.webp)
Оптическая система передачи данных, также называемая волоконно-оптической сетью, лежит в основе большинства современных телекоммуникационных систем. Она обеспечивает беспрецедентную пропускную способность и гибкость развертывания, необходимые для поддержки широкого спектра новых и развивающихся приложений широкополосной связи. В частности, развитие технологии WDM значительно снижает стоимость оптических систем передачи данных и способствует их развитию. Эта статья поможет вам понять принципы работы оптических систем передачи данных, объяснив их классификацию.
Ключевой оптический компонент оптической системы передачи
В этом разделе описываются основные оптические компоненты, используемые в оптической системе передачи. На следующем рисунке показан пример оптической сети, определяющей ключевые оптические компоненты. Сквозная оптическая передача включает в себя как электрические, так и оптические тракты сигнала. Для преобразования из электрической области в оптическую используются оптические передатчики, а для преобразования в обратном направлении (преобразование из оптической в электрическую) используются оптические приемники. Оптические волокна служат основой оптической системы передачи, поскольку оптическое волокно используется в качестве среды для передачи оптических сигналов от источника к месту назначения. Оптические волокна ослабляют сигнал во время передачи, и для восстановления качества сигнала необходимо использовать оптические усилители, такие как усилители на эрбиевых волокнах (EDFA) , рамановские усилители или параметрические усилители. Однако процесс усиления сопровождается добавлением шума. Простейшая оптическая система передачи использует только одну длину волны. Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) можно рассматривать как модернизацию одноволновой системы. WDM соответствует схеме, в которой несколько оптических несущих на разных длинах волн модулируются с помощью независимых электрических битовых потоков, а затем передаются по одному и тому же волокну. WDM имеет потенциал использования огромной полосы пропускания, предлагаемой оптоволокном. Во время передачи сигналов WDM иногда требуется добавлять или удалять одну или несколько длин волн, что выполняется оптическим компонентом, известным как оптический мультиплексор с добавлением и удалением (OADM). Оптические сети требуют коммутации информации между различными волокнами, что выполняется в оптическом кросс-коммутаторе (OXS). Для объединения нескольких каналов с различными длинами волн в составной канал используются мультиплексоры с длинами волн. С другой стороны, для разделения составного канала WDM на каналы с различными длинами волн используются демультиплексоры с длинами волн. Для наложения информационного сигнала используются оптические модуляторы. Оптические модуляторы обычно используются в сочетании с полупроводниковыми лазерами.
Пример оптической сети, определяющей ключевые оптические компоненты
Классификация оптических систем передачи
Оптические системы передачи можно классифицировать по различным критериям. В этом разделе мы рассмотрим классификации оптических систем передачи с нескольких точек зрения.
По рабочему диапазону длин волн
Широкий диапазон рабочих длин волн оптической системы может обеспечить очень высокую пропускную способность оптической системы передачи. Диапазон рабочих длин волн определяется типом оптического волокна, характеристиками источника, диапазоном затухания системы и дисперсией оптического тракта.
Спектральные диапазоны одномодовых волоконно-оптических систем в Рекомендациях МСЭ:
| Группа | Диапазон длин волн | Описание |
| О-диапазон | 1260 нм -1360 нм | Исходная полоса пропускания – длина волны отсечки кабеля определяет нижнюю границу длины волны 1260 нм. Верхняя граница 1360 нм была выбрана в связи с восходящим фронтом полосы затухания «воды» с пиком на 1383 нм. |
| E-диапазон | 1360 нм -1460 нм | Расширенный диапазон — Рекомендация МСЭ-Т G.652 также включает волокна с низким пиком затухания в воде, что позволяет использовать диапазон выше 1360 нм. Влияние небольшого пика затухания в воде пренебрежимо мало на длинах волн свыше 1460 нм. |
| S-диапазон | 1460 нм - 1530 нм | Коротковолновый диапазон — нижняя граница этого диапазона принимается за верхнюю границу E-диапазона. Верхняя граница принимается за нижнюю границу C-диапазона. Появились EDFA с относительно более плоскими и широкими коэффициентами усиления, и применение EDFA в этом диапазоне возможно, по крайней мере, в его части. Некоторые длины волн этого диапазона также могут быть использованы для накачки оптоволоконных усилителей, как активно-ионных, так и рамановских. |
| C-диапазон | 1530 нм - 1565 нм | Обычный диапазон — изначально усилители на эрбиевых волоконных усилителях (EDFA) имели полезные полосы усиления, начинающиеся примерно с 1530 нм и заканчивающиеся примерно на 1565 нм. Эта полоса усиления стала известна как «C-диапазон». |
| L-диапазон | 1565 нм - 1625 нм | Длинноволновый диапазон — для самых длинных волн выше C-диапазона производительность волоконно-оптического кабеля в диапазоне температур достаточна для современных типов волокон вплоть до 1625 нм. |
По режимам волокна
В зависимости от мод волокна оптические системы передачи данных можно разделить на два типа: многомодовые и одномодовые. В первом случае многомодовое волокно используется в качестве магистральной линии связи, а частота передачи ограничена, поэтому он обычно применяется в системах передачи со скоростью 140 Мбит/с. В одномодовых системах передачи данных используется одномодовый оптический кабель. Он обладает большей пропускной способностью и может использоваться для передачи на большие расстояния. Он широко используется в современных оптических системах передачи данных.
