Для DWDM установлен стандарт длин волн в диапазоне от частоты 192,1 ТГц до 196,1 ТГц, интервал между оптическими каналами 100 ГГц, а интервал между длинами волн 0,8 нм. Оборудование dwdm использует технологию плотного спектрального уплотнения каналов (Dense Wavelength Division Multiplexing) и позволяет организовать до 46 дуплексных каналов.
Приключения Фёдора - светового пучка или FAQ по CWDM, DWDM и CCWDM
What is DWDM in networking? Dense wavelength-division multiplexing (DWDM) is an optical fiber multiplexing technology that increases the bandwidth of fiber networks. Основы DWDM. Ред. 01 от 11 _0 4 _ 201 2 г. Структура ВОЛС на основе DWDM. 2 / 32. Принцип работы xWDM систем. 3 / 32. Терминальный мультиплексор. 4 / 32. Оборудование DWDM в стойке 19/22'. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) — плотное мультиплексирование с разделением по длине волны. системами DWDM – системы с разносом каналов не менее 100 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 64 каналов.
Приключения Фёдора - светового пучка или FAQ по CWDM, DWDM и CCWDM
Технология плотного волнового (спектрального) мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) предназначена для создания оптических магистралей нового поколения. Структура уплотненного волнового мультиплексирования (DWDM) создана для оптических магистралей нового времени, которые работают на терабитных и мультигигабитных скоростях. Что такое WDM? WDM — Wavelength Division Multiplexing (спектральное уплотнение каналов) — если кратко, то это технология мультиплексирования с разделением по длине волны.
Технология DWDM
технология волнового мультиплексирования WDM (Wave Division Multiplexing), которая использует от 2 до 16 спектральных каналов. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing. Плотное спектральное мультиплексирование) – позволяет одновременно передавать по одному оптическому волокну до 160 независимых. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ DWDM. Брошюра представляет собой введение в технологию плотного спектрального уплотнения DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).
Технология WDM
Таким образом, число разрешенных значений символа 8PolSK-QPSK складывается из 16 значений 1 типа красный цвет и 16 значений 2 типа синий цвет. Особенность формата 8PolSK-QPSK состоит в том, что информация кодируется путем модуляции поляризации и фазы оптического сигнала, а мощность остается постоянной. Преимущество форматов с сохранением постоянной мощности состоит в значительном ослаблении нелинейных искажений, вызванных эффектом Керра. Постоянство мощности символов легко представляется в пространстве Стокса, в котором все значения символов оказываются расположенными на одной сфере.
Поскольку энергии всех значений символов одинаковы, все точки лежат на одной сфере в пространстве Стокса. Символ в каждой из 8-ми показанных на рис. Напомним, что восьмиуровневая трехбитовая модуляция поляризации 8PolSK исследовалась ранее без фазовой модуляции в работах [14, 15].
Иногда более полезным оказывается уменьшение в два раза символьной скорости и занимаемой каналом полосы при сохранении битовой скорости. Модификация заключается в использовании сигналов 4-ASK с неэквидистантным расстоянием между значениями электрического напряжения. Значения электрических напряжений подбираются с использованием DSP таким образом, чтобы обеспечить эквидистантность четырех значений амплитуды оптического сигнала в сигнальном созвездии.
Структура сигнала в этом формате показана на рис. Каждый символ может принимать одно из 256 значений 4-мерной символьной диаграммы. Слева и справа показаны проекции на две ортогональные в 4D-пространстве плоскости черные точки и на четыре взаимно ортогональные оси цветные точки.
На каждую точку в плоскости Im1, Re1 слева и на каждую точку в плоскости Im2, Re2 справа проецируется по 16 точек 4D-пространства. За все указанные преимущества, однако, приходится расплачиваться снижением энергетической эффективности, то есть в конечном счете дальностью безрегенерационной передачи сигналов. Поэтому веская причина для исследования альтернативных форматов модуляции — увеличение спектральной эффективности DWDM-систем связи.
