8. Мультиплексирование и волновое уплотнение.
8.1. Виды мультиплексирования
Существует два основных вида мультиплексирования: временное и волновое.
Временное мультиплексирование основано на временном разделении каналов, передаваемых по очереди во время одного и того же интервала времени (тайм-слота) длительноостью 125 мкс. В свою очередь все эти интервалы поочередно и непрерывно передаются на оной и той же длине волны. Увеличение пропускной способности временного мультиплексирования производится делением тайм-слота на всё большее число каналов и, следовательно, уменьшением длительности отрезка времени, в течение которого передаётся сигнал данного канала.
Возможны следующие пути увеличения пропускной способности транспортной сети:
1) Прокладка новых кабелей
2) Использование электроники с большим быстродействием
3) Переход от электронных компонент к оптическим компонентам, параметры которых не зависят от скорости передачи
4) Использование волнового уплотнения
Разделение по длинам волн или технология WDM (Wavelength Division Multiplexing) возникло первоначально как две несущие в одном волокне.
С уменьшением и устранением водяных пиков поглощения в волокне количество одновременно передаваемых несущих существенно увеличилось
Первоначальный стандарт предполагал разделение по частоте в 100 ГГц (около 0.8 нм) между несущими в диапазоне от 1528 до 1570 нм.
Чем меньше шаг по частоте (или по длине волны), тем жёстче требования к лазеру. При шаге 0.2 нм лазер работает на пределе когерентности, и требуется дорогостоящее охлаждение лазера.
Существующие системы (см.табл. 8.1) могут перекрывать полосу от 1270 до 1610 нм. Например, грубая разреженная система CWDM, используя шаг в 20нм в волокне без водяного пика, позволяет организовать дополнительные каналы в сети доступа и снизить стоимость сети.
Таблица 8.1. Существующие системы WDM
Свойства технологии WDM:
1) Технология WDM позволяет во много раз увеличить поток передаваемой по одному и тому же волокну информации, оставляя без изменений большую часть имеющегося оборудования;
2) Каналы могут иметь различные протоколы, скорости, их не требуется синхронизировать, в каждом канале может быть применена технология временного уплотнения TDM;
3) Пропускную способность можно приближённо определять по формуле C = N x B, где N - число волн, а B - скорость на одной длине волны;
4) Каждый канал можно использовать независимо от других для различных видов трафика, что сообщает большую гибкость сети.
5) Можно строить не только различные физические топологии сети, но и виртуальные сети.
6) Все сигналы во всех каналах можно усиливать одним оптическим усилителем.
Международный союз электросвязи разработал стандартные частотные планы размещения каналов с разносом каналов 200, 100 и 50 ГГц. Реализация сеток частотного плана зависит от типа оптических усилителей, скорости передачи (2.5 или 10 Гбит/с) и влияния нелинейных эффектов. Равномерное распределение оптических каналов позволяет оптимизировать работу транспондеров, лазеров и т.п.
Сетка 50 ГГц позволяет эффективней использовать зону 1540-1560 нм.
С уменьшением межканального интервала возрастает влияние 4-х волнового смешения. Влияние ВКР зависит от произведения суммарной мощности на разность крайних частот. При уменьшении расстояния до 0.4 нм появляются ограничения по мультиплексированию STM-64 и выше, так как возникает перекрытие спектров соседних каналов, и накладываются жёсткие ограничения на лазеры. Имеет большое значение стабильность длины волны. Обычные EDFA работают в полосе 1530-1560 нм. Ведутся работы по созданию фтор-цирконатных ОУ, обеспечивающих стабильный коэффициент усиления во всей области 1530-1560 нм, тогда станет возможным мультиплексировать 40 каналов STM-64. В табл. 8.2 приведены примеры некоторых выпускаемых промышленностью систем WDM.
Таблица 8.2. Некоторые промышленные системы WDM
Компания |
Модель |
Тип |
Каналы |
Скорость |
Шаг |
Полоса |
Alcatel |
1626 LM |
DWDM |
192 |
1-10 Гбит/с |
50 ГГц |
С |
Ciena |
Core Stream |
DWDM |
96 / 192 |
1-10 Гбит/с |
100 ГГц |
С |
Cisco |
ONS 15800 |
DWDM |
64 |
100 M – 10 Гбит/с |
50 ГГц |
1509-1602 |
Ericsson |
Smart PXM |
DWDM |
80 |
270 M – - 10 Г |
50 |
С, L, C+L |
Fujitsu |
Flashwave 7300 |
DWDM |
176 |
40 Гбит/с |
100/50 |
С,L |
Lucent |
WaveStar OLS 1/6 T |
DWDM |
160 |
100 M – - 10 Гбит/с |
50 |
С + L |
Marconi |
Mult-Layer Switch |
DWDM |
160 |
100 M – - 10 Г |
50 |
C, L, C+L |
Nortel |
OPTera Con. HDX |
DWDM |
64 |
155 M – - 40 Г |
100/50 |
C,L,C+L |
Siemens |
Infinity WLS |
DWDM |
32 |
2.5 – 10 Г |
100 |
С + L |