Dwdm to‘lqinli zichlashtiruvchi texnologiyalarning turlari va qo‘llanish sohasi Reja: Kirish

12.4-rasm.
Uskunaning odatiy tarkibi to'lqin uzunliklarini o'zgartiradigan kerakli miqdordagi optik transponderlar va ularning barchasini bitta multispektral signalga aralashtiradigan optik multipleksordir.
Optik transponder- terminalga kirish uskunasi va WDM liniyasi o'rtasidagi interfeysni ta'minlovchi qurilma. SDH (SDH) tizimlari uchun ITU G.957 tavsiyalariga muvofiq, chiqish optik interfeyslarida spektral parametrlarning ruxsat etilgan qiymatlari quyidagi qiymatlarga ega: spektral chiziq kengligi Dl≈ ± 0,5 nm (STM -16 uchun) va markaz to'lqin uzunligi 1530 ... 1565 nm oralig'ida har qanday qiymatga ega bo'lishi mumkin. Optik multipleksorning kirishlari optik signallarni qabul qilishlari kerak, ularning spektral parametrlari ITU-T G.692 tavsiyasi bilan belgilangan standartlarga qat'iy mos kelishi kerak. Shubhasiz, agar SDH optik transmitterlarining chiqishlaridan signallar multipleksorlarning optik kirishlariga berilsa, multiplekslash amalga oshirilmaydi. Zarur muvofiqlik WDM uskunasida maxsus to'lqin uzunligi konvertori - transponderdan foydalanish orqali erishiladi. Ushbu qurilma turli xil optik kirish va chiqishlarga ega bo'lishi mumkin. Ammo parametrlari G.957 tavsiyalari bilan belgilanadigan har qanday transponder kirishiga optik signal berilishi mumkin bo'lsa, uning chiqish signallari G.692 tavsiyalarining parametrlariga mos kelishi kerak. Bundan tashqari, agar m optik signallar multiplekslangan bo'lsa, u holda transponder chiqishida har bir kanalning to'lqin uzunligi ITU chastota rejasiga muvofiq ulardan faqat bittasiga to'g'ri kelishi kerak.
Optik (de) multipleksor CWDM. Multiplekser / demultipleksator turli to'lqin uzunlikdagi signallarni ajratishga qodir dispersiya elementiga asoslangan. Zamonaviy CWDM tizimlarida, qoida tariqasida, optik tashuvchilarni ajratish uchun nozik plyonkali filtrlarga (TFF, Thin Film Filter) asoslangan nisbatan arzon qurilmalar qo'llaniladi. Bunday qurilmalarni kiritish yo'qolishi har bir kanal uchun taxminan 1 dB ni tashkil qiladi (8 kanalli qurilma uchun haqiqiy tizimlarda 2,5 dB dan kam olingan). Yupqa plyonka texnologiyasi qo'shni kanallarning yuqori izolyatsiyasi (izolyatsiyasi) bilan tavsiflanadi - taxminan 30 dB, yuqori harorat barqarorligi - 0,002 nm / ° S, bu haroratning ± o'zgarishi bilan ishlaydigan to'lqin uzunligining ± 0,07 nm ga o'zgarishiga teng. 35 ° S. To'lqin uzunliklarini 20 nm oraliqda ajratish DWDM filtrlariga qaraganda sezilarli darajada kamroq dielektrik qatlamlarga ega bo'lgan filtrlarni talab qiladi (mos ravishda taxminan 50 va 150 qatlam), bu xarajatlarga ijobiy ta'sir ko'rsatadi.
Ko'p qatlamli yupqa plyonkali filtrlardan foydalanishga asoslangan multiplekserlar / demultipleksatorlar (de) seriyali tipdagi multipleksorlardir, ya'ni bitta filtr bitta kanalni ajratadi. Bunday qurilmalardan ko'p kanalli tizimlarda foydalanish (amalda, 4 dan ortiq) kiritish yo'qotilishining sezilarli darajada oshishiga olib kelishi mumkin va bu holda parallel yoki gibrid parallel seriyali turdagi panjara (de) multipleksorlari. ba'zan ishlatiladi. Ularning ishlash printsipi shundan iboratki, kiruvchi signal to'lqin o'tkazgich plitasi orqali o'tadi va to'lqin o'tkazgichlari to'plami bo'ylab taqsimlanadi, ular aslida to'lqinli to'lqinli panjara (AWG) diffraktsiya tuzilishi. Bunday holda, barcha to'lqin uzunliklari hali ham har bir to'lqin qo'llanmasida mavjud, ya'ni. signal multipleks bo'lib qoladi, faqat parallellashtiriladi. To'lqin o'tkazgichlarining uzunligi bir-biridan belgilangan miqdorda farq qilganligi sababli, oqimlar uzunlik bo'ylab boshqa yo'ldan o'tadi. Natijada, yorug'lik oqimlari to'lqin o'tkazgich-plastinkada to'planadi, bu erda ular yo'naltiriladi va fazoviy ajratilgan maksimallar yaratiladi, ular uchun chiqish qutblari hisoblab chiqiladi. Jarayonning fizikasi texnologiyaga nom bergan an'anaviy difraksion panjara bilan bir xil. Multiplekslash teskari yo'l bilan sodir bo'ladi.
WDM texnologiyasining asosiy printsipi (to'lqin uzunligi bo'linishi, chastota bo'linishi multipleksatsiyasi) - turli xil tashuvchi to'lqin uzunliklarida bir optik tolada bir nechta signallarni uzatish qobiliyati. Rossiya telekommunikatsiyalarida WDM texnologiyasidan foydalangan holda yaratilgan uzatish tizimlari "multiplekslash tizimlari" deb ataladi.



