Электронный учебно-методический комплекс по ТМ и О ЦВОСП

Рисунок 4.1Типовая конфигурация системы ВОЛП с DWDM.

T_x– передающие транспондеры;R_x– приемные транспондеры.

 Оптические интерфейсы аппаратуры WDM и DWDMдолжны быть совместимыми с аппаратурой SDH – STM-16; STM-64.

 Для СП SDH допустимые значения спектральных параметров на выходных интерфейсах  согласно рекомендации G-957:

1.    Ширина спектральной линии –Δλ = 0,5нм (STM-16); Δλ = 0,1нм (STM-64);

2.    Центральная оптическая длина волны может иметь любое значение в пределах – 1530-1565 нм.

Поэтому, если на вход ОМ подать оптические сигналы с выходов оптических передатчиков мультиплексируемых каналов SDH, то такая система работать не будет. Поэтому в составе схемы содержатся транспондеры, которые приводят в соответствие спектральные параметры стандарта G-957 со спектральными параметрами стандарта G-692.

Количество транспондеров определяется числом уплотняемых оптических сигналов. Длина волны на выходе каждого из них должна соответствовать только одному из каналов сетки частот: 1 – λ1; 2 – λ2 и  т.д.

С выходов транспондеров оптические сигналы поступают на строго определенные входы оптического мультиплексора, R_м1 - R_мm, соответствующие указанным длинам волн.

ОМ в каждом оптическом канале вносит значительные потери. Для снижения стоимости аппаратуры разработчики и изготовители часто используют волоконные разветвители (в качестве ОМ), которые делят, вводимый в него световой поток на заданное количество (m) частей. При этом потери в оптическом канале могут достигать 12 и более дБ, в зависимости от коэффициента деления. Также потери значительно уменьшают энергетический потенциал системы. Для их компенсации включают оптический усилитель мощности – ОУ (ОУпд - усилитель передачи или бустер), который увеличивает мощность группового оптического сигнала от +17 до +27 дБм.

С увеличением мощности возрастают оптические нелинейные явления в процессе распространение оптического излучения по волокну.

Различают следующие явления:

·          Самомодуляция фазы оптической несущей;

·          Перекрестная модуляция фазы;

·          Смещение четырех волн (ЧBC)и т.д.

Эти явления проявляются в виде дополнительных импульсов и перекрестных помех при многоканальной передаче. С увеличением мощности проявляются и другие явления.Поэтому стандартом G-692  регламентируется суммарная оптическая мощность, вводимая в волокно. Она  ограничивается на уровне +17дБм (50мВт).

Величина +17дБм установлена не окончательно, и в последующих вкладках в рекомендации принималось увеличение до +23дБм, а в настоящее время - до +27дБм.

Кроме сетки оптических частей и предельного уровня оптической мощности группового сигнала, установлены также стандарты на структуры соединительной линии с WDM.

Три варианта структурного построения линии:

·   L(long) – длинная линия с пассивным участком длинной до 80 км.и общими потерями до 22дБ. В такой линии допускается включение до 7-ми промежуточных оптических усилителей при максимальной длине линии до 640км

·   V(very) – очень длинная линия с пассивным участком до 120 км. и потерями до 33 дБ. При этом допускается включение до 4-х промежуточных оптических усилителей, при общей длине линии до 600 км.

·  U(ultra) – сверхдлинная линия, состоящая из одного пассивного участка длиной 160 кмбез промежуточных усилителей. Максимальное допустимое затухание на этом участке составляет 44дБ.

Определения L, VиU  относятся к длине пассивного участка (рис.4.1). ПОУ компенсируют потери энергии в ОВ.

Структурная схема промежуточного оптического усилителя приведена на рисунке 4.2.

В состав промежуточного оптического усилителя входят:

ОУпр – оптический усилитель приема;

ПОА – переменный оптический аттенюатор;

КД – компенсатор хроматической дисперсии;

ОУпд – оптический  усилитель передачи;

Рисунок 4.2 Структурная схема промежуточного оптического усилителя

Длина оптической линии ограничивается не только величиной потерь и скоростью передачи, но и хроматической дисперсией. Её компенсируют специальными компенсаторами.

Компенсаторы могут быть дискретными и протяженными.Дискретные – это дифракционные решетки Брэгга, а протяженные отрезкиволокна с отрицательной дисперсией.

У дискретных компенсаторов малое затухание (1 дб), они используются в одноволновых системах, т.к. имеют узкую полосу пропускания.

В многоволновых системах их придется ставить в каждом оптическом канале. Поэтому в этих системах используются протяженные компенсаторы.

Длина такого волокна может достигать несколько километров, и вносить затухание 10-15 дб. Часто компенсирующее волокно распределяется на несколько НРП, в которых устанавливаются промежуточные усилители, компенсирующие затухание линейного тракта. Второй каскад этого усилителя компенсирует затухание КД.

Первый каскад ОУ – оптический усилитель приема (ОУпр-предусилитель). Второй – усилитель передачи (ОУпд). Между ними включен переменный оптический аттенюатор ПОА, последовательно с ним КД. 

_______________________________________________________

*Вследствие этого в различных ПОУ могут потребоваться разные длины компенсатора волокна, которые вносят разные затухания

Длины пассивных кабельных участков линии могут вносить различные затухания и дисперсию оптических импульсов.* Для того чтобы все ПОУ имели одинаковые коэффициенты усиления и одинаковый уровень мощности на выходе, устройство включенное между выходом 1 каскада ПОУ и выходом 2 каскада должно вносить одинаковое затухание, что достигается с помощью ПОА.        

Основными преимуществами сетей DWDM являются:

 - возможность получения наиболее масштабного и рентабельного способа расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз;

 - возможность обеспечить 100% защиту на основе кольцевой топологии;

 - позволяет использование любых технологий канального уровня, благодаря прозрачности каналов оптических волокон;

 - пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.

В настоящее время на рынке появились принципиально новые, солитоновые DWDM-системы, которые позволяют существенно увеличить пропускную способность каналов и дальность передачи. Основное свойство оптического солитона - возможность распространения оптического импульса без дисперсионного расплывания. 

Солитон - это модулированный по интенсивности оптический импульс, который за счет нелинейного взаимодействия между спектральными составляющими поддерживает неизменной форму оптического сигнала по мере его распространения в волокне. В линейных средах спектральные составляющие оптического импульса не взаимодействуют между собой, что приводит к дисперсионному расплыванию сигнала. При учете нелинейного эффекта перераспределения энергии между спектральными составляющими можно избежать дисперсионного расплывания сигнала, распространяющегося вдоль волокна.

   Данная технология представляется наиболее перспективной для передачи сигнала STM-256 (40 Гбит/с) на большие расстояния. Однако солитоновые технологии накладывают определенные требования на оптические кабели, что может повлечь необходимость их полной замены на существующих сетях.