 |
Тема 4 инсталляция, настройка и эксплуатация оборудования ВОСП на базе технологии WDM.
|
|
|
|
Вопрос: Принцип волнового уплотнения.
Пропускная способность – это параметр, позволяющий оценить количество передаваемой информации (Бит) в единицу времени.
Существуют два основных варианта увеличения пропускной способности сети:
1. Повышение каналов SDH до следующего уровня иерархии: например от STM-16 (2,5 Гбит/с) к STM-64 (10 Гбит/с) и увеличение количества таких каналов. Однако каждый следующий канал STM-64 потребует установки оборудования и проведения строительно-монтажных работ на всех узлах магистрали, а уже для третьего канала нужно будет прокладывать новый кабель.
2. Строительство сети по технологии DWDM, которая позволит увеличить пропускную способность сети в сотни раз, поскольку по одному волокну будет передаваться множество каналов STM-64.
WDM – wave division multiplexing. Как это происходит? Подобно тому, как видимый человеческим глазом свет состоит из различных цветов, на которые можно его разложить, а затем опять собрать, так и передаваемый по технологии DWDM световой поток, состоит из различных длин волн (λ).
| 1 канал |
| 1528,77 |
| 2 канал |
| 1529,55 |
| 3 канал |
| 1530,33 |
| 1528,77 1530,33 |
| Линейный сигнал |
Рисунок 4.1 - Принцип WDM
Принцип WDM: по одному волокну можно передавать более сотни стандартных каналов разделяя по длинам волн.
Требования к ВОСП WDM: Для того чтобы передавать по одному волокну множество волновых потоков, технология WDM обеспечена оборудованием особой точности. Так, погрешность длины волны, которую обеспечивает стандартный лазер, применяемый в телекоммуникациях, примерно в сто раз больше, чем требуется в системе DWDM.
В технологии WDM нет многих ограничений и технологических трудностей, свойственных TDM. Для повышения пропускной способности, вместо увеличения скорости передачи в едином составном канале, как это реализовано в технологии TDM, в технологии WDM увеличивают число каналов (длин волн), применяемых в системах передачи.
|
|
|
Рост пропускной способности при использовании технологии WDM осуществляется без дорогостоящей замены оптического кабеля. Применение технологии WDM позволяет сдавать в аренду не только оптические кабели или волокна, но и отдельные длины волн, то есть реализовать концепцию “виртуального волокна”. По одному волокну на разных длинах волн можно одновременно передавать самые разные приложения – кабельное телевидение, телефонию, трафик Интернет, “видео по требованию” и т.д. Как следствие этого, часть волокон в оптическом кабеле можно использовать для резерва.
Многочисленные преимущества систем DWDM отражаются на их цене. Во-первых, становятся исключительно важными многие свойства оптических компонентов и характеристики оптического кабеля. Во-вторых, требования к архитектуре сети и выбору компонентов систем WDM являются более жесткими, чем, например, для систем TDM уровня STM-16.
Вывод: Ни одна существующая технология не может заменить ТDM (ВРК) в настоящее время, однако технология WDM может использоваться параллельно с технологией TDM для повышения ее эффективности.
Вопрос: Характеристика оптических волокон.
Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния так как обладают рядом достоинств:1. широкополостность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой несущей;2. очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в оптическом волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0,22 дБ/км на длине волны 1,55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов;3. ОВ изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди;4. оптические волокна имеют малый диаметр, то есть очень компактны и легки, что делает их перспективными для использования в авиации, приборостроении, в кабельной технике;5. оптические волокна являются диэлектриками, следовательно, при строительстве систем связи автоматически достигается гальваническая развязка сегментов. Применяя особо прочный пластик, на кабельных заводах изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении. Такие кабели можно монтировать на мачтах существующих линий электропередач, как отдельно, так и встроенные в фазовый провод, экономя значительные средства на прокладку кабеля через реки и другие преграды;6. системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа. Волоконно-оптические линии связи нельзя подслушать неразрушающим способом. Всякие воздействия на ОВ могут быть зарегистрированы методом мониторинга (непрерывного контроля) целостности линии;7. важное свойство оптического волокна - долговечность. Время жизни волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет, что позволяет проложить волоконно-оптический кабель один раз и, по мере необходимости, наращивать пропускную способность канала.Для передачи свет (точнее, инфракрасное излучение) вводится под небольшим углом в торец оптического волокна. Максимальный угол проникновения светового импульса в сердечник волокна a0 называется угловой апертурой оптического волокна. Синус угловой апертуры называется числовой апертурой NA и рассчитывается по формуле: NA= sina0 Числовая апертура световода NA зависит только от показателей преломления сердцевины и оболочки - n1 и n2. При этом всегда выполняется условие: n1 > n2 (рис. 4.3). Если угол падения света a больше, чем a0, то луч света полностью преломляется и не попадает в сердечник оптического волокна. Если угол a меньше чем a0, то происходит отражение от границы материалов сердечника и оболочки, и световой луч распространяется внутри сердечника.
