Опт устр в РТ / ВОЛС / ВОСП с WDM

Волоконно-оптические системы передачи с волновым уплотнением

Волоконно-оптические системы передачи с волновым уплотнением каналов

Решение задачи дальнейшего увеличения информационной емкости ВОСП путем увеличения скорости передачи при помощи электронного временного объединения каналов ограничивается не только технологическими сложностями, но и ограничениями, вызванными хроматической дисперсией оптических импульсов в процессе их распространения по ОВ.

Указанная выше задача успешно решается с помощью волнового уплотнения каналов - Wavelength Division Multiplexing (WDM). Суть этого метода состоит в том, что т информационных цифровых сигналов, переносимых каждый на своей оптической несущей (на длине волны _т), с помощью спектральных мультиплексоров (СМ) объединяются в один оптический поток ₁…_m. Далее суммарный поток вводится в ОВ, входящее в состав линейного кабеля. На приемной стороне производится обратная операция демультиплексирования. Структурная схема такой ВОСП с волновым уплотнением каналов представлена на рис. 1.

Рис. 1. ВОСП с WDM

Вторым преимуществом таких систем является то, что по одному ОВ на разных длинах волн могут передаваться одновременно потоки различных цифровых иерархий (ПЦИ, СЦИ, ATM), а также при необходимости аналоговые сигналы.

Рис. 2. Двунаправленная передача по одному волокну

Волновое уплотнение (в отличие от временного) не требует единообразия уплотняемых информационных каналов. С использованием волнового уплотнения возможна и двунаправленная передача информации по одному волокну (рис. 2.)

К системам передачи с волновым уплотнением предъявляются требования совместимости по оптическим интерфейсам с аппаратурой существующих одноволновых систем передачи, например СЦИ. Согласно международным стандартам, волоконно-оптические кабельные системы работают в диапазоне длин волн 1530... 1565 нм. Для этого установлен стандарт длин волн, представляющий собой сетку оптических частот, в которой расписаны регламентированные значения оптических частот от 196,1 до 192,1 ТГц с интервалами 100 ГГц и длины волн - от 1528,77 до 1560,61 нм с интервалом 0,8 нм. Стандарт состоит из 41 длины волны, т.е. рассчитан на 41 спектральный канал.

В последнее время установилась четкая тенденция уменьшения частотного интервала между спектральными каналами до 50 ГГц и даже до 25 ГГц, что приводит к более плотному расположению спектральных каналов в отведенном диапазоне длин волн (1530... 1565 нм). Такое уплотнение получило название плотного волнового уплотнения - DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) и сверхплотного волнового уплотнения HDWDM ( High Dense Wavelength Division Multiplexing). Разработка плотного и сверхплотного уплотнений вызвана стремлением увеличить количество передаваемых каналов.

В качестве мультиплексоров WDM-систем могут быть использованы устройства на дифракционных решетках.

Примерная классификация систем по плотности упаковки каналов приведена в таблице.

Система	Частотный интервал, ГГц, не более	Число каналов
WDM	200	16
DWDM	100	64
HDWDM	50	>64

Для DWDM-систем используются более сложные мультиплексоры, например на основе дифракционной решетки на массиве волноводов.

Оптические интерфейсы аппаратуры волнового уплотнения должны быть совместимыми с аппаратурой СЦИ - СТМ-16 и СТМ-64. Однако для систем СЦИ допустимые значения спектральных параметров на выходных оптических стыках (интерфейсах) имеют следующие значения: ширина спектральной линии  = 0,5 нм (для СТМ-16),  = 0,1 нм (для СТМ-64), а центральная оптическая длина волны может иметь любое значение в пределах диапазона 1530... 1565 нм.

Однако при использовании плотного уплотнения при стыковке передатчиков стандарта СЦИ параметры входных оптических сигналов, особенно спектральные, должны строго соответствовать стандартам DWDM. Такое соответствие достигается благодаря применению в аппаратуре DWDM специального устройства - транспондера.

Рис.2. ВОСП с плотным волновым уплотнением.

Число оптических входов и выходов этого устройства равно числу уплотняемых оптических сигналов. Но если на любой вход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого соответствуют стандартам СЦИ, то его выходные сигналы должны соответствовать стандартам DWDM. Структурная схема системы передачи с плотным волновым уплотнением и использованием транспондеров представлена на рис. 2.

Принятые на схеме обозначения: 1-6, 13-18 - источники/приемники информации; 7, /2-транспондеры; 8-11 - спектральные мультиплексор/ демультиплексор; 9,10 - ОУ.

Следует отметить, что при волновом уплотнении в оптическом мультиплексоре происходят значительные потери. Так, в системах DWDM с 16-ю спектральными каналами потери в каждом мультиплексоре на канал составляют ~7... 9 дБ. С учетом потерь на обеих сторонах линии (на передаче и на приеме) их общая величина составит 14... 18 дБ. Такие потери значительно сокращают энергетический потенциал системы. Поэтому без ОУ возможна передача на весьма небольшие расстояния, например, при передаче 8-ми каналов до 50 км. Для того, чтобы скомпенсировать энергетические потери в оптическом мультиплексоре на передающей стороне применяется ВОУ мощности. Если же этого усиления оказывается недостаточно, то на приемной стороне применяется оптический предусилитель. В протяженных ВОСП с волновым уплотнением в состав системы для компенсации потерь в ОК включаются линейные ОУ. Применение регенераторов, характерных для одноволновых систем, экономически не оправдано.

Однако длина оптической линии ограничивается не только величиной потерь и скоростью передачи, но и хроматической дисперсией. Это ограничение в значительной степени может быть преодолено путем компенсации хроматической дисперсии с помощью специальных компенсаторов. Основу дискретных компенсаторов составляют дифракционные решетки Брэгга, а протяженные компенсаторы представляют собой отрезки волокна с отрицательной дисперсией.

3