По модели оптической передачи
В настоящее время существуют две основные модели оптической передачи: аналоговая и цифровая. Аналоговая система передачи напрямую модулирует интенсивность источника посредством аналоговых сигналов, в то время как цифровая использует цифровой сигнал PCM для прямой модуляции интенсивности источника света. Цифровая оптическая система передачи позволяет обеспечить высококачественную передачу сигнала на большие расстояния и в настоящее время широко используется.
По битрейту
Если в качестве критерия классификации использовать скорость передачи данных, то оптические системы передачи данных можно классифицировать как низкоскоростные (десятки Мбит/с), среднескоростные (сотни Мбит/с) и высокоскоростные (Гбит/с).
По интерфейсам оптической системы
Одноканальный интерфейс использует только один оптический канал или длину волны в оптическом волокне, в то время как многоканальный интерфейс использует несколько оптических длин волн в оптическом волокне. Многоканальная система обычно описывается как система с мультиплексированием по длине волны (WDM).
Классификации систем передачи WDM
WDM — это базовая технология современных оптических систем передачи данных. Говоря о классификации оптических систем передачи данных, необходимо упомянуть систему WDM. WDM-системы классифицируются по характеристикам, количеству каналов и направлениям передачи.
По особенностям
По количеству каналов в системе WDM
Количество каналов в системах DWDM
Fiber-Mart DWDM MUX DEMUX
|
В Рекомендации МСЭ-Т G.694.1, содержащей определение сеток частот для поддержки приложений плотного спектрального уплотнения, в настоящее время определены четыре конкретные сетки частот: с шагом 12,5 ГГц, 25 ГГц, 50 ГГц и 100 ГГц. Все четыре сетки частот включают в себя частоту 193,1 ТГц (1552,52 нм) в качестве одного из элементов, и нет пределов частот, за пределами которых сетка не определяется. Эта сетка фактически представляет собой «линейку» без ограничений или конечных точек. В пункте 6.2.2.1 Дополнения 39 к Рекомендациям МСЭ-Т серии G обобщены четыре вышеупомянутые сетки частот. Кроме того, в нём показано, что с помощью определённой формулы можно получить все возможные сетки частот каналов. Можно использовать дополнительные сетки с более широким разносом частот, используя значения, кратные 100 ГГц, например, 200 ГГц, 300 ГГц, 400 ГГц и т. д. Сетки для этих более широких разносов намеренно не указываются, чтобы предоставить пользователю полную свободу выбора центральных частот. |
Рекомендации МСЭ-Т, определяющие приложения, использующие эти сетки частот DWDM, включают Рекомендации МСЭ-Т G.692, МСЭ-Т G.698.1, МСЭ-Т G.698.2 и МСЭ-Т G.959.1. Количество каналов не указано, но, как ориентировочно, около 40 каналов с разносом 100 ГГц (100 ГГц × 40 каналов = 4000 ГГц = 4 ТГц) могут занимать весь C-диапазон шириной 1530–1565 нм. Конечно, при разносе каналов 50 ГГц количество каналов может удвоиться.
Количество каналов в системах CWDM
Еще ни один комментарий не опубликован.