Рисунок 4.3 - Распространение света в оптическом волокне
Параметры ОВ:
|
|
|
|
|
|
Для определения полного коэффициента затухания оптического волокна должны быть учтены все факторы, перечисленные выше (рис. 4.4).
Рисунок 4.4 - Факторы, определяющие величину затухания оптического волокнаКоэффициент затухания для заданной длины волны оптического излучения определяется как отношение вводимой в волокно оптической мощности к мощности принятого из волокна оптического сигнала. Обычно коэффициент затухания измеряется в децибелах на километр (дБ/км) и зависит как от параметров оптического волокна, так и от длины волны светового потока (амплитудно-волновая характеристика). Последняя зависимость имеет нелинейный характер. Обобщенно она представлена на рис 4.5.
Рисунок 4.5 - Зависимость величины затухания оптического излучения от длины волны.Представленный график имеет несколько участков, где затухание оптического сигнала минимально. Эти участки называются окнами прозрачности волокна. Первое окно прозрачности расположено на длинах волн от 820 до 880 нм и используется в основном для передачи сигналов на короткие расстояния с использованием широкополосных светодиодных источников излучения и коротковолновых лазеров. Основное достоинство такой аппаратуры – ее дешевизна. Второе окно прозрачности, от 1285 до 1330 нм, активно используется в телекоммуникациях. При относительно высоком затухании оптических сигналов, работающих в этом диапазоне, это окно прозрачности позволяет использовать оптические источники с широкой полосой излучения. Основная причина этого - минимальная величина хроматической дисперсии кварцевого стекла, позволяющая использовать дешевые источники излучения. Третье окно прозрачности перекрывает диапазон длин волн от 1525 до 1575 нм. Основное достоинство его использования – минимальное затухание оптического сигнала. Однако передача высокоскоростных потоков данных в этом диапазоне сталкивается с обязательным условием компенсации повышенной дисперсии волокна, что ведет к повышению стоимости ВОЛС.2) Дисперсия - это "размывание" или растягивание светового импульса, происходящее во время передачи его в оптическом волокне. Дисперсия сильно ограничивает скорость работы оптических систем, заметно снижая граничную полосу пропускания. Определены два основных вида дисперсии в одномодовом волокне: поляризационная модовая ПМД и хроматическая. Хроматическая дисперсия связана, прежде всего, с зависимостью скорости распространения светового потока от длины волны источника излучения. В отличие от идеального источника света, любой реальный источник излучает свет в некоторой полосе частот. Составляющие светового импульса, имеющие разные длины волн, достигают конца оптического волокна с различными задержками времени, искажая, таким образом, исходный импульс (рис.4.6).
Рисунок 4.6 - Хроматическая дисперсияХроматическая дисперсия выражается в пс/нм·км и физически может быть выражена как разница времени прохождения оптического световода длиной один километр сигналами двух длин волн, причём эти длины волн должны лежать в заданной полосе спектра излучения оптического источника.Основная мода передается по одномодовому волокну в виде двух ортогонально ориентированных волновых составляющих. Вследствие неидеальности геометрических размеров сердцевины, а также различного рода механических и оптических факторов появляется некоторая асимметрия показателя преломления и, как следствие, разность скоростей распространения двух ортогонально ориентированных мод. Суммарный световой импульс на выходе из световода, таким образом, получается несколько искаженным (рис 4.7). Разность времени распространения ортогонально ориентированных мод одномодового оптического волокна, выраженная в пикосекундах, определяется через Поляризационную модовую дисперсию (ПМД). 
