3.2 Многоволновое уплотнение оптических несущих (WDM).Классификация WDM систем

 

Увеличение пропускной способности ВОСП путем дальнейшего наращивания Uпер методами электронного временного мультиплексирования ограничивается увеличением  влияния дисперсионных характеристик ОВ, которое выражается в увеличение относительного уширения оптических импульсов с увеличением дальности передачи, т.к., чем выше скорость, тем меньше длительность тактовых интервалов (STM-4–1600пс; STM-16–400пс; STM-64–100пс; STM-256 – 25пс). Это уширение приводит к межсимвольным помехам, а следовательно к ухудшению системных  параметров ВОСП – коэффициент ошибок и  Q - фактор. Чтобы выдержать нормы на системные параметры приходиться уменьшать дальность передачи.

Задача увеличения пропускной способности решается с помощью технологииWDM (Wavelenght Divison Multiplexing) – многоволнового уплотнения оптических несущих.

Оптическое мультиплексирование с разделением по длинам волн МРДВ (WDM) – сравнительно новая технология оптического (или спектрального) уплотнения, которая была разработана в 1970-1980 годах.

Основная схема системы c WDM имеет вид, представленный на рисунок 3.1.

Здесь n входных потоков данных (кодированных цифровых импульсных последовательностей) модулируют (модуляция основной полосой) с помощью оптических модуляторов Mi оптические несущие с длинами волн λi. Модулированные несущие мультиплексируются (объединяются) с помощью мультиплексора WDM Mux в агрегатный поток, который после усиления (с помощью бустера или мощного усилителя – МУ) подается в ОВ.

*Q-фактор-отношение электрического сигнала к шуму в решающей схеме приемника цифрового сигнала

3.1.gif

Рисунок 3.1. Структурная схема системы передачи с WDM

На приемном конце поток с выхода ОВ усиливается предварительным усилителем – ПУ, демультиплексируется, т.е. разделяется на составляющие потоки – модулированные несущие λ i, которые детектируются с помощью детекторов Дi (на входе которых могут дополнительно использоваться полосовые фильтры Фi для уменьшения переходных помех и увеличения тем самым помехоустойчивости детектирования), и, наконец, демодулируются демодуляторами ДMi, формирующими на выходе исходные кодированные цифровые импульсные последовательности. Кроме МУ и ПУ в системе могут быть использованы и линейные усилители – ЛУ.

Волновое мультиплексирование первоначально было направлено на объединение двух основных несущих  1310нм и 1550нм (2 и 3-го окна прозрачности) в  одном ОВ, что позволило  удвоить емкость системы (грубое WDM).

Далее, согласно классификации  WDM на основе канального плана, следует отметить технологию СWDM -  грубые WDM (Coarse WDM) – системы с частотным разносом каналов, не менее 200ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 16 каналов, в диапазоне длин волн 1271-1611нм.Технология CWDM может применяться везде, где используется передача Ethernet-трафика по оптической линии, и при этом она не предъявляет новых требований к оптоволокну.

DWDM - плотные WDM (Dense WDM),системы с разносом каналов не менее 100 ГГц, позволяющие мультиплексировать, не более 64 каналов. Полоса длин волн округленно 1530-1565нм.

HDWDM - высокоплотные WDM (High Dense WDM). СП с разносом каналов 50 ТГц и менее, позволяющие мультиплексировать свыше 64 каналов.

Преимущества WDM:

1. 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.

2. Применение технологии WDM позволяет исключить дополнительную прокладку оптических кабелей в существующей сети. Даже если в будущем стоимость волокна уменьшится за счет использования новых технологий, волоконно-оптическая инфраструктура (проложенное волокно и установленное оборудование) всегда будет стоить достаточно дорого.

3. Для ее эффективного использования, необходимо иметь возможность в течение долгого времени увеличивать пропускную способность сети и менять набор предоставляемых услуг без замены оптического кабеля. Технология WDM предоставляет именно такую возможность.

4. Технология WDM пока применяется в основном на линиях связи большой протяженности, где требуется большая полоса пропускания. Сети городского и регионального масштаба и системы кабельного телевидения потенциально также являются широким рынком для технологии WDM. Необходимость эффективно использовать проложенный кабель привела к значительному увеличению числа каналов, передаваемых по одному волокну, и уменьшению расстояния между ними. В настоящее время системы с частотным интервалом между каналами 100 ГГц (~ 0,8 нм) и меньше называют системами плотного волнового мультиплексирования DWDM. Теоретически возможна передача в любом диапазоне длин волн, однако практические ограничения оставляют для использования в системах WDM узкий диапазон в окрестности длины волны 1550 нм. Но даже этот диапазон предоставляет огромные возможности для передачи данных.

5. Быстрая окупаемость вложенных оператором в её внедрение средств и получение прибыли.