Лекция №1 Тема: Содержание, предмет и метод «Коммуникация данных»

Лланила начала.
G.694 МСЭ-Т. Рекомендация 2 рекомендует 
использовать до 18 несущих с шагом 20 нм. 
Технология CWDM используется для сжатия по длине волны (спектра) 
нескольких каналов Gigabit Ethernet в пару физических оптических волокон, что 
экономит ресурсы волокна и позволяет получать новые топологические решения 
с использованием оптических мультиплексоров. 
В системах CWDM спектры соседних информационных каналов 
расположены на значительном расстоянии друг от друга, обычно 20 нм (2500 
ГГц) для третьего прозрачного окна. 
Основное назначение технологии CWDM — расширение информационной 
емкости оптической линии связи на требуемом уровне при очень низких (по 
сравнению с DWDM) затратах. Эта цель достигается за счет использования 
широкого спектрального диапазона между каналами. 
Однако с системами CWDM есть две проблемы: 
- на гораздо меньших длинах волн почти в два раза больше потерь, что 
значительно снижает дальность передачи; 
- В связи с наличием в волокне гидроксильной группы ON существуют 
ограничения по количеству каналов из-за пика поглощения на длине волны 1383 
нм. 
Системы CWDM обеспечивают 40 Гбит/с по 16 каналам при скорости 
передачи 2,5 Гбит/с по одному каналу. Если в системе используется диапазон 
длин волн 1270-1610 нм, она называется системой FS-CWDM (Full-spectrum 
CWDM). В настоящее время технология CWDM может позволить учащимся 
работать по технологии DWDM с точки зрения параметра расстояния. 

---

378 
В настоящее время технология HDWDM обеспечивает передачу 160 
(Nortel, Lucent, Siemens) и 256 (Alcatel) оптических каналов с плотностью. 
Компания Alcatel объявила об увеличении общей скорости передачи по одному 
оптическому волокну на 10 Гбит/с. В ходе тестовых испытаний по ВОЛС с 
дальностью передачи 100 км было передано 256 оптических каналов со 
скоростью 40 Гбит/с. При этом общая скорость передачи увеличилась до 10,25 
Гбит/с. 
Рассмотрим теперь сравнительный анализ типов применяемых систем 
волнового уплотнения U приведен в таблице 4.1. 
Типы WDM 
Расстояние 
между 
каналами 
Diapazon 
Количество 
каналов 
Расходы 
1 
CWDM 
20, 25 nm 
O, E, S, C, L 
максимум 
18 ta 
ниже 
2 
DWDM 
1,6 nm 200, 
100, 50 GGts 
S, C, L 
десятки / 
сотни 
выше 
3 
HDWDM 
0,4 nm 
25, 12, 5 
GGts 
C, L 
десятки 
выше 
Таблица 4.1 
Анализ работы систем WDM с помощью программного обеспечения 
OptiSystem Технология WDM позволяет дополнительно увеличить пропускную 
способность линии связи без изменения существующего электрооборудования. 
Новые каналы добавляются в оптическое волокно на новой длине волны без 
изменения существующих каналов. Каждый канал может иметь разные 
протоколы и скорости, и их не нужно синхронизировать. Кроме того, технология 
TDM может быть применена к каждому каналу системы WDM, что обеспечивает 
большую гибкость в распределении полосы пропускания между отдельными 
пользователями. 