Рисунок 4.7 - Передача светового импульса по одномодовому оптическому волокну.Появление такой асимметрии связано, прежде всего, с неидеальностью геометрических размеров сердцевины, но на её величину ощутимо влияют также и такие факторы, как перегибы волокна, повив волокон в кабеле, поперечные и продольные напряжения волокон. Все эти факторы закладываются еще на этапе производства кабеля. Величина ПМД волокон кабеля, измеренная на кабельном барабане перед началом строительства, после прокладки кабеля изменится незначительно. Поляризационная модовая и хроматическая дисперсии существенно ограничивают возможности передачи оптических сигналов по волокну и после затухания являются наибольшим препятствием для повышения дальности работы цифровых систем. Хроматическая дисперсия может быть компенсирована, как с помощью уменьшения полосы излучаемого спектра лазерного источника, так и смещением хроматической дисперсии кабеля в область более высоких длин волн. Компенсация ПМД невозможна и может быть понижена только с увеличением качества оптических волокон и кабелей. 3) Скорость распространения в оптическом волокне связана с коэффициентом преломления следующей зависимостью: Cm= C/n, где Cm - скорость распространения света в оптическом волокне, C - скорость света в вакууме, n- коэффициент преломления сердцевины волокна, который зависит от длины волны. Для прохождения по волокну длиной L световому импульсу требуется время t, определяемое как: t = L/ Cm = Ln/C Типичные значения коэффициента преломления материала сердечника лежат в пределах от 1,45 до 1,55.1) Полоса пропусканияПолоса пропускания световода является одним из самых важных параметров оптического волокна при передаче высокоскоростных цифровых сигналов. Она во многом определяется его дисперсионными свойствами. Так как световой импульс во время распространения по волокну искажается как по амплитуде, так и по длительности, это заметно сказывается на возможностях передачи коротких импульсов на больших битовых скоростях. Оптические волокна для систем спектрального уплотнения. Все оптические волокна делятся на две основные группы: многомодовые MMF (multi mode fiber) и одномодовые SMF (single mode fiber). В многомодовых ОВ, имеющих диаметр светонесущей жилы на порядок больше длины волны передачи, распространяется множество различных типов световых лучей - мод. Многомодовые волокна разделяются по профилю показателя преломления на ступенчатые (step index multi mode fiber) и градиентные (graded index multi mode fiber). Системы передачи со спектральным уплотнением используют одномодовые SMF волокна.Первые волокна, которые стали широко использоваться на линиях связи большой протяженности – одномодовые волокна со ступенчатым показателем преломления и нулевой дисперсией на длине волны 1310 нм (G.652 по классификации ITU), стандартные одномодовые волокна SF. В ступенчатом одномодовом оптическом волокне диаметр светонесущей жилы составляет 8-10 мкм и сравним с длиной световой волны. В таком волокне при достаточно большой длине волны распространяется только один луч (одна мода). Одномодовый режим в оптическом волокне реализуется в окнах прозрачности 1310 нм и 1550 нм. Распространение только одной моды устраняет межмодовую дисперсию и обеспечивает очень высокую пропускную способность одномодового волокна в этих окнах прозрачности. Наилучший режим распространения с точки зрения дисперсии достигается в окрестности длины волны 1310 нм, когда хроматическая дисперсия обращается в ноль. С точки зрения потерь это не самое лучшее окно прозрачности. В этом окне потери составляют 0,3 - 0,4 дБ/км, в то время как наименьшее затухание 0,20 - 0,25 дБ/км достигается в окне 1550 нм. Хотя стандартное волокно G.652 имеет нулевую хроматическую дисперсию на длине волны 1310 нм, его дисперсия на длине волны 1550 нм достаточно высока (18 пс/нм*км). Производители волокна разработали волокно со смещенной дисперсией DSF (G.653 по классификации ITU), которое имеет нулевую дисперсию на длине волны около 1550 нм. На этой длине волны затухание ниже, чем на 1310 нм, а