Какие сетевые устройства выполняют функцию суммирования и разделения оптических сигналов
Перейти к содержимому

Какие сетевые устройства выполняют функцию суммирования и разделения оптических сигналов

  • автор:

WDM Samara Useb. posob 05.12.2010

Создание волокон без «водяного пика», позволило использовать в системах связи все волны в диапазоне от 1260 до 1625 нм, – т.е. там, где кварцевое оптическое волокно обладает наибольшей прозрачностью.

Влияние второго фактора (который имеет разную природу на передающем и приемном концах) может быть снижено разными способами: увеличением шага несущих (действует на обоих концах), использованием внешнего модулятора (уменьшающего уширение несущей), применением солитонной технологии или техники модуляции с подавлением одной боковой полосы (ОБП). Все три метода действуют на передающем конце. Кроме того, можно применить процедуру интерливинга, при которой плотный набор и з n несущих длин волн (с шагом s) разделяется на приемном конце на два или четыре (каскадно 2×2) набора по n/2 (с шагом 2s) или n/4 (с шагом 4s) несущих.

Влияние третьего фактора обусловлено тем, что максимальная мощность каждой оптической несущей P C max (в дБм) зависит от полной оптической мощности, подаваемой с выхода транспондера на вход волокна Ptotal (оптическая мощность в дБм на выходе агрегатного канала WDM) и числа мультиплексированных длин волн п. Согласно стандарту,

P c max = Pном — 10lgn.

Мощность Pном ограничена безопасным уровнем излучения лазера (или допустимым уровнем суммарных нелинейных искажений в сердцевине волокна) и составляет для разных производителей оборудования WDM величину от 17 до 30 дБм. По табл. 4.2 можно оценить, как меняется эта мощность в расчете на 1 несущую для разного числа несущих в системе WDM при равномерном распределении.

Таблица 4.2. Максимальная мощность на одну несущую WDM, дБм

Из табл.4.2 видно, что при большом числе несущих падение мощности может составить (против исходного уровня для двух несущих) 21 дБ. В результате не использования WDM исключается возникновение проблемы обеспечения нужного уровня BER в оптическом канале. Единственный способ борьбы с этим — увеличение эффективной площади сечения волокна, то есть использование специально разработанных волокон, например LEAF, Siecor, брэгговских волокон или волокон на основе фотонных кристаллов.

Область применения CWDM. Многие сети крупных городов не модернизировались уже десять лет. Постоянное увеличение трафика привело некоторые зоны к тому, что у них уже почти не осталось ресурсов для роста. Недостаточная пропускная способность сети, известная также под названием «истощение волокон», является той проблемой, которую операторы связи хотели бы разрешить незамедлительно. Добавление CWDM в оптическую транспортную систему является простым и экономически выгодным решением проблемы истощения (нехватки) волокон. По уже существующему оптическому волокну может производиться дополнительное обслуживание без прерывания обслуживания уже имеющихся абонентов.

Условия, в которых целесообразно применение CWDM систем:

— городские и региональные оптические сети;

— строительство сети в условиях дефицита ОВ (или высокой стоимости аренды ОВ);

— необходимость увеличения пропускной способности существующих сетей на базе ВОЛС;

— предоставление множества услуг по оптоволоконной паре;

— построение оптических сетей для предоставления в аренду «виртуального» волокна

— CWDM решения независимы к различным протоколам передачи информации. Это позволяет создавать различные телекоммуникационные услуги в одной транспортной среде.

4.1. Оборудование CWDM

CWDM системы являются частью сети оператора связи и устанавливаются между двумя или более узлами связи. Для того, что бы обеспечить работу CWDM системы на узле связи необходимо наличие активных сетевых устройств с достаточным суммарным количеством портов для установки CWDM SFP трансиверов. Такими сетевыми устройствами обычно являются коммутаторы и маршрутизаторы. В случае недостаточного количества активных сетевых устройств с необходимым суммарным количеством SFP портов возможно использование медиаконверторов со слотами под CWDM SFP трансиверы. Такое решение в ряде случаев так же является экономически выгодным.

Например, основными элементами CWDM систем, предлагаемых «Контур-М» являются:

— CWDM мультиплексоры/демультиплексоры (MUX/DEMUX); позволяют суммировать и разделять оптические сигналы.

— OADM модули — CWDM мультиплексоры ввода/вывода; позволяют выделить и добавить

в волокно сигнал по определенным несущим.

— SFP CWDM модули (SFP трансиверы), формируют и принимают оптические сигналы

(длины волн) в CWDM системе; переводят сигнал из электрического (активное оборудование) в оптический и обратно.

На рис. 4.3 показан пример системы передачи с использованием комплекса оборудования CWDM. Стоит обратить внимание на то, что мультиплексоры/демультиплексоры и CWDM SFP трансиверы работают в парах. Соответственно это оборудование Type I и Type II. Такая необходимость обусловлена тем, что каждый канал на разных концах имеет зеркальные значения по приему (RX) и передаче (Tx) т.к. сформирован из двух несущих (длин волн).

CWDM SFP трансиверы SFP — Small Form Factor Pluggable является общепризнанным индустриальным форматом производства сменных трансиверов. Трансиверы SFP широко используются в активном сетевом оборудовании: маршрутизаторах, коммутаторах, медиаконверторах. Лазеры с распределенной обратной связью (DFB, Distributed Feedback), в случае использования в CWDM-системах, не требуют термической стабилизации, громоздких

и сложных схем управления, являются малогабаритными, экономичными и имеют малую стоимость. Типичный DFB-лазер имеет температурную стабильность, что дает изменение генерируемой длины волны в пределах 6–8 нм в диапазоне температур 0–70°С CWDM SFP трансиверы предназначены для формирования оптических CWDM сигналов «основной несущей» с 1270 по 1610нм (шаг 20нм). Каждый SFP CWDM трансивер работает по двум волокнам и, в отличие от стандартных двухволоконных трансиверов 1000Base LX на двух разных длинах волн – приемник по одной длине волны и передатчик по другой. Для образования канала данных в системе CWDM SFP трансиверы комплектуются «попарно» —

Type I и Type II (табл. 4.3).

В силу того, что CWDM системы являются пассивными, осуществление мониторинга состояния CWDM оборудования и всей трассы в целом в режиме реального времени представляется затруднительным. Для мониторинга в режиме реального времени (on-line мониторинга) используются CWDM SFP трансиверы с функцией DDM (Digital Diagnostic Monitoring). Функция DDM позволяет в режиме реального времени контролировать параметры, которые имеет SFP трансивер: мощность входящего сигнала (RX), мощность исходящего сигнала (TX), температурные параметры работы трансивера. Изменения данных

параметров позволяют судить об износе CWDM системы и состоянии трассы в целом. Функция DDM также

Рис. 4.3. Система передачи с использованием комплекса оборудования CWDM.

