Перспективы развития волоконно-оптических линейных трактов – ЧАСТЬ 1

Вся    история    развития   многоканальной    проводной   связи    представляет   собой непрерывное, бесконечное  решение ведущими  специалистами  мира  в  этой  области  двух основных  технических  проблем   –   повышение  пропускной   способности   и  увеличение дальности связи используемых на данном этапе развития многоканальных систем передачи. В   настоящее  время  на  сетях  связи  активно  внедряются  и  используются   волоконно- оптические  системы  передачи  SDH.  Они  имеют  высокие (порядка  2,5;  10  и  40  Гбит/с) скорости передачи оптических сигналов в СЛТ и длины секций регенерации этих трактов до 100 км и более. Производительность  (произведение скорости передачи на длину RS) таких СЛТ превышает  производительность ЦЛТ на кабелях с металлическими парами  в  100 и более    раз,   что   радикально   увеличивает  экономическую   эффективность    волоконно- оптических СЛТ.

Но и сегодня считается, что двумя важнейшими техническими параметрами линейных трактов являются его информационная пропускная способность и максимальное расстояние между соседними регенераторами. Это объясняется тем, что в ближайшие годы потребность в    увеличении   числа   каналов  будет   возрастать,  а   регенерация   оптических   ЦЛС   на транспортной сети вне пунктов доступа должна быть исключена. Что же сегодня предлагают специалисты-разработчики, желая «преодолеть» эти две проблемы техники многоканальной проводной связи на большие (сотни, тысячи километров) расстояния? В данном подразделе предпринята попытка ответить на поставленный вопрос.

3.6.1.  Спектральное разделение оптических сигналов

Системы  передачи  SDH  строятся  с  использованием метода  временного  разделения каналов (см. подразд. 2.2.6, рис. 2.20, 2.21). Таким путем были созданы и высокоскоростные мультиплексоры, формирующие сигналы уровней STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с).

Например, SLM типа TransXpress SL-64 компании Siemens, формирующий на  выходе поток со скоростью передачи 9953,28 Мбит/с, т. е. порядка 10 Гбит/с (см. рис. 2.2, б), сегодня уже освоен и широко представлен на рынке. Мультиплексор уровня  STM-256 (40 Гбит/с) технически реализуем, однако эта реализация стоит пока весьма дорого, поэтому серьезного коммерческого  использования оборудования уровня  STM-256  следует  ожидать  не  ранее 2004 г. [63].

Оптические   СЛТ   для   передачи   сигналов    таких   мультиплексоров    строятся   с использованием ООВ с нулевой (на длине волны 1,3 мкм) или смещенной (на длине волны 1,55 мкм) дисперсией,  а также нового поколения одномодовых  инжекционных лазеров и высокочувствительных ЛФД.   При   этом   в     пунктах    доступа   и   в     необслуживаемых регенерационных  пунктах  (НРП)  выполняется   сопряжение  электронных  и  оптических устройств   аппаратуры,    где    происходят    электронно-оптические    и    оптоэлектронные преобразования передаваемых и принимаемых сигналов.

Скорости   передачи   10   Гбит/с   оптического   ЦЛС   соответствует длина   тактового интервала 10 пс, отводимого на один символ при обработке  электрических  и оптических сигналов.

Попытки разработчиков систем передачи SDH использовать метод ВРК для  создания мультиплексоров, формирующих  на  выходе сигналы  модулей  STM-256  и  STM-1024  со скоростями передачи  40 и 160 Гбит/с, соответственно,  в  течение  нескольких лет (1996 – 1998 гг.)  не  давали  положительных  результатов.  Таким   скоростям  передачи  сигналов соответствуют длины тактовых интервалов 2,5 пс и 0,625 пс = 625 фс соответственно, т. е. обработка указанных сверхскоростных потоков требует применения сверхкоротких (пико- и фемтосекундных) импульсов. Однако  устройства  полупроводниковой микроэлектроники и оптической  электроники  при   их   сопряжении  (совместной работе)  такие  сверхкороткие импульсы   обрабатывают   с  временными  задержками,  соизмеримыми  с  длительностью импульсов, что затрудняет разделение сигналов.

Но эти трудности были преодолены. В 1999 г. появились сообщения, что  компания Siemens разработала мультиплексор типа SMA-256 (40 Гбит/с) [78], а в лаборатории Bell Labs компании  Lucent  создана  первая в  мире  синхронная  система  передачи,  обеспечивающая пропускную способность 160 Гбит/с одного оптического тракта [12].

Достигнутые  успехи   в    области  оптической  электроники  и  интегральной   оптики позволили существенно расширить  границы  скорости  передачи  оптических  сигналов за пределы скоростей, обеспечиваемых системами передачи SDH, используя метод оптического мультиплексирования  с   разделением   по   длине   волны   WDM,   или   со   спектральным разделением оптических сигналов [14, 78, 80, 84, 101].