Hozirgi vaqtda WDM tizimlarining uchta turi mavjud:
1. CWDM (qo'pol to'lqin uzunligi-division multiplexing) - optik tashuvchilar oralig'i 20 nm (2500 GHz) bo'lgan tizimlar. Ishlash diapazoni 1261-1611 nm bo'lib, unda 18 tagacha simplex kanallarini amalga oshirish mumkin. ITU standarti G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing) - optik tashuvchilar oralig'i 0,8 nm (100 GHz) bo'lgan tizimlar. Ikkita ish diapazoni mavjud - 1525-1565 nm va 1570-1610 nm, ularda 44 tagacha simplex kanallarini amalga oshirish mumkin. ITU standarti G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division multiplexing) - optik tashuvchilar oralig'i 0,4 nm (50 GHz) yoki undan kam bo'lgan tizimlar. 80 tagacha simpleks kanallarini amalga oshirish mumkin.

Ushbu maqola (sharh) DWDM siqishni tizimlarida monitoring muammosiga e'tibor beradi, har xil turdagi WDM tizimlari haqida batafsil ma'lumotni havolada topishingiz mumkin.
DWDM to'lqin uzunligini bo'linish multiplekslash tizimlari tashuvchi to'lqin uzunligining ikkita diapazonidan birini qo'llashi mumkin: C-diapazoni - 1525-1565 nm (an'anaviy tarmoqli yoki C-tasmasi ham paydo bo'lishi mumkin) va L-tasmasi - 1570-1610 nm (uzun to'lqin uzunligi yoki L-) band).
Ikki diapazonga bo'linish turli xil operatsion kuchaytirish diapazonlariga ega bo'lgan turli xil optik kuchaytirgichlardan foydalanish bilan oqlanadi. An'anaviy kuchaytirgich konfiguratsiyasi uchun daromad o'tkazuvchanligi taxminan 30 nm, 1530-1560 nm, bu C diapazoni. Uzoq to'lqin uzunligi diapazonida (L-band) kuchaytirish uchun erbium kuchaytirgichining konfiguratsiyasi erbium tolasini uzaytirish yo'li bilan o'zgartiriladi, bu esa 1560-1600 nm to'lqin uzunligidagi daromad diapazonining o'zgarishiga olib keladi.