используется при оценке оптического бюджета CWDM решения. Сравнение данных SFP трансиверов позволяет определить реальные потери по несущим в волокне.

Таблица 4.3. Комплектация трансиверов

SFP трансивер так же отличается по дальности своей работы (мощности сигнала). CWDM SFP трансивер имеет стандартный километраж 10 км, 20 км, 40 км или 80 км. Стандартный тип разъема для коннектора на SFP трансивере – LC.

Оптические мультиплексоры . Оптический мультиплексор/демультиплексор (рис. 4.4) предназначен для суммирования и разделения оптических сигналов, передаваемых на CWDM длинах волн по одномодовому (Single Mode) оптическому кабелю. Прибор предназначен для совместной работы с трансиверами SFP CWDM сигналов, образуя 4 или 8 каналов на 8-и или 16-ти длинах волн в одном волокне или до 32 каналов на двух волокнах.

Рис. 4.4. Оптический мультиплексор/демультиплексор

Устройства отличаются низким отражением сигнала, высокой изоляцией каналов и малыми потерями. WDM мультиплексоры являются устройствами двунаправленного

могут, как разделять,

так и смешивать

оптические сигналы. Устройства

в различных исполнениях, что позволяет использовать их в различных системах

2. CWDM – это просто!

Частичным решением проблем классических двухволоконных систем связи и WDM систем уплотнения вполне может стать (и очень часто становится!) система уплотнения CWDM.

CWDM (от англ. Coarse Wavelength Division Multiplexingгрубое уплотнение с разделением по длине волны) – также, как и WDM, частный случай частотного уплотнения.

Отличие CWDM от WDM состоит, в первую очередь, в бОльшем количестве длин волн (или спектральных каналов) – их 18 в CWDM против двух в WDM.

Спектральные каналы в CWDM«упакованы» более плотно, чем в WDM: все 18 каналов находятся в спектральном диапазоне от 1270 до 1610нм, который охватывает все освоенные диапазоны для передачи световых сигналов водномодовом оптическом волокне (это – диапазоны О, Е, S, C и L).

Шаг между центральными длинами волн каждого канала составляет 20нм, при максимальной ширине каждого канала +/- 7.5нм (в рекомендации ITU-Т G.694.2заявленное отклонение от центральной длины волны находится в диапазоне ±6…7нм).

Рисунок 3 – Рабочий диапазон CWDM.

Рисунок 3 – Рабочий диапазон CWDM.

Стоит отметить, что каждый спектральный канал CWDM имеет свою уникальную характеристику, состоящую из показателя затухания на километр волокна (он же – погонное затухание, синяя линия на рисунке) и показателя хроматической дисперсии (красная линия на рисунке).

Старые одномодовые волокона (G.652 A и G.652B) не прозрачны для светового излучения в диапазоне Е (так называемый «водный пик»), поэтому для задействования всех каналов CWDM системы необходимо использовать современные одномодовые оптические волокна (G.652 C или G.652D). У таких волокон влияние «водного пика» сведено к минимуму (синий пунктир на рисунке 3).

Одной из основных особенностей CWDM систем уплотнения является возможность «паровать» любые из 18 длин волн между собой, образуя прямой и обратный каналы одного дуплексного канала связи. Главное – чтобы излучение на конкретной длине волны поступало в волокно только от одного источника (чтобы избежать коллизий).

Соответственно, в одном волноводе можно «спаровать» максимум 9 дуплексных каналов связи, причем абсолютно не важно, с какой скоростью и в каком формате передаются данные в каждом отдельно взятом «дуплексе».

Кроме того, CWDM системы можно безболезненно интегрировать в другие (уже работающие) системы уплотнения (например, WDM или DWDM), наращивая ёмкость и повышая эффективность конкретного оптического волокна.

2.2 Выбор пар спектральных каналов CWDM

Отдельно стоит рассмотреть принцип подборки парных CWDM каналов для создания дуплексного канала связи.

Как уже было отмечено ранее, каждый спектральный канал CWDM системы имеет своё уникальное затухание на километр.

Опираясь на этот факт и на здравый смысл, мировое сообщество и ведущие инженеры компаний-интеграторов рекомендуют паровать спектральные каналы CWDM не абы как, а по определённым правилам.

Суть правил сводится к тому, что не следует паровать спектральные каналы с большой разницей в затуханиях, ведь итоговая дальность дуплексного канала связи при прочих равных условиях будет ограничена спектральным каналом, имеющим бОльшие погонные потери.

Другими словами, если один из пары спектральных каналов может «пробить» максимум 50км, а второй – максимум 80км, то система в полном дуплексе сможет работать только на 50км.

Самое большое погонное затухание имеют длины волн 1270нм и 1290нм. Именно по этой причине их часто не используют в стандартной аппаратуре уплотнения – использовать их разумно только в паре в качестве служебного канала связи на небольших расстояниях.

8 длин волн из «верхнего» диапазона (от 1310нм до 1450нм) имеют средние показатели затухания, и их эффективно паровать между собой как заблагорассудится, однако, и здесь есть ряд нюансов.

Если задача состоит в том, чтобы качественно пропустить из точки А в точку Б максимум дуплексных каналов, то эффективно использовать методику «расходящаяся восьмёрка»: паруются центральные пары волн, потом – соседние по краям от центральных и так далее. Таким образом достигается усредненное затухание для всех пар длин волн, но система работает не на максимальную дальность.

В случае, когда требуется «пробить» максимальное расстояние небольшим количеством дуплексных каналов, а оставшиеся вывести из волокна «по дороге» — пары формируются из двух соседних длин волн, имеющих максимально схожие затухания.

8 длин волн из «нижнего» диапазона (от 1470нм до 1610нм) имеют наименьшие показатели затухания среди всех CWDM длин волн, и их выгоднее использовать на дальние расстояния, при этом принципы подборки пар остаются теми же самыми.

Рисунок 4 – «Расходящаяся восьмерка» (слева) и каналы, подобранные по критерию «максимальной дальнобойности» (справа).

Рисунок 4 – «Расходящаяся восьмерка» (слева) и каналы, подобранные по критерию «максимальной дальнобойности» (справа).

