Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Системи зі спектральним ущіль-ненням каналів. Побудова тран-спортної системи для Південно-східного територіального вузла на основі обладнання WL-8
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІТРЕ
Факультет:
Телекомунікації
Кафедра:
Телекомунікації
Інформація про роботу
Рік:
2012
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Архітектура
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
ЗМІСТ
1. Характеристика транспортних систем зі спектральним ущільненням каналів …………………………………………………………………
2. Функціональна схема систем зі спектральним ущільненням каналів
3. Технології DWDM і CWDM ……..……………………………….......
4. Компоненти систем зі спектральним ущільненням каналів..………
5. Система WL-8: архітектура і параметри обладнання……………….
6. Побудова систем зі спектральним ущільненням каналів для Південно-східного територіального вузла на основі обладнання WL-8.……..
7. Розрахунок резервної РРСПІ на основі обладнання Alcatel-9600 LSY для траси Дніпропетровськ – Київ для потоку STM-4……………..
8. Висновок…………………………………………………………………...
9. Список використаних джерел…………………………………………….
Характеристика транспортних систем зі спектральним ущільненням каналів
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.
У технології WDM 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 систем WDM 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. Спрощено це можна зобразити, наприклад, таким чином:
Відмінність WDM від ТDM, котрі реалізуються в сучасних SDH системах, можна також проілюструвати наступним рисунком:
Тобто, ТDM стає додатком до WDM. 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 а же 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).
Функціональна схема систем
зі спектральним ущільненням каналів
Основна функціональна схема системи з WDM (для прикладу взято чотири канали) має вигляд, представлений на рисунку (показано один прямий канал).
/
Тут n вхідних потоків даних (кодованих цифрових імпульсних послідовностей) модулюють (модуляція основною смугою) з допомогою оптичних модуляторів М і оптичні несучі з довжинами хвиль Іі. Модульовані несучі мультиплексуються (об’єднуються) з допомогою мультиплексора WDM MUX в агрегатний потік, котрий після підсилення (з допомогою бустера або потужного - МУ) подається в ОВ. На прийомному кінці потік з виходу ОВ підсилюється попереднім підсилювачем – ПУ, демультиплексується, тобто розділюється на складові потоки – модульовані несучі Іі, котрі детектуються за допомогою детекторів Ді (на вході котрих можуть додатково використовуватись полоскові фільтри Фі для зменшення перехідних завад і збільшення завадостійкості детектування), і, нарешті, демодулюються демодуляторами ДМі, що формують на виході вихідні кодовані цифрові імпульсні послідовності. Крім МУ і ПУ в системі можуть бути використані і лінійні підсилювачі – ЛУ (як розглядалось вище).
3. Технології DWDM і CWDM
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.
4. Компоненти систем зі спектральним ущільненням каналів
В структуру WDM систем як правило входять наступні елементи:
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.
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
Варіація потужності в спектрі каналу
Однорідність каналів
Втрати, що залежать від поляризації PDL (Polarization Dependent Loss)
Поляризаційна дисперсія моди
Внесені втрати
Втрати на відбиття
Для мультиплексування/демультиплексування використовуються тонкоплівкові фільтри, волоконні брегівські ґратки, дифракційні ґратки, пристрої інтегральної оптики (оптичний еквівалент інтегральних схем в електроніці), розгалужувачі. Оптичний мультиплексор/демультиплексор вносить значні втрати, котрі зменшують енергетичний потенціал системи (максимальний коефіцієнт загасання за якого забезпечується заданий коефіцієнт помилок). Тому для їхньої компенсації на виході WDM мультиплексора (а також на вході WDM демультиплексора) встановлюється оптичний підсилювач.
Ефективність мультиплексора/демультиплексора визначається його здатністю ізолювати один від одного вхідні або вихідні канали.
Оптичний передавач
Передавач є пристроєм для генерації енергії оптичного випромінювання, (лазер, світлодіод). Передавач повинен мати:
Високу направленість (для чого використовують лазери з дифракційними ґратками)
Високе подавлення побічних мод
Стабільність довжин хвиль, що передаються
Потужність, необхідну для прийому сигналу із заданим рівнем коефіцієнта помилок
Параметри передавачів визначені у рекомендаціях G.957, G.691, G.693, G.959.1.
