Тема 12. Спектральное уплотнение. Технологии cwdm, dwdm.
Введение.
В настоящее время на сетях связи активно внедряются системы передачи со спектральным уплотнением, которые позволяют значительно увеличить коэффициент использования пропускной способности оптических волокон.
Раздел 12.1. Спектральное уплотнение. Технологии cwdm, dwdm
Классификация WDM.
История разработки и использования окон прозрачности. Первоначально, в 70-х годах, системы волоконно-оптической связи использовали первое окно прозрачности, поскольку выпускаемые в то время GaAs-лазеры работали на длине волны 850 нм. В настоящее время этот диапазон из-за большого затухания используется только в локальных сетях.В 80-х годах были разработаны лазеры на тройных и четверных гетероструктурах, способные работать на длине волны 1310 нм и второе окно прозрачности стало использоваться для дальней связи. Преимуществом данного диапазона явилась нулевая дисперсия на данной длине волны, что существенно уменьшало искажение оптических импульсов.
Третье окно прозрачности было освоено в начале 90-х годов. Преимуществом третьего окна является не только минимум потерь, но и тот факт, что на длину волны 1550 нм приходится рабочий диапазон волоконно-оптических эрбиевых усилителей (EDFA). Данный тип усилителей, имея способность усиливать все частоты рабочей области, предопределил использование третьего окна прозрачности для систем со спектральным уплотнением (WDM).
Четвёртое окно прозрачности простирается до длины волны 1620 нм, увеличивая рабочий диапазон систем WDM.
Пятое окно прозрачности появилось в результате тщательной очистки оптического волокна от посторонних примесей. Таким образом, было получено оптическое волокно AllWave, имеющее малые потери во всей области от 1280 до 1650 нм.
Исторически первыми возникли двухволновые WDM системы, работающие на центральных длинах волн из второго и третьего окон прозрачности кварцевого волокна(1310 и 1550нм). 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.
На начальном этапе развития технологии WDM, были рекомендованы к освоению три окна прозрачности – 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. В зависимости от расположения каналов в этих окнах ОЦСП-WDM подразделялись на:
простыеWDM – системы (номинальное частотное разнесение каналов, НЧР, не менее 200 ГГц, число каналов не более 8);
плотные WDM – системы DWDM (частотное разнесение каналов не менее 100 ГГц, число каналов не более 40);
сверхплотные WDM – системы HDWDM (частотное разнесение каналов порядка 50, 25 и 12.5 ГГц , число каналов порядка 80, 160 и 320).
При этом на этапе внедрения технологии WDMпредполагалось, их использование в третьем и четвертом окнах прозрачности спектра ОВ (рис. 17.1). Весь спектр разбит на два диапазона С иL(С -Band,L-Band). С-диапазон разбит на два поддиапазонаS(R) иL(R). Границами этого диапазона являются длины волн 1528,77 нм и 1569,59 нм (соответственно частоты 191,0 ТГЦ и 196,2 ТГц).L-диапазон характеризуется граничными длинами волн 1569,59 нм и 1612,55 нм (соответственно 191,0 ТГЦ и 185,9 ТГц). Таким образом, ширина спектра С - диапазона - 40,8 нм (5,2 ТГц),L- диапазона - 43,1 нм (5,1 ТГц).
Рис. 17.1. Спектр ОЦСП-WDM
Современные WDM системы на основе стандартного частотного плана (ITU-TRec, G.692) можно подразделить на три группы:
грубые WDM (Coarse WDM — CWDM) — системы с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 18 каналов.
(Используемые в настоящее время CWDM работают в полосе от 1260 до 1620 нм, промежуток между каналами 20нм (200 Ghz), можно мультиплексировать 18 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 50 ГГц и менее, позволяющие мультиплексировать не менее 64 каналов.
Следует отметить, что в последнее время в литературе к плотным WDM относят, также и высокоплотные – HDWDM.
В связи с расширением рабочего диапазона оптических волокон Международным союзом электросвязи были утверждены новые спектральные диапазоны в интервале 1260…1675 нм (табл. 17.1).
Таблица 17.1. Окна прозрачности оптического волокна
|
Обозначение |
Диапазон, нм |
Русское название |
Английское название |
|
O |
1260…1360 |
Основной |
Original |
|
E |
1360…1460 |
Расширенный |
Extended |
|
S |
1460…1530 |
Коротковолновый |
Short wavelength |
|
C |
1530…1565 |
Стандартный |
Conventional |
|
L |
1565…1625 |
Длинноволновый |
Long wavelength |
|
U |
1625…1675 |
Сверхдлинноволновый |
Ultra-long wavelengh |