2.3 Особенности приёмопередатчиков CWDM

Возможность паровать разные спектральные каналы между собой в любом порядке делает систему уплотнения CWDM очень гибкой.

Достигается это благодаря специфической конструкции оптических приёмопередатчиков: все приёмопередатчики – двухволоконные (с разделёнными приёмником и передатчиком),но, в отличии от классических двухволоконных систем связи, каждый приёмопередатчик излучает на одной конкретной из 18 возможных длин волн, а приёмник может детектировать сигнал на любой длине волны CWDM диапазона.

Два любых (даже с одинаковыми длинами волн излучателя!) CWDM приёмопередатчика можно соединить между собой при помощи двухволоконной линии связи, при этом они будут работать в «классическом двухволоконном» режиме.

Рисунок 5 – Простейшее включение CWDM модулей через два независимых волокна.

Рисунок 5 – Простейшее включение CWDM модулей через два независимых волокна.

Отдельно стоит отметить, что современная промышленность производит CWDMтрансиверы (приёмопередатчики) всех известных форм-факторов (GBIC, SFP, SFP+, XFP и проч.), которые могут работать на скоростях вплоть до 10Гбит/с, формируя «дуплексы» на дальности до 80км при скорости 10Гбит/с и до 150км при скорости 1Гбит/с.

Но вернемся к волокну и процессах, происходящих в нём.

Пока на широкополосный приёмник CWDM трансивера поступает только один сигнал на конкретной длине волны – всё хорошо и работает, но как только (и если вдруг!) на приёмник поступит более одного сигнала на разных длинах волн – приёмник просто не сможет «разобраться», какой сигнал ему следует детектировать, и произойдет ошибка приёма.

Для того, чтобы избежать подобных ситуаций, перед приёмником необходимо установить внешний CWDM фильтр, который пропустит на приёмник только один сигнал на конкретной длине волны.

Рисунок 6 – Групповой сигнал и применение CWDM фильтров.

Рисунок 6 – Групповой сигнал и применение CWDM фильтров.

На этом этапе внимательный читатель уже усвоил для себя три основные составляющие CWDM систем, но, на всякий случай, еще раз повторимся:

– уникальная для каждого передатчика длина волны (естественно, в рамках CWDM диапазона);

– CWDM фильтр, который обязательно необходимо установить перед приёмником.

2.4 CWDM фильтр. Принцип работы

Для дальнейшего понимания происходящего необходимо разобраться, что такое CWDM фильтр и как он работает.

На самом деле, у этого пассивного устройства есть огромное количество названий: FWDM фильтр, CWDM Mini Cell, CWDM колба, Three-Port Filter и масса других.

Физически устройство представляет собой металлическую или стеклянную трубку около 5см длиной, к которой прикреплены три оптических пигейла.

Рисунок 7 – внешний вид CWDM фильтра.

Рисунок 7 – внешний вид CWDM фильтра.

Металлические CWDM фильтры обычно поставляются на рынок в виде готовых устройств для использования «как есть» в качестве, собственно, оптического фильтра. Такие фильтры обычно имеют оптические коннекторы (например, LC/UPC или SC/UPC) на концах пигтейлов для удобства использования.

Стеклянные CWDM фильтры являются компонентом для создания CWDM мультиплексоров (об этом – далее). Такие фильтры, в отличие от металлических собратьев, более хрупкие и требуют дополнительной защиты от внешних воздействий. Кроме того, стеклянные фильтры обычно поставляются с пигтейлами, не имеющими коннекторов на концах (под сварку).

Сам оптический фильтр вместе с системой линз находится глубоко внутри устройства и особого интереса не представляет, за исключением полосы пропускания.

Пропускать фильтр может как узкую полосу лазерного излучения (+/- 7.5нм от центральной длины волны, например 1550нм +/- 7.5нм), так и широкую (например, +/-40нм или вообще половину CWDM диапазона).

Работает CWDM фильтр «в обе стороны», позволяя как вводить в волокно, так и выводить из него оптический сигнал на нужной длине волны.

Каждый из трёх выводов CWDM фильтра отвечает за свою задачу, и если выводы соединить неправильно, то, в лучшем случае, CWDM система просто не будет работать («не поднимется линк»).

Рисунок 8 – Принцип работы CWDM фильтра.

Рисунок 8 – Принцип работы CWDM фильтра.

Вывод Pass (P) – вывод, в который вводится (или из которого выводится) нужная длина волны.

Вывод Common (COM или C) – общий вывод в линию связи. Если требуется ввести новую длину волны в линию связи, сначала её подают в вывод Pass. Фильтр «подмешивает» новую длину волны к уже имеющимся и групповой сигнал выходит из вывода COM.

Если требуется вывести из линии связи длину волны, содержащуюся в групповом сигнале, в вывод COM необходимо подать групповой сигнал, а из вывода Pass получить требуемую длину волны.

Вывод Reflection (REF, R, иногда — EXPRESS) – «транзитный» вывод. В него подаётся первичный групповой сигнал перед процедурой ввода новой длины волны, в него же выводится остаточный групповой сигнал после процедуры вывода длины волны из линии связи.

Каждый фильтр «гасит» как групповой сигнал, проходящий сквозь него, так и вводимую/выводимую длину волны примерно на 0,3дБ – это всегда необходимо учитывать при проектировании линии связи!

Благодаря фильтрам можно связать пару CWDM приёмопередатчиков между собой, используя не два волокна, а одно. Рассмотрим это на примере.

Допустим, необходимо «поднять линк» по одному волокну между парой трансиверов с длинами волн передатчиков 1550нм (красный) и 1530нм (синий).

Для этого потребуется пара CWDM фильтров на соответствующие длины волн.

Рисунок 9 – Пример использования CWDM фильтров для создания одноволоконной линии связи.

Рисунок 9 – Пример использования CWDM фильтров для создания одноволоконной линии связи.

Рассмотрим, как будет двигаться сигнал на длине волны 1550нм (будет двигаться он слева-направо):

  • сигнал, выходя из передатчика, сразу же попадает на вывод REF фильтра 1530нм, после чего проходит фильтр «насквозь» и попадает в линию связи через вывод COM;
  • на приёмной стороне сигнал на длине волны 1550нм попадает в COM вывод фильтра 1550нм, отфильтровывается и попадает через вывод PASS на приёмник трансивера.

Обратный сигнал от трансивера с излучателем на длине волны 1530нм двигается аналогично прямому.

Этот простой пример показывает базовые принципы работы CWDM систем уплотнения. В этом примере работа велась всего с двумя длинами волн и обычно вместо такой сложной схемы обычно используют стандартные WDM системы уплотнения.

