Первичные сети уплотненного волнового мультиплексирования

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 23:08, 26 января 2015.
Данная статья была согласована с её автором Р.А. Бельферым 28 апреля 2012 года.

__NUMBEREDHEADINGS__


Технология уплотненного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing) предназначена для создания оптических магистралей, работающих на терабитных скоростях. В отличие от технологии первичных сетей PDH и SDH, в которых для разделения высокоскоростного канала применяется временное мультиплексирование, а данные передаются в цифровой форме, сети DWDM не являются цифровыми[1]. Сети DWDM предоставляют пользователям отдельные спектральные каналы, являющиеся несущей средой. Такой несущей средой DWDM является световая волна. Сети DWDM позволили существенно повысить пропускную способность современных телекоммуникационных сетей и организовать в одном оптическом волокне десятки волновых каналов, каждый из которых способен переносить цифровую информацию. Одно волокно может обеспечить скорость передачи до нескольких терабит в секунду. Таким образом, основными функциями DWDM являются операции мультиплексирования и демультиплексирования, т.е. объединение различных волн в одном световом пучке и выделение информации каждого спектрального канала из общего сигнала.

Принцип работы DWDM

Технология DWDM реализует частотное мультиплексирование световых волн, а не электрических как в системе FDM. Рисунок 1 иллюстрирует процесс DWDM. На вход DWDM каждый кадр STM синхронной цифровой иерархии SDH (см. глава 9) назначается для модуляции отдельному лазеру. Каждый лазер излучает сигнал на своей отличной от других длине волны λ (лямбда) в определенном диапазоне. В результате мультиплексирования выходные сигналы лазеров объединяются в одном оптическом волокне.

Рис. 1. Процесс мультиплексирования DWDM

У технологии DWDM имеется предшественница — технология волнового мультиплексирования WDM (Wave Division Multiplexing), которая использует от 2 до 16 спектральных каналов. По одному каналу переносится информация со скоростью до 10 Гбит/с. В системах DWDM может быть задействовано до 160 каналов на одном оптическом волокне, что обеспечивает скорости передачи данных для одного волокна до нескольких терабит в секунду. На рис. 2 показаны компоненты участка системы DWDM.

Рис. 2. Участок системы DWDM

На каждом конце участка находится терминальный мультиплексор системы DWDM. Этот мультиплексор обеспечивает распределение кадров синхронной цифровой иерархии SDH (или синхронной оптической сети SONET) по определенным длинам световых волн (λ), используемым для транспортировки. В тракт между терминальными мультиплексорами могут включаться оптические мультиплексоры ввода/вывода OADM (Optical Add/Drop Multiplexer). OADM поддерживает функции ввода/вывода на различных длинах волн. Вдоль участка на расстоянии порядка 150 км расположены оптические усилители. Хотя оптический усилитель восстанавливает мощность сигнала, он не полностью компенсирует (например, из-за распространения волн разной длины с разной скоростью). Поэтому для построения более протяженных участков DWDM между определенным количеством участков с оптическими усилителями (до семи) устанавливаются мультиплексоры DWDM, выполняющие регенерацию сигнала путем её преобразования в электрическую форму и обратно. Технология DWDM в отличие от использования оптических волокон в SDH и Gigabit Ethernet (где световые сигналы всегда преобразуются в электрические перед мультиплексированием и коммутированием) между оптическими усилителями эти операции выполняются также над световыми сигналами.

Типовые топологии

На рис. 3 приведена более полная схема двухточечного участка системы DWDM с вводом/выводом в промежуточных узлах OADM.

Рис. 3. Участок системы DWDM с вводом/выводом

Оптические мультиплексоры ввода/вывода OADM могут вывести из общего оптического сигнала волну определенной длины и ввести туда сигнал этой же длины волны, так что спектр транзитного сигнала не изменится, а соединение будет выполнено с одним из абонентов, подключенных к промежуточному мультиплексору. OADM поддерживает операции ввода-вывода волн сугубо оптическими средствами или с промежуточным преобразованием в электрическую форму. Обычно полностью оптические (пассивные) мультиплексоры ввода-вывода могут отводить небольшое число волн, так как каждая операция вывода требует последовательного прохождения оптического сигнала через оптический фильтр, который вносит дополнительное затухание. Если же мультиплексор выполняет электрическую регенерацию сигнала, то количество выводимых волн может быть любым в пределах имеющегося набора волн, так как транзитный оптический сигнал предварительно полностью демультиплексируется.

Кольцевая топология сети (рис. 4) обеспечивает живучесть сети DWDM за счет резервных путей. Методы защиты трафика, применяемые в DWDM, аналогичны методам в SDH. Для того чтобы какое-либо соединение было защищено, между его конечными точками устанавливаются два пути: основной и резервный. Мультиплексор конечной точки сравнивает два сигнала и выбирает сигнал лучшего качества (или сигнал, заданный по умолчанию). По мере развития сетей DWDM в них все чаще будет применяться ячеистая топология (рис. 5), которая обеспечивает лучшие показатели в плане гибкости, производительности и отказоустойчивости, чем остальные топологии. Однако для реализации ячеистой топологии необходимо наличие оптических кросс-коннекторов ОХС (Optical Cross-Connector), которые не только добавляют волны в общий транзитный сигнал и выводят их оттуда, как это делают мультиплексоры ввода-вывода, но и поддерживают произвольную коммутацию между оптическими сигналами, передаваемыми волнами разной длины.

Примечания

  1. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. 267с.