid ka punkte mitte nimetada, ähvardades telefoni paksu nahast sõjaväevööga). Sellise suhteliselt väikese ja odava varustuse komplektiga on lihtne ja lihtne tulistada 162 kilomeetrit, mis ka saavutati.

Sellel optimistlikul noodil jõuab sissejuhatav osa läbi ja alustame tehnoloogia metoodilist analüüsi, millest on saanud kaasaegse võrguehituse maailma "peamine lipulaev".

1. Mis on DWDM, DWDM-i ja CWDM-i erinevused.

Kellele CWDM-süsteemide läbilaskevõimest ei piisa (180 Gbit/s on äärmuslik maksimum), on “liiklusisu” rahuldamiseks kaks võimalust: suurendada kiudude arvu (mida tavaliselt seostatakse kaevajate, teivasronijatega ja üleüldse eelmisel sajandil) või kasutage "täiuslikumat" tehnoloogiat – DWDM.

DWDM(inglise keeles: Dense Wavelength Division Multiplexing - dense wavelength multiplexing) on ​​infovoogude tihendamise tehnoloogia, mille puhul iga esmane infovoog edastatakse erinevatel lainepikkustel valguskiirtega ning optiline sideliin sisaldab kogu grupisignaali, mille moodustab multiplekser mitu infovoogu.

Abstraktne. Proovime selle välja mõelda. Analoogiliselt CWDM-iga (teadmatele) on DWDM sama tihendussüsteem, mis koosneb füüsiliselt infovoogu genereerivad seadmed(meediumimuundurid, ruuterid... noh, teate) transiiverid (transiiverid, mis loovad infovoo erinevatel silmale nähtamatud IR-kiirguse lainepikkustel), multiplekserid(seadmed, mis loovad/jagavad Grupp valgussignaal) ja optiline lainejuht(kiudoptiline kaabel). Lisaks sisaldab DWDM komponentide rühma, mis on loodud grupi valgussignaali võimendamiseks/taandamiseks, kuid selleks, et kõik sujuks järjepidevalt, tuleb sellest allpool juttu.

Otsustame kohe, milliste sõnadega tegutseme. Selles artiklis kutsume kanalit ühesuunaline info liikumine(üks pool “kõneleb” infovoogu, teine ​​“kuulab” seda sama voogu). Kanal asub selle ainsal kandjal, millel on konkreetselt määratletud lainepikkus (või sagedus). Kuid nagu teate, on võimatu luua täisväärtuslikku ühendust abonendipaari vahel, kellest üks on kurt ja teine ​​​​tumm. Seetõttu on ühe täisväärtusliku sideliini loomiseks vaja kasutada kahte füüsilist kanalit ja me nimetame seda ühendust " täisduplekskanal».

Seega teevad DWDM ja CWDM sama asja – tihendamist. Mis vahet sellel on? Ja erinevus on primaarsete infovoogude (kanalite) kandjate sagedusvõrgus (või kandjate lainepikkustes, kumb sulle mugavam on). Ja grupisignaali enda töövahemikes.

Töövahemiku ja sageduse (laine) võrk. Veel üks ebaselge sõna, mille tähendust püüame mõista. Mis on juhtunud lainepikkus? Kujutagem ette sinusoidi. Seega on lainepikkus kaugus siinuslaine kahe kõrvuti asetseva tipu vahel. Lainepikkust tähistatakse tavaliselt kreeka tähega λ (lambda). Selgelt näidatud alloleval joonisel:

CWDM standardis on kiirgust mugav mõõta lainepikkustel: 1550 nm, 1310 nm jne. (nanomeetrid – 10 -9 meetrit!). Mugav ennekõike seetõttu, et arvud on täisarvud. Standardsetes CWDM-süsteemides on kahe kõrvuti asetseva kandja (kanali) vaheline kaugus 1610 – 1590 == 20 nm (ka täisarv! Noh, mugav!).

Vaatame nüüd sama olukorda sageduse poolelt, saades esmalt aru, mis on sagedus. Sagedus on täielike võnkumiste arv(tipp-tipp) elektromagnetlaine sekundis (tähistatakse hertsides või Hz-des). Sest algloomad Arvutuste jaoks võib sagedust pidada valguse kiiruseks jagatud lainepikkusega. Vaatleme infovoogu 1550nm kandjal, selle sagedus on ligikaudu võrdne 300000000/0.00000155 == 193548387096774 Hz ehk 193548 GHz (gigahertsi!). ja külgnevate kandjate vaheline kaugus on 300000000/0,00000020 == 1500000000000000 Hz või 1500000 GHz. See on täiesti ebamugav - numbreid on palju ja see on ebaselge.

Tänapäeval töötavad CWDM-süsteemid vahemikus 1270nm-1610nm, esindades 18 eraldi kanalit (1270nm, 1290nm, 1310nm ... 1590nm, 1610nm). Kuid DWDM-is on asjad veidi erinevad.

DWDM-süsteemid töötavad kahes CWDM-süsteemide jaoks lõigatud ribas, nimelt: C-riba (C-Band) ja L-riba (L-riba). VahemikC on sees alates 1528,77 nm(kanal C61) kuni 1577,03 nm(kanal C01) ja ulatusL on sees alates 1577,86 nm(kanal L100) kuni 1622,25 nm(kanal L48). Numbrid on juba hirmutavad ja kui võtta arvesse ka seda, et lainevõrk on ebaühtlane (st kahe kõrvuti asetseva kanali vaheline kaugus ei ole alati sama - 0,5 nm kuni 0,8 nm), siis on seda lihtsam saada. segaduses, kui aru saada. Seetõttu kasutavad DWDM-süsteemid selles vahemikus ribanime ja kanali nummerdamist (näiteks C35 või L91). Kõik on selge tavaline DWDM süsteemi kanalid on toodud joonisel 1.2, andmed sageduste ja lainepikkuste kohta on toodud tabelis 1.1:

Joonis 1.2 – DWDM-süsteemide C- ja L-ribad CWDM-süsteemide üldises valikus.

