Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикумы лаборатории оптических систем передачи
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра многоканальных телекоммуникационных систем
Климов Д.А., Шарафутдинов Р.М.
Практикумы
лаборатории оптических систем передачи
Москва 2016
План УМД на 2016/17 уч.г.
Практикумы
лаборатории оптических систем передачи
Составители: Д.А.Климов, к.т.н., доцент
Р.М.Шарафутдинов, к.т.н., доцент
Издание утверждено советом факультета СиСС. Протокол № 6 от
18.02.2016 г.
Рецензент И.К.Джалалов, к.т.н., доцент
2
Практикум № 1
Исследование характеристик ВОСП – СР
1. Цель практикума
Исследование характеристик волоконно-оптической системы передачи со
спектральным разделением (ВОСП-СР) на примере аппаратуры «ПУСК».
2. План практикума и задание к выполнению
При подготовке к практикуму необходимо ознакомиться с принципами построения и основными техническими характеристиками волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением
(ВОСП-СР) [1], параметрами аппаратуры «ПУСК». Изучить инструкцию
по проведению измерений с помощью анализатора оптического спектра
HP 70004A [2] и измерителя оптической мощности ИОМ, схему лабораторного макета, порядок выполнения практикума и заготовить бланк
отчета (см. п. 5 − требования к отчету). В процессе выполнения практикума выполнить измерение спектральных характеристик, оптического
отношения сигнал/шум и мощности компонентных и агрегатного
оптических сигналов аппаратуры «ПУСК».
3. Краткое описание
основ построения ВОСП-СР и аппаратуры «ПУСК»
В основе построения волоконно-оптических систем передачи со
спектральным разделением лежит технология WDM (Wavelength Division
Multiplexing). Суть технологии WDM заключается в том, что по одному
оптическому волокну одновременно передаются несколько информационных оптических каналов на разных длинах волн, что позволяет максимально эффективно использовать пропускную способность оптического
волокна.
Обобщенная структурная схема аппаратуры ВОСП-СР, реализующей технологию WDM, представлена на рис.1. Для упрощения показано
одно направление передачи.
На передаче компонентные сигналы, например, синхронные транспортные модули (STM-N) синхронной цифровой иерархии SDH, АТМ,
Ethernet, IP и др. поступают на транспондеры TP (transmitter + responder),
преобразующие входные оптические сигналы в оптические сигналы с параметрами (номинальные длины волн, допуски на отклонения, ширина
спектра и др.), нормируемыми рекомендациями МСЭ-Т G.692 и G.694. В
3
транспондере осуществляется преобразование оптического сигнала в
OADM
λ
1
SТМ-N
Ethernet
IP
ATM
G.692,
G.694
λ
i
λ
n
ТР
ТР
О
M
ВА
LА
ОК
PА
О
D
ТР
ТР
λ
1
G.692,
G.694
λ
i
λ
n
Оптические
каналы ввода/
вывода
электрическую форму с последующей регенерацией и обратное преобразование электрического сигнала в оптический. Компонентные сигналы
могут поступать как через синхронный транспортный модуль соответствующего уровня, так и непосредственной подачей на транспондер или,
как показано на рисунке, сразу на оптический мультиплексор ОМ.
Модулированные оптические несущие λ1, λ2, λ3,…, λN с помощью
оптического мультиплексора ОМ пространственно объединяются (мультиплексируются) в один агрегатный оптический сигнал, который поступает в волокно оптического кабеля (ОК). Повышение уровня агрегатного
(группового) сигнала осуществляется оптическими усилителями:
Рис. 1
на передаче – усилителем мощности (BA, booster amplifIer), на приеме −
малошумящим предусилителем (PA, preamplifier) и в пунктах ретрансляции - линейными усилителями (LA, line amplifier).
На приеме многоволновый (λ1, λ2, λ3,…, λN) агрегатный оптический
сигнал пространственно разделяется на компонентные сигналы (демультиплексируется) оптическим демультиплексором ОD. Далее разделенные
сигналы поступают на приемные транспондеры, где происходят преобразования, обратные преобразованиям на передаче.
или выделены из агрегатного сигнала посредством оптического мультиплексора ввода/вывода OADM.
На промежуточных пунктах некоторые каналы могут быть добавлены
4
В системах передачи с технологией WDM в соответствии с реко-
Обозначение
диапазона
длин волн
Наименование
Спектр, нм
O – диапазон
Основной (О - Original)
1260 … 1360
Е – диапазон
Расширенный (Е - Extended)
1360 … 1460
S – диапазон
Коротковолновый (S - Short wave-
length)
1460 … 1530
С – диапазон
Стандартный (C - Conventional)
1530 … 1565
L – диапазон
Длинноволновый (L - Long wave-
length)
1565 … 1625
U – диапазон
Сверхдлинноволновый (U - Ultra-
long wavelength)
1625 … 1675
мендациями МСЭ-Т могут использоваться следующие диапазоны
(таблица 1).
