Классификацияэталонныхточекоптическихинтерфейсов

На рис. 3.приведена эталонная конфигурация систем WDM в согласии с рекомендацией

G.692 на которой отмечены следующие эталонные точки:

Si... S_n–эталонные точки на ОВ у выходных оптических разъемов (ОР) передатчиков для каналов 1...nсоответственно;

R_Mn...R_Mn–эталонныеточкинаОВнепосредственнопередвходнымиОРблокаоптического

мультиплексирования/бустерногоусиленияОМ/ОАдляканалов 1... nсоответственно;

MPI-S – эталонная точка на ОВ сразу завыходным ОР блока ОМ/ОА;

S' –эталонная точка сразу завыходным ОРЛУ (ОА);

R' –эталонная точка непосредственно перед входным ОР ЛУ (ОА);

MPI-R - эталоннаяточканаОВнепосредственнопередвходнымОРблокапредварительного

усиления/оптического демультиплексированияПУ/ОД (OA/OD);

Рисунок 3. Представление оптических интерфейсов линейных систем WDM.

Согласно рекомендации G.695 стандартные конфигурации магистральных линейных систем WDM разделены на две группы в зависимости от того, используются или нет линейные усилители ЛУ между терминальными мулътиплексорамиТМ. Если протяженные системы SDH делятся на мультиплексные и регенераторные секции, то линейные системы WDM делятся на однопролетные секции, ограниченные расстоянием между двумя ТМ и не имеющие внутри усилителей или регенераторов, и многопролетные секции. В них длина пролета ограничена расстоянием между ТМ и ЛУ или между двумя ЛУ, или между ЛУ и регенератором, а длина секции в целом ограничена расстоянием между двумя ТМ или между ТМ и регенератором.

Аналогично тому, как это сделано для систем SDH, для систем WDM, не использующих ЛУ, предлагается следующая классификация, приведенная в табл. 1. Классификация для систем WDM, использующих ЛУ, приведена в табл. 2. Обе классификации используют ограничения на число мультиплексируемых каналов, длину пролета и уровень модуля STM-N в иерархии SDH.

Таблица 1 Классификация систем WDM, неиспользующих ЛУ

Таблица 2 Классификация систем WDM, использующих ЛУ

Примечания (распространяются на обе таблицы);

а) Приведенные расстояния условныи используются только для целей классификации, анне для расчетов.

б) Использование таких систем – в стадии разработки.

В обеих таблицах используются следующие шаблоны кодов применения:

• Для однонаправленных (симплексных) систем: пWx-y.z;

• Для двунаправленных (дуплексных) систем: В-я Wx-y.z

В них использованы следующие обозначения: п - максимальное число

Используемых длин волн;

W- символ, характеризующий длину однопролетной секции длину пролета, аименно:

L – длинная секция/пролет;

V- очень длинная секция/пролет;

U –сверхдлинная секция/пролет;

х-максимальное число перекрытий, допустимых в рамках данного кодаприменения (для систем, неиспользующих ЛУ, х=1, и этот элемент кода опускается);

у – максимальная скорость передачи сигнала на одной длине волны, выраженная в уров­нях STM: 4 - STM-4, 16 - STM-16, 64 - STM-64;

z–тип волокна, представленный следующим кодом.

в -означает двунаправленная (дуплексная) система.

Включение в классификацию на данном этапе (стандарт был одобрен в октябре 1998 г. и выпущен в 1999 г., а две последующие коррекции не относятся к интерфейсам) систем максимально с 16 длинами волн отражает только фактическое состояние работ над стандартом [5], а не возможности систем WDM. Заявленное производителями число каналов явно превышает указанный предел. Предполагается, что они могут быть выбраны из ряда 32, 40, 64, 80, 96, 128, 160, 192, 256, 320 [6]. Вместе с тем даже 16 каналов, при уровне STM-64 в одном канале, позволяют реализовать емкость канала 160 Гбит/с на одном ОВ. Это в 4 раза больше того, что могут дать сегодня промышленные системы SDH уровня STM-256, которые начинают внедряться, предъявляя при этом более высокие требования к качеству используемого ОВ.

Из второй таблицы видно, что максимальная длина RS может теперь выбираться равной 600 км (5 очень длинных пролетов V) или 640 км (8 длинных пролетов^). Здесь важно указать, для каких условий затухания ОВ и при какой накопленной дисперсий данные типы пролетов и однопролетных секций могут быть реализованы.