Tabel 1.1 on tüüpiline 100 GHz DWDM-võrk.

Siin tuleks kohe teha mitu reservatsiooni.

Esiteks ( ja see on edasise mõistmise jaoks oluline! ), on vahemik C tavapäraselt jagatud kaheks "värvivahemikuks" - sinine(1528nm-1543nm) ja punane(1547-1564 nm). Miks jagada – sellest lähemalt järgmistes artiklites, nüüd on lihtsalt oluline enda jaoks märkida, et jagunemine on olemas.

Teiseks hakatakse L-riba alles kasutama ja kõik tootjad ei saa endale lubada L-riba seadmete valmistamist (tabel 1.1, tähistatud sinisega, kanalid L48-L65 tabelist puuduvad).

Kolmandaks on tabeli pealdises sõna “tavaline” – see tähendab, et seal peavad olema ka “ebatavalised” ruudud. Ja nad tõesti on.

Nagu eespool selgus, on DWDM-kanalite lainepikkuse järgi ebamugav eristada. Kuid sageduste osas - väga palju ja kui te vaatate tabelit 1.1 tähelepanelikult, näete, et kahe kõrvuti asetseva kanali vahe on alati 100 GHz. Ja kui arvestada C-riba (mida praegu valdavad enamik DWDM-süsteemide tootjaid), saame kuvada selles olevate kanalite koguarvu - 61 kanalit. Teeme kohe reservatsiooni, et nagu CWDM-süsteemides, iga kanal on ühesuunaline infovoog, mis tähendab, et täielikuks andmevahetuseks on vaja neid kahte (30 täisväärtuslikku duplekskanalit C-ribas ja 26 L-ribas, kokku 56 täisväärtuslikku duplekskanalit).

Lisaks tavapärasele 100 GHz võrgule kasutavad nad 200 GHz võrk (paaritu C-riba kanalid). Selle põhjuseks on asjaolu, et mitmed DWDM-seadmete tootjad ei ole võimelised tootma multipleksereid 100 GHz võrgu jaoks, kuna selle komponendid on üsna kallid ja peavad olema 200 GHz süsteemidega võrreldes kvaliteetsemad. Selles tihendusskeemis on 31 ühesuunalist sidekanalit või 15 täisduplekskanalit.

Väga harva (hästi, väga harva) kasutatakse 50-gigahertsise võrguga DWDM-i tihendussüsteeme. See tähendab, et tavapärase 100 GHz võrgu kahe kõrvuti asetseva põhikanali vahel on täiendav alamkanal. Selliseid kanaleid nimetatakse Q ja H: K– vahemikus olevad alamkanalidL(näiteks Q80 – sagedus 188050 GHz, lainepikkus 1594,22 nm), H– vahemikus olevad alamkanalidC(näiteks H23 – sagedus 19230 GHz, lainepikkus 1558,58 nm). Sellistes C-vahemiku tihendussüsteemides on 61 põhikanalit ja 61 lisakanalit, kokku 122 kanalit. L-ribas on 53 põhi- ja 53 alamkanalit, kokku 106 kanalit. Koguvõimsus == 122+106 == 228 ühesuunalist kanalit või 114 täisdupleksset sidekanalit! See on palju. Nii palju. Kuid see on väga-väga kallis ja autor pole näinud ühtegi mainimist projektidest, kus on täislaaditud DWDM-süsteem koos 50 GHz võrguga.

Teeme kokkuvõtte:

- DWDM-süsteemi "kerge versioon" on 200 GHz võrguga ja suudab pakkuda 15 täisduplekskanalit C-ribas, jättes ruumi 15 CWDM-kanalile (1270nm-1510nm, 1590nm, 1610nm);

Standardsel DWDM-süsteemil on 100 GHz võrk ja see on võimeline pakkuma 30 täisduplekskanalit C-ribas ja 26 täisduplekskanalit L-ribas, jättes ruumi ka 15 CWDM-kanalile (1270-1510 nm, 1590 nm, 1610 nm);

Täielikul DWDM-süsteemil on 50 GHz võrk ja see on võimeline pakkuma 60 täisduplekskanalit C-ribas ja 52 täisduplekskanalit L-ribas, jättes jälle ruumi 15 CWDM-kanalile (1270-1510nm, 1590nm). , 1610 nm);

Sageli tekib küsimusi selle kohta, mis vahe on CWDM-i (jämedate lainepikkusjaotusega multipleksimise) ja DWDM-i (tihe lainepikkusjaotusega multipleksimise) tehnoloogiate vahel peale erinevate kanalite arvu. Tehnoloogiad on sidekanalite ja sisend-väljundkanalite korraldamise põhimõtetelt sarnased, kuid täiesti erineva tehnoloogilise täpsusastmega, mis mõjutab oluliselt liini parameetreid ja lahenduste maksumust.

Lainepikkuste ja kanalite arv CWDM ja DWDM

CWDM lainepikkusjaotusega multipleksimise tehnoloogia hõlmab 18 lainepikkuse kasutamist 1), samas kui täppislainepikkusjaotusega multipleksimine DWDM võib kasutada 40 lainepikkust või rohkem.

