Эксперименты в области создания систем уровня STM-1024

Экспериментальные исследования одноканальных систем передачи со скоростью 160 Гбит/с (STM-1024) начались на рубеже последних столетий. Первые результаты по передаче в формате RZ потока данных со скоростью 160 Гбит/с пв OB G.652 на расстояние 160 км были достигнуты еще в 2000г, а уже в 2003г. это расстояние выросло до 240 км благодаря использо­ванию метода управления дисперсией.

Существенный прогресс в увеличении длины передачи в том же году был достигнут толь­ко благодаря использованию формата CS-RZ. В этом эксперименте сигнал 160 Гбит/с форми­ровался по схеме OTDM из четырех 40-Гбит/с трибов с помощью четырех электроабсорбци-онных модуляторов (БАМ). В результате лабораторного эксперимента на петле, состоящей из ОМ ОВ длиной 80 км и модуля компенсации дисперсии DCM, обрамленного ОУ, удалось осуществить передачу потока на расстояние 640 км.

Такие же результаты были достигнуты и в работах, использующих формат RZ-DPSK (650 км - 5 пролетов по 130 км). Здесь скорость 160 Гбит/с была увеличена на 7% с учетом воз­можного применения FEC с кодеком Рида-Соломона (RS) для получения максимальной длины передачи. При этом один пролет ОМ ОВ длиной 130 км включал: прекомпенсатор дисперсии; контроллер поляризации (для настройки уровня PMD); связку усилителей EDFA-Raman в на­чале и конце пролета; модуль DCM с усилителем EDFA; посткомпенсатор дисперсии (сегмент ОВ с положительной дисперсией).

Близкий результат (длина линии 480 км) при передаче OTDM-сигнала в формате RZ-DPSK был получен в 2007г. Но при этом схема была проще и отличалась тем, что в экспери­менте DPSK и FEC не эмулировались, а были реализованы с помощью модулей серийной ап­паратуры, а ВОЛС (она состояла из трех пролетов по 160 км) использовала схему ОВ с управ­лением дисперсией (DMF).

При разработке описанных выше систем передачи на 160-Гбит/с все исследователи столк­нулись с проблемой высокой чувствительности систем к дисперсии (CD, PMD). Единственным кардинальным решением проблемы было бы сведение всех дисперсий к нулю. Такое решение и предлагала система с OFT. Ее идея заключалась в том, чтобы преобразовать на входе систе­мы с помощью OFT исходный временной сигнал в частотный, спектр которого не зависит от дисперсии, передать его на нужное расстояние, а на выходе системы преобразовать с помо­щью обратного OFT во временной неискаженный сигнал. Результаты экспериментов показали, что можно передать сигнал и на 600 км (8 пролетов по 75 км). Это выдающийся результат, если учесть, что не нужно компенсировать дисперсию и можно сэкономить на ОУ.

Итак, эксперименты по передаче одноканального сигнала 160 Гбит/с (STM-1024) продемон­стрировали, что сегодня мультиплексор STM-1024 можно построить, обеспечив при этом его передачу на большие расстояния (480-650 км, а при определенных условиях и до 1000 км) путем использования различных форматов модуляции. Однако для достижения высоких пока­зателей следует применять:

- схемы с управлением дисперсией ОВ на участке передачи или схемы компенсации дисперсии (CD, PMD);

- коды с коррекцией ошибок (типа FEC RS);

 

 

- схемы контроля состояния поляризации;

- ОУ для компенсации вносимых затуханий и др.

Контрольные вопросы

----------------------------------

 

9-1. Какие типы виртуальных контейнеров используются в SDH?

9-2. Есть ли разница между технологиями SDH и SONET?

9-3. Какова максимальная скорость передачи, доступная в технологии SDH?

9-4. Что означает сокращение VC-4C?

9-5. Какой тип интерливинга используется при сборке модулей STM-N?

9-6. Может ли технология SDH передавать ячейки ATM?

9-7. Что дает возможность точно локализовать трибы PDH, собранные в трибном блоке?

9-8. Сколько уровней и подуровней (и какие) использует фотонная модель SDH?

9-9. Чем локальная коммутация в мультиплексоре SDH отличается от кросс-коммутации?

9-10. Сможет ли кольцо SDH продолжить функционирование после выхода из строя одного из мультиплексоров?

9-11. Что такое виртуальная конкатенация, чем она отличается от физической конкатенации?.

9-12, Как организован синхронный транспортный модуль STM-1?

9-13. Можно ли организовать внутреннюю телефонную связь по сети SDH?

9-14. В каких точках маршрута в сети SDH происходит формирование/расформирование заголовков модулей STM?