---

379 
Как упоминалось выше, первые устройства WDM позволяли передавать от 
4 до 16 каналов по 1 волокну. Сигналы Synchronous Digital Hierarchy 
SDH/SONET (скорость 1,5 Гбит/с) могут передаваться по каждому из этих 
каналов. 
Мы решили использовать OptiSystem, чтобы дать вам представление о том, 
как работает эта технология. Прежде чем анализировать работу технологии, 
немного информации об OptiSysten. 
OptiSystem — это набор симуляторов системы оптической связи для 
проектирования, тестирования и оптимизации практически любого типа 
оптического соединения на физическом уровне широкого спектра оптических 
сетей, от систем аналогового видеовещания до межконтинентальных 
магистральных сетей. Симулятор системного уровня, основанный на 
реалистичном моделировании систем оптоволоконной связи. OptiSystem имеет 
мощную среду моделирования и действительно иерархическое определение 
компонентов и систем. 
Его возможности можно легко расширить, добавив пользовательские 
компоненты и бесшовные интерфейсы к ряду широко используемых 
инструментов. OptiSystem совместима с инструментами проектирования 
Optiwave OptiAmplifier и OptiBPM. 
OptiSystem служит для широкого спектра приложений, от проектирования 
сетей CATV/WDM и проектирования контуров SONET/SDH до проектирования 
карт и проектирования передатчиков, каналов, усилителей и приемников. Ниже 
вы можете увидеть интерфейс этой программы. 
Рисунок 4.5. Интерфейс ОптиСистем 

---

380 
Мы рассмотрим моделирование 4 каналов с использованием 1 волокна с 
помощью этой программы. Нам понадобятся следующие компоненты: 
- Pseudo случайная последовательность битов может использоваться для 
создания двоичной последовательности псевдослучайных битов. Битовую 
последовательность 
можно 
подключить 
к 
визуализатору 
двоичной 
последовательности, чтобы можно было увидеть результирующую битовую 
последовательность. 

Компонент генератора импульсов -NRZ позволяет пользователям 
создавать невозвратную последовательность импульсов, закодированную 
путем ввода цифрового сигнала. 

-Модулятор Маха-Цендера используется для управления 
амплитудой оптической волны. Входной волновод разделен на 
интерферометрические плечи двух волноводов. Если на одно из плеч 
подается напряжение, то для волны, проходящей через это плечо, 
происходит фазовый сдвиг. 

- Непрерывный лазер - ориентирован на большую мощность и 
более высокую производительность, поэтому вы увидите, что 
большинство лазеров непрерывного действия используются в 
промышленных условиях. Некоторыми из отраслей, которые вы 
используете чаще всего, являются автомобильная, аэрокосмическая, 
электронная и полупроводниковая промышленность, а также медицинская 
сфера. 

WDM — это технология, которая увеличивает пропускную 
способность, позволяя передавать разные потоки данных на разных 
частотах по одной и той же оптоволоконной сети. На длинах волн WDM 
сигналы не зависят друг от друга. 

Оптическое волокно (или английское волокно) 
представляет собой гибкое прозрачное волокно, образованное путем 

---

381 
вытягивания стекла (кремнезема) или пластика до диаметра, немного 
превышающего толщину человеческого волоса. 

Оптический усилитель — это устройство, которое 
усиливает прямой оптический сигнал без необходимости его 
предварительного преобразования в электрический сигнал. Оптический 
усилитель можно рассматривать как лазер без оптического резонатора или 
с обратной связью от резонатора. 

Демультиплексор — это комбинированная схема, которая 
принимает только один ввод данных, но этот ввод может быть направлен 
через несколько выходов. Демультиплексор — это процесс, обратный 
мультиплексору. 

Оптический детектор — это устройство, которое преобразует 
световые сигналы в электрические сигналы, которые затем могут быть 
усилены и обработаны. Фотодетектор является важным элементом любой 
волоконно-оптической системы, такой как оптическое волокно или 
источник света. Фотодетекторы могут определять производительность 
оптоволоконного соединения. 

Генератор (лат. Generator - генератор) - устройство, 
вырабатывающее электроэнергию от внешнего источника энергии или 
преобразующее энергию одного вида в другой.

Анализатор BER используется для оценки коэффициента 
битовых ошибок на основе алгоритма Гаусса при передаче короткой 
последовательности битов. 
В программе «Оптисистема» для поиска вышеуказанных компонентов 
выбирается команда «Найти компонент» (рис. 4.6). 

---

382 
Рисунок 4.6. Найти компоненты 
Введите название нужного компонента в поле ниже и выберите команду 
«Поиск». (Рисунок 4.8) 
Рисунок 4.7. Окно поиска 
Аналогично находим остальные необходимые компоненты. После того, 
как мы собрали все необходимые компоненты, приступаем к сборке 
необходимой блок-схемы. 

---

383 
Рисунок 4.8. Мультиплексорная часть WDM 
На картинке выше мы собрали мультиплексор WDM (рис. 4.8). Соберите 
демультиплексор WDM ниже (Рисунок 4.9) 
Рисунок 4.9. Часть демультиплексора WDM 
Теперь давайте соединим их через оптическую линию. (Рисунок 4.10)
Рисунок 4.10. WDM 4x1 

---

384 
В интерфейсе OptiSystem выберите «Макет» > «Группы параметров» > 
«Частота» и назначьте четырем каналам разные частоты (рис. 4.11 и 4.12). 
Рисунок 4.11. Группа параметров 
Рисунок 4.12. Частотное окно для лазеров непрерывного действия 
Выбрана команда «Рассчитать» (рис. 4.13). 
Рисунок 4.13. Процесс расчета 

---

385 
Наконец, мы получаем результаты анализа от анализаторов. Результат 
анализа анализатора BER (рисунок 4.14). 
Рисунок 4.14. Результаты анализатора BER 
Рисунок 4.15. Результаты оптических анализаторов спектра 
Два 
оптических 
анализатора 
спектра 
устанавливаются 
после 
мультиплексора WDM и перед демультиплексором WDM. Они показывают, что 
через один канал пропускают 4 канала и возникают искажения в оптической 
линии длиной 5 км. 

---

386 
Рисунок 4.16. Результат оптических измерителей мощности 
Оптические измерители мощности установлены в 3-х местах. Первый из них 
берется после мультиплексора WDM, второй берется с оптического усилителя, а 
третий берется после оптического усилителя. А после оптического усилителя 
видно значительный прирост. 
В настоящее время технология WDM позволяет создавать каналы с разницей 
(1 нм) между соседними каналами по одному волокну, то есть уплотненное 
мультиплексирование — технология DWDM. 
Эта технология является одной из улучшенных версий технологии WDM. 
Производители устройств DWDM разработали несколько 10-канальных 
систем каналов, которые представляют собой экспериментальные системы, 
предназначенные для передачи 100 лабораторных каналов по 1 волокну. 
Скорости этих каналов могут достигать до 1 Тбит/с. 
Сети DWDM имеют следующие основные преимущества: 
- высокая скорость передачи; 
- Возможность обеспечения 100% резервов на базе кольцевой топологии; 
- Возможность использования любой технологии на канальном уровне за 
счет прозрачности оптоволоконных каналов; 
- возможность просто увеличить количество каналов в оптическом стволе. 
Основными недостатками сетей DWDM являются: 
- для каждой длины волны используется отдельный битовый фильтр; 
- Для каждой длины волны требуются отдельные лазеры. 

---

387 
Системы CWDM намного грубее, чем обычные системы WDM, т.е. они 
используются в сети с частотой 20 нм. В системах, не требующих большого 
количества каналов, он считается заменой дорогим системам DWDM. 
Технология CWDM характеризуется достаточным размером интервала 
между каналами (20 нм или 25 нм). В системах CWDM можно организовать до 
18 каналов и использовать несколько модовых концентраций и одномодовые 
волокна. 
Технология HDWDM в настоящее время позволяет передавать сигналы со 
160 (Nortel, Lucent, Siemens) и 256 (Alcatel) оптическими каналами со скоростями 
передачи 10 и 2,4 Гбит/с соответственно, общий диапазон передачи по одному 
оптическому волокну Системы HDWDM запущены в промышленности, 
допускающие передачу 1,6 и 0,625 Тбит/с соответственно. 
Таким образом, применение технологии WDM в волоконно-оптических 
системах передачи является эффективным. Потому что при использовании 
технологии WDM нет необходимости менять существующие оптические линии 
связи. Новые каналы создаются за счет новых длин волн. Каждый канал может 
иметь разные протоколы и скорости, и они не требуют синхронизации. Кроме 
того, технология TDM может применяться к любому скоростному каналу WDM.