Hozirgi vaqtda C-diapazonli DWDM uskunalari Rossiya telekommunikatsiyalarida katta e'tirofga sazovor bo'ldi. Bu ushbu diapazonni qo'llab-quvvatlaydigan turli xil uskunalarning ko'pligi bilan bog'liq. Shuni ta'kidlash kerakki, uskunalar ishlab chiqaruvchilari ham taniqli mahalliy kompaniyalar, ham etakchi jahon brendlari, shuningdek, ko'plab yuzsiz Osiyo ishlab chiqaruvchilari.
Multiplekslash tizimining har qanday qismida (turidan qat'iy nazar) asosiy muammo optik kanaldagi quvvat darajasidir. Birinchidan, DWDM siqishni tizimi odatda nimadan iboratligini tushunishingiz kerak.
DWDM tizimining komponentlari:
1) Transponder
2) Multiplekser / demultipleksator
3) Optik kuchaytirgich
4) Xromatik dispersiya kompensatori

Transponder kiruvchi mijoz optik signalining 3R-regeneratsiyasini ("qayta shakllantirish", qayta kuchaytirish", "retiming" - signalning shakli, quvvati va vaqtini tiklash) amalga oshiradi. Transponder, shuningdek, mijoz trafigini bir uzatish protokolidan (ko'pincha Ethernet) boshqasiga, ko'proq shovqinga qarshi immunitetga (masalan, FEC yordamida OTN) o'zgartirishi va signalni liniya portiga uzatishi mumkin.

Oddiyroq tizimlarda OEO-konvertor transponder vazifasini bajarishi mumkin, u 2R-regeneratsiyani (“qayta shakllantirish”, “qayta kuchaytirish”) amalga oshiradi va uzatish protokolini o'zgartirmasdan mijoz signalini chiziq portiga uzatadi.

Mijoz porti ko'pincha optik qabul qiluvchilar uchun uyasi sifatida ishlab chiqilgan bo'lib, unga mijoz uskunasi bilan aloqa qilish uchun modul kiritilgan. Transponderdagi chiziqli port optik qabul qiluvchi uchun uyasi yoki oddiy optik adapter sifatida ishlab chiqilishi mumkin. Chiziq portining dizayni butun tizimning dizayni va maqsadiga bog'liq. OEO konvertorida chiziq porti har doim optik qabul qiluvchi uyasi sifatida yaratilgan.
Ko'pgina tizimlarda oraliq bo'g'in, transponder tizimning narxini pasaytirish uchun yoki muayyan vazifada funktsional ortiqcha bo'lganligi sababli chiqarib tashlanadi.
Optik multipleksorlar alohida WDM kanallarini bir vaqtning o'zida bitta optik tola orqali uzatish uchun guruh signaliga birlashtirish (aralashtirish) uchun mo'ljallangan. Optik demultipleksatorlar qabul qiluvchi tomonda qabul qilingan asosiy tarmoqli signalni ajratish uchun mo'ljallangan. Zamonaviy multiplekslash tizimlarida multiplekslash va demultiplekslash funktsiyalari bir qurilma - multipleksor/demultipleksator (MUX/DEMUX) tomonidan amalga oshiriladi.

Multipleksator / demultipleksatorni an'anaviy ravishda multiplekslash va demultiplekslash birligiga bo'lish mumkin.
Erbium qo'shilgan optik tolaga asoslangan optik kuchaytirgich (Erbium Doped Fiber Amplifier-EDFA) optoelektronik konversiyasiz kiritilgan guruhning optik signalini (oldindan demultiplekslashsiz) kuchini oshiradi. EDFA kuchaytirgichi ikkita faol elementdan iborat: Er3 + bilan qo'shilgan faol tola va mos nasos.