CWDM система уплотнения начинает проявлять свою мощь при наращивании числа оптических каналов минимум до четырех, когда в одном волокне начинают работать сразу два дуплексных канала связи.

Но для того, чтобы ввести и вывести из одного волокна большое число длин волн, одиночного CWDM фильтра будет недостаточно, и тогда для организации связи потребуется уже упомянутое ранее (но не рассмотренное до сих пор) устройство — мультиплексор.

Напоследок стоит отметить, что Рисунок 9 – это идеальная схема включения пары CWDM трансиверов для работы по одному волокну. Гораздо практичнее применять схему включения, обозначенную на Рисунке 10 ниже из-за возможности просто и быстро добавить еще некоторое количество оптических каналов связи.

Рисунок 10 – Пример использования CWDM фильтров для создания одноволоконной линии связи «с возможностью расширения».

Рисунок 10 – Пример использования CWDM фильтров для создания одноволоконной линии связи «с возможностью расширения».

2.5 Мультиплексор. Внутреннее строение и принцип работы

Как некоторые из Вас уже догадались, сейчас речь пойдет про мультиплексоры, а для тех, кто не знает, что это такое, дадим определение:

оптический мультиплексор – устройство, объединяющее оптические каналы в групповой оптический сигнал или разделяющее групповой оптический сигнал на спектральные составляющие (последнее устройство называется демультиплексор). Иногда (в последнее время всё чаще) оптический мультиплексор выполняет сразу обе эти функции.

Внутри обычного CWDM мультиплексора находится массив сваренных между собой CWDM фильтров на разные длины волн. Фильтры сварены по принципу «транзитный выход первого является входом для второго» (другими словами, «хвостом» COM к «хвосту» REF).

Все пигтейлы PASS выведены из корпуса мультиплексора и напрямую подключаются к трансиверам (обычно эти выводы дополнительно «упаковывают» во вторичный защитный буфер диаметром 2мм или 3мм).

Самый первый пигтейл COM(который, кстати, тоже упакован во вторичный защитный буфер) подключается в линию связи.

Последний пигтейл REF или спрятан внутри корпуса, или может быть выведен из него для каскадирования мультиплексоров (опять же, в буфере).

Рисунок 11 – Внутреннее строение стандартного мультиплексора на основе CWDM фильтров.

Рисунок 11 – Внутреннее строение стандартного мультиплексора на основе CWDM фильтров.

Однако, не стоит забывать про потери мощности на каждом фильтре в каскаде. Когда групповой сигнал входит в мультиплексор, то первый отфильтрованный оптический канал теряет 0,3дБ мощности, второй – 0,6дБ, третий – 0,9дБ и так далее. У стандартного мультиплексора на 8 длин волн (1х8) затухание на последнем фильтре примерно равно 2,4дБ, что уже не мало, а у такого же мультиплексора на 16 длин волн (1х16) потери на последнем канале составят около 5дБ!

А теперь представьте, что такие мультиплексоры установлены с двух сторон линии связи – потери получаются ужасающе высокими! Поэтому для многоканальных мультиплексоров существуют несколько другие способы внутренней компоновки.

Как раз для многоканальных мультиплексоров и были разработаны широкополосные FWDM фильтры, о которых упоминалось ранее.

Такие фильтры устанавливаются на входе в мультиплексор и формируют не один внутренний каскад CWDM фильтров, а сразу два, значительно уменьшая суммарные потери на крайних каналах каждого каскада.

Рисунок 12 – Внутреннее строение мультиплексора на основе CWDM фильтров с использованием широкополосного FWDM фильтра.

Рисунок 12 – Внутреннее строение мультиплексора на основе CWDM фильтров с использованием широкополосного FWDM фильтра.

Для компенсации паразитных потерь на каскаде CWDM фильтров, мультиплексоры обычно выпускают «в парах». Отличаются парные мультиплексоры друг от друга последовательностью сварки фильтров внутри.

Как уже было отмечено ранее, при работе CWDM системы в одном волокне каждый из мультиплексоров занимается мультиплексированием части каналов и демультиплексированием оставшихся каналов одновременно.

Работает такая пара мультиплексоров по принципу «если с одной стороны длина волны входит в волокно, значит с другой она обязательно должна выйти в приёмник трансивера».

Рисунок 13 – Работа CWDM системы по одному волокну.

Рисунок 13 – Работа CWDM системы по одному волокну.

Однако, в последнее время всё чаще инженеры задействуют сразу два волокна для размещения в них CWDM системы уплотнения. Логика проста: в два раза больше волокон – в два раза больше пропускная способность системы. При этом, реализовать такую систему можно по-разному.

2.6 Двухволоконные мультиплексоры

У многих инженеров есть мнение, что для работы по двум волокнам в первую очередь необходимо обзавестись «двухволоконными» мультиплексорами. Попытки поиска таких устройств на рынке часто не дают результата – двухволоконные мультиплексоры умеют продавать все, но ни у кого их на складе нет (позиция обычно заказная и требуется время на её изготовление и доставку, что, согласитесь, не всегда удобно).

Однако, если рассмотреть внутреннее устройство двухволоконного мультиплексора, окажется, что это по сути два одинаковых одноволоконных мультиплексора в одном корпусе.

С экономической точки зрения всё предельно просто: стоимость мультиплексора обычно рассчитывается исходя из стоимости CWDM фильтра помноженного на количество этих фильтров в конечном устройстве, так что, по сути, нет никакой разницы в цене между, например, мультиплексором 2х4 и двумя мультиплексорами 1х4.

При работе с парой двухволоконных мультиплексоров обычно выделяют одно волокно на «прямой» поток, а второе – на «обратный». При этом «прямой» и «обратный» оптические каналы одного «дуплекса» определяются одной длиной волны (например, по одному волокну сигнал от одного «дуплекса» идёт «туда» на длине волны 1530нм, а по второму возвращается обратно на той же самой длине волны 1530нм).

В случае, если необходимо собрать двухволоконный мультиплексор из пары одноволоконных, есть два способа включения.

Первый вариант – включение по тому же самому двухволоконному принципу, когда на одной стороне установлен мультиплексор для прямого канала (подключен к первому волокну) и демультиплексор для обратного (подключен ко второму волокну). На другой стороне – зеркально наоборот.

Рисунок 14 – Работа двух пар одноволоконных мультиплексоров в «двухволоконном» режиме.

Рисунок 14 – Работа двух пар одноволоконных мультиплексоров в «двухволоконном» режиме.