CWDM ja DWDM sagedusvõrk

CWDM-tehnoloogia kanalid jagatakse lainepikkuse järgi, DWDM-is - sagedusega 2). Lainepikkus arvutatakse sekundaarselt valguse kiiruse vaakumis ja sageduse suhtest. CWDM-i puhul kasutatakse lainepikkuste võrku sammuga 20 nm, standardsete DWDM-süsteemide puhul on sagedusvõrgud 100 GHz ja 50 GHz, kasutatakse 25 ja 12,5 GHz võrke.

CWDM ja DWDM lainepikkused ja sagedused

CWDM-tehnoloogia kasutab lainepikkusi vahemikus 1270–1610 nm. Võttes arvesse filtrite tolerantse ja ribalaiust, laieneb ulatus 1262,5 - 1617,5-ni, mis on 355 nm. saame 18 lainepikkust.

100 GHz võrguga DWDM-i puhul asuvad kandjad vahemikus 191,5 (1565,50 nm) THz kuni 196,1 THz (1528,77 nm), st. laius 4,6 THz või 36,73 nm. Kokku 46 lainepikkust 23 duplekskanali jaoks.

50 GHz võrguga DWDM-i puhul on signaali sagedused vahemikus 192 THz (1561,42 nm) - 196 THz (1529,55 nm), mis on 4 THz (31,87 nm). Siin on 80 lainepikkust.

CWDM ja DWDM võimendusvõime

CWDM-tehnoloogial põhinevad lainepikkusjaotusega multipleksimissüsteemid ei hõlma mitmekomponendilise signaali võimendamist. Selle põhjuseks on nii laias spektris töötavate optiliste võimendite puudumine.

DWDM-tehnoloogia seevastu eeldab signaali võimendamist. Mitmekomponendilist signaali saab võimendada standardsete erbiumvõimenditega (EDFA).

Töövahemik CWDM ja DWDM

CWDM-süsteemid on ette nähtud töötama suhteliselt lühikestel, umbes 50–80 kilomeetri pikkustel liinidel.

DWDM-süsteemid võimaldavad andmeedastust vahemaadel, mis on palju suuremad kui 100 kilomeetrit. Lisaks võivad DWDM-kanalid sõltuvalt signaali modulatsiooni tüübist töötada ilma regenereerimiseta enam kui 1000 kilomeetri kaugusel.

Märkmed

1) 2015. aasta alguses tutvustasid optiliste moodulite tootjad, sealhulgas SKEO, CWDM SFP mooduleid lainepikkusega 1625 nm. Seda lainepikkust ITU G.694.2 ei täpsusta, kuid see on leidnud kasutust praktikas.

2) CWDM-i sagedusvõre on kirjeldatud ITU standardis G.694.2, DWDM-i jaoks - G.694.1 standardis (redaktsioon 2).

WDM-tehnoloogia (Wavelength-division multipleksimine, kanalite sagedusjaotus) põhiprintsiibiks on võime edastada ühes optilises kius mitu signaali erinevatel kandelainepikkustel. Vene telekommunikatsioonis nimetatakse WDM-tehnoloogia abil loodud edastussüsteeme "kompressioonisüsteemideks".

Praegu on WDM-süsteeme kolme tüüpi:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multiplexing – jäme sagedusjaotus kanalites) – süsteemid, mille optilise kandja vahekaugus on 20 nm (2500 GHz). Töövahemik on 1261-1611 nm, milles saab realiseerida kuni 18 simplekskanalit. ITU standard G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing – kanalite tihe sagedusjaotus) – süsteemid, mille optilise kandja vahekaugus on 0,8 nm (100 GHz). Tööpiirkondi on kaks - 1525-1565 nm ja 1570-1610 nm, milles saab realiseerida kuni 44 simplekskanalit. ITU standard G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division multipleksimine) – süsteemid, mille optilise kandja vahekaugus on 0,4 nm (50 GHz) või vähem. Võimalik on realiseerida kuni 80 simplekskanalit.

See artikkel (ülevaade) pöörab tähelepanu DWDM-i tihendussüsteemide monitooringu probleemile. Lisateavet erinevate WDM-süsteemide kohta leiate lingilt - link.

DWDM lainepikkusjaotusega multipleksimissüsteemid võivad kasutada ühte kahest kande lainepikkuste vahemikust: C-riba - 1525-1565 nm (võib leida ka tavalist riba või C-riba) ja L-riba - 1570-1610 nm (pika lainepikkuse riba või L). -bänd).

Kaheks vahemikuks jagamist õigustab erinevate optiliste võimendite kasutamine erineva töövõimenduse vahemikuga. Traditsioonilise võimendi konfiguratsiooni võimenduse ribalaius on ligikaudu 30 nm, 1530–1560 nm, mis on C-riba. Pika lainepikkuse vahemikus (L-riba) võimendamiseks muudetakse erbiumvõimendi konfiguratsiooni, pikendades erbiumkiudu, mis viib võimendusvahemiku nihkumiseni lainepikkustele 1560–1600 nm.

Hetkel on C-riba DWDM-seadmed saanud Venemaa telekommunikatsioonis suurt tunnustust. Selle põhjuseks on seda valikut toetavate erinevate seadmete rohkus. Tuleb märkida, et seadmetootjate seas on nii auväärseid kodumaiseid ettevõtteid kui ka juhtivaid ülemaailmseid kaubamärke, aga ka arvukalt näotuid Aasia tootjaid.

Peamine probleem tihendussüsteemi mis tahes osas (olenemata tüübist) on optilise kanali võimsustase. Esiteks peate mõistma, millest DWDM-i tihendussüsteem tavaliselt koosneb.