9-15. Чем схема резервирования трафика 1+1 отличается от схемы 1:1?

 

Глава 10

Введение в волоконно-оптическую технику и технологию WDM

Введение в оптические цифровые сети

Синхронные цифровые сети, начав свое развитие с появления ИКМ систем, сначала развива­лись как электрические сети. В 70-е годы прошлого века появился первый оптический компо­нент цифровых сетей - оптическое волокно (ОВ), которое в наше время стало доминирующей средой передачи. С развитием сетей SDII, начиная примерно с 1993 года, стали использовать­ся оптические усилители - второй оптический компонент цифровых сетей, без которых не мыслится сегодня пи одна ГлС. 1996 год стал годом внедрения еще одного оптического ком­понента - оптического мультиплексора (ОМ), основанного на технологии мультиплексирова­ния с разделением по длине волны (WDM), которая осуществляет сейчас победное шествие, все больше и больше внедряясь в синхронные цифровые сети.

Обозревая этот ряд событий и прогнозируя перспективу развития оптических синхронных цифровых сетей, можно предположить и указать следующие этапы их развития:

• 1 - использование ОВ как среды передачи и светового луча как несущей для информационного сигнала;

• 2 - использование оптических усилителей ОУ для расширения возможностей передачи сигнала без необхо­димости его регенерации;

• 3 - внедрение технологии мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) для многократного расширения полосы пропускания существующих волоконно-оптических систем передачи (ВОСП);

• 4 - использование режимов ввода-вывода несущих с разными длинами волн в мультиплексорах WDM;

• 5 - реализация возможности маршрутизации оптических путей, используя несущие с разной длиной волны;

• 6 - использование оптической кросс-коммутации несущих с разной длиной волны,

• 7 - реализация возможности коммутации оптических цепей в оптических сетях общего пользования;

• 8 - реализация возможности оптического формирования пакетов и оптической пакетной коммутации.

Первые четыре этапа уже пройдены па очереди пятый и шестой этапы развития оптиче­ских сетей. Реализация каждого из них позволит существенно и с разных сторон расширить возможности синхронных систем связи. Так внедрение ОВ позволило в настоящее время уве­личить скорость передачи (расширить полосу пропускания) в расчете на один оптический ка­пал вплоть до 160 Гбит/с. Пока же только скорости до 40 Гбит/с оказались освоенными тради­ционными системами (SDH, STM-256), оставив более высокие агрегатные скорости системам WDM.

Внедрение даже одного ОУ позволило расширить строительную длину регенерационной секции (SDН) до 200-300 км, тогда как их каскадное включение позволяет расширить ее до 600-640 км. Использование WDM позволяет в 2-320 раз увеличить пропускную способность одного ОВ, позволяя тем самым реализовать огромные агрегатные скорости передачи (кото­рые недостижимы традиционными методами) даже при умеренных скоростях составляющих потоков (например, 128x2,5 Мбит/с (STM-16) дают агрегатную скорость 320 Гбит/с, которая легко м.б. доведена до 1,28 Тбит/с переходом па STM-64 и до 5,12 Тбит/с последующей ми­грацией на STM-256).

Реализация остальных этапов, не давая выигрыша в увеличении скорости передачи, по­зволит добиться той же гибкости в использования сетей оптической связи, какую демонстри­руют современные сети электросвязи.

 

Оптическое волокно

 

В ГлС для передачи сигнала используются различные среды: эфир, медные провода и кабели, волоконно-оптические кабели (ВОК/ОК). Из них в ГлС и ТФОП сегодня все большее распро­странение получают ОК. Это вызвано преимуществами ОК, основные из них следующие:

- широкая полоса пропускания, позволяющая передавать сигналы со скоростью в десятки Тбит/с и выше;

- низкий уровень потерь сигнала при распространении, позволяющий передавать сигналы без регенерации на расстояние до 300 км и более;

- нечувствительность к электромагнитным помехам, позволяющая прокладывать ОК в местах с высоким уровнем таких помех, в том числе использовать для этой цели ЛЭП и опоры контактной силовой сети.

Другие преимущества, такие, как малые масса и размеры ОК, пожаробезопасность, а также значительная сложность перехвата передаваемых сообщений (па фоне снижения цеп до уров­ня цен па медные кабели) делают их использование еще более привлекательным.

Если учесть, что скорость передачи даже первого уровня иерархии SDH - составляет 155 Мбит/с, а также то, что сети SDH занимают сегодня тысячи километров ТФОП, становится понятным, почему ОК используется как единственная перспективная среда передачи.