Спектральное уплотнение каналов

Развитие современных транспортных технологий связи временного мультиплексирования SDH (Synchronous Digital Hierarchy - Синхронная Цифровая Иерархия) к началу 21 века достигло своего предела по скорости передачи данных на уровне STM-64 (9.8 Гб/с). Применение перспективной инфраструктуры Ethernet в данный момент ограничивается скоростью 10 Гб/с, хотя постепенно начинает внедряться оборудование поддерживающее поток в 40 Гб/с, 100Гб/с системы пока еще находятся на стадии лабораторных испытаний. Большинство операторов связи используют емкость своих сетей на уровне близком к 100% и требуют дальнейшего расширения полосы пропускания и, как правило, обладают ограниченным количеством линий оптического волокна. Дальнейшее строительство кабельных магистралей потребует привлечения больших материальных ресурсов, поэтому рациональнее использовать более экономичное решение по частотному уплотнению сигналов существующей оптики. С начала 90-х годов 20 века существуют и совершенствуются системы грубого CWDM (Coarse Wavelength-Division Multiplexing) и плотного DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing) спектрального мультиплексирования каналов. 

На рынке производства систем спектрального уплотнения присутствуют мировые лидеры телекома NEC , Alcatel-Lucent, ECI, Huawei и большой ряд бюджетных марок, таких как QTECH, FlexGain и другие, что говорит о большой востребованности технологии CWDM. 

Технология грубого уплотнения CWDM применяется в качестве ядра городской транспортной сети и частично может распространяться на область на расстоянии до 80-160 километров. Оборудование данных систем наиболее простое и может реализовываться в виде простейших мультиплексоров пассивного типа, активных компактных мультиплексоров с минимальными функциями управления, плат расширения для действующих мультиплексоров SDH. Подобные решения позволяют размещать элементы сети на крупных узлах связи в стойках, базовых станциях контейнерного типа и даже непосредственно в муфтах кабеля. 

Использование одной оптической жилы стандарта G.652 позволяет организовать до 4 каналов передачи данных 10 Гб/с, 8 каналов уровня STM-16 или 2.5 Гб/с (рисунок 1), две жилы допускают 16 каналов связи (рисунок 2). Спектральная характеристика современных кабелей, которая показывает увеличение затухания на длинах волн менее 1200 нм (превышает 0.35 Дб/км) и более 1700 нм (превышает 0.2 Дб/км), ограничивает наращивание количества каналов с сохранением приемлемой дальности передачи.



Рисунок 1. Одноволоконная линия связи.


Рисунок 2. Двухволоконная линия связи.

В основе сетей грубого спектрального уплотнения используются 5 диапазонов длин волн, полученным благодаря усовершенствованным технологиям производства оптического кабеля с достижением рабочей полосы пропускания 340 нм: O – Original, первичный диапазон - 1260-1360 нм, E – Extended , расширенный диапазон - 1360-1460 нм, S – Short, коротковолновый диапазон - 1460-1530 нм, C – Conventional , стандартный диапазон - 1530-1570 нм, L – Long, длинноволновый диапазон 1570-1625 нм, график распределения несущих длин волн представлен на рисунке 3.



Рисунок 3. Несущие волны системы передачи CWDM. 

Для оптимального построения оптической линии применяются SFP модули, предоставляющие разные максимальные дистанции прохождения сигнала. В частности, для уплотнения передачи Gigabit Ethernet трафика используется оборудование с мощностью лазеров: -3…+2 dBm на расстоянии 60 км, +3…+6 dBm — 120 км, +5…+8 dBm — 160 км. Заявленные параметры будут ограничиваться количеством рабочих каналов из-за неравномерности потерь на разных длинах волн и вносимым затуханием установленного пассивного оборудования на участках связи, что требует расчета оптического бюджета индивидуально для каждой линии. Топология сетей грубого уплотнения предполагает два типа подключения – точка-точка как наиболее экономичное для устранения проблемы нехватки волокон и соединение с выделением каналов для организации связи на протяженных участках с количеством станций от трех и более. Архитектура сети «точка-точка» предполагает использование двух пассивных мультиплексоров, которые будут соединяться по одноволоконной или двухволоконной линии связи. Клиентская часть будет содержать соответственно до 8 или 16 портов. В случае использования «черно-белого» сигнала 1310/1550 нм в коммутаторах Ethernet или мультиплексорах SDH преобразование в окрашенный диапазон CWDM от 1270 до 1610нм происходит в отдельном блоке транспондера (медиаконвертора). Оптические модули могут поддерживать функцию DDMI (Digital Diagnostics Monitoring Interface) или DOM (Digital Optical Monitoring) для контроля минимального количества параметров: внутреннюю температуру, напряжение источника питания, ток смещения лазера, выходную мощность лазера и уровень принимаемого оптического сигнала. Удаленный мониторинг возможен с использованием веб-интерфейса. Пример организации сети с использованием одного волокна со схемой «точка-точка» приведен на рисунке 4.



Рисунок 4. Одноволоконная сеть топологии «точка-точка». 

Вариантом данной архитектуры может быть «соединение точка с пунктами ввода-вывода», когда с одной стороны присутствует мультиплексор сбора группового сигнала, а с другой — промежуточные пункты OADM (Optical Add-Drop Multiplexer), которые производят выделение необходимых каналов и транзит остальных по линии связи, второй мультиплексор в данном случае отсутствует. Каждый модуль OADM вносит свое затухание для группового сигнала, что необходимо учитывать при расчете необходимой дальности передачи трафика. Пример данного решения приведен на рисунке 5.



Рисунок 5. Одноволоконная сеть топологии «соединение точка с пунктами ввода-вывода». 

Архитектура «соединение с выделением каналов» содержит в себе два мультиплексора CWDM на оконечных пунктах и промежуточные пункты с модулями OADM, которые производят выделение нужных каналов и транзит остальных, вариант схемы представлен на рисунке 6.



Рисунок 6. Одноволоконная сеть топологии «соединение с выделением каналов». 

В качестве дополнительного функционала возможны передача и выделение вещания кабельного телевидения для мультиплексоров в конфигурации 2 CWDM + 1CaTV или 4 CWDM +1CaTV – реализуется схема деления канала TV. Количество общих портов CWDM ограничено до четырех для обеспечения совместимости с широкополосными передатчиками кабельного вещания, которые могут иметь отклонение по длине волны до 30 нм и искажать два соседних канала справа и слева по спектру.



Рисунок 7. Одноволоконная четырехканальная сеть с кабельным телевещанием. 

Модернизация существующих оптических сетей с применением технологии CWDM позволит с минимальными капиталовложениями увеличить объем передаваемого трафика до 8 раз на одно волокно, при необходимости обеспечить функции слежения за состоянием SFP модулей. Компактное пассивное оборудование не требует подвода электропитания, рационально задействует свободное пространство телекоммуникационных стоек на станциях, с возможностью установки на стенах и в кабельных муфтах. В случае требования более плотного размещения каналов передачи следует рассмотреть решения DWDM, которые содержат простые пассивные системы мультиплексирования до 32 каналов или активные, поддерживающие управление и мониторинг, рассчитанные на объединение до 100-200 длин волн.
акция сервис-центра написать нам скачать каталог заказать звонок