Второй вариант – две независимых одноволоконных системы в двух разных волокнах.

Рисунок 15 – Работа двух пар одноволоконных мультиплексоров в «одноволоконном» режиме по двум независимым волокнам.

Рисунок 15 – Работа двух пар одноволоконных мультиплексоров в «одноволоконном» режиме по двум независимым волокнам.

Как уже упоминалось ранее, двухволоконные мультиплексоры сегодня – редкость, изготавливаются они в большинстве случаев «под заказ» и поэтому многие продавцы относят их в разряд «нестандартных» мультиплексоров.

2.7 OADM

Многие производители мультиплексоров согласны выполнить любую прихоть клиента (естественно, за дополнительную плату), но и среди нестандартных мультиплексоров сформировался устойчивый спрос на определенные конфигурации:

  • мультиплексоры 1х18 – для стопроцентного использования CWDM диапазона;
  • «проходные» мультиплексоры – устройства с небольшим числом каналов и EXPRESS портом (для каскадирования устройств мультиплексирования по мере необходимости);
  • мультиплексоры с отдельным выводом для подачи CATV сигнала от передатчиков, излучающих на длине волны 1310+/-40нм или на длине волны 1550+/-20нм (или на 1570+/-20нм – смотря какой передатчик).

Кроме всего вышеперечисленного есть еще один класс устройств мультиплексирования, которые продавцы оборудования также очень редко держат на складе – OADM.

OADM (англ. Optical AddDrop Multiplexer) – оптический мультиплексор ввода/вывода. Используется это устройство в случае, когда где-нибудь «по дороге» из пункта А в пункт Б из магистрального волокна необходимо вывести (или в магистральное волокно ввести) один или несколько дуплексных каналов связи.

В самом простейшем случае OADM – это тот же «проходной» мультиплексор с парой CWDM фильтров внутри. Более сложные устройства способны работать сразу на два направления, выводя одни дуплексные каналы связи с одной стороны, и вводя другие с другой (иногда на тех же самых длинах волн).

OADM в заводском исполнении представляет собой небольшую пластиковую коробку с магистральными и «абонентскими» выводами.

«Коробочное» решение очень удобно в эксплуатации – поставил и забыл, ничего не надо варить, ничего не надо тестировать – главное соблюдать направление оптических сигналов для корректной работы. Кроме того, коробочное решение имеет малые внутренние потери за счет заводской сборки.

Недостатки готовых OADM начинают проявляться уже на этапе их покупки – очень сложно найти устройство, способное удовлетворить конечного провайдера, особенно если его инженеры используют нестандартные пары длин волн для дуплексов или вводят/выводят не один дуплекс, а два или больше.

Кроме того, коробочное решение неудобно при изменении топологии или логической схемотехники сети (их невозможно разобрать и добавить или извлечь из них оптические каналы).

Поэтому многие поставщики CWDM оборудования взяли за практику не поставлять «коробочные» решения, а возложить проектирование и изготовление OADM любого формата на плечи провайдера.

На Рисунке 16 схематично показано, как можно использовать CWDM фильтры в качестве OADM.

Рисунок 16 – Использование CWDM фильтров вместо OADM.

Рисунок 16 – Использование CWDM фильтров вместо OADM.

Рисунок демонстрирует магистральную линию связи, основные потоки которой рождаются на стороне А и вводятся в волокно при помощи мультиплексора.

Точка А и точка D связаны между собой напрямую одним дуплексным каналом связи (длины волн 1530нм и 1550нм).

Точка А и точка B также связаны между собой одним дуплексным каналом связи на длинах волн 1470нм и 1610нм, при этом в точке B эти длины волн полностью выводятся из магистрали и далее не используются.

Из точки А в точку C приходит один дуплексный канал связи (длины волн 1510нм и 1570нм), при этом этот дуплексный канал связи полностью исключается из волокна в точке C.

Но на этих же длинах волн (1510нм и 1570нм) из точки С в точку D поднимается новый дуплексный канал связи.

Как видно, при большом количестве вводов/выводов можно использовать одни и те же длины волн несколько раз при условии, что они не заняты на текущем отрезке магистрали.

2.8 CCWDM

Стоит отметить, что хоть CWDM технология не пользовалась большой популярностью достаточно долгое время, но к тому моменту, когда CWDM уплотнение стало востребовано, разработчики уже «обновили» технологию создания мультиплексоров.

В отличие от «старой» проверенной временем технологии каскадирования CWDM фильтров, современные CWDM мультиплексоры изготавливаются по планарной технологии.

Эта технология предполагает создание сложного планарного волновода, который дополнен коллиматорами и тонкопленочными фильтрами. Устройства мультиплексирования, выполненные по этой технологии, получили название CCWDM мультиплексоры (CompactCWDM).

Рисунок 17 – Внутреннее строение CWDM мультиплексоров. Слева – классический мультиплексор на основе каскада CWDM фильтров, справа – CCWDM мультиплексор.

Рисунок 17 – Внутреннее строение CWDM мультиплексоров. Слева – классический мультиплексор на основе каскада CWDM фильтров, справа – CCWDM мультиплексор.

CCWDM мультиплексоры по началу не пользовались популярностью в первую очереди из-за своих размеров – чуть больше спичечного коробка.

Инженеры интернет-сервис провайдеров с опаской относились к столь малому устройству, которое, к тому же, было достаточно сложно закрепить в стандартной патч-панели.

Рисунок 18 – Сравнение размеров CCWDM и классического CWDM мультиплексоров.

Рисунок 18 – Сравнение размеров CCWDM и классического CWDM мультиплексоров.

Но этот недостаток легко решить при помощи двухсторонней липкой ленты, а вот достоинства CCWDM устройств достаточно быстро перевели их из разряда бесполезных диковинок в крайне необходимую вещь.

Чуть раньше мы уже акцентировали внимание на том, что «колбовые» мультиплексоры имеют разный показатель внутреннего затухания на каждом канале из-за каскадирования внутренних элементов.

CCWDM мультиплексоры в силу своего внутреннего строения практически лишены этих недостатков: внутреннее затухание по каждому каналу в таких устройствах практически одинаково (около 1.5дБ на канал для мультиплексоров 1х8 и около 3дБ на канал для мультиплексоров 1х18).

Это позволяет более эффективно использовать оптический бюджет CWDM приёмопередатчиков на больших пролетах магистральных линий связи.