DWDM-süsteemi komponendid:
1) Transponder
2) Multiplekser/demultiplekser
3) Optiline võimendi
4) Kromaatilise dispersiooni kompensaator

Transponder teostab sissetuleva kliendi optilise signaali 3R regenereerimist ("ümberkujundamine, "uuesti võimendamine", "retiming" - kuju, võimsuse ja signaali sünkroniseerimise taastamine). Samuti saab transponder teisendada kliendiliikluse ühest edastusprotokollist (sageli Ethernet) teise, mürakindlamasse (näiteks FEC-i kasutav OTN) ja edastada signaali lineaarsesse porti.

Lihtsamates süsteemides võib OEO muundur toimida transponderina, mis teostab 2R regeneratsiooni (“reshaping”, “re-amplifying”) ja edastab kliendi signaali lineaarporti ilma edastusprotokolli muutmata.

Kliendiport tehakse sageli optiliste transiiverite pesa, millesse sisestatakse moodul kliendiseadmetega suhtlemiseks. Transponderi liiniporti saab teha optilise transiiveri pesa või lihtsa optilise adapteri kujul. Lineaarse pordi disain sõltub kogu süsteemi konstruktsioonist ja eesmärgist. OEO-muunduris on liiniport alati kujundatud optilise transiiveri pesana.
Paljudes süsteemides on vahelüli, transponder, süsteemi kulude vähendamiseks või konkreetse ülesande funktsionaalse liiasuse tõttu välistatud.

Optilised multiplekserid on ette nähtud üksikute WDM-kanalite ühendamiseks (segamiseks) rühmasignaaliks nende samaaegseks edastamiseks ühe optilise kiu kaudu. Optilised demultiplekserid on ette nähtud vastuvõetud põhiriba signaali eraldamiseks vastuvõtuotsas. Kaasaegsetes tihendussüsteemides täidab multipleksimise ja demultipleksimise funktsioone üks seade - multiplekser/demultiplekser (MUX/DEMUX).

Multiplekseri/demultiplekseri saab jagada multipleksimisüksuseks ja demultipleksimisüksuseks.
Erbiumiga legeeritud optilisel lisandil põhinev optiline võimendi (Erbium Doped Fiber Amplifier-EDFA) suurendab selles sisalduva rühma optilise signaali võimsust (ilma eelneva demultipleksimiseta) ilma optoelektroonilise muundamiseta. EDFA võimendi koosneb kahest aktiivelemendist: Er3+ legeeritud aktiivkiust ja sobivast pumbast.

Sõltuvalt tüübist võib EDFA pakkuda väljundvõimsust +16 kuni +26 dBm.
Võimendid on mitut tüüpi, mille kasutamise määrab konkreetne ülesanne:
Sisend optilised võimsusvõimendid (võimendid) - paigaldatud marsruudi algusesse
Optilised eelvõimendid - paigaldatud marsruudi lõppu optiliste vastuvõtjate ette
Lineaarsed optilised võimendid - paigaldatud vahevõimendussõlmedesse, et säilitada vajalik optiline võimsus

Optilisi võimendeid kasutatakse laialdaselt pikkadel andmeedastusliinidel DWDM lainepikkusjaotusega multipleksimissüsteemidega.

Kromaatilise dispersiooni kompensaator (Dispersion Compensation Module) on mõeldud optilises kius edastatavate optiliste signaalide kuju korrigeerimiseks, mis omakorda kromaatilise dispersiooni mõjul moonutatakse.

Kromaatiline dispersioon on füüsikaline nähtus optilises kius, mille puhul erineva lainepikkusega valgussignaalid läbivad erinevatel ajavahemikel sama vahemaa, mille tulemuseks on edastatava optilise impulsi laienemine. Seega on kromaatiline dispersioon üks peamisi tegureid, mis piirab marsruudi relee lõigu pikkust. Standardkiu kromaatilise dispersiooni väärtus on umbes 17 ps/nm.

Relee sektsiooni pikkuse suurendamiseks paigaldatakse ülekandeliinile kromaatilised dispersioonikompensaatorid. Kompensaatorite paigaldamiseks on sageli vaja ülekandeliini, mille kiirus on 10 Gbit/s või rohkem.

DCM-i on kahte peamist tüüpi:

1. Kromaatiline dispersiooni kompenseeriv kiud - DCF (Dispersion Compensation Fiber). Nende passiivsete seadmete põhikomponendiks on kiud, mille kromaatiline dispersioon on lainepikkuste vahemikus 1525-1565 nm.

2. Kromaatilise dispersiooni kompensaator, mis põhineb Braggi restil – DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Braggi rest). Passiivne optiline seade, mis koosneb piiksuvast kiust ja optilisest tsirkulaatorist. Tänu oma struktuurile tekitab piiksuv kiud sissetulevate signaalide tinglikult negatiivse kromaatilise dispersiooni lainepikkuste vahemikus 1525-1600 nm. Seadmes olev optiline tsirkulaator toimib filtreerimisseadmena, mis suunab signaalid vastavatele kontaktidele.

Seega koosneb standardskeem ainult kahte tüüpi aktiivsetest komponentidest - transponderist ja võimendist, mille abil saate jälgida edastatavate signaalide hetkevõimsustaset. Transponderid rakendavad lineaarsete portide oleku jälgimise funktsiooni kas optiliste transiiverite sisseehitatud DDMI funktsiooni põhjal või oma seire korraldamisega. Selle funktsiooni kasutamine võimaldab operaatoril saada ajakohast teavet konkreetse sidekanali oleku kohta.