Найпоширенішими джерелами випромінення для ВОСП на початку були СВД (Світловипромінюючі діоди); ЛД (Лазерні діоди). В сучасних ВОСП для підвищення швидкості роботи та дальності передавання використовуються напівпровідникові лазери. Сучасний напівпровідниковий лазер становить собою багатошарову напівпровідникову структуру з розмірами в кілька сотень мікрон, з резонатором Фарбі-Перо, або системою з розподіленим зворотнім зв'язком (РЗЗ), а також з системами виведення випромінення, подачі живлення та керування вихідною потужністю (модуляції).
Останнім часом знаходять застосування напівпровідникові лазери з вертиканьним (резонатор розташовано перпендикулярно площині підложки) резонатором (Vertical Cavity Surfase Emitting Lasers - VCSELs), лазерів з розподіленими Брегівськими дзеркалами, котрі створені з двох світловідбиваючих дзеркал, такі дзеркала називають Брегівськими відбивачами, з великим коефіцієнтом відбиття (аж до 100%), що вносить труднощі їх виробництва, котрі розташовані над та під дуже маленькою областю підсилення (товщиною порядку 20 нм).
На сьогоднішний день VCSEL лазери, що перебудовуються, знаходять застосування в системах WDM.
Фотоприймач
Фотоприймач є пристроєм котрий перетворює вхідні оптичні сигнали у електричні та здійснює у такий спосіб їхню демодуляцію. Фотоприймач повинен бути повністю сумісним з передавачем як за спектральною смугою чутливості у межах номінальних довжин хвиль, так і за часовими характеристиками модуляції випромінювання. Окрім того, фотоприймач повинен мати стійкість до помилок, котрі можуть виникнути в сигналі при проходженні ним інших оптичних компонентів. Параметри фотоприймачів є: чутливість; смуга пропускання; коефіцієнт помилок.
Атенюатори
Атенюатори встановлюють після оптичного передавача, атенюатори дозволяють зменшувати їхню вихідну потужність до рівня, котрий відповідає можливостям розташованих після них мультиплексорів та підсилювачів, щоб більша потужність сигналу не призводила до нелінійних явищ у деяких компонентах систем WDM. Атенюатори можуть бути змінними і мати властивості вибору загасання потужності (за довжинами хвиль), що часто потрібно для того, щоб "вирівняти" (за рівнем потужності) спектр сигналу на вході в підсилювач. Основними параметрами є:
Внесені втрати
Втрати на відбиття
Втрати, що залежать від поляризації
Поляризаційна дисперсія моди
Комутатори
Оптичний комутатор це пасивний оптичний компонент з двома або більше портами, котрий вибірково передає, переадресовує, або блокує оптичний сигнал при передачі по оптичному волокну.
Комутатори застосовують (окрім їх прямої функції оптичної комутації) для того, щоб за виникнення пошкоджень в мережі направити сигнал по іншому оптичному шляху або через іншу мережу. Для перенаправлення кількох каналів можуть застосовуватись прості оптичні перемикачі. Для складних мережних архітектур (кільцевої, коміркової) з великою кількістю вузлів та точок доступу, де необхідна гнучка швидка комутація великої кількості каналів, використовують технологію оптичної крос-комутації (на основі комутації волокон чи довжин хвиль). Наприклад, використанням ґраток, масивів хвилеводів, рідких кристалів. Основними параметрами комутаторів є:
Внесені втрати
Втрати на з'єднаннях
Втрати на відбиття
Втрати, що залежать від поляризації
Перехресні завади
Тривалість переключення
Тривалість переключення на резерв згідно рекомендації G.783 та G.841 не повинна перевищувати 50 мс.
Оптичні комутатори стали тим елементом WDM систем, котрий дозволив відійти від побудови мережі за структурою точка-точка і перейти до більш складних структур та зробили WDM мережу більш керованою, гнучкою і ефективнішою щодо вирішення потреб користувачів.