Под   оптическим   мультиплексированием  здесь   понимается   объединение   сигналов нескольких ОПД, например, систем передачи SDH, в один оптический ЦЛС, передачу этого ЦЛС по одному ООВ на заданное расстояние и разделение  принятого ЦЛС в  очередном пункте доступа на заданное число оптических  цифровых сигналов. Это стало возможным благодаря   созданию   узкополосных    полупроводниковых  лазеров,   имеющих   ширину спектральной линии излучаемого  сигнала несколько сотых долей нанометра (0,05…0,09) и меньше, оптических  фильтров для  разделения  близких  по  частоте  оптических  сигналов, широкополосных    оптических    усилителей,    и    благодаря    тому,    что     спектральная характеристика  коэффициента  затухания  ООВ  в    окрестности   заданной  длины  волны, например, λ = 1,55 мкм имеет определенную ширину полосы пропускания (см. рис. 3.6). В этой полосе можно образовать несколько оптических трактов, в каждом из которых сигналы различных  систем  передачи  SDH  передаются  на  различных  длинах  волн. Длины  волн сигналов, передаваемых по  соседним  трактам,  должны  отличаться  настолько,  чтобы  их можно было надежно разделить в приемной аппаратуре очередного пункта доступа.

Не рассматривая здесь историю возникновения и развития систем  передачи  WDM, с которой кратко можно ознакомиться в работах [78, 103], отметим, что существенный прорыв в  этой области произошел в  1996 -1998 гг.  Он обусловлен, с одной стороны, переходом к интегральным  оптическим  технологиям,  а  с  другой  –  миниатюризацией  и  повышением качества элементов традиционной дискретной оптики.

Различают три основных вида систем передачи WDM:

а)  простые, у которых разнос оптических трактов составляет не менее 3,2 нм (разнос по частоте Δf = 400 ГГц), они позволяют образовать не более 8 оптических трактов в одном ООВ;

б)  плотные (Dense) системы передачи WDM, или системы передачи DWDM, у которых разнос оптических трактов составляет не более 0,8 нм (разнос по частоте Δf = 100

ГГц); они позволяют образовать 40 или даже 80 оптических трактов в одном ООВ;

в)   высокоплотные  (High-Dense)  системы  передачи  WDM,  или   системы   передачи HWDM,  которые  имеют  разнос  оптических  трактов 0,4  нм  и  менее  (разнос  по частоте Δf = 50 ГГц и менее);  они позволяют образовать 160 и более оптических трактов в   одном   ООВ.  В  некоторых  публикациях  системы  передачи  HWDM называют сверхплотными, т.  е.  системами  передачи  сверхплотного   волнового мультиплексирования UWDM (Ultra-Dense Wavelength Division Multiplexing).

Рассмотрим простейший вариант волнового мультиплексирования. Он представлен на рис. 3.48. Такая схема позволяет в  одном ООВ со смещенной  дисперсией  в  окрестности длины  волны λ  =  1,55  мкм  образовать два  достаточно  широко разнесенных  оптических тракта, сигналы которых  отличаются по  длине волны, например, на Δλ  = 10 нм или по частоте на Δf = 1250 ГГц. В первом тракте оптический ЦЛС одной системы передачи SDH передается  на  длине  волны λ1   =  1545  нм,  а  во  втором тракте  оптический  ЦЛС  другой системы  передачи  SDH  –  на  длине  волны λ2   =  1555  нм.  В  каждом  из  образованных оптических трактов ЦЛС могут иметь разные или одинаковые, например 10 Гбит/с, скорости передачи.

Рис. 3.48

Структурная схема рассмотренного варианта построения системы  передачи  WDM для одного направления приведена на рис. 3.49. Основными устройствами этой схемы являются:

1)  оптический мультиплексор ОМ-2, или объединитель 2:1 с двумя входными и одним выходным оптическими портами;

2)  оптический демультиплексор ODM-2, или волоконно-оптический разветвитель 1 х 2 с одним входным и двумя выходными оптическими портами;

3)  полосовые    оптические     фильтры    ПОФ,     формирующие     монохроматические оптические потоки на выходах ОПД и входах ОПМ.

Рассмотрим   кратко   работу   приведенной  на   рис.   3.49   структурной   схемы.   При мультиплексировании оптических  сигналов два потока  электрических  видеоимпульсов с выходов SLM   двух  систем   передачи   SDH   поступают   на   входы   ОПД   этих   систем.

Поступающими    сигналами   оптические    излучения   лазеров   ОПД    модулируются    по интенсивности. На выходе ОПД1  формируется оптический ЦЛС  первой системы передачи SDH на длине волны λ1  = 1545 нм, а на выходе ОПД2  –  оптический ЦЛС второй системы передачи SDH на длине волны λ2  = 1555 нм. Эти сигналы проходят полосовые оптические фильтры    ПОФ1       и    ПОФ2       соответственно,   на    выходах    которых    формируются монохроматизированные   потоки.   Оптический   мультиплексор   ОМ-2   объединяет   их   в результирующий линейный поток λ1 + λ2, поступающий в ООВ линейного кабеля.

Источник: Хмелёв К. Ф. Основы SDH: Монография. – К.: ІВЦ «Видавництво «Полігехніка»», 2003.-584 с.:ил.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100