Tulenevalt asjaolust, et optilised võimendid on tagasisidevõimendid, on neil alati funktsioon sisendrühma signaali (kõigi sissetulevate signaalide optilise koguvõimsuse) ja väljuva grupi signaali jälgimine. Kuid see jälgimine on konkreetsete sidekanalite jälgimise korral ebamugav ja seda saab kasutada hinnangulisena (valguse olemasolu või puudumine). Seega on ainus tööriist andmeedastuskanali optilise võimsuse juhtimiseks transponder.

Ja kuna tihendussüsteemid koosnevad mitte ainult aktiivsetest, vaid ka passiivsetest elementidest, on tihendussüsteemides täieliku monitooringu korraldamine väga mittetriviaalne ja nõudlik ülesanne.

WDM tihendussüsteemide seire korraldamise võimalusi käsitletakse järgmises artiklis.

Kindlasti on kõik kuulnud teabe edastamisest fiiberoptiliste võrkude kaudu ja ka sellest, et see meetod tagab seni suurima kiiruse. Just viimane annab hea põhjuse optilise kiu kaudu andmeedastustehnoloogiate arendamiseks. Juba praegu võib läbilaskevõime ulatuda terabitini (1000 gigabitti) sekundis.

Võrreldes teiste teabeedastusmeetoditega, on suurusjärk TB/s lihtsalt kättesaamatu. Selliste tehnoloogiate teine ​​eelis on ülekande töökindlus. Kiudoptilisel ülekandel ei ole elektri- või raadiosignaali edastamise puudusi. Puuduvad häired, mis võiksid signaali kahjustada, ja raadiosageduse kasutamiseks pole vaja litsentsi. Kuid paljud inimesed ei kujuta ette, kuidas teavet optilise kiu kaudu üldiselt edastatakse, ja veelgi enam, nad pole tuttavad tehnoloogiate konkreetsete rakendustega. Selles artiklis vaatleme ühte neist - DWDM-tehnoloogiat (tihe lainepikkusjaotusega multipleksimine).

Kõigepealt vaatame, kuidas teavet optilise kiu kaudu üldiselt edastatakse. Optiline kiud on lainejuht, mille kaudu levivad umbes tuhande nanomeetri (10-9 m) lainepikkusega elektromagnetlained. See on infrapunakiirguse piirkond, mis pole inimsilmale nähtav. Ja põhiidee on selles, et teatud kiu materjali ja selle läbimõõdu valiku korral tekib olukord, kus mõne lainepikkuse puhul muutub see keskkond peaaegu läbipaistvaks ja isegi kui see tabab kiu ja väliskeskkonna piiri, on suurem osa energiast. peegeldub tagasi kiududesse. See tagab, et kiirgus läbib kiudu ilma suuremate kadudeta ning põhiülesanne on selle kiirguse vastuvõtmine kiu teises otsas. Muidugi peidab selline lühike kirjeldus paljude inimeste tohutut ja rasket tööd. Ärge arvake, et sellist materjali on lihtne luua või et see efekt on ilmne. Vastupidi, seda tuleks käsitleda kui suurt avastust, kuna see pakub nüüd paremat viisi teabe edastamiseks. Peate mõistma, et lainejuhi materjal on ainulaadne arendus ning andmeedastuse kvaliteet ja häirete tase sõltuvad selle omadustest; Lainejuhi isolatsioon on konstrueeritud tagama, et väljapoole suunatud energiaväljund on minimaalne. Täpsemalt, kui rääkida tehnoloogiast, mida nimetatakse "multipleksimiseks", siis see tähendab, et edastate korraga mitut lainepikkust. Nad ei suhtle üksteisega ning teabe vastuvõtmisel või edastamisel on häireefektid (ühe laine superpositsioon teisele) tähtsusetud, kuna need avalduvad kõige tugevamalt mitmel lainepikkusel. Siin räägime lähisageduste kasutamisest (sagedus on pöördvõrdeline lainepikkusega, seega pole vahet, millest räägite). Seade, mida nimetatakse multiplekseriks, on seade teabe kodeerimiseks või dekodeerimiseks lainekujudeks ja tagasi. Pärast seda lühikest sissejuhatust liigume edasi DWDM-tehnoloogia konkreetse kirjelduse juurde.

DWDM-multiplekserite peamised omadused, mis eristavad neid lihtsalt WDM-multiplekseritest:

• ainult ühe läbipaistvusakna 1550 nm kasutamine EDFA võimenduspiirkonnas 1530–1560 nm (EDFA – optiline võimendussüsteem);
• lühikesed vahemaad multiplekskanalite vahel - 3,2/1,6/0,8 või 0,4 nm.

Võrdluseks oletame, et nähtava valguse lainepikkus on 400-800 nm. Lisaks, kuna nimi ise räägib kanalite tihedast edastamisest, on kanalite arv suurem kui tavalistes WDM-skeemides ja ulatub mitmekümneni. Seetõttu on vaja luua seadmeid, mis suudavad kanalit lisada või selle eemaldada, erinevalt tavapärastest skeemidest, kus kõik kanalid kodeeritakse või dekodeeritakse korraga. Passiivse lainepikkuse suunamise kontseptsioon on seotud selliste seadmetega, mis töötavad ühel kanalil paljudest. Samuti on selge, et suure hulga kanalitega töötamine nõuab signaali kodeerimis- ja dekodeerimisseadmete suuremat täpsust ning seab liinikvaliteedile kõrgemad nõudmised. Siit tuleneb seadmete ilmselge kallinemine – vähendades samal ajal teabeühiku edastamise hinda, kuna seda saab nüüd edastada suuremas mahus.

