50.Спектральное разделение каналов (wdm).
Сегодня скорость передачи по каналу дальней связи, на которую может рассчитывать пользователь, составляет около 2,4 Гбит/с, а в отдельных случаях - 10 Гбит/с. Это означает, что из 60 ТГц потенциальной полосы пропускания канала на практике используется не более 20 ГГц. Если же разделить общую полосу пропускания на множество частотных каналов, скорость передачи каждого из которых сохранится на прежнем уровне, то объем данных, передаваемых по волокну в единицу времени, увеличится. Именно этот подход реализован в технологии WDM. Технология плотного спектрального разделения получила название DWDM. Сегодня развитие этого метода продолжает оставаться одним из главных направлений дальнейшего повышения пропускной способности ВОСП.
Многоканальная передача по волокну (TX - передатчик, RX - приемник, ОУ - линейный оптический усилитель)
Здесь n входных потоков данных модулируют (модуляция основной полосой) с помощью оптических модуляторов Mi оптические несущие с длинами волн li. Модулированные несущие мультиплексируются с помощью мультиплексора WDM Mux в агрегатный поток, который после усиления (с помощью бустера или мощного усилителя – МУ) подается в ОВ. На приемном конце поток с выхода ОВ усиливается предварительным усилителем – ПУ, демультиплексируется, т.е. разделяется на составляющие потоки – модулированные несущие l i, которые детектируются с помощью детекторов Дi (на входе которых могут дополнительно использоваться полосовые фильтры Фi для уменьшения переходных помех и увеличения тем самым помехоустойчивости детектирования), и, наконец, демодулируются демодуляторами ДMi, формирующими на выходе исходные кодированные цифровые импульсные последовательности. Кроме МУ и ПУ в системе могут быть использованы и линейные усилители – ЛУ (как рассматривалось выше). Волновой мультиплексор объединяет сигналы с разными несущими из нескольких входных волокон и передает их по одному магистральному волокну. Мультиплексирование выполняется пассивными устройствами, функционирование которых основывается на известных явлениях физической оптики - дисперсии, дифракции, интерференции. Обратную операцию реализует волновой демультиплексор: он выделяет одноканальные потоки из многоканального трафика и направляет их в отдельные волокна. Чаще всего оптические усилители находятся в десятках километров друг от друга; некоторые WDM-системы дают возможность довести это расстояние до 120 км.
Существующие средства мультиплексирования/демультиплексирования позволяют вводить канальные потоки в многоканальный поток или выделять (выводить) из него заданные каналы без повторного мультиплексирования/демультиплексирования остальных каналов. Эти устройства, называемые мультиплексорами ввода/вывода ( ADM), служат для связи местных сетей с опорными. Следует отметить, что WDM не исключает мультиплексирования по времени: обычно пропускная способность канала делится между его подканалами на основе временного разделения (TDM) c использованием технологии SONET/SDH, а скорости в каналах соответствуют определенному уровню иерархии SONET/SDH. В связи с этим возникает задача сопряжения волнового мультиплексора (демультиплексора) с аппаратурой SONET/SDH, причем выпускаемой различными производителями. Ее решение затрудняется отсутствием стандартов на технологию WDM.
Если длины волн передатчиков SONET/SDH и несущих в каналах мультиплексора различаются, то между данными устройствами устанавливают многоканальный конвертор. Если же длины волн совпадают, применяется WDM без преобразования длин волн.
Если упрощенно представить многоуровневую модель взаимодействия основных технологий SDH/SONET, ATM, IP (без учета возможности переноса IP через ATM), осуществляющих транспортировку сигнала в глобальных цифровых сетях, и WDM, то до появления последней она имела вид, представленный на рис. 1а. Модель состояла из трех уровней и оптической среды передачи и показывала, что для транспортировки трафика верхнего уровня (ATM и IP) по оптической среде передачи он должен быть размещен в транспортные модули STM-N/OC-n технологий SDH/SONET, способные, используя физический интерфейс этих технологий, пройти через физический уровень в оптическую среду передачи.
Отсюда была ясна необходимость создания технологий инкапсуляции ячеек АТМ, например, в виртуальные контейнеры SDH (ATM over SDH), или пакетов IP в виртуальные трибы SONET (IP over SONET). Этим и занимались соответствующие подкомитеты по стандартизации в таких институтах, как ANSI, ISO, ITU-T и ETSI, разрабатывая стандарты на указанные технологии. После появления систем WDM модель принимает вид, представленный на рис. 1б. Теперь модель имеет четыре уровня, не считая оптической среды передачи. Появился промежуточный уровень WDM, который, как и SDH/SONET, обеспечивает физический интерфейс, позволяющий через физический уровень выйти в оптическую среду передачи не только технологии SDH/SONET, но и технологиям ATM и IP.
В последнем случае не требуется инкапсуляции ячеек ATM или пакетов IP в промежуточный транспортный модуль технологий SDH/SONET. Волновое мультиплексирование первоначально было направлено на объединение двух основных несущих 1310 нм и 1550 нм (2-го и 3-го окон прозрачности) в одном оптоволокне, что позволяло удвоить емкость системы и было оправдано всей историей развития ВОЛС. Многие стандартные системы SDH предлагают это сейчас, как один из вариантов конфигурации. Ряд исследователей называет такие системы широкополосными WDM (разнос по длине волны – 240 нм) в противовес узкополосным WDM (разнос в которых был на порядок ниже – 24-12 нм, что давало возможность разместить в 3 окне (1550 нм) 4 канала).