Таблица 1
По разнесению оптических каналов WDM системы делятся на два
класса:
грубого спектрального мультиплексирования на основе технологии
CWDM (Coarse Wavelength-Division Multiplexing, G.694.2);
плотного спектрального мультиплексирования на основе техноло-
гии DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing , G.694.1).
В системах CWDM используется спектральная область от 1260 до
1625 нм, в которой располагается 18 каналов с шагом 20 нм. Номинальные значения центральных длин волн каналов (несущих) приведены в
табл. 2.
Частотный план плотного спектрального мультиплексирования
представляет набор стандартных частот на основе базовой частоты
193,100 ТГц. Стандартные частоты располагаются выше и ниже этой частоты с частотным интервалом 100, 50, 25 и 12,5 ГГц. Частота f и длина
волны λ связаны соотношением f = c/λ, где c – скорость света, которую
следует брать с высокой точностью (в расчетах необходимо принимать
с = 2.99792458 ۰ 108 м/с).
5
Сетка частот частотного плана DWDM формируется на основе урав-
Длина волны, нм
1270
1290
1310
1330
1350
1370
1390
1410
1430
1450
1470
1490
1510
1530
1550
1570
1590
1610
нения:
F = 193,1 ± m × ∆f (ТГц),
где m – целое число (включая 0), а ∆f – частотный интервал, ТГц.
Таблица 2
Плотные DWDM-системы делятся на:
обычные DWDM-системы, имеющие частотный разнос не менее
100 ГГЦ (примерно 0,8 нм в третьем окне прозрачности) и обеспечивающие возможность получения не более 64 оптических каналов;
высокоплотные HDWDM-системы, имеющие частотный разнос,
равный 50 ГГц, (~0,4 нм), 25 ГГц (~0,2 нм) и 12,5 ГГЦ (~0,1 нм) и позволяющие мультиплексировать до 500 оптических каналов.
Аппаратура «ПУСК»
Волоконно-оптическая система передачи со спектральным разделе-
нием (уплотнением) «ПУСК» предназначена для использования в магистральных, зональных и городских оптических сетях и обеспечивает передачу в одном оптическом волокне до 160 спектральных каналов, в каждом из которых битовая скорость цифрового потока может быть от 100
Мбит/c до 40 Гбит/c. Аппаратура «ПУСК» использует технологию плотного спектрального уплотнения каналов (DWDM - Dense Wavelength
Division Multiplexing) с сетками частот спектральных каналов, соответствующими Рекомендации МСЭ-Т G.694.1. Используются C и L диапазоны в третьем окне прозрачности кварцевого оптического волокна 1525 1630 нм.
Аппаратура «ПУСК» может использоваться в линиях на одномодовых оптических волокнах следующих типов: МСЭ-Т G.652, G.653,
G.654, G.655 и G.656. Она позволяет строить волоконно-оптические линии связи большой протяжённости, имеющие участки до 1500 км между
6
электрическими регенераторами и участки до 300 - 350 км между узлами
сети, где установлено активное сетевое оборудование.
Оборудование «ПУСК» полностью прозрачно для протоколов
физического уровня и позволяет осуществлять передачу SDH от STM-1 до
STM-64, а также Ethernet, ATM, PDH, Fiber Channel, ESCON /FICON,
FDDI на скоростях от 0,1 до 10 Гбит /с. Мощные эрбиевые и рáмановские
оптические усилители позволяют организовывать пролеты до 300 км без
промежуточных устройств. Использование каскадов линейных усилителей и компенсаторов дисперсии позволяет передавать сигналы до 2000 км
без регенерации. Оборудование построено по модульному принципу.
Существует возможность наращивать число спектральных каналов до 8
в одном блоке. Возможна установка нескольких блоков «ПУСК» в
единую сеть для расширения до 160 каналов DWDM в C+L диапазоне.
Все элементы системы (оптические транспондеры, волоконнооптические усилители, блок управления или дублированные блоки
питания) могут быть заменены в горячем режиме без выключения
оборудования и потери трафика. Наличие блоков оптической коммутации
позволяет создавать сети с резервированием 1+1 и кольцевыми схемами.
Транспондеры со встроенными оптическими усилителями обеспечивают
цифровую настройку уровней DWDM каналов, что особенно важно в
разветвленных сетях.
Аппаратура «ПУСК» включает в себя следующие основные узлы:
транспондеры (TP); эрбиевые оптические усилители ( EAU); эрбиевые оптические усилители c удалённой оптической накачкой (ROP-EAU); рáмановские оптические усилители на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеяния (RAU); оптические мультиплексоры (OM) и оптические демультиплексоры (OD); оптические мультиплексорыдемультиплексоры (OMD); оптические мультиплексоры ввода-вывода
(OADM); компенсаторы хроматической дисперсии (DCU) и др. Аппаратура (кроме пассивных волоконно-оптических элементов) контролируется
и управляется с помощью встроенных микроконтроллеров и специализированного программного обеспечения.