Оптичну комутацію можна поділити на два типи:
комутація потоків (крос-комутація) - коли за допомогою оптичного комутатора є можливість перенаправити (переключити) оптичні тракти між оптичними волокнами.
λ-комутація - коли за допомогою оптичного комутатора створюються умови (за допомогою дисперсійних елементів) для комутації довжин хвиль між оптичними трактами та оптичними волокнами.
На сьогодні оптичні комутатори існують двох типів: О/Е/О та фотонних О/О/О (тобто повністю оптичних), кожний з яких має свою сферу застосування.
Комутатори О/Е/О типу є "інтелектуальними" порівняно з фотонними О/О/О комутаторами. Повністю оптичні фотонні комутатори О/О/О типу дають змогу перейти до повністю оптичних мереж.
Повністю оптичні комутатори О/О/О типу здійснюють комутацію без перетворення оптичного сигналу в електричний. Прикладом такого типу комутаторів може бути комутатор із 3D MEMS (трьохмірною електромеханічною системою).
Така система використовує механізми нахилу та керування MEMS дзеркальною матрицею у трьохмірному просторі для комутації потоків. Недоліком такого класу оптичних комутаторів є повільність переключення (порядку мілісекунд).
Електрооптичні комутатори на відміну від повністю оптичних комутаторів окрім комутації потоків (крос-комутації) можуть виконувати:
функцію 3R регенерації.
комутацію за довжинами хвиль - λ-комутація (за допомогою дисперсійних елементів).
комутацію за кодовою комбінацією (на основі таких мережних концепцій як GMPLS (базується на відомій в технології АТМ та ІР класичній концепцій MPLS) - мітки вводяться для різноманітних оптичних компонентів: оптичних волокон; довжин хвиль (λ-комутація) та групи довжин хвиль; оптичних вузлів комутації.
Хвильові розгалужувачі
Хвильові розгалужувачі у системах WDM використовують, коли потрібно розділити окремі інформаційні канали за заданою довжиною хвилі. Хвильові розгалужувачі є пасивними оптичними компонентами. Важливими їхніми параметрами є:
Високе значення перехідного загасання
Внесені втрати
Пристрої компенсації дисперсії
Пристрої компенсації дисперсії (ПКД) - надають сигналу дисперсію, рівну за величиною та протилежну за знаком дисперсії, набутій ним в лінійному волокні, та відновлюють первинну форму імпульсів. У модуля компенсації дисперсії є недолік, котрий полягає у великих значеннях вносимих втрат.
Компенсатори дисперсії є необов'язковими елементами WDM систем. Наприклад, можна використовувати послідовно з'єднані пари лінійних волокон з взаємно-оберненою дисперсією. Важливими параметрами ПКД є:
Вносимі втрати
Робоча смуга частот
Коефіцієнт компенсації дисперсії
Знак компенсуючої дисперсії
Компенсатори дисперсії зазвичай використовується спільно з оптичним підсилювачем, що дає можливість виконати 1R регенерацію.
Оптичні підсилювачі
Оптичні підсилювачі забезпечують безпосереднє підсилення всіх оптичних каналів, що передані WDM мультиплексором, без їх перетворення у електричні сигнали та знову у оптичні. Оптичні підсилювачі використовують різні активні оптичні середовища та нелінійні ефекти і лазери накачування та підсилюють сигнал, котрий проходить через них. Вони не виконують 3R регенерацію, на відміну від регенераторів. На практиці в лінії між регенераторами може застосовуватись до 10 оптичних підсилювачів (на кількість оптичних підсилювачів впливає вносимий підсилювачем шум).
Оптичні підсилювачі обов'язково використовується після WDM мультиплексора і перед WDM демультиплексором для компенсації енергетичних втрат.
