Глава 2. Як працює DWDM система. Ущільнення каналів. Схеми включення. Дальність роботи.
Якщо Ви читали попередню частину даного комплексного огляду DWDM систем, то Ви, мабуть, пам'ятаєте про складові цієї системи. Про пристрої, що генерують інформаційний потік (попросту, комутатори), тут писати особливого сенсу немає, а ось про трансивери і мультиплексори слід поговорити.
Для того, щоб пустити по одному волокну один або більше повноцінних дуплексних каналу зв'язку, необхідне устаткування, здатне сформувати груповий сигнал, а потім виділити окремі сигнали з групового назад. Це пристрій називається (не повірите!) Мультиплексор (multiplexer)! Вони (мультиплексори) бувають різні: одно- і Двоволоконні, мультиплексори / демультиплексори і універсальні мультиплексори, ці пристрої можуть відрізнятися кількістю вхідних «хвостів» - про це нижче.
Розглянемо спочатку Одноволоконні системи - вони простіше для розуміння. Отже, є одне волокно, що з'єднує точку А і точку В. Припустимо, потрібно пустити з точки А в точку В 4 повноцінних дуплексних каналу, а значить, що «хвостів» у мультиплексорів буде по 8. Теоретично, канали в мультиплексорах можна зробити будь-які, але, з міркувань зменшення затуханий і зручності переходу з одноволоконних на Двоволоконні системи, використовують поділ каналів за принципом «синій діапазон - в одну сторону, червоний - в іншу». Тобто, наприклад, канали С54 ... С61 з синього діапазону використовують на передачу, а С30 ... С37 - на прийом, утворюючи пари С54 \ С30, С55 \ С31, С56 \ С32, .... С61 \ С37 (Малюнок 2.1).
Малюнок 2.1 - Приклад включення одноволоконного DWDM системи.
Одноволоконні системи - це добре, але працювати на відстані понад 80 км (та й на 80-те не завжди, особливо, якщо траса погано зварена) вони не будуть. Чи не будуть тому, що 10G трансивери дуже чутливі до дисперсії. про яку буде написано нижче.
80км - замало для сучасних магістралей. Кому зараз потрібна система з, наприклад, 200G пропускною спроможністю всього на 80 км? А для того, щоб «пробити» відстані понад 80 км, потрібно два волокна і Двоволоконні мультиплексори. Чому два? Тому, що є пристрої, які посилюють сигнал в одну сторону. але про це пізніше.
Отже, Двоволоконні мультиплексор - що ж це таке? По суті, це два одноволоконних мультиплексора в одній коробці. Усередині вони можуть бути влаштовані по-різному, об'єднує їх одне: червоний діапазон - в одну сторону, синій - в іншу. І ніяк по-іншому. Тобто, взагалі ніяк. Ніяких пар (для утворення повного дуплексного каналу) з діапазону одного кольору не буде. Приклад на малюнку нижче (Рисунок 2.2).
Малюнок 2.2 - Приклад включення Двоволоконні DWDM системи.
«Для чого ?!», - гнівні крики аудиторії, - «Два волокна же! І одне і те ж (ну, принаймні, на перший погляд). Дорого! ». І, повірте, буде ще дорожче. Але зате як елегантно! На цьому етапі ми добираємося до найлютіших ворогів магістралі - дисперсії і загасання. а також до методів боротьби з ними.
Загасання - фізичне явище, що характеризується втратою потужності внаслідок проходження світлом деякої відстані по оптичному хвилеводу. Іншими словами, амплітуда сигналу стає менше. Наочно загасання показано на малюнку 2.3.
Малюнок 2.3 - Загасання світлового сигналу.
Загасання зазвичай пов'язане з тим, що оптичне волокно, як хорошої якості воно не було, має неоднорідності і перегини, які заважають проходженню світлового сигналу. Крім того, на розмір загасання також впливає кількість і якість сварок, брудні роз'єми та інше. Вимірюється загасання в дБм / км (dBm / km). Слід зазначити, що світло, що має різні довжини хвиль, загасає по-різному, проте, в системі DWDM через відносно вузького діапазону роботи, загасання на кожному каналі приблизно однаково (близько 0.23дБм / км).
Дисперсія - це явище розмивання в часі спектральних або модових складових оптичного сигналу, яке призводить до збільшення тривалості імпульсу оптичного випромінювання при поширенні його через оптичне волокно. Буває вона межмодовой, хроматичної, поляризационной, матеріальної, хвильової. Високий рівень дисперсії тягне за собою підвищення параметра помилок BER.
Нас цікавить, в першу чергу, хроматична дисперсія. Хроматична дисперсія має місце бути через те, що в спектрі лазерного випромінювання так чи інакше присутні складові «околонесущіх» довжин хвиль, які поширюються в волокні з різними швидкостями. В результаті, сигнал як-би «розпливається» тим більше, чим більша відстань він пройшов. Найпростіше уявлення дисперсії можна побачити на малюнку 2.4.
Малюнок 2.4 - Хроматична дисперсія.
Насправді і зовнішній вигляд, і самі процеси дисперсії складніше, але для загального розуміння досить і цього. Вимірюється дисперсія в пс / (нм * км) (кількість пикосекунд на кожен кілометр траси на певній довжині хвилі). Стандартне значення дисперсії в волокні G.652 становить + 17пс / (нм * км).
За підсумком, при проходженні деякої відстані, сигнал змінив свою форму - розширився і затухаючи (рисунок 2.5).
Малюнок 2.5 - Сумарний вплив загасання і дисперсії на сигнал.
Окремо слід відзначити, що дисперсія - більш важливий параметр для 10G трансиверів, ніж для 1G. Пов'язано це з тим, що тривалість посилу світлового імпульсу у 10G трансивера менше, ніж у 1G і, як наслідок, у дисперсії є «менше місця» для «безпомилкового» розширення імпульсу.
До чого взагалі все це? Навіщо це в статті про DWDM мультиплексори? І чому дисперсія і згасання так шкідливі? Вся справа в тому, що будь-який трансивер має приймач, який характеризується деякими параметрами, серед яких є чутливість до дисперсії і потужності сигналу. Чим більше відстань, тим більше затухання і тим більший вплив на сигнал має дисперсія, і на певній відстані один з цих факторів таки зіграє свою роль - або приймач трансивера перестане детектувати вхідний сигнал (загасання), або приймач буде приймати сигнал з помилками (дисперсія) .
З усім цим можна боротися методом установки в лінію зв'язку підсилювачів, предусилителей і компенсаторів дисперсії - для цього і роблять Двоволоконні мультиплексори. Коротко про все це в наступному огляді.