потому работа в окне 1550 нм более предпочтительна, особенно для линий связи большой протяженности. Однако, волокно со смещенной дисперсией не является безусловно лучшим для передачи каналов DWDM. Показатель дисперсии достаточно резко изменяется при отдалении от длины волны нулевой дисперсии, из-за чего приходится отдельно компенсировать дисперсию каждого канала. Волокно со смещенной дисперсией оказалось неудачным при передаче составного сигнала DWDM. При передаче по каналу связи составного сигнала DWDM необходимо вводить в волокно сигнал очень большой мощности, из-за чего в волокне начинают проявляться нелинейные эффекты и ЧВС.Нелинейные эффекты порождают генерацию паразитных гармоник на частотах равных сумме или разности основных частот системы. Эти дополнительные сигналы приводят к непредсказуемым явлениям потерь в ВОСП. Четырехволновое смешение FWM (Four-Wave Mixing) является одним из самых вредных нелинейных оптических явлений в системах WDM. Генерация излучения на новой длине волны по причине взаимодействия сигналов, передаваемых на двух или более различных длинах волн. В волокне со смещенной дисперсией влияние эффекта четырехволнового смешения FWM ограничивает использование длин волн, близких к длине волны нулевой дисперсии 1550 нмДля подавления нелинейных эффектов, и особенно FWM, были разработаны волокна, в которых длина волны нулевой дисперсии выведена из рабочего диапазона усилителей EDFA (1530-1565 нм) за счет специальных профилей показателя преломления (рис. 2.28) – волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (G.655 по классификации ITU). В пределах рабочего диапазона EDFA волокно G.655 имеет небольшую, хорошо контролируемую хроматическую дисперсию (от более чем 3 пс/нм*км на 1530 нм до менее чем 0,7 пс/нм*км на 1560 нм). Такого значения дисперсии вполне достаточно, чтобы подавить FWM – при этом еще возможна передача со скоростью по меньшей мере 2,5 Гбит/с на канал на расстояния порядка 1000 км.
Рисунок 4.8 - Типичные значение дисперсии для различных типов оптических волокон
|
|
|
|
|
|
Рисунок 4.9 - Диаграмма компенсации дисперсии волокна
Вопрос: Канальный (частотный) план.
Необходимо было стандартизовать номинальный ряд несущих – “канальный или частотный план”, чтобы дать производителям ориентир на будущее, а также позиционировать уже существующие WDM системы. Эту задачу в первом приближении решил Сектор стандартизации МСЭ, выпустив стандарт ITU-T Rec. G.692. Первоначально в основу проекта стандарта положен канальный (частотный) план с равномерным расположением несущих частот каналов с минимальным разносом (шагом) каналов на 0,1 ТГц, или 100 ГГц. Выбранная в плане область частот покрывает стандартизованный диапазон Dст =5,1 ТГц и практически соответствует диапазону длин волн (от 1528,77 до 1569,59 нм) амплитудно-волновой характеристики АВХ широко используемых ОУ. При выборе постоянного шага h=0,1 ТГц (100 ГГц) в этом диапазоне можно разместить максимально 51 канал с несущими, указанными в верхнем ряду таблицы 4.1. При использовании шага 0,2 ТГц (200 ГГц, или в среднем 1,6 нм) можно получить производную таблицу 4.2
Таблица 4.1 Таблица 4.2
| Шаг между каналами h=0,1 ТГц | Шаг между каналами h=0,2 ТГц | |||
| F, ТГц | λ, нм | F, ТГц | λ, нм | |
| 196,1 | 1528,77 | 196,1 | 1528,77 | |
| 196,0 | 1529,55 | 195,9 | 1530,33 | |
| 195,9 | 1530,33 | 195,7 | 1531,90 | |
| 195,8 | 1531,12 | 195,5 | 1533,47 | |
| 195,7 | 1531,90 | 195,3 | 1535,04 | |
| …… | …… | ……. | …….. | |
| 191,4 | 1566,31 | 191,9 | 1562,23 | |
| 191,3 | 1567,13 | 191,7 | 1563,86 | |
| 191,2 | 1567,95 | 191,5 | 1565,50 | |
| 191,1 | 1568,77 | 191,3 | 1567,13 | |
| 191,0 | 1569,59 | 191,1 | 1568,77 |
Перспективный канальный план. Расширения числа каналов можно достичь двумя путями:
ü уменьшением шага h до 0,05 ТГц (50 ГГц), что дает возможность довести число каналов максимально до 102;
ü расширением стандартной полосы вправо до частот порядка 186 ТГц (1612 нм), что позволяет удвоить полосу до величины 10,2 ТГц (84 нм) за счет частичного использования 4-го окна прозрачности (1600 нм).