Nii töötab peegliga demultiplekser (skeem joonisel 1a). Sissetulev multiplekssignaal jõuab sisendporti. Seejärel läbib see signaal lainejuhiplaadi ja jaotatakse paljude lainejuhtide vahel, mis on AWG (arrayed waveguide griting) difraktsioonistruktuur. Nagu varemgi, jääb iga lainejuhi signaal multipleksituks ja iga kanal jääb esindatuks kõigis lainejuhtides, see tähendab, et seni on toimunud ainult paralleelsus. Järgmisena peegelduvad signaalid peegelpinnalt ning selle tulemusena kogutakse valgusvood taas lainejuhtplaadile, kus need fokusseeritakse ja segatakse. See viib ruumiliselt eraldatud maksimumidega interferentsimustri moodustumiseni ning tavaliselt arvutatakse plaadi ja peegli geomeetria nii, et need maksimumid langevad kokku väljundpoolustega. Multipleksimine toimub vastupidiselt.

Teine multiplekseri konstrueerimise meetod ei põhine mitte ühel, vaid paaril lainejuhtplaadil (joonis 1b). Sellise seadme tööpõhimõte on sarnane eelmisele juhtumile, välja arvatud see, et siin kasutatakse teravustamiseks ja häireteks täiendavat plaati.

DWDM-multiplekserid, mis on puhtalt passiivsed seadmed, tekitavad signaali suure sumbumise. Näiteks demultipleksimisrežiimis töötava seadme (vt joonis 1a) kaod on 10–12 dB, kaugkõnede häiretega alla –20 dB ja signaali spektri poollaiusega 1 nm (materjalide põhjal). Oki elektritööstusest). Suurte kadude tõttu on sageli vaja enne ja/või pärast DWDM-multiplekserit paigaldada optiline võimendi.

Tihelaine multipleksimise tehnoloogia kõige olulisem parameeter on kahtlemata külgnevate kanalite vaheline kaugus. Kanalite ruumilise paigutuse standardimine on vajalik juba ainuüksi seetõttu, et selle alusel on võimalik hakata läbi viima erinevate tootjate seadmete vastastikuse ühilduvuse teste. Rahvusvahelise telekommunikatsiooniliidu (ITU-T) telekommunikatsiooni standardimise sektor on heaks kiitnud DWDM-sagedusplaani kanalitevahelise vahekaugusega 100 GHz, mis vastab 0,8 nm lainepikkuste erinevusele. Samuti arutatakse 0,4 nm lainepikkuste erinevusega info edastamise küsimust. Näib, et erinevust saab veelgi väiksemaks muuta, saavutades seeläbi suurema läbilaskevõime, kuid sel juhul tekivad puhtalt tehnoloogilised raskused, mis on seotud laserite tootmisega, mis genereerivad rangelt monokromaatilist signaali (konstantne sagedus ilma häireteta) ja difraktsioonvõre, mis eraldavad maksimume. ruumis , mis vastab erinevatele lainepikkustele. 100 GHz eraldatuse kasutamisel täidavad kõik kanalid ühtlaselt kasutatava riba, mis on mugav seadmete seadistamisel ja ümberseadistamisel. Eraldusintervalli valiku määrab vajalik ribalaius, laseri tüüp ja liinil esinevate häirete aste. Siiski tuleb arvestada, et isegi nii kitsas vahemikus (1530-1560 nm) töötades on mittelineaarsete häirete mõju selle piirkonna piiridel väga oluline. See seletab asjaolu, et kanalite arvu suurenedes on vaja laseri võimsust suurendada, kuid see omakorda toob kaasa signaali-müra suhte vähenemise. Seetõttu ei ole jäigema tihendi kasutamine veel standarditud ja on väljatöötamisel. Teine ilmne puudus tiheduse suurendamisel on kauguse vähendamine, mille jooksul saab signaali edastada ilma võimenduse või regenereerimiseta (sellest tuleb üksikasjalikumalt juttu allpool).

Pange tähele, et ülalmainitud mittelineaarsuse probleem on omane ränipõhistele võimendussüsteemidele. Nüüd töötatakse välja töökindlamaid fluor-tsirkonaatsüsteeme, mis tagavad võimenduse suurema lineaarsuse (kogu piirkonnas 1530–1560 nm). EDFA tööpiirkonna suurenedes on võimalik multipleksida 40 STM-64 kanalit 100 GHz intervalliga koguvõimsusega 400 GHz kiu kohta (joonis 2).

Tabelis on näidatud Ciena Corp. toodetud ühe võimsa 100/50 GHz sagedusplaani kasutava multiplekssüsteemi tehnilised omadused.

Vaatame lähemalt optilist võimendussüsteemi. Milles on probleem? Algselt genereeritakse signaal laseriga ja saadetakse kiududele. See levib piki kiudu, muutudes. Peamine muudatus, millega tuleb tegeleda, on signaali hajumine (dispersioon). Seda seostatakse mittelineaarsete mõjudega, mis tekivad siis, kui lainepakett läbib keskkonda ja on ilmselgelt seletatav kandja takistusega. See tõstatab pikamaaülekande probleemi. Suur – sadade või isegi tuhandete kilomeetrite mõttes. See on lainepikkusest 12 suurusjärku pikem, seega pole üllatav, et isegi kui mittelineaarsed efektid on väikesed, siis kokkuvõttes sellisel kaugusel tuleb nendega arvestada. Lisaks võib laseris endas esineda mittelineaarsust. Usaldusväärse signaaliedastuse saavutamiseks on kaks võimalust. Esimene on regeneraatorite paigaldamine, mis võtavad vastu signaali, dekodeerivad selle, genereerivad uue signaali, mis on täiesti identne saabunud signaaliga, ja saadavad selle edasi. See meetod on tõhus, kuid sellised seadmed on üsna kallid ja nende võimsuse suurendamine või uute kanalite lisamine, mida nad peavad käsitlema, toob kaasa raskusi süsteemi ümberkonfigureerimisel. Teine meetod on lihtsalt signaali optiline võimendamine, mis on täiesti sarnane helivõimendusega muusikakeskuses. See võimendus põhineb EDFA tehnoloogial. Signaali ei dekodeerita, vaid suurendatakse ainult selle amplituudi. See võimaldab teil vabaneda kiiruse kadudest võimendussõlmedes ja eemaldab ka uute kanalite lisamise probleemi, kuna võimendi võimendab kõike antud vahemikus.

