Волоконно-оптические усилители

Принципы работы

Сегодня оборудование DWDM позволяет передавать по одному оптическому волокну 32 и более волн разной длины, при этом каждая волна может переносить информацию со скоростью до 10 Гбит/с (при применении протоколов технологий STM или 10 Gigabit Ethernet для передачи информации на каждой волне). В настоящее время ведутся работы по повыше­нию скорости передачи информации на одной длине волны до 40-80 Гбит/с.

У технологии DWDM имеется предшественница — технология волнового муль­типлексирования (Wave Division Multiplexing, WDM),

Мультиплексирование DWDM называется «уплотненным» из-за того, что в нем используется существенно меньшее расстояние между длинами воли, чем вWDM. На сегодня определены два частотных плана (то есть набора частот, отстоящих друг от друга на некоторую постоянную вели­чину):

□ частотный план с разнесением частот между соседними каналами 100 ГГц, в соответствии с которым для передачи данных применяется 41 волна;

□ частотный план с шагом 50 ГГц, позволяющий передаватьв этом же диапазоне 81 длину волны.

Некоторыми компаниями выпускается также оборудование, называемое обору­дованием высокоуплотненного волнового мультиплексирования (High-Dense WDM, HDWDM), способное работать с частотным планом с шагом 25 ГГц.

Реализация частотных планов с шагом 50 ГГц и 25 ГГц предъявляет гораздо бо­лее жесткие требования к оборудованию DWDM, особенно в том случае, если каждая волна переносит сигналы со скоростью модуляции 10 Гбит/с и выше. Еще раз подчеркнем, что сама технология DWDM (как и WDM) не занимается непосредственно кодированием переноси­мой на каждой волне информации — это проблема более высокоуровневой тех­нологии, которая пользуется предоставленной ей волной по своему усмотрению и может передавать на этой волне как дискретную, так и аналоговую информа­цию. Такими технологиями могут быть SDH или 10 Gigabit Ethernet.

Практический успех технологии DWDM, оборудование которой уже работает на магистралях многих ведущих мировых операторов связи, во многом определило появление волоконно-оптических усилителей. Эти оптические устройства непо­средственно усиливают световые сигналы в диапазоне 1550 нм, исключая необ­ходимость промежуточного преобразования их в электрическую форму, как это делают регенераторы, применяемые в сетях SDH. Системы электрической реге­нерации сигналов весьма дороги и, кроме того, зависят от протокола, так как они должны воспринимать определенный вид кодирования сигнала. Оптические усилители, «прозрачно» передающие информацию, позволяют наращивать ско­рость магистрали без необходимости модернизировать усилительные блоки.

Протяженность участка между оптическими усилителями может достигать 150 км и более, что обеспечивает экономичность создаваемых магистралей DWDM, в которых длина мультиплексной секции составляет на сегодня 600-3000 км при применении от 1 до 7 промежуточных оптических усилителей.

Ограничения на количество пассивных участков и их длину связаны с деградацией оптического сигнала при его оптическом усилении. Хотя оптический усилитель восстанавливает мощность сигнала, он не полностью компенсирует эффект хроматической дисперсии (то есть распространения волн разной длины с разной скоростью, из-за чего сигнал на приемном конце волокна «размазывает­ся»), а также другие эффекты. Поэтому для построения более протя­женных магистралей необходимо между усилительными участками устанавливать DWDM-мультиплексоры, выполняющие регенерацию сигнала путем его преобразования в электрическую форму и обратно.

Оптические усилители используются не только для увеличения расстояния ме­жду мультиплексорами, но и внутри самих мультиплексоров. Если мультиплек­сирование и кросс-коммутация выполняются исключительно оптическими сред­ствами, без преобразования в электрическую форму, то сигнал при пассивных оптических преобразованиях теряет мощность и его нужно усиливать перед пе­редачей в линию.

Новые исследования привели к появлению усилителей, работающих в так назы­ваемом L-диапазоне (4-е окно прозрачности), от 1570 до 1605 нм. Использова­ние этого диапазона, позволяет обеспечить передачу трафика со скоростями 800 Гбит/с-1,6 Тбит/с в одном направлении по одному оптическому волокну.

С успехами DWDM связано еще одно перспективное технологическое направление — полностью оптические сети. В таких сетях все операции по мультиплексированию/демультиплексированию, вводу-выводу и кросс-коммутации (маршрутиза­ции) пользовательской информации выполняются без преобразования сигнала из оптической формы в электрическую. Исключение преобразований в электри­ческую форму позволяет существенно удешевить сеть. Однако возможности оп­тических технологий пока еще недостаточны для создания полностью оптических масштабных сетей, поэтому их практическое применение ограничено фрагментами, между которыми выполняется электрическая регенерация сигнала.

Дата добавления: 2014-12-07