2.9 Недостатки CWDM

Несмотря на целый ряд достоинств, CWDM системы уплотнения обладают и рядом недостатков , присущихи недорогим системам оптической связи, а именно:

  • Ограниченный радиус действия.

Как и в простых системах оптической связи, оптический сигнал CWDM диапазона невозможно усилить, а значит, дальность действия по-прежнему ограничена оптическим бюджетом приемопередатчиков.

Эта дальность равна 150км для гигабитных линков и 80км для десятигигабитных линков.

Кроме того, на 10G каналы связи начинает влиять хроматическая дисперсия, что также ограничивает дальность действия;

  • Дополнительный бюджет потерь за счет использования пассивной аппаратуры уплотнения, вносящей свои затухания.

К сожалению, мультиплексоры, OADM и CWDM фильтры – это необходимое зло, с которым необходимо мириться.

  • Невозможность оптической регенерации группового CWDM сигнала и его спектральных составляющих.

CWDM диапазон достаточно широк, а современные оптические усилители-регенераторы на основе эрбия не способны справиться с таким широким диапазоном.

Выходом из сложившейся ситуации может стать 3R регенерация – восстановление оптической мощности, формы сигнала, синхронизация сигнала по времени и коррекция ошибок. 3R регенерацию можно осуществить при помощи следующих действий:

  1. Принять ослабленный оптический сигнал;
  2. Перевести оптический сигнал в электрическую форму;
  3. Перевести сигнал из электрической формы обратно в оптическую и выдать его в линию.

Для этих целей необходим как минимум свитч, набор приёмопередатчиков и мультиплексоры, что делает 3R регенерацию, особенно на скорости 10Гбит/с, достаточно дорогим удовольствием.

Рисунок 19 – 3R-регенерация.

Рисунок 19 – 3R-регенерация.

Хотя в последнее время китайские производители телекоммуникационного оборудования стараются максимально дешево удовлетворить потребности 3R регенерации. Например, китайский производитель BDCOM выпустил крайне дешевый свитч второго уровня с 12-ю 10G портами форм-фактора SFP+, способный провести 3R регенерацию сразу 6-ти дуплексных десятигигабитных линков.

CWDM — спектральное уплотнение оптических каналов

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) — мультиплексирование с разреженным спектральным разделением. Другими словами, это технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. Сетка длин волн CWDM заключается в диапазоне от 1271 нм до 1611 нм с шагом в 20 нм.
Принцип работы CWDM прост. Каждый приемопередающий модуль генерирует сигнал на определенной частоте. Перед тем, как попасть в оптическое волокно, сигнал с модулей объединяется мультиплексором и передается в волокно. На приемном конце, сигнал разделяется демультиплексором. Для того, чтобы оптическая сеть из топологии шина, преобразовалась в топологию звезда, демультиплексор должен не только принимать сигнал на заданной длине, а также дальше пропускать сигнал не изменяя его. Для этого мы использовали OADM.

OADM (Optical Add Drop Multiplexor) — это мультиплексор оптического ввода-вывода CWDM системы, который извлекает из оптической линии сигнал на заданной длине волны, а все остальное излучение пропускает без изменений.
OADM модуль имеет четыре интерфейса:
Com – получает сигнал со стороны мультиплексора
Express – пропускает сигнал дальше
Add – входящая линия на определенной длине волны
Drop – исходящая линия на определенной длине волны

Трансиверы SFP (Small Form Factor Pluggable) — промышленный стандарт модульных компактных приемопередатчиков, используемых для передачи данных. Каждый SFP CWDM трансивер работает по двум волокнам, на двух разных длинах волн – приемник на одной длине волны и передатчик по другой.

Практическая реализация

На практике мы использовали мультиплексор (MUX) с 8 каналами, приемопередающие трансиверы SFP, и OADM модули. Используемые длины волн представлены в таблице.
image
Ниже представлена реализованная схема.
image

Заключение
Проблемы

При внедрении CWDM мы столкнулись с некоторыми проблемами. На каждом узле связи оптические кроссы оконечены SC разъемами. У SFP-модулей разъемы LC. При заказе OADM модулей, была сделана ошибка, OADM модули были заказаны с LC разъемами. При внедрении CWDM приходилось использовать кучу патчкордов, LC и SC розеток, которые давали неслабые затухания в оптическую линию связи, в следствии чего, SFP-модули на отдаленных узлах отказывались работать. Плюс OADM модули вносят затухание от 0,8 до 1,2 дБ. Решением было, отказ от переходных патчкородов, и розеток. Оптические кроссы были переварены на LC разъемы.

Технология dwdm принцип работы

Технология DWDM реализует частотное мультиплексирование световых волн.

Рисунок 1 иллюстрирует процесс DWDM. На вход DWDM каждый кадр STM синхронной цифровой иерархии SDH 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

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.

Рост сетевого трафика вызывает постоянное увеличение спроса на пропускную способность технологии уплотненного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). DWDM работают на оптических магистралях на терабитных скоростях. По прогнозам к 2020 году скорость передачи по одному волокну в опорных сетях наиболее развитых стран приблизится к 20 Тбит/с.

Сегодня системы такого класса востребованы ОАО «Ростелеком» и другими крупными операторами. Оборудование по данным разработчиков обладает запасом по дальности передачи до 5-6 тысяч км. Показана передача по каналу 100 Гбит/с на 400км без промежуточных усилителей.

В настоящей разработке для десятикратного повышения канальной скорости (с 10 до 100 Гбит/с) и общей емкости системы (с 0,8 до 8 Тбит/с) использовался формат DP-QPSK. В этом формате каждая из двух ортогональных поляризаций (DP) используется для передачи независимых потоков информации. В каждом из этих двух потоков информация передается с использованием 4-уровневой фазовой модуляции (QPSK). В результате скорость увеличивается в 4 раза (передается 4 бита на символ). В работе [22] отмечается, что увеличение канальной емкости позволяет уменьшить число каналов, а это упрощает управление сетью.

FAQ по CWDM, DWDM и CCWDM

Общие принципы технологии DWDM

Технология уплотненного волнового мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) предназначена для создания оптических магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. Информация в оптическом волокне передается одновременно большим количеством световых волн лямбд — термин возник в связи с традиционным для физики обозначением длины волны λ.

Сети DWDM работают по принципу коммутации каналов, при этом каждая световая волна представляет собой отдельный спектральный канали несет собственную информацию.

Его основными функциями являются операции мультиплексирования и демультиплексирования, а именно — объединение различных волн в одном световом пучке и выделение информации каждого спектрального канала из общего сигнала. Наиболее развитые устройства DWDM могут также коммутировать волны.