Параметри оптичних підсилювачів наступні:
Коефіцієнт підсилення каналу
Рівномірність коефіцієнта підсилення
Поляризаційна залежність коефіцієнта підсилення
Профіль підсилення
Підсилене спонтанне випромінювання
Шум-фактор
Типи оптичних підсилювачів:
Типи підсилювачів
Сфера застосування
1
Підсилювач на волокні, що використовує розсіювання Мандельштама-Брілюена
Підсилення одного каналу (однієї довжини хвилі)
2
Підсилювач на волокні, що використовує Раманівське розсіювання
Підсилення кількох каналів одночасно
3
Параметричні оптичні підсилювачі
Підсилення кількох каналів одночасно
4
Напівпровідникові лазерні підсилювачі
Підсилення великої кількості каналів в широкій області діапазону хвиль одночасно
5
Підсилювачі на волокні з домішками
Підсилення великої кількості каналів в широкій області діапазону хвиль одночасно
Підсилювач на волокні, що використовує розсіювання Мандельштама-Брілюена.
Стимульоване розсіювання Мандельштама-Брілюена - нелінійне явище, за якого енергія оптичної хвилі (на частоті f1) переходить у енергію нової хвилі (на частоті f2) Якщо накачування відбувається на частоті f1, то такий підсилювач здатен підсилювати корисний сигнал на частоті f2.
Явище розсіювання Мандельштама-Брілюена виникає за потужності накачування порядку 10 мВт. Рівень стимульованого розсіювання Мандельштама-Брілюена є вищим за більшої ширини лінії лазера накачування та за більшої ефективної площі волоконного світловоду. Це розсіювання не виникає за довжин волокна, менших від 10 км.
Підсилювач на волокні, що використовує комбінаційне розсіювання Рамана.
Такі підсилювачі використовують нелінійне явище, пов'язане із стимульованим Раманівським розсіюванням. Раманівським, розсіювання назване на честь індійського фізика С.В. Рамана, котрий відкрив цей ефект у 1928 р. Принцип дії підсилювача полягає в тому, що фотон з частотою f1 при розсіюванні на молекулі речовини переходить на частоту f2. Якщо на частоті f2 передавати корисний сигнал, а потужність накачування на частоті f1 зробити достатньо високою, то Раманівське розсіювання стає стимульованим, а фотони - когерентними і волокно стає розподіленим підсилювачем, з коефіцієнтом підсилення, пропорційним накачуванню.
Таким чином, принцип дії Раманівських підсилювачів тотожній підсилювачам з розсіюванням Мандельштама-Брілюена, однак зсув між частотою корисного сигналу, що підсилюється, та частотою хвилі накачування є більшим. Діапазон підсилення також є більшим, що дозволяє підсилення одразу кількох каналів WDM системи. Явище розсіювання Рамана виникає при потужності накачування порядку 1 Вт.
Рманівські оптичні підсилювачі поділяють на:
Співнаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в напрямку розповсюдження корисного сигналу)
Зворотньонаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в напрямку, протилежному напрямку розповсюдження корисного сигналу)
Двонаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в обох напрямках)
Параметричні оптичні підсилювачі
Оптичні підсилювачі, що викокористовують ефект чотирихвильового змішування. Такі підсилювачі потребують великої потужності накачування (порядку ЗО ÷ 70 Вт), мають значний коефіцієнт підсилення (до 50 дБ), але їх реалізація потребує значної складності, що стримує їхнє практичне використання.
Напівпровідникові оптичні підсилювачі
Ніваппровідниковий оптичний підсилювач - підсилювач, активною речовиною якого є напівпровідниковий матеріал, а система накачування - електрична.
Напівпровідникові оптичні підсилювачі використовують збуджену емісію, що виникає завдяки взаємодії фотонів випромінювання накачування з електронами в зоні провідності у збуджуваному рівні.
Підсилювачі на волокні з домішками.
Оптичні підсилювачі, що використовують як активний матеріал рідкоземельні елентієм (або лантаніди - елементи з 57 по 71 в періодичній таблиці Менделєєва). Як правило, це Неодим (Nd) та Празеодим (Рr) для підсилення у вікні 1300 нм, Ербій (Er) та застосований з ним Ітербій (Yb) для підсилення у вікні 1550 нм.
З огляду на те, що у сучасних WDM системах використовуються С та L діапазони, найчастіше застосовують підсилювачі, виготовлені на волокні, легованому ербієм, EDFA.
