Схемы реализации мультиплексоров WDM 5

От WDM к DWDM 8

Мультиплексоры DWDM 9

Оптический линейный усилитель (OLA) 10

Оптический оконечный мультиплексор (OTM) 10

Передатчики 11

Пространственное разделение каналов и стандартизация DWDM 12

Анализ поляризационно-зависимых потерь 13

Заключение 15

Введение

 

В развитых странах волоконно-оптическая связь заняла лидирующее положение среди других средств связи. Ее отличительной чертой является значительно более высокая скорость передачи информации и более высокая надежность по сравнению с проводной электросвязью и радиосвязью. Именно эти качества обусловили быстрое развитие волоконно-оптических систем связи за последние 10-15 лет. В настоящее время в мире проложено уже более 100 млн. км таких линий связи. Более того, все континенты связаны подводными волоконно-оптическими линиями связи, общая длина которых превышает 300 тыс. км. Технология грубого спектрального уплотнения (Coarse Wavelength-Division Multiplexing) позволила использовать всего одно оптическое волокно, для передачи до девяти независимых, двусторонних каналов, однако и такая плотность была недостаточной - рынок требовал еще большей плотности, и на это требование последовал ответ - технология DWDM.

CWDM позволяла организовывать несколько независимых линий связи в оптоволокне, за счет того, что каждый такой канал образовывался с помощью двух лазеров, работающих на разных длинах волн, с шагом в 20 нанометров. Центральные длины волн в грубом уплотнении: 1270, 1290, 1310... 1590, 1610 нанометров. причем допуски, для таких оптических приёмопередатчиков составляли всего 6.5 децибел. Это значит, что, если у конкретного модуля, маркированного как "1310" реальная несущая волна - 1315 нанометров это никак не влияет на систему уплотнения. По сравнению с обычными модулями, даже WDM - где такие допуски составляют 20-30 децибел и более - это усложнило технологию изготовления, именно поэтому трансиверы CWDM дороже аналогичных традиционных приемопередатчиков.

DWDM является логическим продолжением грубого уплотнения – принцип работы тот же самый: в канале присутствует одновременно до нескольких десятков лазерных сигналов, каждый из которых имеет свою, отличную от других длину волны. Большая плотность каналов диктует увеличение точности модулей плотного оптического уплотнения – «шаг» несущих длин волн в этой технологии составляет уже всего 0,79-0,80 нанометров (1528.77, 1529.55, 1530.33 … 1563.05, 1563.86). Допуски же составляют всего 0,1 нанометра – это приводит к еще большему усложнению технологии изготовления и более строгого подхода к проверке, а, следовательно, и увеличению стоимости приёмопередатчиков плотного спектрального уплотнения.

Разрабатываются и испытываются волоконно-оптические системы связи нового поколения с пропускной способностью в десятки и сотни Гбит/с, а в перспективе - до нескольких Тбит/с. Эти системы используют новые принципы передачи информации - оптические солитоны и спектральное разделение каналов, а также принципиально новую элементную базу, основанную на новых материалах и современных технологиях.

Разработка систем передачи информации нового поколения, прежде всего, вызвана потребностями экономики. Известно, что для увеличения вдвое национального валового продукта необходимо обеспечить 4-кратное увеличение объема передаваемой информации.

Сегодняшний этап развития волоконно-оптических систем связи в мире характеризуется серьезным технологическим прорывом в области элементной базы, позволившим совершить значительный скачок в повышении пропускной способности ВОЛС. На повестке дня стоит вопрос о практическом внедрении ВОЛС с пропускной способностью 1 Тбит/с и более.

Важнейшими элементами высокоскоростных волоконно-оптических сетей являются передающие и приемные модули, модуляторы, широкополосные оптические усилители, компенсаторы дисперсии, мультиплексоры и коммутаторы.

Успехи в технологии создания высококачественных источников излучения и фотодетекторов для высокоскоростных ВОЛС позволили удовлетворить практически все современные потребности пользователей и операторов сетей связи в широком диапазоне скоростей.

Наиболее широкое применение в перспективных ВОЛС со спектральным разделением каналов могут найти перестраиваемые по длинам волн полупроводниковые лазеры. К этим устройствам предъявляются довольно жесткие требования по стабильности спектральных характеристик. Основные же усилия разработчиков в настоящее время направлены на снижение стоимости этих устройств с целью обеспечения более высокой конкурентоспособности ВОЛС со спектральным разделением каналов по сравнению с другими типами ВОЛС, наращивание пропускной способности которых требует использования дополнительных оптических волокон или увеличения скорости передачи при временном уплотнении каналов.

Дальнейшее развитие ОСП базируется на двух основных концепциях, которые неразрывно связаны между собой. Это многоволновые системы передачи (DenseWDM). Где имеется несколько передатчиков, сигналы которых поступают на оптический мультиплексор, на приемной стороне происходит обратное преобразование.

Второй составляющей являются, так называемые полностью оптические сети (AON). В них используются оптические усилители, наиболее перспективными. из которых являются EDFA (Erbium Doped fiber Amplifer).В линии отсутствуют регенераторы, вместо них устанавливаются аналоговые усилители, которые без преобразования принятого оптического сигнала в электрический, просто увеличивают его амплитуду и передают дальше. С увеличением протяженности линии падает отношение сигнал/шум, т.к. шумы в линии суммируются и на усилителе их амплитуда возрастает вместе с сигналом. Эта технология обладает очень важным приемуществом – это отсутствие привязки к скорости и протоколу передачи.