2.2.2. Технологія dwdm [7]
Волоконно-оптичні системи зв'язку проходять черговий етап свого розвитку, посередньо зв'язаний з переоцінкою цінностей, що здійснюється в останній час, в області телекомунікацій.
Зростання потреб у збільшенні обсягів зв'язку як з погляду збільшення швидкості передачі інформації, так і охоплення нових регіонів призвело до появи і становлення нових волоконно-оптичних технологій, зокрема спектрального (частотного) мультиплексованого ущільнення каналів, що одержали назву WDM і DWDM-технологій. WDM (wavelenqth division multiplexing) означає мультиплексування з поділом по довжині хвиль, DWDM (dense wavelenqth division multiplexing) – щільне мультиплексування з поділом по довжинах хвиль.
Мультиплексування з поділом по довжині хвиль, названий також спектральним ущільненням, базується на тому ж принципі що і частотний поділ каналів. Замість частот фігурують окремі складові видимого спектра. Найбільше ефективно можна використовувати спектральні складові в районах 1300 і 1500 нм, таким чином, у цих діапазонах загасання світлового променя мінімальне (див. рис.2.4). Основні складові системи оптичних зв'язків показані на рис. 2.5.
з
атухання
1300 нм 1500 нм довжина хвилі
нм – нанометр
Рис. 2.4. Затухання спектральних складових залежно від довжини хвилі
Апер1
Апр1
Апер2
М
ДМ
Апр1
АперN
АпрN
Рис. 2.5. Організація оптичних зв'язків з використанням DWDM.
М – модулюючий пристрій;
ДМ – демодулюючий пристрій;
А пер – апаратура передачі;
А пр – апаратура прийому;
в
олокно;о
птичний
підсилювач
Технологія щільного хвильового мультиплексування DWDM з'явилася відносно недавно, однак обладнання передачі, створене на його базі, уже широко використовується в мережній інфраструктурі багатьох країн світу. Найбільше поширення ця технологія одержала в США, де добре розвитий ринок волоконно-оптичних систем. Використовується вона і на мережах зв'язку інших регіонів, особливо в Європі, Азії і Латинській Америці. Більш того, DWDM розглядається вже не тільки як засіб підвищення пропускної здатності оптичного волокна, а як найбільш надійна технологія для опорної інфраструктури мультисервісних і мобільних мереж, що забезпечує різке підвищення пропускної здатності мережі і реалізуюча широкий набір принципово нових послуг зв'язку. Можливість DWDM інтегруватися з АТМ, IP, ASDL і іншими перспективними технологіями і протоколами передачі цифрової інформації робить її незамінною в процесі конвергенції між різними видами і службами зв'язку. У теж час DWDM – технологія придатна і для мереж майбутнього.
Ця технологія передачі здійснює ущільнення в одному оптичному волокні декількох оптичних сигналів з різними довжинами хвиль. Вона підвищує пропускну здатність оптичного волокна, але вимагає спеціальних технічних методів, що виключають перехідний вплив сигналів різних довжин хвиль один на одного.
Завдяки тому, що DWDM – це технологія що швидко розвивається, за короткий проміжок часу вдалося підвищити ємність волокна з 64 до 256 і більш оптичних каналів (довжин хвиль). Однак на практиці для мережного оператора важливіше не кількість оптичних каналів, а загальна пропускна здатність волоконно-оптичної лінії і масштабність цього показника, тобто можливість нарощування пропускної здатності ВОЛС у міру зростання вимог ринку.
Варто підкреслити, що оскільки оптичний сигнал випробує ослаблення, через регулярні інтервали на лінії необхідно встановлювати підсилювачі. Крім того, деякі різновиди DWDM технології вимагають також регенерації сигналу, особливо при передачі на наддалекі відстані, хоча найсучасніші системи передачі з DWDM можуть забезпечити задовільні характеристики на відстані до кількох тисяч миль без регенерації. Проблема посилення і регенерації сигналу непорівнянна за своїм значенням з тими можливостями, які технологія DWDM забезпечує стосовно пропуску трафіку на гіга- і терабітних швидкостях. Дійсно, можливість цієї технології миттєво збільшувати пропускну здатність і не на кілька відсотків, а в десятки і сотні разів є найбільш істотною її перевагою. У зв'язку з цим багато національних і міжнародних операторів уже давно визнали, що DWDM–технологія - найбільш оптимальне рішення для передачі могутніх інформаційних потоків на великі відстані. Крім ринку США, обладнання DWDМ стало широко застосовуватися міжнародними операторськими компаніями, і спаду активності в цьому напрямку не спостерігається.
Практичне використання обладнання DWDM постійно розширюється в зв'язку зі швидким розвитком мереж зв'язку всіх рівнів.
Одна з основних переваг технології DWDM – швидка окупність вкладених операторами в її впровадження засобів і одержання прибутку. Більш того, операторам немає необхідності прокладати нові лінії, що також зв'язано з додатковими витратами і проблемами.
Обладнання, необхідне для реалізації DWDM, містить у собі кінцеві оптичні хвильові передавачі, фільтри, апаратуру управління мережею, а також комплекси гребінчатих планарних хвилеводів, що демультиплексують сигнал на прийомному кінці лінії передачі. Конфігурація лінії може мати вид “крапка - крапка” або кільцевої опорної структури. Використання технології DWDM у міських умовах має специфічні проблеми, які можна порівняти по своїй важливості з тими, котрі виникають на лініях далекого зв'язку. Приміром, динамічний характер міського зв'язку вимагає того, щоб мережа могла швидко і гнучко реагувати на зміни попиту на послуги зв'язку чи на зміни трафіку, зокрема, через уведення чи виведення частини навантаження на вузлах зв'язку. Тому оператор, що припускає впровадити DWDM, повинний мати високоефективні системи управління й обслуговування мережі, що забезпечать їй необхідну гнучкість і масштабність.
Становлення і розвиток технології DWDM дозволило останнім часом по одному волокну передавати більш сотні незалежних оптичних каналів, причому в дуплексному режимі (одночасно в двох напрямках).
Слід зазначити, що успіхи в створенні ВОЛС із застосуванням DWDM – технології нерозривно зв'язані з розробкою і створенням ербійових волоконно–оптичних підсилювачів (EDFA), здатних підсилювати всі передані по волокну спектральні сигнали у вікні прозорості волокна з центром на довжині хвилі λ=1550 нм без перетворення оптичних сигналів в електричні і назад. Застосування таких підсилювачів відкрило можливості побудови над широкосмугових волоконно–оптичних ліній і мереж далекого зв'язку.
DWDM – технологія дозволяє збільшувати пропускну здатність волоконно–оптичного каналу аж до декількох Тбіт/с тільки в одному вікні прозорості оптичного волокна.
Усе сказане дозволяє виділити основні переваги і вади технології DWDM.
Переваги технології DWDM:
значне збільшення пропускної здатності кабелю;
може бути використана на тих кабелях, що вже прокладені;
по тому самому скловолокну можна організувати двосторонню передачу;
з використанням окремих довжин хвиль можна організувати передачу різної інформації з різною швидкістю;
дозволяє використовувати вже існуючу апаратуру з тимчасовим ущільненням.
Недоліки DWDM:
висока вартість апаратури;
значні втрати потужності сигналів при мультиплексуванні/демультиплексуванні;
труднощі в організації оптичних каналів, що точно відповідають швидкостям апаратури передач;
невідпрацьованість системи управління;
відсутність промислових стандартів на компоненти DWDM і на систему в цілому;
нелінійні явища у волокні (вплив різних каналів один на одного).