Первым применением технологии DWDM были протяженные магистрали, предназначенные для связи двух сетей SDH. При такой простейшей двухточечной топологии способность устройств DWDM выполнять коммутацию волн является излишней, однако по мере развития технологии и усложнения топологии сетей DWDM эта функция становится востребованной.

Сегодня оборудование DWDM позволяет передавать по одному оптическому волокну 32 и более волн разной длины в окне прозрачности 1550 нм, 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), которая использует четыре спектральных канала в окнах прозрачности 1310 нм и 1550 нм с разносом несущих в 800-400 ГГц.

Мультиплексирование DWDM называется «уплотненным» из-за того, что в нем используется существенно меньшее расстояние между длинами волн, чем в WDM.

Нa сегодня рекомендацией G.692 сектора ITU-T определены два частотных плана:

· частотный план с разнесением частот между соседними каналами 100 ГГц, в соответствии с которым для передачи данных применяется 41 волна в диапазоне от 1528,77 (196,1 ТГц) до 1560,61 нм (192,1 ТГц);

· частотный план с шагом 50 ГГц, позволяющий передавать в этом же диапазоне 81 длину волны.

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 (STM-64, 10GE или STM-256). Теоретически зазоры между соседними волнами в 50 ГГц и даже 25 ГГц позволяют передавать данные со скоростями 10 Гбит/с, но при этом нужно обеспечить высокую точность частоты и минимально возможную ширину спектра несущей волны, а также снизить уровень шумов, чтобы минимизировать эффект перекрытия спектра.

STM-64 при интервале 100 ГГц STM-64 при интервале 50 ГГц

STM-16 при интервале 50 ГГц
STM-16 при интервале 100 ГГц

Перекрытие спектра соседних волн для разных частотных планов и скоростей передачи данных.

Описание технологии CWDM

В технологии CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) используется 18 длин волн из диапазона 1270-1610 нм с шагом 20 нм, что позволяет организовать 9 дуплексных каналов связи с любой скоростью передачи данных. Каждый из этих 9 каналов может быть организован по любому из существующих протоколов передачи данных, будь то Fibre Channel, STM или Ethernet. Более того, значения не имеет и природа сигнала: в одном волокне прекрасно «уживаются» аналоговый телевизионный сигнал и цифровые протоколы передачи данных.

При спектральном уплотнении CWDM сигналы на различных длинах волн вводятся в магистральное одно волокно с применением специального пассивного устройства – оптического мультиплексора. Для разделения сигналов на обратной стороне линии используется оптический демультиплексор – он разделяет сигналы и выводит различные длины волн на различные выходы.

Технология CWDM продлевает время «жизни» существующих волоконно-оптических сетей путем использования сетки частот, не используемых традиционными приемопередатчиками. Технология инвариантна к протоколам передачи информации, что позволяет организовать различные телекоммуникационные услуги в одной транспортной среде. Увеличение частотного расстояния между каналами приводит к заметному снижению стоимости активных и пассивных компонентов по сравнению с технологией DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing (плотное спектральное мультиплексирование с расстоянием между каналами 0,8 нм). Кроме того, грубое спектральное мультиплексирование обеспечивает гибкость системы передачи информации и возможность реализации различных топологий.

До недавнего времени (до появления 10G CWDM трансиверов) у технологии CWDM был один недостаток по сравнению с более дорогостоящей DWDM технологией — возможность организации 10Г канала связи. Но решение не заставило себя долго ждать — мы стали использовать и внедрять у наших заказчиков гибридные CWDM+DWDM системы.

Диапазоны DWDM и CWDM пересекаются, поэтому ничего не мешает использовать совпадающие по длинам волн DWDM трансиверы (в частности 10G) в CWDM системах.

Рис. 3 Использование 10G DWDM трансиверов для получения 10G канала по 1 волокну с помощью CWDM системы.

Технология CWDM получила большое распространение при построении и модернизации волоконно оптических сетей связи. Внедрение таких систем позволяет решать проблемы нехватки пропускной способности и повышения надежности сети при минимальных капитальных затратах на ее построение. В нашем магазине Вы можете купить CWDM оборудование SNR: CWDM мультиплексоры(mux/demux), CWDM OADM(add/drop модули), CWDM оптические трансиверы (CWDM SFP, GBIC, XFP, SFP+ и X2 модули). CWDM SFP и другие модули совместимы с оборудованием таких производителей, как Cisco, HP, Juniper, Huawei, Dlink.

Оборудование CWDM

CWDM системы являются частью сети оператора связи и устанавливаются между двумя или более узлами связи. Для того, что бы обеспечить работу CWDM системы на узле связи необходимо наличие активных сетевых устройств с достаточным суммарным количеством портов для установки CWDM SFP трансиверов. Такими сетевыми устройствами обычно являются коммутаторы и маршрутизаторы. В случае недостаточного количества активных сетевых устройств с необходимым суммарным количеством SFP портов возможно использование медиаконверторов со слотами под CWDM SFP трансиверы. Такое решение в ряде случаев так же является более экономически выгодным.

Основными элементами CWDM систем являются:

· CWDM мультиплексоры/демультиплексоры (MUX/DEMUX); позволяют суммировать и разделять оптические сигналы.

· OADM модули — CWDM мультиплексоры ввода/вывода; позволяют выделить и добавить в волокно сигнал по определенным несущим.

· SFP CWDM модули (SFP трансиверы), формируют и принимают оптические сигналы (длины волн) в CWDM системе; переводят сигнал из электрического (активное оборудование) в оптический и обратно.

CWDM SFP трансиверы

SFP — Small Form Factor Pluggable является общепризнанным индустриальным форматом производства сменных трансиверов. Трансиверы SFP широко используются в активном сетевом оборудовании: маршрутизаторах, коммутаторах, медиаконверторах. Лазеры с распределенной обратной связью (DFB, Distributed Feedback), в случае использования в CWDM-системах, не требуют термической стабилизации, громоздких и сложных схем управления, являются малогабаритными, экономичными и имеют малую стоимость. Типичный DFB-лазер имеет температурную стабильность, что дает изменение генерируемой длины волны в пределах 6–8 нм в диапазоне температур 0–70°С.

CWDM SFP трансиверы предназначены для формирования оптических CWDM сигналов «основной несущей» с 1270 по 1610нм (шаг 20нм). Каждый SFP CWDM трансивер работает по двум волокнам и, в отличие от стандартных двухволоконных трансиверов 1000Base LX на двух разных длинах волн – приемник по одной длине волны и передатчик по другой. Для образования канала данных в системе CWDM SFP трансиверы комплектуются «попарно» — Type I и Type II.