Однако использование многоуровневых форматов с несколькими уровнями мощности передаваемых символов резко ограничивает дальность передачи по сравнению с форматами, использующими один уровень энергии и сочетание поляризационной и фазовой модуляции. В современных приемниках и передатчиках когерентных систем связи заложены возможности программной перестройки формата модуляции и избыточности. Это делает решения на их основе гибкими и удобными для работы в сетях DWDM.
Соответственно, в системах используются два частотных плана с разнесением каналов на 50 ГГц и 1000 ГГц. В DWDM задействуется окно прозрачности 1550 нм. Частотная сетка с более плотным интервалом 50 ГГц эффективнее использует диапазон 1540 — 1560 нм, в котором функционируют усилители EDFA. Минусами данного варианта являются: возрастание влияния четырехволнового смешивания; ограничение возможности мультиплексирования каналов STM-64 из-за перекрытия спектров соседних каналов; ужесточение требований к компонентам системы, ведущим к их удорожанию. Мультиплексоры DWDM производятся АО «Компонент» по технологии AWG, использующей вместо канальных фильтров решетку из массива волноводов с отдельными дорожками, соответствующими длинам волн.
Волновые сигналы при объединении и разделении проходят одинаковое расстояние по планарным волноводам, независимо от длины волны. В результате затухание равномерно во всем диапазоне, составляя 5 — 7 дБ. Главное преимущество систем DWDM — большое число мультиплексированных каналов сочетается с серьезным минусом — высокой стоимостью оборудования. Возможна установка до четырех устройств внутри корпуса высотой 1U. Специалисты компании с удовольствием помогут вам подобрать оптимальные модели с учетом специфики и технических условий вашего проекта.
Теперь в секции регенерации имеется несколько иногда - несколько десятков секций усилителя, и в начале каждой из них, где интенсивность оптического сигнала достаточно велика, сигнал страдает от нелинейных эффектов. По экономическим причинам стремление более эффективно использовать спектр усилителя и минимизировать количество усилителей в линии приводит к появлению в спектре плотно расположенных мощных каналов. Это приводит к развитию внутриканальных и межканальных нелинейных эффектов. Транспондеры и агрегирующие транспондеры, предназначенные для работы в сетях, не содержащих оптических усилителей обычно CWDM , оптимизированы по чувствительности и устойчивости к дисперсии. Это не имеет отношения к решениям DWDM - для этого требуется каналообразующее оборудование, совместимое с шумом ASE и нелинейными искажениями сигнала. Допустимые граничные параметры входного оптического сигнала - это значения, дающие требуемый коэффициент погрешности при оптимальных остальных параметрах.
Количество ошибок в потоке битов характеризуется значением BER коэффициент битовых ошибок , равным отношению битов ошибок к общему количеству переданных битов. Заказчик системы связи определяет максимально допустимое значение BER, которое обычно находится в диапазоне 10-10... Для оборудования CWDM запасы чувствительности и дисперсии приемника определяются аналогично: чувствительность - это минимально допустимое значение мощности на стороне приемника, при котором принимается неискаженный оптический сигнал с заданным значением погрешности. Способы повышения производительности DWDM-систем[ править править код ] Мы определяем понятие «характеристики системы связи» как произведение пропускной способности системы связи C full и расстояния передачи L. Под диапазоном расстояний системы обратного рейса подразумевается общая дальность передачи по многопрофильной линии с 14 промежуточными усилителями без регенерации сигнала. Очевидно, что производительность системы DWDM можно расширить двумя способами: увеличить пропускную способность системы связи и добиться увеличения дальности передачи.
Увеличение скорости передачи данных в системе[ править править код ] Общая пропускная способность системы с подобными каналами определяется произведением количества каналов и пропускной способности канала. Последний определяется двумя факторами: символьной скоростью и символьной эффективностью. Другими словами, параметр ES определяет количество информации биты данных , передаваемое одним символом. Он выражается как логарифм по основанию 2 мощности алгоритма количество значений, которые может принимать символ. Предельные значения символьной скорости электрического сигнала определяются свойствами материала, высокочастотной электроникой, модуляторами. С точки зрения реализации доступное значение составляет около 32 ГБ на стандартной элементной базе.
