Рис. 8.1. Схемы DWDM мультиплексоров: а) с отражающим элементом [5]); б) с двумя волноводами-пластинами [6]

Пространственное разделение каналов и стандартизация DWDM

Самым важным параметром в технологии плотного волнового мультиплексирования бесспорно является расстояние между соседними каналами. Стандартизация пространственного расположения каналов нужна, уже хотя бы потому, что на ее основе можно будет начинать проведение тестов на взаимную совместимость оборудования разных производителей. Сектор по стандартизации телекоммуникаций ITU-T утвердил частотный план DWDM с расстоянием между соседними каналами 100 ГГц (∆λ≈0,8 нм), (табл. 8.2). В то же время дебаты продолжают идти вокруг принятия частотного плана с еще меньшим расстоянием между каналами 50 ГГц (∆λ≈0,4 нм). Без понимания того, какие ограничения и преимущества имеет каждый частотный план, операторы связи и организации, планирующие наращивание пропускной способности сети, могут столкнуться со значительными трудностями и излишними инвестициями.

Сетка 100 ГГц. В табл. 8.2 показаны сетки частотного плана 100 ГГц с различной степенью разреженности каналов. Все сетки, кроме одной 500/400, имеют равноудаленные каналы. Равномерное распределение каналов позволяет оптимизировать работу волновых конвертеров, перестраиваемых лазеров и других устройств полностью оптической сети, а также позволяет легче ее наращивать. Реализация той или иной сетки частотного плана во многом зависит от трех основных факторов: типа используемых оптических усилителей (кремниевого или фтор-цирконатного); скорости передачи на канал - 2,4 Гбит/с (STM-16) или 10 Гбит/с (STM-64); влияния нелинейных эффектов, причем все эти факторы сильно взаимосвязаны между собой.

Стандартные усилители EDFA на кремниевом волокне имеют один недостаток - большую вариацию коэффициента усиления в области ниже 1540 нм (рис. 4.19, гл. 4), что приводит к более низким значениям соотношения сигнал/шум и нелинейности усиления в этой области. Одинаково нежелательны как сильно низкие, так и сильно высокие значения коэффициента усиления. С

ростом полосы пропускания минимальное допустимое по стандарту соотношение сигнал/шум возрастает - так, для канала STM-64 оно на 4-7 дБ выше, чем для STM-16. Таким образом, нелинейность коэффициента усиления кремниевого усилителя EDFA сильней ограничивает размер зоны для мультиплексных каналов STM-64 (1540-1560 нм), чем для каналов STM-16 и меньшей емкости (где можно использовать практически всю зону усиления кремниевого EDFA, несмотря на нелинейность).

Таблица 8.2. Частотный план ITU-T [7]

Сетка 50 ГГц. Более плотный, пока не стандартизированный, частотный план сетки с интервалом 50 ГГц позволяет эффективней использовать зону 15401560 нм, в которой работают стандартные кремниевые EDFA. Наряду с этим преимуществом есть и минусы у этой сетки. Во-первых, с уменьшением межканальных интервалов возрастает влияние эффекта четырехволнового смешивания, что начинает ограничивать максимальную длину межрегенерационной линии (линии на основе только оптических усилителей). Вовторых, малое межканальное расстояние ≈ 0,4 нм может приводить к ограничениям в возможности мультиплексирования каналов STM-64 (рис. 8.2). Как видно из рисунка, мультиплексирование каналов STM-64 с интервалом 50 ГГц не допустимо, поскольку тогда возникает перекрытие спектров соседних каналов [7]. Только если имеет место меньшая скорость передачи в расчете на канал (STM-4 и ниже), перекрытие спектров не возникает. В-третьих, при интервале 50 ГГц требования к перестраиваемым лазерам, мультиплексорам и другим компонентам становятся более жесткими, что снижает число потенциальных производителей оборудования, а также ведет к увеличению его стоимости.

В настоящее время ведутся работы по созданию надежных фторцирконатных усилителей EDFA, обеспечивающих большую линейность (во всей области 1530-1560 нм) коэффициента усиления. С увеличением рабочей области усилителей EDFA становится возможным мультиплексирование 40 каналов STM64 с интервалом 100 ГГц общей емкостью 400 ГГц в расчете на волокно.

Рис. 8.2. Спектральное размещение каналов в волокне

Для справки в табл. 8.3 приведены технические характеристики одной из мощных мультиплексных систем, использующих частотный план 100/50 ГГц, производства фирмы Ciena Corp.

Таблица 8.3. Технические характеристики транспортной системы DWDM -

модели MultiWave Sentry™ 4000 (по материалам Ciena Corp. [8])