В залежності від застосування оптичні підсилювачі класифікують на:
Попередній підсилювач (ПоП) (має низький рівень шуму, його вмикають перед оптичним приймачем для покращення його чутливості)
Лінійний підсилювач (ЛП) (має низький рівень шуму, його вмикають на виході ділянки оптичного волокна для компенсування втрат, що вносяться волокном)
Підсилювачі потужності (ПП) (використовують для підвищення потужності оптичного сигналу, встановлюють після оптичного передавача)
При застосуванні оптичних підсилювачів важливо визначити число каскадів оптичних підсилювачів, необхідних для кожного оптичного каналу. Число каскадів оптичних підсилювачів, допустиме в оптичному каналі, обмежується сумарним шумом, котрий вносить кожний підсилювач. Кожний підсилювач дещо погіршує відношення сигнал шум (OSNR). З досягненням мінімального відношення OSNR (тобто значення OSNR, нижче котрого на боці приймача будуть з'являтись помилки), стає необхідним оптико-електрично-оптичний вузол регенерації (ОЕО).
Окрім цього, у випадку використання оптичних підсилювачів потужності максимальна допустима потужність на канал не повинна перевищувати +10 дБм для каналу 10 Гбіт/с та +15 дБм для каналу 2,5 Гбіт/с та нижчої швидкості. Перевищення може викликати нелінійні ефекти в оптичному волокні.
Хвильові конвертори
Хвильові конвертори призначені для перетворення однієї довжини хвилі в іншу. Так, якщо інформаційний сигнал у підмережі 1 було представлено каналом на довжині хвилі, котра вже задіяна в іншій підмережі - 2, то хвильовий конвертер може перетворити цей сигнал при переході з підмережі 1 в підмережу 2 на іншу вільну в підмережі 2 довжину хвилі, забезпечивши прозорий зв'язок між пристроями в різних підмережах. У хвильових конверторах використовується ефект чотирихвильового змішування. Важливими параметрами є:
Внесені втрати
Перехресні завади
Втрати на відбиття
Оптичне волокно
Оптичне волокно - фізичне середовище передавання інформації.
Оптичне волокно у вигляді циліндра круглого поперечного перерізу з прозорого для оптичного випромінення діелектричного матеріалу забезпечує розповсюдження світла вздовж волокна за рахунок відбивання світлового променя від неоднорідного середовища серцевина-оболонка. При цьому основна частина енергії оптичного випромінення зосереджується в серцевині. Для захисту від зовнішніх впливів та підвищення механічної міцності волокна його оболонку покривають захисним покриттям.
Оптичні волокна в залежності від профілю показника заломлення в серцевині поділяють на східчасті, градієнтні та волокна зі складним профілем показника заломлення.
Всі оптичні волокна поділяють на дві групи:
Одномодові (SMF, Single-Mode Fiber)
Багатомодові (ММF, Multi-Моdе Fiber)
Одномодові оптичні волокна напрямляють одну моду в робочому диапазоні довжин хвиль.
У волоконно-оптичних системах передачі з WDM використовують одномодові оптичні волокна, котрі є середовищем передавання (відповідно фізичним рівнем оптичної транспортної мережі):
Волокно без зсунутої дисперсії, так зване стандартне волокно (SF, Standard Fiber)
Волокно із зсунутою дисперсією (DSF, Dispersion-shifted Single-mode Fiber)
Волокно із зсунутою довжиною хвилі зрізу
Волокно з ненульовою та зсунутою дисперсією (NZDSF, Non-zero Dispersion-shifted Single-mode Fiber)
Волокно з ненульовою дисперсією для широкосмугового оптичного переносу.
Різні типи волокон є достатньо близькими за значенням величини загасання, але суттєво відрізняються за величиною хроматичної дисперсії.
Основними параметри та характеристики оптичних волокон є:
Погонне загасання у волокні в кабелі
Хроматична дисперсія
Поляризаційна дисперсія моди
Втрати на макровигинах
Діаметр поля моди
Довжина хвилі зрізу одномодового волокна в кабелі
Діаметр оболонки
Неконцентричність серцевини
Некруглість оболонки
Стійкість до розриву
5. Система WL-8: архітектура і параметри обладнання
Оптична система ущільнення з розділенням за довжиною хвилі WL8, серія 2.