Первый путь был использован компанией Cienа, второй – Lucent. Эксплуатация вдвое большей полосы (2х5,1 ТГц) хотя и требует использования специальных сверхширокополосных оптических усилителей СШПУ (UWBA) с АВХ, охватывающих полосу 10,2 ТГц, но дает возможность увеличить число каналов до 102 при шаге 100 ГГц и до 204 при шаге 50 ГГц. Это можно сделать, разбивая общую полосу усиления на две, называемые C-Band (Conventional Band) – обычная полоса и L-Band (Longwave Band) – длиноволновая полоса (в терминологии Bell Labs.). Тогда, для систем WDM получаем следующую перспективную схему канального плана на 102 канала с шагом 100 ГГц и на 204 канала с шагом 50 ГГц (рис.4.10)
Рисунок 4.10 - Перспективный канальный план
Схема расширенного канального плана позволяет предложить следующую схему классификации, учитывающую современные взгляды и тенденции выделять три типа мультиплексоров WDM:
v грубые WDM (Coarse WDM — CWDM) — системы с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 16 каналов.
v плотные WDM (Dense WDM — DWDM) — системы с разносом каналов не менее 100 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 32 каналов.
v высокоплотные WDM (High DWDM — HDWDM) — системы с разносом каналов 50 ГГц.
Вопрос: Блок схема системы с WDM.
Тракт передачи. Здесь «n» входных потоков данных (кодированных цифровых импульсных последовательностей) от оборудования технологии СЦИ модулируют с помощью оптических модуляторов (ОTU) в оптические несущие с длинами волн λn согласно стандарту МСЭ G.692. Модулированные несущие мультиплексируются (объединяются) с помощью мультиплексора WDM (ОМ) в агрегатный поток, который после усиления (с помощью бустера или мощного усилителя – МУ) подается в ОВ.
Тракт приема. На приемном конце поток с выхода ОВ усиливается предварительным усилителем – ПУ, демультиплексируется, т.е. разделяется на составляющие потоки – модулированные несущие λnс помощью демультиплексоров (на входе которых могут дополнительно использоваться полосовые фильтры для уменьшения переходных помех), и, демодулируются демодуляторами ОTU, формирующими на выходе исходные последовательности.
Мониторинг сети осуществляет OSC – оптический канал управления с помощью SR – контрольных точек. Этот канал организуется на дополнительной оптической несущей, которая обычно лежит за пределами занимаемой полосы, хотя может лежать как внутри полосы, занимаемой стандартным канальным планом, так и соответствовать некоторым стандартным (но неиспользуемым для основной полосы) несущим или неиспользуемым частотам накачки лазеров в оптических усилителях. Например, используется следующий ряд частот: 1310, 1480, 1510, 1532, 1625 нм.
При мониторинге с использованием канала OSC нет непрерывного потока сообщений и статистических данных. Канал OSC используется не для того, чтобы выполнять тестирование отдельных компонентов. Это средство постоянного наблюдения за состоянием сети в целом. Использование канала OSC помогает системному контроллеру поддерживать постоянную мощность оптического сигнала и качество передачи, максимально эффективно использовать ресурсы сети. Если тестирование с помощью канала OSC выявляет отклонения в целостности сигнала, администратору сети выдается соответствующее сообщение.
