Интерфейсы многоволновых систем

 

Интерфейсы многоволновых систем оптической передачи выполняются в составе ап­паратуры SDH, ОТН, Ethernet и вне ее в виде отдельных устройств с транспондерны- ми блоками. Интерфейсы определяются на какую-либо сетку номинальных значений оптических частот или волн. Эти сетки определены в соответствии с рекомендаци­ями МСЭ-Т:

- G.692 — оптические интерфейсы для многоканальных систем с оптическими усилителями;

Другой подход: определить требуемое значение дисперсии на 1км линии и сравнить с нормированным стандартным значением:

- G.694.1 — спектральные сетки для применения в технологии WDM: сетка но­минальных значений длин волн для технологии DWDM;

Нетрудно заметить, что совокупная величина хроматической и поляризацион­ной дисперсии не превосходит нормативное значение дисперсии для интерфейса

- G.694.2 — спектральные сетки для применения в технологии WDM: сетка но­минальных значений длин волн для технологии CWDM;

- G.695 — оптические интерфейсы для применения технологии CWDM;

Результирующая дисперсия определяется через соотношение

V-64.2.

- G.696.1 — внутридоменные приложения технологии DWDM;

-G.698.1, G.698.2 — многоканальные приложения DWDM с одноканальными интерфейсами;

-G.959.1 — интерфейсы физического уровня оптической транспортной сети OTN.

Рекомендацией G.692 установлены сетки номинальных значений частот в диа­пазоне волн 1520... 1560 нм с частотным шагом 100, 200, 400, 500, 400/500, 600, 1000 ГГц для волокон, определенных рекомендациями G.652, G.653 и G.655. При этом число волн может быть выбрано от 4 до 50. Определен оптический сервисный канал на волне 1510110 нм (что соответствует частоте 198,5±1,4 ТГц). Чувствитель­ность приемников отдельных каналов оценивается на уровне мощности приёма, со­ответствующем коэффициенту ошибок 1х10~¹². Для всех видов интерфейсов норми­руется величина максимальной дисперсии в волокне, определенном Рекомендацией G.652 (табл. 6.7).

 

Установлены максимальные значения затухания между оптическими усилите­лями протяженных линий (табл. 6.8).

 

На рис. 6.3 представлены точки нормирования характеристик оптических ин­терфейсов, определенных Рекомендацией G.692.

 

Точки Si...S_n — подключение оптических соединительных кабелей к передатчи­кам Т_Х\...Т_Х„ отдельных волновых каналов с нормированными оптическими частота­ми/,.../^

Точки R_mi...R_mn — подключение оптических соединительных кабелей к оптиче­скому мультиплексору ОМХ, совмещенному с оптическим усилителем OA.

Точка MPI-S — подключение оптического мультиплексора с усилителем к оп­тическому линейному кабелю.

Точки S', R' — подключение промежуточного оптического усилителя OA к ли­нейному оптическому кабелю.

Точка MPI-R — подключение оптического предусилителя OA, совмещенного с демультиплексором ODMX, к оптическому линейному кабелю.

Точки SDi...SD„ — подключение оптического демультиплексора к оптическим соединительным кабелям.

Точки Ri...R„ — подключение оптических соединительных кабелей ко входам приемников R_x\..,R_xn.

Все перечисленные точки подключения представлены разъемными соединителя­ми — коннекторами. Необходимо отметить, что аналогично схеме на рис. 6.3 нор­мируются точки подключения для систем передачи многоволновых сигналов OTN, DWDM, CWDM.

В обозначениях кода применения интерфейсов G.692 принята следующая систе­ма (табл. 6.9):

nWx-y,z,

где п — максимальное число волн или оптических каналов; W — указание на дли­ну линии (L — длинная, V — очень длинная, U — сверхдлинная); х — число участ­ков усиления; у — уровень STM-N; z — тип волокна (индексы 2, 3, 5 соответствуют стандартам волокон, определенных рекомендациями МСЭ-Т G.652, G.653, G.655).

 

Дальнейшее развитие стандартов на оптическую многоволновую передачу свя­зано с принятием рекомендаций МСЭ-Т G.694.1 и G.694.2, в которых определены сетки оптических частот DWDM и CWDM.

Сетка номинальных значений частот DWDM, согласно Рекомендации МСЭ-Т G.694.1, может соответствовать соотношениям:

- 12,5 ГГц между волнами, 193,1 + пх 0,0125 ТГц;

- 25 ГГц между волнами, 193,1 + п X 0,025 ТГц;

- 50 ГГц между волнами, 193,1 + п х 0,05 ТГц;

- 100 ГГц между волнами, 193,1 + п х 0,1 ТГц.

Число п — целое и может иметь знак «+» и «-», т.е. от средней частоты оптическо­го диапазона 193,1 ТГц можно равномерно с выбранным частотным шагом (12,5 ГГц, 25 ГГц и т.д.) распределить оптические каналы выше и ниже по частотной шкале. На­пример, волне 1552,52 нм будет соответствовать частота 193,1 ТГц, вычисляемая деле­нием скорости света 2,99х10⁸ м/с в свободном пространстве (вакууме) на длину волны.

Сетка номинальных значений длин волн CWDM, согласно Рекомендации МСЭ-Т G.694.2, может соответствовать следующей последовательности: 1271, 1291, 1311, 1331, 1351, 1371, 1391, 1411, 1431, 1451, 1471, 1491, 1511, 1531, 1551, 1571, 1591, 1611 нм. Интервал между волнами 20 нм при допустимом отклонении каждой из волн ±6...7 нм от указанного номинала.

