Электронный учебно-методический комплекс по ТМ и О ЦВОСП

Как было отмечено ранее волновое мультиплексирование первоначально было направлено на объединение двух основных несущих 1310 нм и в одном оптоволокне, что позволяло удвоить емкость системы и было оправдано всей историей развития ВОЛС. Многие стандартные системы SDH предлагают это и сейчас, как один из вариантов конфигурации. Ряд исследователей называет такие системы широкополосными WDM (разнос по длине волны – 240 нм) в противовес узкополосным WDM (разнос в которых был на порядок ниже – 24-12 нм, что давало возможность разместить в 3 окне 4 канала).

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

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 WDM предполагалось, их использование в третьем и четвертом окнах прозрачности спектра ОВ.

Чтобы обеспечить взаимную совместимость оборудования различных производителей, было предложено стандартизировать номинальный ряд оптических несущих, т.е. создать канальный или частотный план. Эту задачу решил сектор стандартизации Международного союза электросвязи (МСЭ), разработав стандарт ITU — Rec. G.692. Первоначально в основу проектастандарта был положен канальный план с равномерным расположением несущих частот каналов, с их разносом на 0,1 ТГц (100 ГГц). Выбранному спектральному диапазону длин волн, от 1528,77 нм до 1569,59 нм, соответствует область частот шириной 5,1 ТГц. При выборе постоянного шага равного 100 ГГц, в этом диапазоне можно максимально разместить 51 канал. При этом шаг по  длине волны получается разным — от 0,78 нм до 0,821 нм (или в среднем 0,8 нм).  При выборе постоянного шага h=0,1 ТГц (100 ГГц) в этом диапазоне можно разместить максимально 51 канал. Несущие, соответствующие этим каналам указаны в верхнем ряду нижеследующей таблицы №1 (для пересчета на длины волн используется обычная (уточненная) формула  λ= 2.99792458•10¹⁷/f [нм/Гц], при этом шаг по λ получается разным  - от 0,780 до 0,821 нм, или в среднем 0,8 нм).

Таблица № 1

При использовании шага 0,2 ТГц (200 ГГц, или всреднем 1,6 нм) можно получить производную таблицу(Табл.2). И так далее.

 

Таблица 2

Однако в дальнейшем выяснилось, что целый ряд производителей разработал оборудование, способное формировать и выделять оптические несущие, отстоящие друг от друга на 50 ГГц (0,4 нм). В то же время, для многих приложений не требуется такого плотного заполнения рабочего диапазона и расстояние между каналами можно увеличить до 200 и даже 400 ГГц. Таким образом, окончательная версия стандарта ITU G.692 разрешает расстановку каналов с шагом 50, 100, 200 и 400 ГГц (соответственно 0,4; 0,8; 1,6 и 3,2 нм по длине волны). При шаге в 0,4 нм в диапазоне 1529 — 1565 нм удается разместить до 102 каналов. В настоящее время ITU рекомендовал для использования диапазон между каналами 25 и 12,5 ГГц (0.2 и 0.1 нм), что дает возможность получения до 204 каналов.

Весь стандартный диапазон в канальном плане Dст поделен на два поддиапазона: S (Shortband, использующий более короткие длины волн) и L (Longband, использующий более длинные волны). Выбор того или иного поддиапазона диктуется достижимой неравномерностью АВХ в этом поддиапазоне.

Расширения числа каналов можно достичь двумя путями: уменьшением шага h до 0,05 ТГц (50 ГГц) и частичным расширением частотного плана до 191,0 ТГц, что дает возможность довести число каналов максимально до 102; расширением стандартной полосы Dст вправо до частот порядка 186 ТГц (1612 нм), что позволяет удвоить Dст 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 (ConventionalBand) – обычная полоса и L-Band (LongwaveBand) – диннноволновая полоса (в терминологии BellLabs.) С-диапазон разбит на два поддиапазона S(R) – высокочастотная часть (синяя полоса) и L(R) – низкочастотная часть (красная полоса).

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 1612,65 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).

Стандартный частотный план для систем WDM (ITU-T Rec, G.692)приведен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Стандартный частотный план

 

Расширение рабочих диапазонов до указанных  L и S областей оптического спектра нашло отражение в последней версии Рек. G.962. Были приняты следующие обозначения диапазонов: 0 - 1260…1360нм; Е – 1360…1460нм; S – 1460…1530нм; С – 1530…1565; L – 1565…1626;U– 1625…1675нм (таблица 3.3).

 

Таблица 3. 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	Shortwavelength
C	1530…1565	Стандартный	Conventional
L	1565…1625	Длинноволновый	Longwavelength
U	1625…1675	Сверхдлинноволновый	Ultra-long wavelengh

 

Во всех случаях частотное разнесение каналов определяется следующими факторами: линейными переходами между каналами, возникающими в мультиплексорах, демультиплексорах и между оптическими фильтрами, расположенными в блоке OA/OD; нелинейными переходами между каналами, возникающими в ОВ.

Наиболее опасными являются переходы из-за четырехволнового смешивания (ЧВС). Так как для ОВ различных типов мощности помех от этих переходов разные, то частотные планы разрабатываются отдельно для каждого типа волокон.

В рекомендации МСЭ-Т G.692 разработаны частотные планы только для третьего окна прозрачности и волокон, соответствующих рекомендациям G.652, G.655, G.653, где указываются значения центральных частот каналов и их количество при различных НЧР (100, 200, 400, 600, 1000 ГГц).