Линейный тракт. В линии сигнал подвергается затуханию дисперсии и воздействию помех. С целью уменьшения дисперсии в оптическом линейном тракте устанавливают компенсаторы дисперсии. Для компенсации затухания предыдущего линейного участка ставят линейные оптические усилители (ЛУ). Широкое применение нашли эрбиевые усилители. Однако главный недостаток всех усилителей, усиление всего сигнала, в том числе и шума, поэтому на дальних расстояниях устанавливают регенераторы (ЛР).| SDH |
| OTU |
| λ0 λ1 SR |
| SDH |
| OTU |
| λ0 λ2 SR |
| SDH |
| OTU |
| λ0 λn SR |
| OM |
| DM |
| SDH |
| OTU |
| λ1 λ0 SR |
| SDH |
| OTU |
| λ2 λ0 SR |
| SDH |
| OTU |
| λn λ0 SR |
| МУ |
| ПУ |
| ЛУ |
| ЛР |
| ЛУ |
| OSC |
| OSC |
Рисунок 4.11 - Блок схема системы с WDM
Принципы размещения пролетов и секций. Секция -это участок пути, перекрываемый в результате компенсации потерь от затухания сигнала за счет запаса по усилению (бюджета секции) или работы оптических усилителей. Секции могут быть короткими (50-90 км; как правило, они не содержат оптических усилителей), средними (80-150 км; обычно содержат бустеры и предусилители) и длинными (500-700 км; состоят из нескольких участков перекрытия и, как правило, содержат мощный усилитель-бустер, несколько линейных усилителей и предусилитель). Секции ограничены терминальными мультиплексорами. Дистанция – это максимальное расстояние, на которое могут быть переданы данные. Она определяется числом секций и длиной одной секции, а также возможным наличием регенераторов. Дистанция, перекрываемая одной секцией, может иметь длину 500-700 км. Секции могут стыковаться без использования регенераторов - путем соединения ТМ. Регенераторы применяются для восстановления оригинальной формы сигнала после прохождения им секционного блока, использование одного регенератора позволяет удвоить общую дистанцию передачи сигнала. Топология. В порядке возрастания сложности в WDM-системах могут быть реализованы следующие топологии: "точка-точка": без возможности ввода/вывода трибов SDH; линейная цепь с возможностью ввода/вывода трибов SDH; "звезда" или "точка-много точек", реализуемые с помощью концентратора; "кольцо" (одинарное без защиты, двойное с защитой или счетверенное с полной дуплексной защитой); ячеистая сеть с возможностью динамической маршрутизации.Для организации такой магистрали достаточно в ее конечных точках установить терминальные мультиплексоры WDM, а в промежуточных точках - оптические усилители, если этого требует расстояние между конечными точками. В рекомендации ITU-T G.692 определены три типа усилительных участков, то есть участков между двумя соседними мультиплексорами WDM: v L (Long) - участок состоит максимум из 8 пролетов ВОЛС и 7 оптических усилителей, максимальное расстояние между усилителями до 80 км при общей максимальной протяженности участка 640 км; v V (Very long) - участок состоит максимум из 5 пролетов ВОЛС и 4 оптических усилителей, максимальное расстояние между усилителями до 120 км при общей максимальной протяженности участка 600 км; v U (Ultra long) - участок без промежуточных усилителей длиной до 160 км. Оптические мультиплексоры ввода-вывода (OADM) могут вывести из общего оптического сигнала волну определенной длины и ввести туда сигнал этой же длины волны, так что спектр транзитного сигнала не изменится, а соединение будет выполнено с одним из абонентом, подключенных к промежуточному мультиплексору. OADM может выполнять операции ввода-вывода волн оптическими средствами или с помощью промежуточного преобразования в электрическую форму. Обычно полностью оптические (пассивные) мультиплексоры ввода-вывода могут отводить небольшое число волн, так как каждая операция вывода требует последовательного прохождения оптического сигнала через оптический фильтр, который вносит дополнительное затухание. Если же мультиплексор использует электрическую регенерацию сигнала, то количество выводимых волн может быть любым в пределах имеющегося набора волн, так как транзитный оптический сигнал предварительно полностью демультиплексируется.Кольцевая топология обеспечивает живучесть сети WDM за счет наличия резервных путей. Методы защиты трафика, применяемые в WDM, аналогичны методам SDH. Если какое-либо соединение защищается, то между его конечными точками устанавливаются два пути - основной и резервный. Мультиплексор конечной точки сравнивает два сигнала и выбирает сигнал лучшего качества (или сигнал по умолчанию).
Вопрос: Компоненты ВОСП с WDM.