Turiga qarab, EDFA +16 dan +26 dBm gacha bo'lgan chiqish quvvatini ta'minlay oladi.
Kuchaytirgichlarning bir nechta turlari mavjud, ulardan foydalanish ma'lum bir vazifa bilan belgilanadi:
Kirish optik quvvat kuchaytirgichlari (kuchaytirgichlar) - marshrutning boshida o'rnatiladi
Optik preamplifikatorlar - optik qabul qiluvchilar oldidagi yo'lning oxirida o'rnatiladi
Chiziqli optik kuchaytirgichlar - kerakli optik quvvatni saqlash uchun oraliq kuchaytirish tugunlariga o'rnatiladi.
Optik kuchaytirgichlar DWDM to'lqin uzunligi bo'linadigan multiplekslash tizimlariga ega uzoq ma'lumotlar liniyalarida keng qo'llaniladi.
Dispersiyani qoplash moduli optik tolada uzatiladigan, o'z navbatida, xromatik dispersiya bilan buzilgan optik signallarning shaklini tuzatish uchun mo'ljallangan.
Xromatik dispersiya - optik toladagi fizik hodisa bo'lib, turli to'lqin uzunlikdagi yorug'lik signallari turli vaqt oralig'ida bir xil masofani bosib o'tadi, bu esa uzatiladigan optik impulsning kengayishiga olib keladi. Shunday qilib, xromatik dispersiya retranslyatsiya yo'lining uzunligini cheklovchi asosiy omillardan biridir. Standart tolaning xromatik dispersiya qiymati taxminan 17 ps / nm.
Qayta uzatish uchastkasining uzunligini oshirish uchun uzatish liniyasiga xromatik dispersiya kompensatorlari o'rnatiladi. Kengaytirish bo'g'inlarini o'rnatish ko'pincha 10 Gbit / s yoki undan ko'p uzatish liniyasini talab qiladi.
DCMning ikkita asosiy turi mavjud:
1. Elyaf, kompensatsion xromatik dispersiya - DCF (Dispersion Compensation Fiber). Ushbu passiv qurilmalarning asosiy komponenti 1525-1565 nm to'lqin uzunligi oralig'ida salbiy xromatik dispersiyaga ega bo'lgan tolalardir.

2. Bragg panjarasi asosidagi xromatik dispersiyaning kompensatori - DCM FBG (Dispersion kompensatsiya moduli Fiber Bragg panjarasi). Shiqillagan tola va optik sirkulyatordan iborat passiv optik qurilma. O'zining tuzilishi tufayli chirped tola 1525-1600 nm to'lqin uzunligi oralig'ida kiruvchi signallarning shartli salbiy xromatik dispersiyasini hosil qiladi. Qurilmadagi optik sirkulyator signallarni tegishli chiqishlarga yo'naltiruvchi filtrlash moslamasi sifatida ishlaydi.
Shunday qilib, standart sxema faqat ikki turdagi faol komponentlardan iborat - transponder va kuchaytirgich, ularning yordami bilan uzatiladigan signallarning joriy quvvat darajasini kuzatish mumkin. Transponderlar optik uzatgichlarda o'rnatilgan DDMI funktsiyasiga asoslangan yoki o'zlarining monitoringini tashkil qilish bilan liniya portlarining holatini kuzatish funktsiyasini amalga oshiradilar. Ushbu funktsiyadan foydalanish operatorga ma'lum bir aloqa kanalining holati to'g'risida dolzarb ma'lumotlarni olish imkonini beradi.
Optik kuchaytirgichlar teskari aloqa kuchaytirgichlari bo'lganligi sababli ular doimo kirish tayanch tarmoqli signalini (barcha kirish signallarining umumiy optik quvvati) va chiquvchi asosiy tarmoqli signalni kuzatish funktsiyasiga ega. Ammo bu monitoring muayyan aloqa kanallarini kuzatishda noqulaydir va uni baholash sifatida foydalanish mumkin (yorug'likning mavjudligi yoki yo'qligi). Shunday qilib, ma'lumotlarni uzatish kanalidagi optik quvvatni boshqarish uchun yagona vosita transponderdir.
Va muhrlash tizimlari nafaqat faol, balki passiv elementlardan ham iborat bo'lganligi sababli, muhrlash tizimlarida to'liq huquqli monitoringni tashkil etish juda ahamiyatsiz va talab qilinadigan vazifadir.

To'lqin uzunligini bo'linish multiplekslash texnologiyasi (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) ko'p terabit tezlikda ishlaydigan yangi avlod optik magistrallarini yaratish uchun mo'ljallangan. Optik tolali aloqa liniyalaridagi ma'lumotlar bir vaqtning o'zida juda ko'p yorug'lik to'lqinlarini o'tkazdi. DWDM tarmoqlari kanallarni almashtirish printsipi asosida ishlaydi, har bir yorug'lik to'lqini bitta spektral kanal bo'lib, muhim ma'lumotdir.

