11 Спектральное уплотнение каналов

Спектральное уплотнение каналов (WDM - wavelength division multiplexsing - буквально мультиплексирование с разделением по длине волны)- технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. Технология WDM позволяет существенно увеличить пропускную способность канала, причем она позволяет использовать уже проложенные оптические линии.

Принцип работы систем со спектральным уплотнением.

В простейшем случае каждый лазерный передатчик генерирует сигнал на определенной частоте из частотного плана. Все эти сигналы перед тем, как вводятся в оптическое волокно, объединяются мультиплексором (MUX). На приемном конце сигналы аналогично разделяются демультиплексором (DEMUX). Схема многоволновой системы передачи представлена на рисунке 11.1.

11.1 Виды wdm систем

Исторически первыми возникли двухволновые WDM системы, работающие на центральных длинах волн из второго и третьего окон прозрачности кварцевого волокна (1310 и 1550 нм). Главным достоинством таких систем является то, что из-за большого спектрального разноса полностью отсутствует влияние каналов друг на друга. Этот способ позволяет либо удвоить скорость передачи по одному оптическому волокну, либо организовать дуплексную связь. Современные WDM системы на основе стандартного частотного плана (ITU-T G. 692) можно подразделить на три группы:

- грубые WDM (coarse WDM- CWDM)- системы с частотным разносом каналов 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 18 каналов. Используемые в настоящее время СWDM системы работают в полосе от 1270 нм до 1610 нм, промежуток между каналами20 нм, можно мультиплексировать 16 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 50ГГц и менее, позволяющие мультиплексировать не менее 64 каналов.

Частотный план для CWDM систем определяется стандартом ITU-T G. 694.2 . Область применения технологии CWDM – городские сети с расстоянием до 50 км. Достоинством этого вида WDM систем является низкая (по сравнению с остальными типами) стоимость оборудования вследствие меньших требований к компонентам. Частотный план DWDM систем определяется стандартом ITU-T 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 эрбиевых усилителей (EDFA), работающих в промежутке от 1525 до 1565 нм (третье окно прозрачности кварцевого волокна).

11.2 Стабилизаторы длинны волны

Успешная работа сетей WDM и DWDM во многом зависит от стабильности источника сигнала. Для того чтобы приемники, фильтры, аттенюаторы и волновые разветвители правильно выполняли свои функции, частота сигнала должна выдерживаться с очень высокой точностью. Это обеспечивают стабилизаторы длины волны (рисунок 11.2).

Точная длина волны излучения лазера устанавливается путем изменения его температуры или с помощью его подкачки электрическим током. При этом стабилизатор длины волны выдает управляющий сигнал для задания длины волны излучения лазера. Обычно стабилизатор состоит из двух последовательно расположенных диэлектрических оптических фильтров. Один фильтр настроен на частоту немного выше номинально, другой – на частоту, на то же значение ниже номинальной. При прохождении оптического сигнала через эти фильтры выдается управляющий электрический сигнал, показывающий, насколько далеко длина волны источника сместилась от номинального значения. Диэлектрические фильтры обладают исключительно высокой стабильностью и могут быть настроены на пропускание очень узкого, точно позиционированного диапазона длин волн. Стабилизаторы длины волны, использующие диэлектрические фильтры, обеспечивают требуемую для источников излучения систем WDM высокую стабильность длины волны в течении длительного времени.