В даний час в галузі телекомунікації фірма Siemens займає чільне місце серед виробників синхронних волоконно-оптичних систем, вона розширила пропускну здатність від 2,5 Гбіт/с до 20 Гбіт/с з допомогою оптичної системи ущільнення з розділенням за довжиною хвилі WL8. Ця система дозволяє передавати до восьми сигналів STM-16 по одному оптичному волокну, при цьому кожен сигнал передається з різною довжиною хвилі. Дане високошвидкісне передавання виконується за допомогою окремих компонентів вже існуючої оптичної системи SL16 разом із новим оптичним обладнанням.
Входячи до складу сімейства продуктів TransXpress, система повністю сумісна з волоконно-оптичним обладнанням SL16 R1 і SLI6 R2. Вона також повністю інтегрується в системи керування SDH-мережею EM-OS і SMN-OS. Обладнання WL8 призначене для передавання сигналів STM-64(SL64).
За допомогою цієї системи можливе передавання 20 Гбіт/с сигналів на відстані до 120 км без використання регенераційних станцій. А з регенераційними станціями до 600 км.
На рисунку представлені компоненти системи WL8 разом з лінійним кінцевим обладнанням SLT16 вже існуючої волоконно-оптичної системи SL16 R1. Лінійні кінцеві пристрої оснащуються модулями оптичного передавання для сигналів з довжинами хвиль, що відповідають рекомендаціям ITU-T.
Рисунок. Архітектура оптичної системи ущільнення з розділенням довжини хвилі WL8.
В оптичній системі ущільнення з розділенням за довжиною хвилі передається до восьми оптичних субсигналів STM-16 і сигналів по оптичному хвилеводу, які не залежать один від одного і передаються з різними довжинами хвиль. Це означає, що проблеми, пов'язані з сигналом STM-16, не впливають на OSC-сигнали і навпаки.
Оптична система ущільнення з розділенням за довжиною хвилі WL8 містить наступне обладнання:
Оптичний лінійний кінцевий підсилювач WLT
В напрямку передавання кінцевий підсилювач WLT об'єднує до восьми оптичних сигналів STM-16 (від лінійних кінцевих пристроїв обладнання SL16) з довжиною хвилі в діапазоні від λ1 до λn для формування одного ущільненого сигналу 20 Гбіт/с з розділеною за довжиною хвилі. Цей ущільнений сигнал потім оптично підсилюється і на визначеній довжині хвилі доповнюється оптичним каналом керування.
В напрямку приймання обробка сигналу проводиться у зворотному порядку, тобто спочатку виділяється оптичний канал керування (OSC), потім відбувається підсилення ущільненого сигналу, після чого сигнал розгалужується на 8 сигналів STM-16, які подаються на оптичні приймачі обладнання SL16.
Оптичний лінійний підсилювач WLP
Оптичний лінійний підсилювач WLP об'єднує в собі попередній і пост-підсилювач для кожного напрямку передавання. З'єднання між двома підсилювачами можливі за допомогою оптичних інтерфейсів на фронтальній панелі пристрою. З урахуванням майбутніх вимог це дозволяє встановити додаткові модулі, наприклад, при потребі корекції дисперсії, особливо для ліній передавання великої довжини або ж для передавання із швидкістю, більшою, ніж 10 Гбіт/с.
Оптичний лінійний регенераційний підсилювач WLR
Оптичний лінійний регенераційний підсилювач WLR включає функціональні елементи підсилювача WLP і додаткові модулі мультиплексорів/демультиплексорів, які дозволяють індивідуально вводити/виводити оптичні субсигнали (на різних довжинах хвиль).
Існує широкий спектр застосувань. Основне призначення -втсановлення в якості електричного регенератора на відстанях, більших, ніж 600 км. Також можливі інші конфігурації, наприклад, в якості проміжного з'єднання для обладнання SLD16 для вводу і виводу субсигналів або для наскрізного з'єднання субсигналів у випадках, коли відстань до лінійного кінцевого обладнання SLT складає менше 600 км.