EDFA põhjal on liini võimsuskadu ületatud optilise võimendusega (joonis 3). Erinevalt regeneraatoritest ei ole see läbipaistev võimendus seotud signaali bitikiirusega, võimaldades teabe edastamist suurema kiirusega ja suurendades läbilaskevõimet, kuni mängu tulevad muud piiravad tegurid, nagu kromaatiline dispersioon ja polarisatsioonirežiimi dispersioon. EDFA-võimendid on võimelised võimendama ka mitme kanaliga WDM-signaali, lisades ribalaiusele veel ühe mõõtme.

Kuigi algse lasersaatja poolt genereeritud optilisel signaalil on täpselt määratletud polarisatsioon, peaksid kõik teised optilise signaali teekonnal asuvad sõlmed, sealhulgas optiline vastuvõtja, näitama oma parameetrite nõrka sõltuvust polarisatsiooni suunast. Selles mõttes on EDFA optilistel võimenditel, mida iseloomustab võimenduse nõrk polarisatsioonisõltuvus, pooljuhtvõimendite ees märgatav eelis. Joonisel fig. Joonisel 3 on näidatud mõlema meetodi tööskeemid.

Erinevalt regeneraatoritest tekitavad optilised võimendid lisamüra, millega tuleb arvestada. Seetõttu on EDFA üheks oluliseks parameetriks lisaks võimendusele ka müra. EDFA tehnoloogia on odavam, seetõttu kasutatakse seda reaalses praktikas sagedamini.

Kuna EDFA näeb vähemalt hinna poolest atraktiivsem välja, vaatame selle süsteemi põhiomadusi. See on küllastusvõimsus, mis iseloomustab võimendi väljundvõimsust (see võib ulatuda või isegi ületada 4 W); võimendus, mis on määratletud sisend- ja väljundsignaalide võimsuste suhtena; võimendatud spontaanse kiirguse võimsus määrab mürataseme, mida võimendi ise tekitab. Siinkohal on paslik tuua näide muusikakeskusest, kus kõigis neis parameetrites saab jälgida analoogiaid. Kolmas (müratase) on eriti oluline ja on soovitav, et see oleks võimalikult madal. Analoogiat kasutades võite proovida stereo sisse lülitada ilma plaati esitamata, kuid samal ajal keerake helitugevusnupp maksimumini. Enamikul juhtudel kuulete müra. Seda müra tekitavad võimendussüsteemid lihtsalt seetõttu, et neil on toide. Samamoodi toimub meie puhul spontaanne emissioon, kuid kuna võimendi on ette nähtud kiirgama laineid teatud vahemikus, kiirgatakse liinile selle konkreetse vahemiku footoneid tõenäolisemalt. See tekitab (meie puhul) kerget müra. See seab piirangu liini maksimaalsele pikkusele ja selles olevate optiliste võimendite arvule. Võimendus valitakse tavaliselt algse signaalitaseme taastamiseks. Joonisel fig. Joonisel 4 on näidatud väljundsignaali võrdlusspektrid signaali olemasolul ja puudumisel sisendis.

Teine parameeter, mida on mugav kasutada võimendi iseloomustamisel, on mürategur – see on signaali-müra parameetrite suhe võimendi sisendis ja väljundis. Ideaalses võimendis peaks see parameeter olema võrdne ühtsusega.

EDFA-võimendite jaoks on kolm rakendust: eelvõimendid, liinivõimendid ja võimsusvõimendid. Esimesed paigaldatakse otse vastuvõtja ette. Seda tehakse signaali-müra suhte suurendamiseks, mis võimaldab kasutada lihtsamaid vastuvõtjaid ja võib vähendada seadmete hinda. Lineaarvõimendid on mõeldud lihtsalt signaali võimendamiseks pikkades liinides või selliste liinide hargnemise korral. Väljundsignaali võimendamiseks vahetult pärast laserit kasutatakse võimsusvõimendeid. Selle põhjuseks on asjaolu, et laseri võimsus on samuti piiratud ja mõnikord on lihtsam paigaldada lihtsalt optiline võimendi kui paigaldada võimsam laser. Joonisel fig. Joonis 5 näitab skemaatiliselt kõiki kolme EDFA kasutamise viisi.

Lisaks ülalkirjeldatud otsesele optilisele võimendusele valmistub praegu turule tulema ka Bell Labsis välja töötatud Ramani võimendusefekti kasutav võimendusseade. Efekti olemus seisneb selles, et vastuvõtupunktist suunatakse signaali suunas kindla lainepikkusega laserkiir, mis kõigutab lainejuhi kristallvõre selliselt, et hakkab kiirgama footoneid laias sagedusvahemikus. Seega tõuseb kasuliku signaali üldine tase, mis võimaldab teil maksimaalset kaugust veidi suurendada. Täna on see vahemaa 160-180 km, võrreldes 70-80 km ilma Ramani täiustamiseta. Need ettevõtte Lucent Technologies toodetud seadmed jõuavad turule 2001. aasta alguses.