Оптические транспондеры (трансляторы). Оптические транспондеры применяются для изменения длины волны оптического сигнала. Обычно эти устройства применяются в терминальных мультиплексорах для преобразования поступающих от сетей SDH или пакетных сетей сигналов в стандартном окне 1300 нм в сигнал одной из волн частотного плана ITU-T (и обратного преобразования). Транспондеры являются также и регенераторами сигналами, так как чаще всего изменение длины волны сигнала происходит за счет его промежуточного преобразования в электрическую форму.Существуют также полностью оптические преобразователи длин волн, называемые оптическими конверторами (Optical Converter) или оптическими оптическими обменниками (Optical Changer, OX) - термин Optical Translator оставлен за оптико-электрическим преобразователями. Полностью оптические преобразователи длин волн могут быть созданы на основе различных принципов, в частности с применением межфазовой модуляции в волоконном усилителе, когда входящая волна используется для модулирования исходящей волны. Полностью оптическое преобразование длины волны существенно удешевляет сеть, так как позволяет отказаться от дорогостоящего промежуточного преобразования сигнала в электрическую форму. Мультиплексоры и демультиплексоры. Каждый лазерный передатчик в системе WDM выдает сигнал на одной из заданных частот. Все эти сигналы (каналы) необходимо мультиплексировать (объединить друг с другом) в единый составной сигнал. Устройство, которое выполняет эту функцию, называется оптическим мультиплексором MUX (или OM). Аналогичное устройство на другом конце линии связи разделяет составной сигнал на отдельные каналы и называется оптическим демультиплексором DEMUX (или OD). Оптическое мультиплексирование и демультиплексирование основано на комбинированных или расположенных последовательно друг за другом узкополосных фильтрах. В частности, для фильтрации применяют тонкопленочные фильтры, волоконные или объемные брэгговские дифракционные решетки, сварные биконические волоконные разветвители, фильтры на основе жидких кристаллов, устройства интегральной оптики (матрицы фазовых волноводных дифракционных решеток или фазары). В настоящее время наибольшее распространение получили устройства оптического мультиплексирования и демультиплексирования с частотным интервалом между отдельными каналами в 100 ГГц (~0,8 нм), наиболее распространенный в существующих системах WDM. Появляющиеся в последнее время мультиплексные устройства могут обеспечить большую плотность размещения каналов с частотным интервалом 50 ГГц и меньше. Современные оптического мультиплексоры создаются преимущественно на основе тонкопленочных фильтров и, немного реже – на матрицах волноводных дифракционных решеток и волоконных брэгговских решетках. Тонкопленочный фильтр состоит из нескольких слоев прозрачного диэлектрического материала с различными показателями преломления, нанесенных последовательно друг за другом на оптическую подложку. На каждой границе раздела между слоями из-за различия их показателей преломления часть падающего светового пучка отражается обратно. Этот отраженный свет усиливает или подавляет падающий (отраженная волна интерферирует с падающей) в зависимости от длины волны. Надлежащим образом подобрав показатель преломления и толщину каждого слоя, можно получить фильтр, который будет пропускать любой заданный диапазон длин волн и отражать все остальные (рис. 4.12). Выбор диэлектрических материалов ограничен, так как многие материалы с хорошими оптическими свойствами имеют физические качества, далекие от требуемых. В общем случае, чем жестче требования к фильтру, тем большее число слоев необходимо нанести на подложку. Несмотря на имеющиеся сложности, эта технология позволяет, незначительно изменяя процесс производства, создавать недорогие фильтры с различными специальными спектральными свойствами. В мультиплексорах и демультиплексорах используются обычно одноступенчатые тонкопленочные фильтры, каждый из которых выделяет из составного сигнала (или добавляет в него) один канал. Фильтры расположены под наклоном к оптической оси, чтобы отраженный свет не попадал обратно в систему. Наклонное расположение фильтров изменяет эффективную толщину слоев и меняет таким образом полосу пропускания, что необходимо учитывать при проектировании фильтров
Рисунок 4.12 - Тонкопленочный фильтр (1– падающая волна, 2 – отраженная волна, 3 – прошедшая волна)Тонкопленочные фильтры имеют достаточно узкую полосу пропускания и используются в системах WDM с 16-ю или 32-мя каналами. В современных системах с более плотным расположением каналов используют другие технологии. Волоконная брэгговская решетка – это, по сути, оптический интерферометр, встроенный в волокно. Волокно, легированное некоторыми веществами (обычно германием), может изменять свой показатель преломления под воздействием ультрафиолетового света. Если облучить такое волокно ультрафиолетовым излучением с определенной пространственной периодической структурой, то волокно превращается в своего рода дифракционную решетку. Другими словами, это волокно будет практически полностью отражать свет определенного, наперед заданного диапазона длин волн, и пропускать свет всех остальных длин волн. 
Рисунок 4.13 - Волоконная брэгговская решеткаЦентральная длина волны фильтра на основе регулярной волоконной брэгговской решетки определяется ее периодом, полоса пропускания обратно пропорциональна ее длине. Оба этих параме|
|
|