Возможности интерфейсов CWDM определены в рекомендации МСЭ-Т G.695. Код применения интерфейса CWDM:

CnWx-ytz,

где С — принадлежность к CWDM; п — максимальное число волновых каналов (до 18); W — длина участка передачи (S — короткий, L — длинный); х — число участков усиления; у — указание класса пользовательского сигнала (0 соответству­ет NRZ 1.25 Гбит/с, 1 — соответствует NRZ 2.5 Гбит/с); t — указание на поддержи­ваемый состав интерфейса (А — наличие усилителя оптической мощности на пере­даче и оптического предусилителя на приеме; В — использование усилителя опти­ческой мощности только на передаче; С — использование оптического предусили­теля; D — отсутствие оптических усилителей); z — указание на тип волокна (ин­дексы 2, 3, 5 соответствуют стандартам волокон, определенных рекомендациями G.652, G.653, G.655).

Для расширения кодов применения используются индексы В и S:

B-CnWx-ytz,

где В — двусторонняя передача в одном волоконном световоде, S-CnWx-ytz,

где S — использование архитектуры тёмной линии (black-link). Примеры использо­вания некоторых обозначений приведены в табл. 6.10.

 

Оптические интерфейсы многоволновой передачи в OTN, определенные в Реко­мендации G.959.1, имеют код применения:

PnWx-ytz,

где Р — индикатор применения в OTN; п — максимальное число волновых каналов (по Рекомендации G.694.1); W — максимальное расстояние передачи (VSR — очень короткие участки (перемычки в аппаратуре); I — внутриофисные соединения (пере­крываемое затухание 0...7 дБ); S — короткие расстояния (затухание до 11 дБ); L — протяженные линии (затухание до 22 дБ); V — очень длинные линии (затухание до 33 дБ)); х — число участков усиления; у — указание на класс сигнала от пользовате­ля (1 указывает на сигнал в коде NRZ на скорости 2,5 Гбит/с, 2 указывает на сигнал в коде NRZ на скорости 10 Гбит/с); t — указание на конфигурации передачи и приема (А — оптические усилители передачи и оптические предусилители приема; В — только усилитель оптической мощности передачи; С — только оптический предуси- литель на приеме; D — отсутствие оптического усилителя); z — указание на источ­ник оптических волн и тип волокна (1 — для волны 1310 нм и волокна G.652; индек­сы 2, 3, 5 соответствуют стандартам волокон, определенных в рекомендациях МСЭ-Т G.652, G.653, G.655 для волн вблизи 1550 нм).

Пример обозначения интерфейса OTN: P16S1-2B5 — OTN, 16 волн, затухание 11 дБ, OTU-2 (NRZ 10 Гбит/с), только усилитель мощности передачи, волокно со­ответствует Рекомендации МСЭ-Т G.655.

Наиболее сложным элементом проектирования многоволновых систем переда­чи является параметр оптического отношения сигнал/шум OSNR (Optical Signal-to- Noise Ratio). Необходимо учитывать его связь с числом волновых каналов, длиной линии, числом используемых усилителей, линейностью характеристик усиления, коэффициентом ошибок BER, нелинейными оптическими эффектами и т.д. Ниже приведены базовые соотношения для выполнения необходимых расчетов линий с WDM между точками MPI-S, R', S', MPI-R (см. рис. 6.3).

Расчет OSNR для одного из N оптических каналов производится по формуле [49]:

 

где P_ch — минимально допустимый уровень мощности сигнала в одном канале; as — усиление оптического усилителя; NF —г коэффициент шума оптического уси­лителя (для EDFA 5...6 дБ); М_ус — число оптических усилителей в системе переда­чи между оптическими мультиплексорами. Значение 58 дБ представляет собой нор­мированную величину уровня мощности квантового шума в полосе частот оптиче­ского канала на входе оптического усилителя, т.е.

 

где h — постоянная Планка;/— несущая частота оптического канала; А/— полоса частот оптического канала.

 

 

 

где Рмакс — максимальный допустимый уровень передачи в стекловолокне; N — число оптических каналов. Кроме этих формул пригодны приведённые в разде­ле 6.3.1 формулы определения расстояния по затуханию и дисперсии — Lp_y, D_xp. Значение OSNR обычно указывается для конкретного образца оборудования произ­водителя, исходя из требуемого коэффициента ошибок. Например, для восьми про­летов с семью оптическими линейными усилителями с усилением 22 дБ для каждо­го канала значение OSNR должно быть не менее 20 дБ при коэффициенте ошибок в каждом оптическом канале не хуже Ю"¹⁰. На значение OSNR может повлиять ис­пользование рамановских линейных усилителей и процессоров FEC (см. G.696.1, www.itu.int).

На основе приведенных соотношений может рассчитываться и строиться диа­грамма уровней передачи каждого волнового канала с целью определения участков несоответствия OSNR характеристикам аппаратуры и исключения нелинейных эф­фектов в стекловолокне [3, 11]. Кроме того, путем расчетов должна контролиро­ваться величина совокупной дисперсии в самом длинноволновом канале с целью размещения, при необходимости, компенсатора дисперсии совместно с усилителем. Как правило, поставщики оборудования транспортных оптических сетей с WDM предусматривают программные опции для автоматизированного расчета линейных трактов с оптическими усилителями. Это позволяет на стадии проектирования вы­полнять не только оценочные расчеты, но и получать точные данные по конкрет­ным участкам.