Это впервые достигается в системах 100G. Значения 64 Гбод находятся на стадии лабораторных испытаний. Поскольку компонентная база постоянно совершенствуется, возможно дальнейшее небольшое увеличение этого параметра, но значительных скачков в этом направлении ожидать не следует. Помимо нестабильности амплитудно-модулированных сигналов к нелинейным искажениям, это приводит к применению форматов фазовой модуляции, где информация кодирует фазу оптического сигнала или разность фаз соседних символов из-за неопределенности фазы входящего символа часто бывает дифференциальное кодирование обязательный. Современные решения используют одновременно все степени свободы сигнала: амплитуду, фазу и поляризацию светового излучения. Сегодня наиболее распространенным форматом модуляции для 100-гигабитных систем является DP-QPSK двойная двоичная квадратурная манипуляция со сдвигом , где информация кодируется двумя состояниями поляризации и четырьмя фазовыми значениями.
Переход к 200G и 400G также повлечет за собой изменение амплитуды света. В современных DWDM-решениях с плотным расположением оптических каналов отсутствуют свободные межканальные интервалы, поэтому единственный способ повышения спектральной эффективности - увеличение общей скорости передачи данных в системе без расширения используемого спектрального диапазона. Это одна из основных причин перехода от амплитудного к более сложному формату фазовой когерентной модуляции. Плата за такой выигрыш - уменьшение дальности передачи. Другое направление - это уменьшение канального пространства в обычном оптическом диапазоне. Это требует перехода к новому стандарту мультиплексирования с разделением по длине волны и может привести к увеличению межканальных помех.
Увеличение дальности передачи[ править править код ] Второе направление повышения производительности DWDM-системы - увеличение дистанции.
У технологии DWDM имеется предшественница — технология волнового мультиплексирования Wave Division Multiplexing, WDM , которая использует четыре спектральных канала в окнах прозрачности 1310 нм и 1550 нм с разносом несущих в 800-400 ГГц. Мультиплексирование DWDM называется «уплотненным» из-за того, что в нем используется существенно меньшее расстояние между длинами волн, чем в WDM. Нa сегодня рекомендацией G. Описание технологии CWDM В технологии CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing используется 18 длин волн из диапазона 1270-1610 нм с шагом 20 нм, что позволяет организовать 9 дуплексных каналов связи с любой скоростью передачи данных. Каждый из этих 9 каналов может быть организован по любому из существующих протоколов передачи данных, будь то Fibre Channel, STM или Ethernet. Более того, значения не имеет и природа сигнала: в одном волокне прекрасно «уживаются» аналоговый телевизионный сигнал и цифровые протоколы передачи данных. При спектральном уплотнении CWDM сигналы на различных длинах волн вводятся в магистральное одно волокно с применением специального пассивного устройства — оптического мультиплексора. Для разделения сигналов на обратной стороне линии используется оптический демультиплексор — он разделяет сигналы и выводит различные длины волн на различные выходы. Технология CWDM продлевает время «жизни» существующих волоконно-оптических сетей путем использования сетки частот, не используемых традиционными приемопередатчиками.
Технология инвариантна к протоколам передачи информации, что позволяет организовать различные телекоммуникационные услуги в одной транспортной среде. Увеличение частотного расстояния между каналами приводит к заметному снижению стоимости активных и пассивных компонентов по сравнению с технологией DWDM — Dense Wavelength Division Multiplexing плотное спектральное мультиплексирование с расстоянием между каналами 0,8 нм. Кроме того, грубое спектральное мультиплексирование обеспечивает гибкость системы передачи информации и возможность реализации различных топологий. Технология CWDM получила большое распространение при построении и модернизации волоконно оптических сетей связи. Внедрение таких систем позволяет решать проблемы нехватки пропускной способности и повышения надежности сети при минимальных капитальных затратах на ее построение. Такими сетевыми устройствами обычно являются коммутаторы и маршрутизаторы. Такое решение в ряде случаев так же является более экономически выгодным.