В силу того, что CWDM системы являются пассивными, осуществление мониторинга состояния CWDM оборудования и всей трассы в целом в режиме реального времени представляется затруднительным. Для мониторинга в режиме реального времени (on-line мониторинга) используются CWDM SFP трансиверы с функцией DDM (Digital Diagnostic Monitoring). Функция DDM позволяет в режиме реального времени контролировать параметры, которые имеет SFP трансивер: мощность входящего сигнала (RX), мощность исходящего сигнала (TX), температурные параметры работы трансивера. Изменения данных параметров позволяют судить об износе CWDM системы и состоянии трассы в целом. Функция DDM также используется при оценке оптического бюджета CWDM решения. Сравнение данных SFP трансиверов позволяет определить реальные потери по несущим в волокне. SFP трансивер так же отличаeтся по дальности своей работы (мощности сигнала). CWDM SFP трансивер имеет стандартный километраж 10 км, 20 км, 40 км или 80 км. Стандартный тип разъема для коннектора на SFP трансивере – LC.

Оптические мультиплексоры

Оптический мультиплексор/демультиплексор предназначен для суммирования и разделения оптических сигналов, передаваемых на CWDM длинах волн по одномодовому (Single Mode) оптическому кабелю. Прибор предназначен для совместной работы с трансиверами SFP CWDM сигналов, образуя 4 или 8 каналов на 8-и или 16-ти длинах волн в одном волокне или до 32 каналов на двух волокнах. Устройства отличаются низким отражением сигнала, высокой изоляцией каналов и малыми потерями. WDM мультиплексоры являются устройствами двунаправленного действия, т.е. могут, как разделять, так и смешивать оптические сигналы. Устройства доступны в различных исполнениях, что позволяет использовать их в различных системах передачи.

Рис. 4 Оптический мультиплексор

Конфигурация CWDM мультиплексора/демультиплексора (Mux/Demux) определяется характеристиками:

· Двухволоконный мультиплексор (2 fiber).

· Одноволоконный мультиплексор (1 fiber (single fiber) или bidirectional).

· 4-х или 8-ми канальный мультиплексор (8 или 16 длин волн), работающий на одном волокне.

· 8-ми или 16-ти канальный, работающий на двух волокнах.

· мультиплексор с двумя «общими» (COMMON) выводами для реализации «кольцевой» топологии.

· Для топологий «Точка-Точка» или «Кольцо» необходима «попарная» (порты Tx–Rx) комплектация мультиплексоров – Mux/Demux Type I , Mux/Demux Type II.

OADM модули

Модули Ввода/Вывода (Add/Drop (OADM) CWDM выделяют определенные длины волн из CWDM потока (оптической линии).

· Ввод/вывод одного CWDM канала (две несущие, частотная сетка совпадает с частотной сеткой SFP CWDM модулей).

· Низкие вносимые потери для транзитных CWDM каналов.

· Выделенная длина волны конечному пользователю.

Принципиально выделяются OADM модули одноканальные и двухканальные. Их отличие заключается в способности принимать и получать оптический сигнал от одного или двух мультиплексоров и физически обусловлено наличием одного или двух приемо-передающих блоков. Соответственно одноканальный OADM модуль имеет один приемо-передающий блок и способен работать только с одним мультиплексором в «одну сторону». Двухканальный OADM модуль имеет два приемо-передающих блока и способен работать «в две стороны» с двумя мультиплексорами / демультиплесорами.

Рис. 5 Виды OADM

Приемо-передающий блок одноканального OADM модуля имеет четыре интерфейса:

· Com порт – получает сигнал со стороны мультиплексора

· Express порт – пропускает сигнал на другие элементы CWDM системы

· Add порт – добавляет в линию канал на определенной длине волны CWDM,

· Drop порт – извлекает из линии канал на определенной длине волны CWDM.

Ограничений по протоколам или ширине полосы такие устройства не имеют. Соответственно двухканальный OADM модуль обладает двумя дополнительными портами Add и Drop. В случае использования двухволоконной системы так же добавляются порты Com2 и Express2. Одноканальный OADM модуль работает в паре с 1 CWDM SFP трансивером, двухканальный OADM – с двумя (Type I и Type II).

Типы топологий CWDM

CWDM cистемы с подобной топологией используют в решении задач одновременной передачи большого числа потоков данных для увеличения количества предоставляемых сервисов (видео, голос и т.д.). При этом используются волокна уже существующей оптической транспортной сети. Информация передается по каналам между двумя точками. Для успешной передачи данных на расстояние до 50-80 км необходимы мультиплексоры/демультиплексоры в тех узлах, где будет происходить объединение информационных потоков и последующее их разъединение.

Рис. 6 Топология «точка-точка»

Соединение с ответвлениями

Такая архитектура реализует передачу информации от одного узла к другому с промежуточными узлами на этом пути, где возможен ввод и отвод отдельных каналов с применением модулей OADM. Максимальное количество ответвлений определяется количеством дуплексных каналов передачи (например, 4 или 8) и оптическим бюджетом линии. При расчетах нужно помнить о том, что каждый OADM модуль вносит затухание, в результате чего общая протяженность тракта соответственно снижается. Оптический канал можно извлечь любой точке тракта.

Возможны два варианта реализации архитектуры «Соединение с ответвлениями»:

· Расширенный вариант архитектуры «Точка-Точка». В данном случае между двумя мультиплексорами/демультиплексорами Type I и Type II соответственно устанавливаются OADM модули (двухканальные). При заказе такого решения так же необходимо помнить, что в каждый двухканальный OADM модуль необходимо укомплектовывать двумя SFP трансиверами Type I и Type II.

· Архитектура «Точка с ответвлениями». Принципиальное отличие от первого варианта – отсутствие второго мультиплексора/демультиплексора. Таким образом, обмен сигналами происходит между центральным узлом связи и конечным оборудованием на разных участках линии. Такая архитектура представляется перспективной с экономической точки зрения, т.к. фактически позволяет исключить из сети коммутатор уровня агрегации при значительной экономии в волокне. При этом расстояние от OADM модуля (одноканального) до места размещения конечного оборудования (коммутатор, муршрутизатор, медиаконвертор) ограничено лишь мощностью сигнала в линии и вносимыми потерями от оборудования CWDM. При выборе оборудования следует обратить внимание, что каждый OADM модуль (одноканальный) комплектуется одним SFP трансивером.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *