Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
ГЛАВА 1
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
ГЛАВА 2
ОСНОВЫ
2.1 ТЕХНОЛОГИИ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
C технологией WDM, как и с передачей данных по оптическому волокну в целом, связано множество разнообразных и часто малоизвестных физических явлений, практических и экономических ограничений. Глава 2 посвящена технологиям оптической связи и начинается с краткого введения в традиционные системы TDM и их эволюцию. После этого подробно рассматриваются системы WDM и их компоненты. Глава 2 завершается рассмотрением отличий между технологиями TDM и WDM и переходом к детальному рассмотрению важнейших параметров компонентов WDM в главе 3.
2.2 ВРЕМЕННОЕ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ
Полоса пропускания оптического волокна значительно шире, чем требуется на практике любому отдельно взятому приложению. Необходимость максимально эффективно использовать возможности передачи информации по оптическому волокну послужила толчком для интенсивных исследований.
Первой стали применять технологию TDM, которая широко используется в обычных системах электросвязи. Эта технология предусматривает объединение нескольких входных низкоскоростных каналов в один составной высокоскоростной канал. Входные каналы по очереди модулируют высокочастотную несущую в течение выделенных им коротких промежутков времени (тайм-слотов), которые периодически повторяются. Например, в течение первого тайм-слота несущая модулируется первым входным каналом, в течение второго - вторым, в течение третьего - третьим, в течение четвертого - четвертым, в течение пятого - снова первым, в течение шестого - снова вторым и т. д. (рис. 2.1).
1Ш
® ©
мультиплексор 4X1
Рис. 2.1 В системах TDM все информационные каналы передаются по одному волокну на одной длине волны в течение соответствующих тайм-слотов
Мультиплексор на одной стороне канала связи собирает данные со всех источников и передает их по волокну в течение соответствующих тайм-слотов. Демультиплексор на другой стороне линии связи выделяет тайм-слоты, считывает данные и передает их соответствующим пользователям уже в виде единых выходных потоков.
Использование технологии TDM позволило увеличить пропускную способность волоконно-оптических линий связи до 10 Гбит/с. Линии со скоростью 10 Гбит/с будут постепенно заменять первоначально использовавшиеся системы TDM со скоростью
ГЛАВА 2
ОСНОВЫ
2,5 Гбит/с. Скорость передачи 10 Гбит/с в некотором роде разграничивает два типа систем TDM. Выше этой скорости некоторые основные характеристики оптического волокна - поляризационная модовая дисперсия, хроматическая дисперсия - начинают значительно влиять на качество передачи и должны приниматься во внимание при разработке систем связи. Это является серьезным препятствием для ведущихся в настоящее время разработок систем TDM со скоростями передачи 40 Гбит/с и выше. Кроме того, для дальнейшего увеличения скорости требуются новые методы модуляции лазерного излучения, что ведет к росту сложности и стоимости приемопередающего оборудования. В табл. 2.1 приведены стандартные интерфейсы и соответствующие им скорости передачи иерархий SDH/SONET.
Таблица 2.1 Стандартные интерфейсы и соответствующие им скорости передачи.
Оптический модуль SONET Синхронный транспортный модуль SDH Скорость передачи
OC-3 STM-1 155 (155,52) Мбит/с
OC-12 STM-4 622 (622,08) Мбит/с
OC-48 STM-16 2,5 (2,48832) Гбит/с
OC-192 STM-64 10 (9,9533) Гбит/с
OC-768 STM-256 40 (39,813) Гбит/с
Одним из существенных факторов, ограничивающих скорость передачи сигнала, является хроматическая дисперсия. Хроматической дисперсией называют как зависимость эффективного показателя преломления от длины волны, так и ее следствие - увеличение ширины оптических импульсов при их распространении по волокну. Для узкополосного лазера (с шириной спектра не более 0,1 нм) при увеличении скорости передачи с 2,5 Гбит/с (STM-1 6) до 1 0 Гбит/с (STM-64) из-за влияния хроматической дисперсии максимально возможная протяженность линии связи уменьшается в 1 6 раз. Применение методов, уменьшающих влияние хроматической дисперсии, ведет к увеличению потерь, стоимости и сложности системы. Для стандартного ступенчатого одномодового волокна (G.652 по классификации ITU) максимальная дальность передачи со скоростью 1 0 Гбит/с без компенсации и коррекции дисперсии составляет
50-75 км.
Для уменьшения влияния хроматической дисперсии в качестве источников излучения применяют узкополосные лазеры с длиной волны излучения, близкой к длине волны нулевой дисперсии волокна. Работать непосредственно на длине волны нулевой дисперсии волокна не следует из-за возрастающего влияния эффекта четырехволнового смешения FWM (Four-Wave Mixing), которое мы рассмотрим далее в главе 3. К сожалению, частота излучения лазеров с внутренней модуляцией может определенным образом меняться во времени. Это негативное явление называется чирпированием (Chirp), а модулированный сигнал, несущая которого меняется таким образом -чирпированным сигналом. Чирпирование приводит к значительному расширению спектра генерируемых импульсов. Его можно значительно уменьшить, используя в