Властивості
■ Використовується для пропускної здатності до 8 2,5 Гбіт/с по одному оптичному волокну';
Оптичне передавання без використання ретрансляторів на відстанях до 120 км і до 600 км з використанням оптичних підсилювачів. Після електричної регенерації (наприклад, при використанні обладнання SLR16) можливо забезпечити ділянки більше 600 км;
Прозоре передавання сигналів STM-16 в сегментах оптичного передавання;
Передавання додаткової інформації по оптичному каналу керування OSC на відповідній довжині хвилі, незалежно від символів STM-16. Будь-які проблеми, пов'язані з сигналом STM-16, не впливають на OSC-сигнали і навпаки. Розширення існуючих SL16 ліній для роботи у WDM
(з модифікованими передавачами в лінійних кінцевих пристроях), що збільшує у 8 разів пропускну здатність по оптичному волокну при малих додаткових витратах.
■ Швидке і надійне забезпечення додаткової пропускної здатності через покрокове розширення мережі;
■ Використання стандартизованих довжин хвиль, у відповідності з рекомендаціями ITU-T;
Високий рівень інтеграції з низьким споживання електроенергії; оптичний регенераційний підсилювач може, наприклад, замінити до восьми регенераторів;
Оптичні регенераційні підсилювачі можуть використовуватися послідовно;
Можливість перспективної інтеграції в однорідні оптичні лінії;
Тільки один тип секції для всіх пристроїв у всіх типах конфігурації; в однорядній секції можуть встановлювати два WLT, два WLP або WLR (у змішаній конфігурації при необхідності).
Застосування
Обладнання WL8 забезпечує економічне і гнучке розширення існуючих ліній 2,5 Гбіт/с. Можливе як покрокове збільшення пропускної здатності, виходячи з вимог на визначений момент часу, так і швидка реалізація 8П2,5 Гбіт/с ліній. Крім того, в будь-який час можуть здійснюватися зональні мережеві модифікації, наприклад, завдяки додаванню лінійних кінцевих пристроїв, регенераційних станцій або мультиплексорів вводу/виводу. Оптичні підсилювачі - серце системи передавання - розроблені з розрахунком на весь діапазон довжини від 1540 нм до 1560 нм незалежно від швидкості передавання. Довжина регенераційних ділянок визначається в залежності від кількості сигналів з різною довжиною хвилі, які необхідно передати. Використовуючи існуючий рівень оптичного сигналу, на виході можливі кабельні ділянки до 50% довші, ніж при використанні електричних регенераторів. Дана концепція обладнання створює необхідну базу для успішних капіталовкладень.
6. Побудова систем зі спектральним ущільненням каналів для Південно-східного територіального вузла на основі обладнання WL-8.
Вибір траси
Згідно завдання ВОСПІ траса проходить через такі міста:Миколаїв – Херсон –Запоріжжя – Дніпропетровськ – Кіровоград. Згідно рекомендацій та зручності такі траси проектуються з попереднім накладанням маршрутів на основні автодорожні траси. Така побудова дозволить забезпечити швидке технічне обслуговування та легкість проектування, що дозволить заощадити значні кошти при побудові і подальшій експлуатації.
Зважаючи на значне населення міст Миколаїв, Херсон, Запоріжжя, Дніпропетровськ, буде доцільним в цих містах створити автономні або обслуговувані вузлові станції, що забезпечать відповідну обробку сигналу та розподіл інформаційного потоку на регіональних користувачів. Відповідно, зважаючи на розміщення міста Кіровоград для введення і прийому інформації в цьому вузлі необхідно побудувати кінцеву станцію.
В якості обладнання для даної ВОСПІ використовуємо обладнання WL8 фірми Siemens, що дозволить по даній магістралі передавати потік 2,5 Гбіт/с по одному оптичному волокні.
Вибір обладнання
Розглянемо блок-схему серійного 8-канального мультиплексора WL8 компанії Siemens. Основні характеристики 8-канального мультиплексора WL8 компанії Siemens:
1. Модель - WL8/16/32.
