Г) Использование таких систем - в стадии разработки.

В обеих таблицах используются следующие шаблоны кодов применения:

• для однонаправленных (симплексных) систем: nWx-y.r,

• для двунаправленных (дуплексных) систем: B-nWx-y.z.

 

В них применяются следующие обозначения:

n - максимальное число используемых длин волн;

W - символ, характеризующий длину однопропетной секции или длину пропета, а именно:

- L (long-haul) - длинная секция/пролет;

- V(very long-haul) - очень длинная секция/пропет;

- U (ultra long-haul) - сверхдлинная секция/пропет;

х - максимальное число перекрытий, допустимых в рамках данного кода применения (для сис-тем, не исполь­зующих ЛУ, х=1 и этот элемент кода опускается);

у - максимальная скорость передачи сигнала на одной длине волны, выраженная в уровнях STM;STM-4,16 -STM-16.64-STM-64;

z -тип волокна, представленный следующим кодом: -2/3/5 - соответствуют ОВ типа G.652/G.653/G.655;

В - применяется для двунаправленной (дуплексной) системы.

Включение в классификацию на данном этапе (рекомендация была одобрена 10.98 и вы­пушена в 1999г.) систем максимально с 16 длинами воли, отражает только состояние работ над стандартом, а не возможности систем WDM. Заявленное производителями число каналов явно выше этого предела. Предполагается, что оно м.б. выбрано из ряда: 16, 32, 40, 64, 80, 96, 128, 160, 192, 256, 320. Однако, даже 16 каналов, при уровне STM-64 в одном канале, позво­ляют реализовать капал емкостью 160 Гбит/с на одном ОВ. Это в 4 раза больше того, что мо­гут дать сегодня промышленные системы SDI1 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 выбираться равной 600 км (5 очень длинных пролетов V) или 640 км (8 длинных пролетов L). Здесь важно указать для каких условий затухания ОВ и при какой накопленной дисперсии данные типы пролетов и одпопро-лстпых секций м.б. 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 воли 1528-1565 им. 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.10-3).

 

Таблица 10-3. Допустимые потери для секций/пролетов с различными кодами применения

Код применения nL-y.z nV-y.z nU-y.z nLx-y.z nVx-y.z
Максимальное затухание, дБ

В рек. G.692 при расчете допустимых значений накопленной дисперсии на длине одно-пролстпой или мпогопролстной 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 па ОВ типа G.652). Соответствующие значения допустимой накоп­-ленной дисперсии па длине одпопролстных секций и пролетов различного типа указаны в табл. 10-4.

 

Таблица 10-4. Допустимая накопленная дисперсия для секций/пролетов с раэазличными кодами применения

Код применения L V U nV3-y.2 nL5-y.2 nV5-y.2 nL8-y.2
Максимальная дисперсия, пс/нм

10.3.6. Частотный/волновой план систем WDM

Волновое мультиплексирование в ВОСП применяется вот уже 15 лет и сначала использова- ­лось для объединения двух основных несущих 1310 им и 1550 им (2-го и 3-го окон прозрач- но­сти) в одном ОВ. Это позволяло удвоить емкость сети и было оправдано всей историей разви-

 

 

тия ВОЛС. Многие системы SDH предлагают это и сейчас как один из вариантов конфигура­ции. Ряд исследователей называет такие системы широкополосными WDM (шаг по длине вол­ны равен 240 им) в противовес узкополосным WDM (шаг в которых сначала был на порядок ниже: 24-12 им, что давало возможность разместить в 3-м окне (1550 им) 4 канала). Такое де­ление систем WDM на данный момент устарело и некорректно, хотя бы потому, что у "широ­кополосных" WDM спектр пс 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 им). Этот класс интенсивно используется сегодня в системах так называемого плотного волнового мультиплексирования DWDM.

Однако широкополосные системы уже сейчас могут перекрывать полосу 340 им (1271- 1611 нм), если используют ОВ компаний Corning и OFS, устраняющие пик поглощения "ОН" в области 1383 им. Частотный план таких систем, которые получили название разреженные системы IVDM, или CWDM, использует шаг между несущими порядка 20 им. Они были раз­работаны для снижения стоимости систем, а не для увеличения числа каналов.

Несмотря на отсутствие совместимости оборудования разных производителей систем WDM, необходимо было упорядочить ряд оптических несущих, так называемый "стандарт­ный частотный план", т.к. он дает производителям ориентир па будущее и позволяет пози­ционировать уже существующие системы WDM. Эта задача в первом приближении была ре­шена выпуском рек. G.692, а затем новой рек. G.694.1.

Стандартный частотный план

Исходно в основу проекта рек. G.692 был положен частотный план с постоянным шагом не­сущих 0,1 ТГц, или 100 ГГц, затем он был доработан, а минимально возможный шаг несущих был уменьшен до 50 ГГц.

Частотный план покрывает диапазон частот ∆ст=4,1 ТГц (192,1-196,1 ТГц), что соответ­ствует диапазону длин волн: 1528,77-1560,61 им амплитудно-волновой характеристики (АВХ) используемых ОУ. При шаге h=50 ГГц в этом диапазоне можно разместить максималь- ­но 82 канала, а при шаге 100 ГГц - 41 канал с несущими, указанными в табл. 10-5. Для пере­- счета на длине волн используется формула λ=с/f=2,99792458 1017/f [нм/Гц]. При этом для постоянного шага по частоте 0,1 ТГц, шаг по λразный: 0,78-0,80 нм.

 

Таблица 10-5. Стандартный частотный план с шагом несущих 50 и 100 ГГц

f,тгц 196,10 196,05 196,00 195,95 195,90 … 192,30 192,25 192,20 192,15 192,10
λ нм 1528,77 1529,16 1529,55 1529,94 1530,33 … 1558,98 1559,39 1559,79 1560,20 1560,61
f,ТГЦ 196,10 196,00 195,90 195,80 195,70 … 192,50 192,40 192,30 192,20 192,10
λ нм 1528,77 1529,55 1530,33 1531,12 1531,90 … 1557,36 1558,17 1558,98 1559,79 1560,61

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 - 4/8 несущих и для 200 ГГц- 8/16 несущих. Рек. G.694.1 предлагает формировать частоты несу- ­щих в ТГц (с последующим пересчетом в длины воли) по общей формуле вида (для шага не более 0,1 ТГц):

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

Весь диапазон At„, был разделен на два поддиапазона: S (Short band, использующий более короткие длины волн) и L (Long band - более длинные волны) и обозначениях компании Alcatel. Выбор того или иного поддиапазона диктуется неравномерностью AВХ в нем. Более

 

предпочтителен поддиапазон L, имеющий хорошую равномерность даже с ОУ типа EDFA без специального выравнивания.

Наиболее продвинутой в прошлом была компания Ciena, которая в 1999г. выпустила 96-канальную версию своего оборудования, используя шаг 50 ГГц. Однако уже в 2000г. компания Lucent Technologies (сегодня Alcatel-Lucent) заявила о 320-каиалыюЙ версии оборудования WavcStar. Этот вариант до сих пор формально считается максимально возможным по числу используемых несущих, хотя практически используется не более 96 каналов (лабораторные образцы Bell Labs работали даже с 1000 несущими).

Расширенный частотный план

Увеличение числа каналов можно достичь следующими путями:

1 - частичным расширением частотного плана до 191,0 ТГц, что дает возможность довести используемый диапа­зон максимально до ∆ст=5,1 ТГц;

2 - расширением полосы ∆ст вправо до 185,9 ТГц (1612,65 нм), что позволяет удвоить ∆ст до величины 10,2 ТГц (84 нм) за счет частичного использования 4-го окна прозрачности (1600 нм).

 

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

В результате общая полоса усиления разбита на две полосы: C-Band (Conventional Band) -обычная полоса и L-Band (Longwave Band) - длинноволновая полоса (в терминологии Bell Labs) - не путать с поддиапазоном L-band в терминологии Alcatel, который теперь расположен в правой половине C-Band). В этом смысле логичнее использовать обозначения ЕС1, 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 WDM получаем следующую схему рас­ширенного частотного плана с шагом 100 ГГц и с шагом 50 ГГц (рис. 10-7):

 

Рис.10-7. Схема расширенного частотного плана

 

Дальнейшее расширение полосы частот для реализации большего числа каналов, допусти­мо влево от 196,1 ТГц в область 5 окна прозрачности, чтобы использовать всю доступную по­лосу 1270-1612 нм.

Третий путь увеличения числа каналов тривиален: выбрать меньший шаг: h=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 требует определенных уси­лий для поддержания стабильности длины волны несущей, температурные изменения которой д.б. внутри допусков, установленных стандартами. Хотя в рек. G.692 допуски ∆f приведены только для скорости передачи 2,5 Гбит/с, для шага частотной сетки: 100, 50 и 25 ГГц, они м.б. получены из общего неравенства, которое должно соблюдаться при выборе шага сетки fs (здесь В - скорость в Гбит/с, все параметры в ГГц):

 

4∆f ≤ fs-2B.

 

С учетом данных для скорости 2,5 Гбит/с и этого неравенства, получаем оценки верхней границы допусков на флуктуацию несущих fs, приведенные в табл.10-6.

 

Таблица 10-6. Верхняя границы допусков на флуктуацию несущих

Шаг частотного плана, ГГц 12,5
Скорость передачи 2,5 Гбит/с 1.8
Скорость передачи 10 Гбит/с 7,5 1,2 н.п.
Скорость передачи 40 Гбит/с н.п. н.п. н.п.

 

Из таблицы видно, что границы допусков вполне приемлемы для соответствующих скоро­стей, учитывая, что точность поддержания температурных флуктуации для лазерных источни­- ков сегодня меньше 1 ГГц. Наиболее оптимальным, с точки зрения достижения максимальной полосы пропускания системы WDM, па сегодня 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.

Классификация систем WDM

Схема расширенного частотного плана позволяет предложить такую схему классификации систем WDM:

• разреженные WDM - CDWM;

• обычные WDM-WDM;

• плотные WDM - DWDM;

• высокоплотные WDM - HDWDM (предлагается использовать оригинальные английские сокращения).

До сих пор ист точных границ между этими типами, но можно предложить некоторые гра­ницы, основанные на практике разработки систем WDM, а также рек. G.694.1 и G.694.2. Итак, будем называть:

- системами CWDM- системы с шагом по длине волны 20 нм, работающие в полосе 1271-1611 нм;

- системами WDM- системы с шагом по частоте 200 и более ГГц, имеющие не более 16 каналов в рамках час­тотного плана;

- системами DWDM - системы с шагом по частоте 100 и 50 ГГц, имеющие любое число каналов в рамках расши­ренного частотного плана;

- системами HDWDM - системы с шагом по частоте 25 и 12,5 ГГц, имеющие любое число каналов в рамках рас­ширенного частотного плана (системы HDWDM стандартами не предусмотрены, но часто используется в публи­кациях специалистов).