Построение оптических транспондеров

Оптические транспондеры

Оптические транспондеры предназначены для ввода/вывода оптических сигналов информационной нагрузки непосредственно в оптические каналы DWDM, а также для обеспечения регенерации сигналов в оптических каналах.

В зависимости от назначения различают следующие виды транспондеров:

- транспондеры ввода/вывода клиентских сигналов;

- транспондеры-регенераторы сигналов оптических каналов.

Транспондеры ввода/вывода могут поддерживать различные виды клиентских сигналов с фиксированной скоростью передачи, например, сигналы SDH или с переменной скоростью передачи (табл.3.1.).

Виды клиентских сигналов Таблица 3.1

Протокол	Скорость передачи
FC	2,12 Гбит/с
FC	1,0625 Гбит/с
FC	531 Мбит/с
FC	266 Мбит/с
FC	133 Мбит/с
FDDI	100 Мбит/с
FICON	1,0625 Гбит/с
ESCON	200 Мбит/с
Fast Ethernet	100 Мбит/с
FDI	270 Мбит/с
HDTV	1,485 Гбит/с
Цифровое аудио	2,38 Гбит/с
Цифровое аудио	1,3 Гбит/с
Цифровое аудио	595 Мбит/с
Цифровое аудио	148,75 Мбит/с

В состав транспондера входят компоненты, необходимые для поддержки одного направления передачи, а именно:

- оптический приемник;

- подсистема прямого исправления ошибок (FEC):

- оптический передатчик.

Обработка трафика в транспондерах осуществляется следующим образом.

В транспондере ввода (рис.3.1) приемник клиентской части преобразует интерфейсный оптический сигнал в электрический сигнал внутреннего формата.

Рис. 3.1. Транспондеры ввода и вывода

Из сигнала с фиксированной скоростью передачи выделяется составляющая тактовой частоты. После этого импульсы цифрового сигнала полностью восстанавливаются, т.е. выполняются функции регенерации типа 3R (рис.3.2):

• восстановление амплитуды импульсов (Reamplification);

• восстановление формы импульсов (Reshaping);

• восстановление временных соотношений импульсов (Retiming).

Рис. 3.2. Типы регенерации

Для восстановления сигналов нагрузки с переменными скоростями передачи используется регенерация типа 2R:

- восстановление амплитуды импульсов (Reamplification);

- восстановление формы импульсов (Reshaping).

Восстановленный информационный поток структурируется в транспортные блоки оптического канала OTUk и подается на подсистему прямого исправления ошибок (FEC).

Для прямого исправления ошибок используется код Рида-Соломона РС(255, 239), обладающий высокой эффективностью в средах с пакетными ошибками. Код РС(255, 239) является недвоичным кодом (алгоритм FEC работает с байтовыми символами) и характеризуется следующими параметрами:

- длина кодового слова n = 255 байт;

- количество ошибок, исправляемых в кодовом слове t = 8;

- количество ошибок, обнаруживаемых в кодовом слове 2×t = 16;

- количество информационных символов в блоке данных k = n–2×t =239.

В процессе формирования кода с исправлением ошибок сигнал OTUk разделяется на блоки данных. По каждому блоку данных в кодере FEC вычисляются проверочные символы кода Рида-Соломона. Блоки данных и проверочные символы образуют кодовые слова, которые подаются на линейный оптический передатчик.

Линейный оптический передатчик преобразует поток кодовых слов в “цветной” интерфейсный сигнал ОТМ-0,m с номинальным уровнем мощности передачи и рабочей длиной волны, соответствующей сетке длин волн DWDM G.694.1.

В транспондере вывода (рис.3.1)сигнал оптического канала в линейном приемнике преобразуется в электрический сигнал и после регенерации в виде последовательности кодовых слов подается на подсистему FEC.

В декодере FEC производится деление каждого кодового слова на порождающий полином. Остаток от деления кодового слова на порождающий полином называется синдромом. По синдрому устанавливается наличие ошибок в любом символе кодового слова, и они автоматически исправляются.

Из откорректированного сигнала OTUk “выгружается” сигнал полезной нагрузки, который поступает на клиентский оптический передатчик.

Транспондер-регенератор (рис.3.3) оборудуется только линейными приемопередатчиками. Ошибки, обнаруженные подсистемой FEC, исправляются и не проходят через регенератор. Это обеспечивает улучшение характеристик системы передачи.

Рис. 3.3. Транспондер-регенератор

В зависимости от типа транспондера подсистема FEC может работать в одном из следующих режимов:

- только кодирование в транспондере ввода;

- только декодирование в транспондеревывода;

- декодирование и кодирование в транспондере-регенераторе;

- кодирование и декодирование выключено (обход подсистемы FEC).

Что дает применение кода Рида-Соломона РС(255, 239)?

Использование кода с исправлением ошибок приводит к увеличению скорости передачи в оптическом канале примерно на 7%, однако при этом энергетический выигрыш системы передачи (ЭВК) составляет порядка 4…6 дБ (рис.3.4), что позволяет увеличить длину участка регенерации при заданном коэффициенте ошибок по битам.

Рис. 3.4. Энергетический выигрыш кодирования

В усовершенствованной системе прямого исправления ошибок (E-FEC) используется стандартный алгоритм формирования биортогонального каскадного кода BCH, Рек. G.975.1.

Система Е-FEC обладает большей исправляющей способностью (обеспечивает большую вероятность обнаружения и исправления ошибок), чем система FEC. В результате обеспечивается более высокая чувствительность оптического приемника (меньшее отношение оптический сигнал/шум - OSNR) при заданном коэффициенте ошибок, чем в режиме с FEC.

Энергетический выигрыш системы передачи с 7% Е-FEC составляет порядка 9,5 дБ (рис.3.11). Это позволяет увеличить длину участка регенерации по сравнению с FEC. Информация о количестве исправленных ошибок может также использоваться для мониторинга эксплуатационных показателей оптического канала в соответствии с Рек. МСЭ G.826, G.828 и G.8201.

При передаче сигналов SDH или GbE данные мониторинга эксплуатационных показателей обеспечиваются по стандартным параметрам ошибок для технологий SDH и GbE.

Кроме того, на основе данных мониторинга эксплуатационных показателей может быть реализована автоматическая защита оптических каналов по схеме 1+1 на сетевом и аппаратном уровне. Время защитного переключения не превышает 10 мс.

Дата добавления: 2015-04-24