Eespool kirjeldatu on tehnoloogia. Nüüd paar sõna juba olemasolevate ja praktikas aktiivselt kasutatavate rakenduste kohta. Esiteks märgime, et kiudoptiliste võrkude kasutamine ei ole ainult Internet ja võib-olla mitte niivõrd Internet. Kiudoptilised võrgud võivad edastada kõne- ja telekanaleid. Teiseks oletame, et võrke on mitut tüüpi. Oleme huvitatud pikamaa magistraalvõrkudest, aga ka lokaliseeritud võrkudest, näiteks ühe linna piires (nn metroolahendused). Samas magistraalsidekanalite puhul, kus reegel “mida paksem toru, seda parem” töötab suurepäraselt, on DWDM-tehnoloogia optimaalne ja mõistlik lahendus. Teistsugune olukord tekib linnavõrkudes, kus nõudmised liikluse edastamisele ei ole nii suured kui magistraalkanalitel. Siin kasutavad operaatorid vana head SDH/SONET-põhist transporti, mis töötab lainepikkuste vahemikus 1310 nm. Sel juhul võite ebapiisava ribalaiuse probleemi lahendamiseks, mis muide linnavõrkude jaoks veel eriti terav ei ole, kasutada uut SWDM-tehnoloogiat, mis on omamoodi kompromiss SDH/SONETi ja DWDM-i vahel (loe edasi SWDM-tehnoloogia kohta meie CD-ROM-il). Selle tehnoloogiaga toetavad samad kiudringi sõlmed nii ühe kanaliga andmeedastust 1310 nm juures kui ka lainepikkusjaotusega multipleksimist 1550 nm juures. Kokkuhoid saavutatakse täiendava lainepikkuse “sisselülitamisega”, mis eeldab mooduli lisamist vastavale seadmele.

DWDM ja liiklus

Üks olulisi punkte DWDM-tehnoloogia kasutamisel on edastatav liiklus. Fakt on see, et enamik praegu olemasolevaid seadmeid toetab ainult ühte tüüpi liikluse edastamist ühel lainepikkusel. Seetõttu tekib sageli olukord, kus liiklus ei täida kiudu täielikult. Seega edastatakse vähem “tihedat” liiklust kanali kaudu, mille formaalne läbilaskevõime on võrdväärne näiteks STM-16-ga.

Praegu on ilmumas seadmed, mis realiseerivad lainepikkuste täielikku laadimist. Sel juhul saab ühe lainepikkuse "täita" heterogeense liiklusega, näiteks TDM, ATM, IP. Näitena võib tuua Lucent Technologiesi Chromatise seadmete perekonna, mis suudab ühel lainepikkusel edastada igat tüüpi liiklust, mida toetavad I/O liidesed. See saavutatakse sisseehitatud TDM-ristlüliti ja ATM-lüliti abil. Lisaks ei ole täiendav sularahaautomaadi lüliti hinda määrav. Teisisõnu saavutatakse seadmete lisafunktsionaalsus peaaegu samade kuludega. See võimaldab meil ennustada, et tulevik on universaalsetes seadmetes, mis on võimelised edastama igasugust liiklust optimaalse ribalaiuse kasutamisega.

DWDM homme

Sujuvalt selle tehnoloogia arengusuundade juurde liikudes ei avasta me kindlasti Ameerikat, kui ütleme, et DWDM on kõige lootustandvam optiline andmeedastustehnoloogia. Seda võib suuremal määral seostada internetiliikluse kiire kasvuga, mille kasvutempod lähenevad tuhandetele protsentidele. Arendustöö peamisteks lähtekohtadeks on maksimaalse edastuspikkuse suurendamine ilma optilise signaali võimenduseta ja suurema arvu kanalite (lainepikkuste) rakendamine ühes kius. Tänapäeva süsteemid võimaldavad edastada 40 lainepikkust, mis vastab 100-gigahertsisele sagedusvõrgule. Järgmisena on turule sisenemise järjekorras seadmed, mille 50 GHz võrk toetab kuni 80 kanalit, mis vastab terabiti voogude edastamisele ühe kiu kaudu. Ja täna saate juba kuulda selliste arendusettevõtete laborite nagu Lucent Technologies või Nortel Networks avaldusi 25 GHz süsteemide peatse loomise kohta.

Vaatamata nii kiirele inseneri- ja teadustegevuse arengule teevad turunäitajad siiski omad korrektiivid. Möödunud aastat on iseloomustanud optikaturu tõsine langus, millest annab tunnistust ka Nortel Networksi aktsiahinna märkimisväärne langus (29% ühe kauplemispäevaga) pärast seda, kui ettevõte teatas raskustest oma toodete müümisel. Sarnasesse olukorda sattusid ka teised tootjad.

Samal ajal, kui lääne turud kogevad mõningast küllastumist, on Ida turud alles hakanud arenema. Ilmekaim näide on Hiina turg, kus tosin riikliku mastaabiga operaatorit võistleb magistraalvõrkude ehitamise nimel. Ja kui “nemad” on magistraalvõrkude ehitamise küsimused praktiliselt lahendanud, siis meie riigis, nii kurb, kui see ka pole, pole meie oma liikluse edastamiseks lihtsalt pakse kanaleid vaja. Sellegipoolest näitas detsembri alguses toimunud näitus “Osakondade ja ettevõtete sidevõrgud” kodumaiste tohutut huvi uute tehnoloogiate, sealhulgas DWDM-i vastu. Ja kui sellistel koletistel nagu Transtelecom või Rostelecom on riiklikud transpordivõrgud juba olemas, siis praegune energiasektor alles hakkab neid üles ehitama. Nii et kõigist probleemidest hoolimata on optika tulevik. Ja DWDM mängib siin olulist rolli.

ComputerPress 1"2001