Принцип работы систем со спектральным уплотнением
- Принцип работы и преимущества wdm-систем
- Dwdm системы. Обзор технологии DWDM
- Публикационная активность
- Принципы организации восп-wdm
Преодолевая шум
Оптический усилитель. Компенсатор хроматической дисперсии. Для передачи данных на длине волны из сетки DWDM можно использовать два вида устройств — трансиверы и транспондеры. Транспондер производит 3R регенерацию восстановление формы, мощности и синхронизации сигнала приходящего клиентского сигнала. А также конвертацию клиентского трафика из одного протокола передачи в другой, как правило, более помехозащищенной например OTN с использованием FEC и передает сигнал в линейный порт рис 4. Рисунок 4.
Схема транспондера. На входы оптического мультиплексора поступают оптические сигналы, параметры которых соответствуют стандартам, определенными рекомендациями G-962. Транспондер может иметь разное количество оптических входов и выходов. Но, если на любойвход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рекомендацией G. 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-T.
В отличие от транспондеров, трансиверы не преобразуют длину волны излучения оконечного устройства. Мультиплексоры и демультиплексоры. Каждый лазерный передатчик в системе WDM выдает сигнал на одной из заданных частот.
Преобразование спектра выполняется таким образом, чтобы фотоприемник содержал полную информацию об исходном оптическом сигнале. Использование поляризационных разветвители, информационный сигнал и опорный приемник лазерного излучения разделяются на два ортогональных компонентов. В современных когерентных решениях ширина лазерного излучения не превышает 100 ГГц. Четыре пары сигналов от симметричных фотоприемников, повышающих чувствительность приема, подключены ко входам аналого-цифровых преобразователей. Таким образом, формируются четыре потока символов. Несмотря на то, что принципы когерентного приема были известны давно, их применение в оптической области было затруднено.
Это было вызвано сложностью и дороговизной высокостабильных узкополосных лазеров с необходимостью синхронизации фазы и частоты принимаемого сигнала и излучения гетеродина. Появление мощных технологий цифровой обработки сигналов решило проблему фазовой синхронизации. Таким образом, в блоке DSP Digital Signal Processing одним из алгоритмов является корреляция разности фаз с использованием восстановления несущей. Это устраняет необходимость в аппаратной синхронизации частот и частот. Сегодня DSP является неотъемлемой частью когерентного транспондера. Четыре цифровых потока с выходов АЦП поступают в блок DSP, где с упомянутой синхронизацией и фазовой диверсией реализуются другие алгоритмы компенсации, необходимые для безошибочного восстановления сигнала. Первый функциональный блок процессора исключает неточности входного интерфейса - временное рассогласование между четырьмя компонентами из-за неравенства оптического и электрического трактов когерентного приемника, неравенства их амплитуд. Затем частота асинхронной выборки преобразуется в частоту 2 отсчета на символ. DSP обеспечивает компенсацию накопленной хроматической дисперсии, что устраняет необходимость в установке физического компенсатора, вносящего дополнительные потери в линию.
Чтобы получить четкую фазовую диаграмму, также необходимо минимизировать отклонение амплитуды от некоторого заданного среднего значения. Исключен поворот диаграмм в фазовой плоскости. Суммарный фазовый шум, включая его нелинейную составляющую, оценивается и компенсируется. После завершения всех этапов обработки определяются значения допустимых символов. Последний шаг - процедура исправления ошибок FEC. Использование избыточного кодирования при цифровой обработке многоуровневого сигнала может дать выигрыш от требуемого OSNR до 9 дБ. Заголовок FEC добавляется к полезной нагрузке в каждом транспондере, размер которого определяется типом кода. Впервые он был развернут на дальних маршрутах. И теперь технология DWDM готова для операторов дальней связи.