DWDM imkoniyatlari

Bitta toladagi kanallar soni - 1550 nm oyna shaffofligida 64 yorug'lik nurlari. Har bir yorug'lik to'lqini ma'lumotni 40 Gb / s tezlikda uzatadi. 100 Gbit/s gacha tezlikda maʼlumotlar uzatish tezligiga ega apparat taʼminotini ishlab chiqish ham olib borilmoqda va Cisco allaqachon bunday texnologiyani ishlab chiqishda davom etmoqda.
DWDM texnologiyasida oldingi to'lqin uzunligini bo'linish multiplekslash texnologiyasi (Wave Division Multiplexing, WDM) mavjud bo'lib, u 1310 nm va 1550 nm to'rtta spektral kanalli uzatish oynalaridan foydalanadi, tashuvchilar oralig'i 800-400 GGts. Multiplekslash DWDM "zichlashtirilgan" deb nomlanadi, chunki u to'lqin uzunliklari orasidagi WDM ga qaraganda ancha kichikroq masofani ishlatadi.

Chastotalar rejalari

Hozirgi vaqtda chastota rejasining ikkitasi (ya'ni bir-biridan doimiy qiymat bilan ajratilgan chastotalar to'plami) G.692 Sektori ITU-T tavsiyasi bilan belgilanadi:

• 
  100 gigagertsli (0,8 nm = YES) chastota rejasi pog'onasi (qo'shni chastota kanallari orasidagi masofa), bunda ma'lumot uzatish to'lqini 41 1528,77 (196,1 TGs) dan 1560,61 nm (192,1 TGs) oralig'ida qo'llaniladi;
  
• 
  Chastota rejasi 50 gigagertsli (YES = 0,4 nm) bosqichma-bosqich, 81 to'lqin uzunligining bir xil diapazonida uzatish imkonini beradi.
  
• 
  Ba'zi kompaniyalar, shuningdek, 25 gigagertsli chastotali qadamlar bilan ishlashga qodir bo'lgan to'lqin uzunligi bo'linmali multiplekslash uskunasi (High-Dense WDM, HDWDM) deb ataladigan uskunalarni ishlab chiqardilar.
  

O'ta zich DWDM tizimlarini qurishdagi asosiy muammo shundaki, chastota pog'onasi kamayishi bilan qo'shni kanallar spektrlarining bir-birining ustiga chiqishi va yorug'lik nurlarining xiralashishi kuzatiladi. Bu xatolar sonining ko'payishiga va tizimda ma'lumotlarni uzatishning imkonsizligiga olib keladi
DWDM chastota rejalari
Quyidagi kanallarda hozirda har xil turdagi DWDM tizimlari, CWDM, HDWDM, WDM uchun rejalar qo'llanilmoqda.

DWDM chastotasi rejalari

Optik tolali kuchaytirgichlar

DWDM texnologiyasining amaliy muvaffaqiyati ko'p jihatdan optik tolali kuchaytirgichlarning ko'rinishini aniqladi. Optik qurilmalar to'g'ridan-to'g'ri 1550 nm diapazondagi yorug'lik signallarini kuchaytiradi, bu esa SDH tarmog'ida ishlatiladigan regeneratorlar kabi elektr shakliga oraliq konvertatsiya qilish zaruratini yo'q qiladi. Elektr signallarini qayta tiklash tizimlarining kamchiliklari shundaki, ular ma'lum bir kodlash turini olishlari kerak, bu esa ularni ancha qimmatga keltiradi. Optik kuchaytirgichlar, "shaffof" uzatish ma'lumotlari kuchaytirgich birliklarini yangilamasdan liniya tezligini oshirishga imkon beradi. Optik kuchaytirgichlar orasidagi uchastkaning uzunligi 150 km yoki undan ko'proqqa yetishi mumkin, bu esa ishlab chiqarilgan tejamkor DWDM magistrallarini ta'minlaydi, bunda multipleks uchastkaning uzunligi bugungi kunda 1 dan 7 gacha bo'lgan oraliq optik kuchaytirgichlardan foydalangan holda 600-3000 km ni tashkil qiladi.
ITU-T G.692 tavsiyasi kuchaytiruvchi bo'limlarning uch turini, ya'ni ikkita qo'shni multipleksor, DWDM orasidagi bo'limlarni aniqladi:

•