6. Особенности проектирования волп со спектральным уплотнением

Современные WDM системы на основе стандартного частотного плана (ITU-T Rec, G.692) можно подразделить на три группы:

• грубые WDM (Coarse WDM — CWDM) — системы с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 18 каналов.

(Используемые в настоящее время CWDM работают в полосе от 1260 до 1620 нм, промежуток между каналами 20нм (200 Ghz), можно мультиплексировать 18 спектральных каналов.)

• плотные WDM (Dense WDM — DWDM) — системы с разносом каналов не менее 100 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 40 каналов.

• высокоплотные WDM (High Dense WDM — HDWDM) — системы с разносом каналов 50 ГГц и менее, позволяющие мультиплексировать не менее 64 каналов.

Следует отметить, что в последнее время в литературе к плотным WDM относят, также и высокоплотные – HDWDM.

В связи с расширением рабочего диапазона оптических волокон Международным союзом электросвязи были утверждены новые спектральные диапазоны в интервале 1260…1675 нм (табл. 6.1).

^{Таблица 6.1. Окна прозрачности оптического волокна}

Обозначение	Диапазон, нм	Русское название	Английское название
O	1260…1360	Основной	Original
E	1360…1460	Расширенный	Extended
S	1460…1530	Коротковолновый	Short wavelength
C	1530…1565	Стандартный	Conventional
L	1565…1625	Длинноволновый	Long wavelength
U	1625…1675	Сверхдлинноволновый	Ultra-long wavelengh

6.1. Технология dwdm (плотные wdm)

Функциональная схема, поясняющая технологию DWDM, показана на рис. 6.1. По мере прохождения по оптическому волокну сигнал постепенно затухает. Для того чтобы его усилить, используются оптические усилители. Теоретически это позволяет передавать данные на расстояния до 4000 км без перевода оптического сигнала в электрический (для сравнения, в SDH это расстояние не превышает 200 км).

Преимущества DWDM очевидны. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.

Рис. 6.1. Общая архитектура DWDM системы

Частотный план для DWDM систем определяется стандартом ITU G.694.1. Область применения — магистральные сети. Этот вид WDM систем предъявляет более высокие требования к компонентам, чем CWDM (ширина спектра источника излучения, температурная стабилизация источника и т. д.). Толчок к бурному развитию DWDM сетей дало появление недорогих и эффективных волоконных эрбиевых усилителей (EDFA), работающих в промежутке от 1525 до 1565 нм (третье окно прозрачности кварцевого волокна).

Для построения гибких сетей DWDM используются оптические Add - Drop мультиплексоры (OADM), обеспечивающие непосредственный ввод/вывод каналов в магистраль DWDM на оптическом уровне (без преобразований оптического сигнала в электрический) и позволяющие строить разветвлённые транспортные оптические сети.

У большинства ведущих производителей имеется DWDM-оборудование, которое позволяет мультиплексировать в С-диапазоне (1530-1565 нм) до 40 оптических каналов при ширине одного канала 100 ГГц или до 80 оптических каналов при его ширине 50 ГГц. В этом случае максимальная емкость одного оптического канала составляет 10 Гбит/с (уровень STM-64). В диапазоне L (1570-1605 нм) максимальное число оптических каналов может достигать 160 при ширине канала 50 ГГц.

При использовании DWDM-оборудования на 160 каналов одновременно в диапазонах C и L (C + L) возникают определенные требования к оптическим кабелям, а именно: затухание в C- и L-диапазонах должно быть примерно одинаковым. Значит, необходимо использовать оптический кабель с симметричными в этих диапазонах характеристиками по затуханию. Такие кабели разработаны сравнительно недавно. В подавляющем же большинстве случаев операторы используют кабели с несимметричными характеристиками в C- и L-диапазонах. Так, для кабелей, соответствующих требованиям рекомендации G.652, разница затухания в указанных диапазонах может достигать 0,02 дБ/км, что в пересчете на один усилительный участок дает разницу до 2 дБ. В этом случае для расчетов расположения оборудования необходимо брать наибольшее затухание, что приводит к необходимости чаще устанавливать передающее оборудование и в конечном счете увеличит его цену.

Основными преимуществами сетей DWDM являются: - высокие скорости передачи; - высокая утилизация оптических волокон; - возможность обеспечить 100% защиту на основе кольцевой топологии; - позволяет использование любых технологий канального уровня благодаря прозрачности каналов оптических волокон; - возможность простого наращивания каналов в оптической магистрали.

В настоящее время наиболее распространены следующие применения сетей DWDM: - построение высокоскоростных транспортных сетей операторов национального масштаба, на основе топологий «точка-точка» или «кольцо» - построение мощных городских транспортных магистралей, которые могут использоваться большим количеством пользователей с потребностями в высоких скоростях передачи и использующих самые различные протоколы.

В современных оптических коммуникационных системах наибольшее распространение получили усилители на оптических волокнах, легированных эрбием (Erbium-Doped Fiber Amplifiers – EDFA), и на основе эффекта Рамана, или, как часто он называется в отечественной литературе, комбинационного рассеяния света. Рассмотрим принцип их работы подробнее. Рабочие диапазоны различных типов усилителей показаны на рис. 6.2.

EDFA – эрбиевый оптический усилитель для диапазона С (1530-1565 нм) (Erbium-doped fiber amplifer); GS-EDFA – эрбиевый оптический усилитель для диапазона L (1570-1610 нм) (Gain-shifted - EDFA); EDTFA - оптический усилитель на основе волокна, легированном теллурием для диапазонов С и L (1530 – 1610 нм) (Tellurium-based gain-shifted TDFA); GS-TDFA – оптический усилитель на фторидных оптических волокнах, легированных туллием для диапазона S (1490-1530 нм) (Gain-shifted thulium-doped fiber amplifier); TDFA - оптический усилитель на фторидных оптических волокнах, легированных туллием для диапазона S (1450-1490 нм) (Thulium-doped fluonde-based fiber amplifier); RFA – оптические усилители на основе оптических волокон, использующих комбинационное рассеяние Рамана для диапазона S, C и L (1420-1620 нм) (Raman fiber amplifier).

Рис. 6.2. Рабочие диапазоны различных типов усилителей