При использовании топологии точка-точка или кольца пропускная способность будет значительно увеличена без развертывания дополнительного волокна. DWDM продолжит обеспечивать пропускную способность для больших объемов данных. Фактически, мощность систем будет расти по мере развития технологий, которые позволяют более близкое расстояние и, следовательно, большее количество длины волн. Но DWDM также выходит за рамки транспорта и становится основой полностью оптических сетей в городских сетях. Будущее DWDM с предоставлением длины волны и защитой на основе сетки. Переключение на фотонном слое позволит эта эволюция, как и протоколы маршрутизации, которые позволяют световым путям пересекать сеть в значительной степени так же, как сегодня делают виртуальные схемы. Эти и другие достижения сближаются, так что можно представить себе полностью оптическую инфраструктуру.
Таким образом, сети на основе DWDM могут передавать различные типы трафика с различной скоростью по оптическому каналу. Передача голоса, электронной почты, видео и мультимедийных данных - это лишь некоторые примеры услуг, которые могут быть одновременно переданы в системах DWDM. Системы DWDM имеют каналы на длинах волн, расположенных на расстоянии 0,4 нм или 0,8 нм. Фундаментальное свойство света состоит в том, что отдельные световые волны различных длин волн могут сосуществовать независимо друг от друга в среде. Лазеры способны создавать импульсы света с очень точной длиной волны. Каждая отдельная длина волны света может представлять собой отдельный канал информации. Комбинируя световые импульсы различных длин волн, можно одновременно передавать множество каналов по одному волокну. Волоконно-оптические системы используют световые сигналы в инфракрасном диапазоне длина волны от 1 мм до 750 Нм электромагнитного спектра. Частоты света в оптическом диапазоне электромагнитного спектра обычно идентифицируются по их длине волны, хотя частота расстояние между лямбдами обеспечивает более конкретную идентификацию. Характеристики оптических передатчиков, используемых в системах DWDM, очень важны для проектирования систем. В качестве источников света в системе DWDM используются несколько оптических передатчиков. Лазеры создают импульсы света. Каждый световой импульс имеет точную длину волны лямбда , выраженную в нанометрах Нм. В системе на основе оптических носителей поток цифровой информации передается на устройство физического уровня, выход которого представляет собой источник света светодиод или лазер , который взаимодействует с волоконно-оптическим кабелем. Это устройство преобразует поступающий цифровой сигнал из электрической электроны в оптическую фотоны форму электрическое преобразование в оптическое, E-O. Конвертация E-O не влияет на трафик. Формат базового цифрового сигнала остается неизменным. Импульсы света распространяются по оптическому волокну путем полного внутреннего отражения. На приемном конце другой оптический датчик фотодиод обнаруживает световые импульсы и преобразует входящий оптический сигнал обратно в электрическую форму. Пара волокон обычно соединяет любые два устройства одно передающее волокно, одно принимающее волокно. Системы DWDM требуют очень точных длин волн света, чтобы работать без межканальных искажений или перекрестных помех. Несколько отдельных лазеров обычно используются для создания отдельных каналов системы DWDM.
Таким образом, технология охлаждения лазера увеличит стоимость системы DWDM. Из-за более широкого разноса между каналами CWDM, количество каналов lambdas , доступных на одинаковой линии, значительно уменьшается. Компоненты оптического интерфейса не должны быть такими точными, как компоненты DWDM. Как правило, передача CWDM может достигать 160 км. Если нам нужно передавать данные на большие расстояния, решение системы DWDM является лучшим выбором. DWDM использует 1550 полосу длины волны, которая может быть усилена, увеличивая расстояние передачи до сотен километров. Одним словом, DWDM чаще используется для того, кто требует увеличения длины волны. С низкой скоростью передачи данных CWDM является наиболее приемлемой технологией в настоящее время. Вывод WDM работает путём комбинирования и разделения сигналов в разных системах от телекоммуникаций до систем визуализации.
Содержание
- Обзор WDM, CWDM и DVDM
- Российский рынок DWDM: лямбда за лямбдой
- База Техлоногии WDM: CWDM vs DWDM
- Технология dwdm (плотные wdm)