В рек. G.692 указано, что при расчете длин пролетов предполагалось, что среднее затухание ОВ в кабеле (с учетом кабельных сростков и гарантированного запаса в бюджете мощности) составит не более 0,28 дБ/км в диапазоне длин волн 1528-1565 нм, Такое затухание приводит к возможным потерям порядка 11 дБ на 40 км, а значит и к необходимости компенсировать их в бюджете мощности, что и отражено в таблице максимально допустимых потерь для секций/пролетов с различными кодами применения, как без ЛУ, так и с ними (см. табл. 4).

Таблица 3 Допустимые потери для секций/пролетов с различными кодами применения

В рек. G.692 при расчете допустимых значений накопленной дисперсии на длине однопролетной или многопролетной секции (включая CD и PMD) предполагалось, что ОВ имеет параметр D в указанном выше диапазоне длин волн порядка 20 пс/нм/км (т.е. фактически при расчете ориентировались на ОВ типа G.652). Соответствующие значения допустимой накопленной дисперсии на длине однопролетных секций и пролетов различного типа указаны в табл. 4.

Таблица 4. Допустимаянакопленнаядисперсиядлясекций/пролетовсразличнымикодамиприменения

4.1.4 Частотный/волновойплансистемWDM

Волновое мультиплексирование в ВОСП применяется вот уже более 10 лет и сначала использовалось для объединения двух основных несущих 1310 нм и 1550 нм (2-го и 3-го окон прозрачности) в одном оптоволокне. Это позволяло удвоить емкость сети и было оправдано всей историей развития ВОЛС. Многие системы SDH предлагают это сейчас как один из вариантов конфигурации.Ряд исследователей называет такие системы ишрокополосными WDM (шаг по длине волны — 240 нм) в противовес узкополосным WDM (шаг в которых сначала был на порядок ниже — 24—12 нм, что давало возможность разместить в 3 окне (1550 нм) 4 канала). Такое деление систем WDM на данный момент устарело и некорректно, хотя бы потому, что у таких "широкополосныхWDМ спектр не перекрывался, а состоял из двух изолированных полос.С другой стороны, сегодня сформировался класс действительно широкополосных систем WDM, перекрывающих в смежных окнах прозрачности (3-м и 4-м) полосу порядка 82 нм (1528-1610 нм). Этот класс интенсивно используется в настоящее время системами так называемог о плотного волнового мулътиплексированияDWDM.

Однако.широкополосные системы уже сейчас могут перекрывать полосу 340 нм (1270—1610 нм), если используют ОВ компаний Corning и OFS, устраняющие пик поглощения "ОН" в области 1383 нм. Частотный план этих систем, которые получили название « разряженные системы WDM» или SWDM, использует шагмежду несущими порядка 20 нм. Они были разработаны для снижения стоимости систем, а не для увеличения числа каналов.

Несмотря на отсутствие совместимости оборудования разных производителей систем WDM, необходимо было стандартизовать ряд оптических несущих, так называемый стандартный частотный план, т.к. он дает производителям ориентир на будущее, а так-жепозволяет позиционировать уже существующие системы WDM. Эта задача была приближенно решена.

4.1.4.1. Стандартный частотный план

Первоначальное основу проекта стандарта [5] был положен частотный план с постоянным шагом несущих 0,1 ТГц, или 100 ГГц, затем стандарт был доработан, а минимальный шаг несущих был уменьшен до 50 ГГцТЛ

Выбранная в стандарте область частот покрывает диапазон А_ст~4,1 ТГц (192,1- 196,1 ТГц), который соответствует диапазону длин волн 1528,77—1560,61 яиамплитудно-волновой характеристики (АВХ) используемых ОУ. При шаге 50 ГГц в этом диапозоне можно разместить максимально 82 канала, а при шаге 100 ГГц - 41 канал с несущими, указанными в табл. 5.

Таблица 5 Стандартныйчастотныйплансшагомнесущих 50 ГГц

При использовании шага 0,1 ТГц получим производную таблицу:

Таблица 6 Стандартный частотный план с шагом несущих 100 ГГц

Аналогично можно получить производные таблицы для других шагов: 12,5 ГГц (0,1 нм), 25 ГГц (0,2 нм), 200 ГГц (1,6 нм), 400 ГГц (3,2 нм), 600 ГГц (4,8 нм) и 1000 ГГц (8,0 нм). Причем для шагов 600 и 1000 ГГц рекомендуется использовать не более 4 несущих, для 400 ГГц - 4 или 8 несущих и для 200 ГГц - 8 или 16 несущих. Стандарт также предлагает для формирования частот несущих в ТГц (с последующим пересчетом в длины волн) использовать (для шага не более 0,1 ТГц) общую формулу вида:

f=193,l±nxf_s

rflef_s - шаг частотной сетки в ТГц (0.0125/0,025/0,05/0,1), an - целое число: 0, 1,2,... т.