2. Число каналів даних - 8/16/32.
3. Код - NRZ.
4. Ємність волокна - 20-320 Гбіт /с.
5. Топологія - «точка-точка», «подвійне кільце із захистом».
6. Секція прольоти:
Максимальне число - 5.
Довжина - 120-140 км.
7. Секція-дистанція - 1200 км.
8. Швидкість на вході - 2,5-10 Гбіт / с.
9. Рознос несучих - 100 ГГц.
10. Тип волокна - SF, NZDSF.
11. Канал управління 1480/2 нм / МГц.
12. Тип підтримуваних логічних інтерфейсів - ОС-48, 192; STM-16, 64.
13. Управління TMN - Q3.
Цей мультиплексор дозволяє об'єднати 8 оптичних несучих, рознесених на 100 ГГц один від одного і розташованих у відповідності зі стандартним канальним планом. В якості службового супервізорного каналу OSC використовується 9-й канал на частоті 202,6 ТГц (1480,0 нм).
Кожна оптична несуча може модулюватися в даний час вхідним сигналом з виходу мультиплексора SDH SL16 рівня STM-16 (2,5 ГГц) компанії Siemens, а в перспективі може використовувати вихідний сигнал мультиплексора SL64 рівня STM-64 (10 ГГц), що дозволить довести канальну ємність одного волокна з 20 до 80 Гбіт / с, перекриваючи однією секцією відстань до 120 км без регенератора.
Система мультиплексування WDM комплектується трьома модулями: оптичним термінальним модулем ОТМ (WLT), оптичним підсилювальним модулем ОПМ (WLP) і оптичним регенераторним модулем ОРМ (WLR). Загальна схема їх взаємодії така: сигнали 8 синхронних лінійних термінальних мультиплексорів SLT-nn мультиплексуются і посилюються модулем WLT, додатково посилюються модулем WLP (якщо є необхідність, наприклад, перекрити однією секцією відстань до 120 км) і подаються в ВОК (модулі WLT і WLP формують секцію). Потім сигнали приймаються наступної секцією або (якщо потрібно, наприклад, забезпечити передачу на відстань більше 600 км) регенеруються модулем WLR і передаються на наступну секцію і так до останньої - приймальні секції, де відбувається їх демодуляція.
Отже, зазначені модулі дозволяють реалізувати топологію "точка-точка" в наступних трьох випадках, коли використовуються один, два або три модулі в зв'язці з кабелем ВОК:
1 - WLT-ВОК - WLT - ВОК ... ВОК - WLT;
2 - WLT - WLP - ВОК - WLP - WLT - ВОК ... ВОК - WLP - WLT;
3 - WLT - WLP - BOK - WLP - WLT - BOK ... BOK - WLR - WLP - WLT - BOK ... BOK - WLP-WLT.
У режимі передачі модуль WLT мультиплексує в блоці WDM-MX 8 потоків (каналів) SDH (від 8 термінальних мультиплексорів SLT) рівня STM-16 (і до STM-64), формуючи агрегатний потік 20 (80) Гбіт / с, який посилюється бустером 0В, після чого до нього за допомогою комбайнера (простого мультиплексора WDM на 2 входи) додається несуча службового супервізорного каналу OSC As. Загальний потік потім або подається в ВОК (варіант 1), або посилюється модулем WLP (варіант 2). В останньому випадку з вхідного потоку виділяється несуча каналу OSC аналізована контролером SPC, яка потім за допомогою комбайнера знову об'єднується з посиленим основним потоком. Основний потік (8 несучих) посилюється попередніми підсилювачем ОР (перший каскад двокаскадного підсилювача в модулі WLP) і потім передається або в бустер 0В (при замкнутій перемичці в модулі OAU-M) або, використовуючи можливість міжкаскадного доступу через інтерфейс доступу II, подається на міжкаскадний блок, наприклад, компенсує дисперсію волокна (при необхідності корекції загальної дисперсії), а потім в бустер 0В і далі в ВОК. У варіанті 2 потік з ВОК подається на вхід модуля WLP
12.01.2013 17:01-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора