WDM представляет собой технологию, позволяющую осуществлять передачу по одному оптическому волокну нескольких информационных каналов на разных несущих частотах. Аббревиатура происходит от англ. Wavelength-division multiplexing, что буквально переводится как мультиплексирование с разделением по длине волны.
Данная технология основана на способности оптоволокна передавать свет одновременно разных длин волн без взаимной интерференции и дальнейшем мультиплексировании / демультиплексировании сигналов.
Принцип действия
В самом простом случае принцип действия систем со спектральным уплотнением можно разделить на этапы:
1) каждым лазерным передатчиком генерируется сигнал на определенной частоте из общей полосы;
2) перед вводом в оптическое волокно все эти сигналы посредством мультиплексора объединяются;
3) на приемном конце данные сигналы аналогично посредством демультиплексора разделяются.
Технология позволяет в едином световом потоке объединять от 4 до 80 (и даже более) каналов с различной длиной волны.
В сетях WDM ключевым элементом является мультиплексор. Сами сигналы поступают на длинах волн клиентского оборудования, а передаются уже на длинах волн, которые соответствуют частотному плану ITU DWDM.
Благодаря такому подходу возможно значительное увеличение пропускной способности канала: например, в 2003 году это была скорость до 10,72 Тбит/с, а уже в 2014 году цифра выросла до 27 Тбит/с. При этом использование технологии WDM возможно и на уже проложенных волоконно-оптических линиях.
С помощью WDM организовывается двусторонняя многоканальная передача трафика по одному оптическому волокну. К плюсам технологии относится возможность передавать высокоскоростной сигнал на сверхдальние расстояния без необходимости промежуточных пунктов, то есть не требуются устройства регенерации и усиления сигнала.
Оценка качества линии
Среди основных параметров определения сигнала в линии выделяется OSNR (отношение сигнала к шуму), или количество ошибок на линии. Этот параметр для оптических каналов включен в число первичных атрибутов оценки качества передачи.
Разновидности технологии спектрального мультиплексирования
В настоящее время распространение получили следующие технологии, основанные на спектральном мультиплексировании:
- 2-канальные WDM;
- CWDM, или грубое спектральное мультиплексирование;
- DWDM, или плотное спектральное уплотнение;
- HDWDM, или сверхплотное спектральное уплотнение.
2-канальные WDM
Возникли исторически первыми и работают на центральных длинах волн из 2-го и 3-го окон прозрачности кварцевого волокна (1310 и 1550 нм). Главный плюс таких систем – отсутствие влияния каналов друг на друга, обусловленное их большим спектральным разносом. Благодаря этому возможно либо удвоение скорости передачи по одному оптоволокну, либо организация дуплексной связи.
CWDM (Coarse WDM)
Грубое спектральное уплотнение базируется на использовании каналов в диапазоне 1270–1610 нм, которые отстают друг от друга на расстояние 20 нм.
Изначально диапазон 1260–1360 нм не использовался, только 1470–1610 нм (восемь длин волн). Это было связано с увеличением затухания на длинах волн менее 1310 нм. Чтобы избавиться от этого, на длине волны 1383 нм стали использовать специальные волокна с «водяным пиком».
В случае задействования системой всего диапазона волн (от 1270 до 1610 нм) она носит название FS-CWDM-система (Full-spectrum CWDM).
Система CWDM позволяет мультиплексировать до 18 каналов.
DWDM (Dense WDM)
Плотным спектральным мультиплексированием объединяется гораздо большее число длин волн, чем CWDM. Разнос каналов составляет около 100 ГГц.
DWDM-оборудование для мультиплексирования:
- С-диапазон: диапазон длин волн 1530–1565 нм. Если один канал имеет ширину 100 ГГц, то возможно объединение до 40 оптических каналов, если его ширина 50 ГГц – до 80 каналов;
- L-диапазон: диапазон длин волн 1570–1605 нм. При ширине канала 50 ГГц возможно объединение до 160 оптических каналов.
HDWDM (High Dense WDM)
Сверхплотным спектральным уплотнением количество уплотняемых каналов можно повысить еще в 2–4 раза, по сравнению с DWDM. Разнос каналов – 50 ГГц и менее.
Спектральное уплотнение каналов (Wavelength division multiplexing, WDM, буквально мультиплексирование с разделением по длине волны) - технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах.
Традиционные технологии телекоммуникаций позволяют по одному оптическому волокну передать только один сигнал. Суть же технологии спектрального, или оптического уплотнения заключается в возможности организации множества раздельных сигналов SDH по одному волокну, а, следовательно, многократном увеличении пропускной способности линии связи.
Основы этой технологии были заложены в 1958, еще до появления самой волоконной оптики. Однако прошло около 20 лет, прежде чем были созданы первые компоненты мультиплексных систем. Первоначально они создавались для лабораторных исследований, и лишь в 1980 году технология спектрального уплотнения WDM была предложена для телекоммуникаций. А еще через пять лет в исследовательском центре компании AT&T была реализована технология плотного спектрального уплотнения (Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM), когда удалось в одном оптическом волокне создать 10 каналов по 2 Gbps.
Технология WDM позволяет существенно увеличить пропускную способность канала (к 2009 году достигнута скорость 15,5 Тбит/с), причем она позволяет использовать уже проложенные волоконно-оптические линии. Благодаря WDM удается организовать двустороннюю многоканальную передачу трафика по одному волокну (в обычных линиях используется пара волокон - для передачи в прямом и обратном направлениях).
Принцип работы систем со спектральным уплотнением
В простейшем случае каждый лазерный передатчик генерирует сигнал на определенной частоте из частотного плана. Все эти сигналы перед тем, как вводятся в оптическое волокно объединяются мультиплексором (MUX). На приемном конце сигналы аналогично разделяются демультиплексором (DEMUX). Здесь, так же как и в SDH сетях, мультиплексор является ключевым элементом.
Передаваемый по технологии WDM световой поток, состоит из различных длин волн (λ).
Рисунок12.1 – Принцип передачи сигналов в WDM
То есть по одному волокну можно передавать более сотни стандартных каналов. Так, аппаратура, используемая при построении DWDM-сети Компании ТрансТелеКом, в максимальной конфигурации позволяет задействовать до 160 длин волн.
Принципиальная схема WDM достаточно проста. Для того чтобы организовать в одном волокне несколько оптических каналов сигналы SDH «окрашивают», то есть меняют оптическую длину волны для каждого такого сигнала. «Окрашенные» сигналы смешиваются при помощи мультиплексора и передаются в оптическую линию. В конечном пункте происходит обратная операция - «окрашенные» сигналы SDH выделяются из группового сигнала и передаются потребителю.
Рисунок12.2 –Мультиплексирование – демультиплексирование сигналов в WDM
Естественно, что для того чтобы передавать по одному волокну множество волновых потоков, технология WDM обеспечена оборудованием особой точности. Так, погрешность длины волны, которую обеспечивает стандартный лазер, применяемый в телекоммуникациях, примерно в сто раз больше, чем требуется в системе WDM.
По мере прохождения по оптическому волокну сигнал постепенно затухает. Для того чтобы его усилить, используются оптические усилители. Это позволяет передавать данные на расстояния до 4000 км без перевода оптического сигнала в электрический (для сравнения, в SDH это расстояние не превышает 200 км).
Рисунок 12.3 – Система предеачи WDM
Преимущества WDM очевидны. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем WDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.
В общем случае схема применения технологий WDM может быть представлена так, как указано на рисунке 3.
Рисунок 12.4.
Типовой состав оборудования представляет собой необходимое количество оптических транспондеров, осуществляющих преобразование длин волн и оптический мультиплексор, смешивающий их все в один мультиспектральный сигнал.
Оптический транспондер – устройство, обеспечивающее интерфейс между оборудованием оконечного доступа и линией WDM. Согласно рекомендациям МСЭ G.957 для систем СЦИ (SDH) допустимые значения спектральных параметров на выходных оптических интерфейсах имеют следующие значения: ширина спектральной линии Δλ≈±0.5 нм (для STM -16), а центральная длина волны может иметь любое значение в пределах диапазона 1530... 1565 нм. На входы же оптического мультиплексора должны поступать оптические сигналы, спектральные параметры которых, должны строго соответствовать стандартам, определённым рекомендацией ITU-T G.692. Очевидно, что если на оптические входы мультиплексоров подать сигналы с выходов оптических передатчиков SDH, то мультиплексирование осуществлено не будет. Необходимое соответствие достигается благодаря применению в аппаратуре WDM специального преобразователя длин волн - транспондера. Это устройство может иметь различное количество оптических входов и выходов. Но если на любой вход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рекомендации G.957, то выходные его сигналы должны по параметрам соответствовать рекомендации G.692. При этом, если уплотняется m оптических сигналов, то на выходе транспондера длина волны каждого канала должна соответствовать только одному из них в соответствии с сеткой частотного плана ITU.
Оптический (де)мультиплексор CWDM. Основой мультиплексора/демультиплексора является дисперсионный элемент, способный разделить сигналы различных длин волн. В современных CWDM-системах для разделения оптических несущих применяются, как правило, относительно недорогие устройства на основе тонкопленочных фильтров (TFF, Thin Film Filter). Потери, вносимые такими устройствами, составляют около 1 дБ на канал (в реальных системах были получены величины менее 2,5 дБ для 8-канального устройства). Тонкопленочная технология характеризуется высокой развязкой (изоляцией) соседних каналов – порядка 30 дБ, высокой температурной стабильностью – 0,002 нм/°С, что эквивалентно изменению рабочей длины волны на ±0,07 нм при изменении температуры на ±35°С. Для выделения длин волн с разносом 20 нм требуются фильтры с существенно меньшим числом диэлектрических слоев, чем в случае DWDM-фильтров (примерно 50 и 150 слоев соответственно), что положительно сказывается на стоимости.
Мультиплексоры/демультиплексоры, основанные на применении многослойных тонкопленочных фильтров, являются (де)мультиплексорами последовательного типа, то есть один фильтр выделяет один канал. Использование таких устройств в системах со большим числом каналов (на практике больше 4-х) может привести к значительному росту вносимых потерь, и в этом случае иногда используют решеточные (де)мультиплексоры параллельного или гибридного параллельно-последовательного типа. Принцип их работы заключается в том, что приходящий сигнал проходит через волновод-пластину и распределяется по множеству волноводов, фактически представляющих собой дифракционную структуру AWG (arrayed waveguide grating). При этом в каждом волноводе по-прежнему присутствуют все длины волн, т.е. сигнал остается мультиплексным, только распараллеленным. Так как длины волноводов отличаются друг от друга на фиксированную величину, потоки проходят разный по длине путь. В итоге световые потоки собираются в волноводе-пластине, где происходит их фокусировка, и создаются пространственно разнесенные максимумы, под которые и рассчитываются выходные полюса. Физика процесса такая же, как в обычной дифракционной решетке, что и дало название технологии. Мультиплексирование происходит обратным путем.
Часто возникают вопросы, в чем отличие технологий CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) и DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) кроме различного количества каналов. Технологии похожи в принципах организации каналов связи, ввода-вывода каналов, но имеют абсолютно разную степень технологической прецизионности, что в значительной степени сказывается на параметрах линии и стоимости решений.
Количество длин волн и каналов CWDM и DWDM
Технология спектрального уплотнения CWDM подразумевает использование 18 длин волн 1) , в то время как при точном спектральном уплотнении DWDM может быть задействовано от 40 длин волн.
Сетка частот CWDM и DWDM
Каналы в технологии CWDM разделяются по длинам волн, в DWDM - по частоте 2) . Длина волны вычисляется вторично из отношения скорости света в вакууме к частоте. Для CWDM используется сетка длин волн с шагом в 20 нм, для стандартных DWDM систем сетки частот 100 ГГц и 50 ГГц, для высокоплотных DWDM используются сетки 25 и 12,5 ГГц.
Длины волн и частоты CWDM и DWDM
В технологии CWDM используются длины волн из диапазона 1270 - 1610 нм. C учетом допусков и полосы пропускания фильтров диапазон расширяется до 1262,5 - 1617,5, что составляет 355 нм. получаем 18 длин волн.
Для DWDM с сеткой 100 ГГц несущие располагаются в диапазоне от 191.5 (1565.50 нм) ТГц до 196.1 ТГц (1528.77 нм), т.е. диапазон шириной в 4,6 ТГц или 36,73 нм. Итого 46 длин волн для 23 дуплексных каналов.
Для DWDM с сеткой 50 ГГц частоты сигналов лежат в диапазоне 192 ТГц (1561.42 нм) - 196 ТГц (1529,55 нм), что составляет 4 ТГц (31,87 нм). Здесь располагается 80 длин волн.
Возможность усиления CWDM и DWDM
Системы спектрального уплотнения на базе технологии CWDM не подразумевают усиления многокомпонентного сигнала. Связано это с отсутствием оптических усилителей, работающих в столь широком спектре.
Технология DWDM наоборот, подразумевает усиление сигналов. Многокомпонентный сигнал может усиливаться стандартными эрбиевыми усилителями (EDFA).
Дальность работы CWDM и DWDM
Системы CWDM предназначены для работы на линиях относительно небольшой протяженности, порядка 50-80 километров.
DWDM системы позволяют передавать данные на расстояния много превышающие 100 километров. Кроме того, в зависимости от типа модуляции сигнала, DWDM каналы могут работать без регенерации на расстоянии более 1000 километров.
Примечания
1) В начале 2015 года производители оптических модулей, в том числе и СКЕО, представили CWDM SFP модули с длиной волны 1625 нм. Эта длина волны не специфицирована ITU G.694.2, однако на практике нашла применение.
2) Сетки частот для CWDM описаны в стандарту ITU G.694.2, для DWDM - в стандарте G.694.1 (ревизия 2).
В последнее время современным магистралам (современным с большой буквы С) перестало хватать стандартных возможностей систем уплотнения как по дальности работы и количеству одновременно используемых каналов, так и по общей пропускной способности системы и возможностям расширения систем уплотнения. В Украине на сетевую арену активно стала выходить технология DWDM, при том как в качестве магистральной системы, так и в качестве локальной системы уплотнения.
Не так давно одному нашему украинскому провайдеру (пальцем просили не показывать, иначе нас сильно ругать будут) потребовалось прокинуть несколько десятков «ЖЭ» на 162 километра (по одному волокну) с желанием в будущем добавить в эту систему еще несколько тех же десятков «ЖЭ». Понятное дело, что «грэйдить» вширь и не бояться того, что лямбды внезапно закончатся, можно только имея DWDM (ну, или очень толстый и очень чёрный, а еще очень длинный и очень многожильный кабель). А если учесть расстояние, на которое нужно доставить гигантское количество пакетов одним пролётом (без регенерации «в поле»), то выбор DWDM является единственно верным и правильным решением.
Чтобы пробить такое серьезное расстояние одним пролётом, было принято решение спроектировать линию, которая включает в себя помимо стандартных мультиплексоров/трансиверов/коммутаторов еще и усилители мощности, компенсаторы дисперсии и красно-синие делители.
Расчеты, произведенные при проектировании системы:
Чувствительность трансиверов к дисперсии (A-Gear SFP+ DWDM 80LC и A-Gear XFP DWDM 80LC) – 1600пс/нм;
Трасса на волокне G.652D, дисперсия в волокне 17пс/(нм*км);
Суммарный показатель дисперсии на трассе 162км: 17пс/(нм*км) * 162км == 2754пс/нм;
Превышение нормы дисперсии: 2754пс/нм – 1600пс/нм == 1154пс/нм – принято решение поставить компенсатор дисперсии A-Gear DMC-FC120 (компенсирует полностью дисперсию в 120км волокна, суммарный показатель дисперсии: -2001пс/нм на длине волны 1545нм, длина волокна в компенсаторе 12,3км);
Бюджет потерь в линии: (162км + 12,3км) * 0,3дБм/км == 52,29дБм;
Оптический бюджет трансиверов (A-Gear SFP+ DWDM 80LC и A-Gear XFP DWDM 80LC) – 26дБм;
Превышение нормы затухания: 52,29дБм – 26дБм == 26,29дБм – принято решение поставить EDFA усилитель A-Gear BA4123 (чувствительность (-10)дБм, максимальная выходная мощность 23дБм) и предусилитель A-Gear PA4325 (чувствительность (-30)дБм, максимальная выходная мощность (-5)дБм).
Итогом стала реально работающая система, стабильная, как сам мир, дальнобойная – не всякая птица долетит, расширяемая, и вообще, самая лучшая. Фото этой системы представлена ниже, а еще ниже мы решили написать небольшой обзор существующих на сегодня DWDM комплектующих, методы их включения, терминологию – постарались охватить всё, что есть по DWDM.
На фото видно (сверху-вниз): коммутатор с трансиверами, два усилителя мощности (бустер и предусилитель), DWDM мультиплексор, снова коммутатор с трансивером и в самом низу (серое, почти не видно) – компенсатор дисперсии. Такой набор оборудования стоит в точке А и в точке Б (точки тоже просили не называть, грозя в телефон толстым кожаным армейским ремнём). Имея такой относительно небольшой и недорогой набор оборудования, легко и просто прострелить 162 километра, что и было достигнуто.
На этой оптимистической ноте вводная часть подходит к концу, а мы начинаем методичный разбор технологии, ставшей «магистральным флагманом» современного мира сетестроения.
1. Что такое DWDM, отличия DWDM от CWDM.
Для тех, кому недостаточно пропускной способности CWDM систем (180Гбит/с - крайний максимум), существует два варианта утоления «траффикового аппетита»: наращивать количетсво волокон (что обычно связано с землекопами, столболазами и вообще прошлый век) или использовать более «продвинутую» технологию уплотнения – DWDM.
DWDM (англ. Dense Wavelength Division Multiplexing – плотное волновое мультиплексирование) – технология уплотнения информационных потоков, при которой каждый первичный информационный поток переносится посредством световых пучков на разных длинах волн, а в оптической линии связи находится суммарный групповой сигнал, сформированный мультиплексором из нескольких информационных потоков.
Заумно. Попробуем разобраться. По аналогии с CWDM (для тех кто в курсе), DWDM – такая же система уплотнения, физически состоящая из устройств, генерирующих информационный поток (медиаконвертеры, маршрутизаторы… ну, Вы сами в курсе) трансиверов (приемо-передатчиков, создающих информационный поток на разных длинах волн невидимого для глаза ИК-излучения), мультиплексоров (устройств, создающих/разделяющих групповой световой сигнал) и оптического волновода (оптоволоконный кабель). Кроме того, в состав DWDM входит группа компонент, предназначенных для усиления/восстановления группового светового сигнала, но, дабы все шло последовательно, об этом будет глубоко ниже.
Сразу определимся со словами, которыми будем оперировать. Каналом в данной статье будем называть информационный поток в одну сторону (одна сторона «говорит» информационный поток, другая этот самый поток «слушает»). Канал располагается на единственной для него несущей, имеющей конкретно определенную длину волны (или частоту). Но, как известно, полноценную Связь невозможно выстроить между парой абонентов, один из которых глухой, а второй – немой. Поэтому для создания одной полноценной линии связи необходимо использовать два физических канала, и эту связку будем именовать «полноценный дуплексный канал ».
Итак, DWDM и CWDM занимаются одним и тем же – уплотнением. В чем же различие? А различие в частотной сетке (или в длинах волн несущих, кому как удобнее) несущих первичных информационных потоков (каналов). И в диапазонах работы самого группового сигнала.
Диапазон работы и частотная (волновая) сетка. Очередные малопонятные слова, в значениях которых попробуем разобраться. Что такое длина волны ? Представим себе синусоиду. Так вот, длина волны – это расстояние между двумя соседними пиками синусоиды. Обычно длина волны обозначается греческой буквой λ (лямбда). Наглядно показано на рисунке ниже:
В стандарте CWDM излучение удобно мерять в длинах волн: 1550нм, 1310нм и проч. (нанометры – 10 -9 метра!). Удобно, в первую очередь, потому, что числа целые. В стандартных CWDM системах расстояние между двумя соседними несущими (каналами) составляет 1610 – 1590 == 20нм (тоже целое! Ну, удобно же!).
Теперь рассмотрим эту же ситуацию со стороны частотного плана, для начала уяснив, что такое частота. Частота – это количество полных колебаний (от пика до пика) электромагнитной волны за секунду (обозначается в Герцах, или Гц). Для простейших расчетов можно рассматривать частоту как скорость света, делённую на длину волны. Рассмотрим информационных поток на несущей 1550нм, его частота примерно равна 300000000/0,00000155 == 193548387096774 Гц, или 193548 ГГц (Гигагерц!). а расстояние между соседними несущими будет 300000000/0,00000020 == 1500000000000000 Гц, или 1500000 ГГц. Совсем неудобно – много цифр и непонятно.
На сегодняшний день CWDM системы работают в диапазоне 1270нм-1610нм, представляя в нем 18 отдельных каналов (1270нм, 1290нм, 1310нм … 1590нм, 1610нм). Но в DWDM все обстоит немного по-другому.
DWDM системы работают в двух диапазонах, нарезанных для CWDM систем, в именно: диапазон С (C-Band) и диапазон L (L-Band). Диапазон C находится в пределах от 1528.77нм (канал С61) до 1577.03нм (канал C01), а диапазон L находится в пределах от 1577.86нм (канал L100) до 1622.25нм (канал L48). Цифры уже пугают, а если еще учесть тот факт, что волновая сетка неравномерна (то есть, расстояние между двумя соседними каналами не всегда одинаковое – от 0.5нм до 0.8нм), то проще запутаться, чем разобраться. Именно поэтому в DWDM системах используется наименование диапазона и нумерация канала в этом диапазоне (например, C35 или L91). Наглядно все обычные каналы DWDM системы представлены на рисунке 1.2, данные по частотам и длинам волн представлены в таблице 1.1:
Рисунок 1.2 – C и L диапазоны DWDM системы в общем диапазоне CWDM-систем.
Таблица 1.1 – обычная 100-гигагерцовая DWDM сетка.
Тут сразу следует сделать несколько оговорок.
Во-первых (и это важно для дальнейшего понимания! ), диапазон С условно разделен на два «цветовых диапазона» - синий (1528нм-1543нм) и красный (1547нм-1564нм). Зачем делить – об этом в последующих статьях, сейчас просто важно отметить для себя, что деление существует.
Во-вторых, L-диапазон только начинает использоваться, и не все производители могут позволить себе сделать оборудование для L-диапазона (таблица 1.1, помечено синим, в таблице отсутствуют каналы L48-L65).
В-третьих, в подписи к таблице фигурирует слово «обычная» - а это значит, что должны быть еще и «необычные» сетки. И они действительно есть.
Как мы выяснили выше, по длинам волн различать DWDM каналы неудобно. А вот по частотам – очень даже, и, если внимательно присмотреться к таблице 1.1, то видно, что разница между двумя соседними каналами всегда равна 100ГГц. И, если рассматривать диапазон C (на данный момент освоенный большинством производителей DWDM систем), то можно вывести суммарное количество каналов в нем – 61 канал. Сразу оговоримся, что, как и в CWDM системах, каждый канал – это информационный поток в одну сторону , а значит, для полноценного обмена данными их необходимо два (30 полноценных дуплексных канала в диапазоне C и 26 – в диапазоне L, всего – 56 полноценных дуплексных канала).
Кроме обычной 100-гигагерцовой сетки используют 200-гигагерцовую сетку (нечетные каналы С-диапазона ). Это связано с тем, что некоторое количество производителей DWDM оборудования не способно производить мультиплексоры для 100-гигагерцовой сетки, т.к. комплектующие для нее достаточно дорогие и должны быть более высокого качества относительно 200ГГц систем. В данной схеме уплотнения присутствует 31 однонаправленный канал связи или 15 полноценных дуплексных каналов.
Очень редко (ну ооооочень редко) используются DWDM системы уплотнения с 50-гигагерцовой сеткой. Это значит, что между двумя соседними основными каналами обычной 100-гигагерцовой сетки расположен дополнительный подканал. Такие каналы именуются Q и H : Q – подканалы в диапазоне L (например, Q80 – частота 188050ГГц, длина волны 1594.22нм), H – подканалы в диапазоне C (например, H23 – частота 19230ГГц, длина волны 1558.58нм). В таких системах уплотнения в диапазоне C находится 61 основной канал и 61 дополнительный, всего – 122 канала. В диапазоне L – 53 основных и 53 подканала, всего – 106 каналов. Суммарная мощность == 122+106 == 228 однонаправленных каналов, или 114 полноценных дуплексных канала связи! Это много. Очень много. Но очень и очень дорого, и автор не встречал упоминаний о проектах с полной загрузкой DWDM системы с 50-ГГЦ сеткой.
Подведем итоги:
- «облегченный вариант» DWDM системы имеет 200-гигагерцовую сетку и способен обеспечить 15 полноценных дуплексных канала в диапазоне C, оставив при этом место еще и для 15 CWDM каналов (1270нм-1510нм, 1590нм, 1610нм);
Стандартная DWDM система имеет 100-гигагерцовую сетку и способна обеспечить 30 полноценных дуплексных канала в диапазоне C и 26 полноценных дуплексных канала в диапазоне L, при этом также оставив место еще и для 15 CWDM каналов (1270нм-1510нм, 1590нм, 1610нм);
Полная DWDM система имеет 50-гигагерцовую сетку и способна обеспечить 60 полноценных дуплексных канала в диапазоне C и 52 полноценных дуплексных канала в диапазоне L, опять же оставив место еще и для 15 CWDM каналов (1270нм-1510нм, 1590нм, 1610нм);
Оборудование dwdm использует технологию плотного спектрального уплотнения каналов (Dense Wavelength Division Multiplexing) и позволяет организовать до 46 дуплексных каналов передачи данных по двум оптическим волокнам или до 23 дуплексных каналов по одному оптическому волокну при использовании частотного диапазона C band и частотной сетки 100 гГц согласно рекомендации МСЭ-Т G.694.1. Скорость передачи каждого канала может варьироваться от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с. Системы dwdm в основном применяются на городских и магистральных волоконно-оптических сетях. Протяженность сетей dwdm, построенных на оборудовании Telcon, может составлять до 800 километров при скорости передачи каналов 10 Гбит/с и до 1500 километров при скорости передачи каналов 1 Гбит/с.
Системы dwdm являются недорогим решением по уплотнению оптических волокон для организации связи на больших расстояниях. Также, системы dwdm являются альтернативой системам cwdm в случаях, когда необходимо организовать по одному волокну более 9 дуплексных каналов и более 18 дуплексных каналов по двум волокнам.
При необходимости, инженеры компании Telcon выполняют расчеты сетей dwdm на основании предпроектных исследований, а также работы по пуско-наладке, калибровке, тестированию оборудования. После выполнения данных работ, компания Telcon гарантирует работоспособность сети dwdm.
При создании большинства современных сетей связи применяется cwdm dwdm технология, dwdm оборудование постепенно становится дешевле, современные dwdm сети поддерживают наиболее распространенные стандарты, в т.ч. все уровни dwdm sdh с STM-1 до STM-64, Ethernet со скоростями передачи от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с, Fiber Channel, ATM. Фактически, оборудование dwdm является протоколонезависимым. Еще 5 лет назад оборудование dwdm выпускалось только ведущими всемирно известными компаниями - производителями, стоило довольно дорого и было доступно только крупным межрегиональным операторам. Основными причины высокой стоимости таких систем являются - исполнение в виде плат, вставляемых в большие управляемые шасси, сложная архитектуры системы, многоуровневая система управления. Изначально такая аппаратура dwdm создавалась для применения на крупных и протяженных магистральных сетях, однако со временем возникла необходимость применения технологии dwdm на сетях городского, районного и межрайонного масштабов. Компания Telcon поставляет на Российский рынок т. н. упрощенные dwdm системы, которые существенно дешевле, проще в обслуживании и эксплуатации, чем оборудование dwdm для крупных магистральных сетей. Компоненты dwdm оборудования Telcon, компактны и легко размещаются на любых узлах связи.
Постоянно развиваясь, технология dwdm, проникает в новые сегменты рынка, по прогнозам специалистов, через 5 лет необходимость в таких системах появится у небольших компаний - провайдеров, обслуживающих несколько микрорайонов, к тому времени их стоимость снизится настолько, что купить dwdm сможет позволить себе любая, даже небольшая компания - оператор связи.
В отличие от систем разреженного спектрального уплотнения cwdm, системы плотного спектрального уплотнения позволяю организовать передачу на большие расстояния, более 1000 километров по одномодовому кабелю без 3R регенерации передаваемых сигналов. При создании таких систем необходимо учитывать факторы, которыми можно пренебречь при создании cwdm систем, а именно:
Хроматическая дисперсия, в результате ее влияния, по мере распространения по волокну, импульсы, составляющие оптический сигнал, становиться шире. При передаче сигналов на большие расстояния импульсы могут накладываться на соседние, затрудняя точное их восстановление. С увеличением скорости передачи и длины оптического волокна влияние хроматической дисперсии возрастает. Для уменьшения влияния хроматической дисперсии на передаваемые сигналы, применяются компенсаторы дисперсии.
Поляризационная модовая дисперсия, возникает в оптическом волокне из-за разности скоростей распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды, что приводит к искажению формы передаваемых импульсов. Причиной этого явления является неоднородность геометрической формы оптического волокна. Влияние поляризационной модовой дисперсии на передаваемые оптические сигналы возрастает с увеличением скорости передачи, с увеличением числа каналов системы уплотнения и с увеличением длины волокна.
Вынужденное обратное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, суть этого явления заключается в создании оптическим сигналом периодических областей с переменным показателем преломления - своего рода виртуальную дифракционную решетку, проходя через которую сигналы распространяются подобно акустической волне. Отраженные этой виртуальной решеткой сигналы, складываются и усиливаются, образуя обратный оптический сигнал с доплеровским понижением частоты. Данное явление приводит к увеличению уровня шумов и препятствует распространению оптического сигнала, так как большая часть его мощности рассеивается в обратном направлении. Часто это явление ошибочно называют отраженной акустической волной.
Фазовая автомодуляция, при высоких уровнях мощности сигнала от лазера, может происходить модуляция сигналом собственной фазы. Эта модуляция расширяет спектр и уширяет или сжимает сигнал во времени в зависимости от знака хроматической дисперсии. В системах плотного спектрального уплотнения, сигнал с расширенным автомодуляцией спектром, может накладываться на сигналы соседних каналов. Фазовая автомодуляция увеличивается при возрастании мощности сигнала, при увеличении скорости передачи и при отрицательной хроматической дисперсии. Влияние фазовой автомодуляции уменьшается при нулевой или небольшой положительной хроматической дисперсии.
Перекрестная фазовая модуляция, в результате этого явления сигнал одного канала модулирует фазы сигналов у соседних каналов. Факторы, влияющие на перекрестную фазовую модуляцию, совпадают с факторами, влияющими на фазовую автомодуляцию. Помимо этого, влияние перекрестной фазовой модуляции зависит от числа каналов в системе.
Четырехволновое смешение, проявляется при достижении порогового уровня мощности излучения лазера, в этом случае нелинейные характеристики волокна приводит к взаимодействию трех волн и появлению новой четвертой волны, которая может совпасть с частотой другого канала. Такое наложение частот приводит к увеличению уровня помех и затрудняет прием сигнала.
Вносимый усилителем edfa шум, причина этого явления - мощность усиленного спонтанного излучения, возникающая вследствии конструктивных особенностей усилителей edfa. В процессе прохождения через усилитель, к полезной составляющей оптического сигнала добавляется шум, таким образом, уменьшается отношение "сигнал/шум", в результате сигнал может быть принят с ошибками. Это явление ограничивает количество усилителей в линии.