Параметры стыков аппаратуры «ПУСК» соответствуют требованиям
РД 45.186-2001, ОСТ 45.104-97, РД 45.286-2002.
7
Оптические транспондеры (серия TP)
Параметр
Значение
Уровень выходной оптической мощности передатчика без
использования встроенного в транспондер оптического
усилителя:
- максимальный, дБм
- минимальный, дБм
+3
-5
Уровень выходной оптической мощности передатчика с
использованием встроенного в транспондер оптического
усилителя:
- максимальный, дБм
- минимальный, дБм
+20
-5
Коэффициент гашения передатчика:
- при скорости не более 4 Гбит/c, не менее, дБ
- при скорости выше 4 Гбит/c, не менее, дБ
6
8
Коэффициент подавления боковой моды, не менее, дБ
30
Обратное отражение от выхода передатчика, не более, дБ
-24
Ширина спектра излучения DWDM передатчика на
уровне -20 дБ при скорости передачи до 4 Гбит/с и расстоянии между спектральными каналами:
200 ГГц, не более, ГГц
100 ГГц, не более, ГГц
50 ГГц, не более, ГГц
20
20
20
Отклонение центральной частоты оптического канала при
скорости передачи до 4 Гбит/с и расстоянии между спектральными каналами:
200 ГГц, не более, ГГц
100 ГГц, не более, ГГц
50 ГГц, не более, ГГц
20
10
10
Основные параметры узлов аппаратуры «ПУСК», используемых в
лабораторном макете, приведены в таблице 3.
Таблица 3
8
Предельная чувствительность приёмника на основе pin-
диода при K
ош.
= 10
-12
при скорости передачи:
622 Мбит/с, не более, дБм
1,25 Гбит/с, не более, дБм
2,5 Гбит/с, не более, дБм
4 Гбит/с, не более, дБм
10 Гбит/с, не более, дБм
-23
-19
-15
-14
-12
Предельная чувствительность приёмника на основе лавинного диода при K
ош.
= 10
-12
при скорости передачи:
622 Мбит/с, не более, дБм
1,25 Гбит/с, не более, дБм
2,5 Гбит/с, не более, дБм
4 Гбит/с, не более, дБм
10 Гбит/с, не более, дБм
-33
-30
-28
-27
-24
Эрбиевые оптические усилители (серия EAU)
Параметр
Значение
Уровень выходной суммарной оптической мощности:
для усилителей передачи (бустеров), дБм
для промежуточных (линейных) усилителей, дБм
для усилителей приёма (предусилителей), дБм
+3…+29
+3…+29
-10…+17
Коэффициент усиления:
для усилителей передачи (бустеров), дБ
для промежуточных (линейных) усилителей, дБ
для усилителей приёма (предусилителей), дБ
14…28
15…45
10…45
Неравномерность коэффициента усиления в заданном
диапазоне рабочих длин волн:
для усилителей передачи (бустеров), не более, дБ
для промежуточных (линейных) усилителей, не более, дБ
для усилителей приёма (предусилителей), не более, дБ
2
2
3
Шум-фактор усилителя в заданном диапазоне рабочих
длин волн и при минимальном уровне суммарной входной мощности:
для усилителей передачи (бустеров), не более, дБ
для промежуточных (линейных) усилителей, не более, дБ
для усилителей приёма (предусилителей), не более, дБ
7
7
6
9
Оптические мультиплексоры (серия OM)
Параметр
Значение
Отклонение центральной частоты оптического канала:
для шага каналов 200 ГГц, не более, ГГц
для шага каналов 100 ГГц, не более, ГГц
для шага каналов 50 ГГц, не более, ГГц
±12
±12
±6
Ширина полосы пропускания оптического канала для шага каналов 100 и 200 ГГц:
- на уровне -3 дБ, не менее, ГГц
- на уровне -20 дБ, не менее, ГГц
50
80
Ширина полосы пропускания оптического канала для шага каналов 50 ГГц:
- на уровне -3 дБ, не менее, ГГц
- на уровне -20 дБ, не менее, ГГц
25
40
Верхнее допустимое значение входной оптической мощности, не менее, дБм
+23
Вносимое затухание, не более:
- для 2-х входных портов, не более, дБ
- для 4-х входных портов, не более, дБ
- для 8-ми входных портов, не более, дБ
- для 16-ти входных портов, не более, дБ
- для 24-х входных портов, не более, дБ
- для 32-х входных портов, не более, дБ
- для 40-а входных портов, не более, дБ
- для 80-и входных портов, не более, дБ
3
4,5
6
7,5
9
10,5
12
14
Оптическая изоляция от смежного оптического канала, не
менее, дБ
30
Оптическая изоляция от несмежного оптического канала,
не менее, дБ
40
Направленность, не менее, дБ
50
Поляризационная модовая дисперсия, не более, пс
0,15
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]