Весь диапазош4_ст был разделен на два поддиапазона: S(использующий более короткие длины волн) и L (использующий более длинные волны) — в обозначениях компании Alcatel Выбор того или иного поддиапазона диктуется неравномерностью АВХ в нем. Более предпочтителен в этом смысле поддиапазон Ь, имеющий хорошую неравномерность даже со ОУ типа EDFA без специального выравнивания. Наиболее продвинутой в прошлом веке была компания Ciena, которая в 1999 г. выпустила 96-канальную версию своего оборудования,используя шаг 50 ГГц. Однако уже в 2000 г. компания LucentTehnologies заявила о320-канальной версии оборудования WaweStar. Этот вариант до сих пор формально считается максимально возможным по числу используемых несущих, хотя практически используется не более 100 каналов (лабораторные образцы, разработанные лабораторией Bel 1 Labs, были рассчитаны даже на 1000 несущих).

Расширенный частотный план

Увеличения числа каналов можно достичь следующими путями:

1 - частичнымрасширениемчастотногопланадо 191,0 ТГц, чтодаетвозможностьдовести

используемыйдиапазонмаксимальнодоЛ_ст =5,1 ТГц;

2 - расширениемиспользуемойполосыЛ_ствправодо 185,9 ТГц (1612,65 нм), чтопозволяетудвоитьЛ_стДОвеличины 10,2 ТГц (84 нм) за счётчастичногоиспользования 4-гоокна
прозрачности (1600 нм).

Эксплуатация вдвое большей полосы (2x5,1 ТГц) хотя и требует использования ши­рокополосных оптических усилителей ШПУ (UWBA) с АВХ шириной 10,2 ТГц, дает воз­можность увеличить число каналов до 102 при шаге 100 ГГц и более 200 при шаге 50 ГГц. Такие ШПУ были разработаны BellLabs.

В результате общая полоса усиления оказалась разбитой на две полосы: C-Band — обычная полоса и L-Band — длинноволновая полоса (в терминологии Bel 1 Labs) - не путать с поддиапазоном L-Band в терминологии Alcatel, который теперь расположен в правой половине C-Band. В этом смысле логично использовать обозначения ECI, а не Alcatel, т.е. говорить о C-Band как о полосе, состоящей из синей полосы В (высокочастотной части) и красной полосы R (низкочастотной части). Тогда для систем \ШМполучаем следующую схему расширенного частотного плана с шагом 100 ГГц и с шагом 50 ГГц (см. рис, 4):

Рисунок 4. Схема расширенного частотного плана

Дальнейшее расширение полосы используемых частот для реализации большего числа каналов возможно только влево от 196,1 ТГц в область так называемого 5 окна прозрачности, чтобы использовать всю доступную полосу 1270-1610 нм.

Третий путь увеличения числа каналов тривиален: выбрать меньший шаг Л =25 или 12,5 ГГц. При шаге 25 ГГц расширенный частотный план позволяет вместить более 400, а при шаге 12,5 ГГц — более 800 каналов. Использование такого малого шага как 12,5 ГГц требует определенных усилий для поддержания стабильной частоты (длины волны) несущей, температурные изменения которой должны быть внутри допусков, установленных стандартами. Хотя в рек. G.692 допуски/ приведены только для скорости передачи 2,5 Гбит/с, для шага частотной сетки 100, 50 и 25 ГГц, они могут быть получены на основе общего неравенства (приведенного в [5]), которое должно соблюдаться при выборе шага частотной сетки (здесь В — битовая скорость в Гбит/с, все параметры в ГГц):

4/<f_s-2B

С учетом данных для скорости 2,5 Гбит/с и расчетов на основе неравенства 3.5-2, получаем следующие оценки верхней границы допусков на флуктуацию несущих f_s, приведенные в табл. 7.

Таблица 7Верхняяграницадопусковнафлуктуациюнесущих

Из этой таблицы видно, что указанные границы допусков вполне приемлемы для соответствующих скоростей, учитывая, что точность поддержания температурных флуктуации для лазерных источников излучения на сегодня меньше 1 ГГц. Наиболее оптимальным, с точки зрения достижения максимальной полосы пропускания системы \УЕ)М, на данный момент является использование скорости 10 Гбит/с с шагом по частоте 25 ГГц. Достигаемая при этом полоса в расчете на расширенный частотный план составит 3,2 Тбит/с.