Системы dwdm

Происхождение оптических сетей связано с мультиплексированием WDM, кото­рое использовалось для повышения пропускной способности существующих опто­волоконных каналов. При использовании WDM несколько сигналов, передаваемых с разными длинами волн или "цветами", комбинируются в одном оптоволоконном кабеле. Различие между WDM и DWDM по существу состоит лишь в уровне плотно­сти сигналов. Мультиплексирование DWDM размещает сигналы с разными длина­ми волн более плотно, чем WDM и по этой причине DWDM обеспечивает более вы­сокую пропускную способность. DWDM размещает данные от различных источни­ков вместе в одном оптоволоконном кабеле, предоставляя каждому сигналу свою отдельную длину волны для передачи. При использовании DWDM в одном световом пучке могут быть мультиплексированы более 200 отдельных длин волн или каналов передачи данных, передаваемых по одному оптоволоконному кабелю (рис. 17.26).

Большинство систем DWDM-мультиплексирования поддерживают стандартные оптические интерфейсы SONET/SDH, к которым могут быть подсоединены совмес­тимые клиентские устройства. В современных междугородных WDM-системах это, как правило, интерфейсы OC-48c/STM-16c, работающие на длине волны 1300 нм. Клиентскими устройствами могут быть терминалы SONET/SDH или мультиплексоры ADM (add/drop multiplexer — ADM), а также коммутаторы ATM или маршрутизаторы.

Световой луч может перемещаться по сети, которая не полностью состоит из опти­ческих кабелей. Конверсия Е/О/Е начинается в тот момент, когда на одном конце оп­тической сети поток данных поступает в виде электрических сигналов и преобразуется в оптические сигналы для передачи по оптической сети. Эти оптические сигналы пе­редаются по сети и вновь преобразуются в электрические сигналы в точке приема.

В системе DWDM устройство, называемое преобразователем (транспондером), вновь превращает соответствующий стандарту SONET/SDH оптический сигнал кли­ента в электрический сигнал. Этот электрический сигнал затем используется в качест­ве управляющего сигнала WDM-лазера. Этот лазер обеспечивает точный выходной оп­тический сигнал с длиной волны в диапазоне волн, близких к 1500 нм. Каждый транс­пондер системы преобразует сигнал своего клиента в сигнал с длиной волны, несколько отличающейся от длин волн других транспондеров. После этого сигналы от всех транспондеров системы оптически мультиплексируются в один оптоволоконный кабель. На принимающем конце DWDM-системы происходит обратный процесс. Сигналы с разными длинами волн, поступающие из кабеля, фильтруются и подаются на отдельные транспондеры, которые конвертируют эти сигналы в электрические и подают их клиенту через стандартный интерфейс SONET/SDH (рис. 17.27).

Передача данных

В DWDM-системе, каждый канал которой имеет полосу пропускания 10 Гбит/с (10 миллиардов битов в секунду), один оптоволоконный кабель способен обеспечить скорость передачи до 2 триллионов бит/с (рис. 17.28). Поскольку каждый канал по­сле передачи демультиплексируется в первоначальную форму, данные различных форматов могут передаваться одновременно и с разной скоростью.

DWDM-мультиплексирование

Преимущества мультиплексирования DWDM

С технической и финансовой точек зрения потенциальная возможность обеспечи­вать практически неограниченную пропускную способность представляет собой наи­более очевидное преимущество технологии DWDM. При дальнейшей модернизации сети уже сделанные вложения в кабель могут быть сохранены и оптимизированы. По мере того, как возрастает спрос на ширину полосы пропускания, она может быть уве­личена без дорогостоящих обновлений либо простым обновлением оборудования, ли­бо увеличением числа различных волн (lambda) в кабеле. Кроме расширения полосы пропускания мультиплексирование DWDM предоставляет и другие преимущества, наиболее важные из которых приведены ниже.

• Гибкость. Технология DWDM обладает исключительной гибкостью. В частно­сти, данные протокола Internet (IP), SONET, и асинхронного режима переда­чи (Asynchronous Transfer Mode — ATM) могут передаваться одновременно по одному и тому же кабелю.

• Прозрачность. Поскольку DWDM является структурой физического уровня, по ней могут передаваться как данные в формате TDM, так и данные в форматах ATM, Gigabit Ethernet, Enterprise System Connection (ESCON) и Fibre Channel с открытым интерфейсом на общем для всех них физическом уровне.

• Масштабируемость. Мультиплексирование DWDM обеспечивает экономичное и масштабируемое увеличение полосы пропускания. Мультиплексирование DWDM позволяет воспатьзоштъся шбшком темного оптоволоконного кабеля во многих городских и промышленных сетях. DWDM позволяет быстро удовле­творить потребность в большей пропускной способности, используя каналы ти­па "точка-точка" и ответвления от уже существующих колец SONET/SDH.

• Динамическое инициирование сети. Быстрое и простое инициирование сетевых со­единений предоставляет провайдеру возможность развернуть службы с широкой полосой пропускания за несколько дней вместо обычных нескольких месяцев.

Традиционные способы увеличения полосы пропускания требуют использования электронных устройств с большим быстродействием, что требует значительных затрат, или большего количества оптоволоконного кабеля. Последний способ вызывает про­блемы, которые замедляют выход на рынок и, удорожают инженерные работы.

Использование мультиплексирования WDM позволяет избежать этих проблем, со­храняя вместе с тем совместимость различных кабелей. DWDM-мультиплексирование обеспечивает высвобождение пропускной способности оптоволоконных кабелей, бы­стрый выход на рынок, меньшие расходы, связанные с правами собственности и ис­пользование уже существующего оборудования TDM.

DWDM-мультиплексирование в городских сетях (Metro DWDM)

Использование DWDM-мультиплексирования в городских сетях (metropolitan DWDM) позволяет максимизировать плотность службы, которая заключается в по­лучении максимальной прибыли в расчете на одну используемую длину волны путем поддержки служб, таких как Gigabit Ethernet, служба оптоволоконных соединений (fiber connectivity — FICON), служба ESCON и других по одной DWDM-магистрали. Мультиплексирование в городских сетях принципиально отличается от DWDM- мультиплексирования в междугородных сетях, поскольку развитие этой технологии вызвано потребностью в более быстром предоставлении служб, а не нехваткой опто­волоконных кабелей (рис. 17.29).

В табл. 17.3 выполнено сравнение мультиплексирования DWDM в сетях город­ского масштаба и в междугородных сетях.

Резюме

Ниже приведены основные положения, относящиеся к оптическим технологиям и рассмотренные в настоящей главе.

• Информация передается по оптоволоконному кабелю со скоростью света.

• Конвертор О-Е преобразует световой сигнал в соответствующий электриче­ский сигнал.

• Системы на основе многомодового оптоволоконного кабеля используют дли­ны волн 850 и 1300 нанометров (нм), а одномодовые кабели используют толь­ко длины волн. 1300 и 1550 нм.

• При использовании оптоволоконных кабелей информация передается путем модуляции амплитуды светового сигнала, в то время как длина волны сигнала остается постоянной.

• При проектировании сети одной из наиболее важных характеристик оптово­локонного кабеля является коэффициент IOR.

• Оптоволоконный кабель включает в себя три основных элемента: защитная внешняя оболочка, внутренняя подложка и сердцевина из стекловолокна.

• Используемые для коммуникации оптоволоконные кабели делятся на два ти­па: многомодовые и одномодовые.

• Типичными для многомодовой передачи являются скорости в сотни мегабит в секунду, в то время как для передач по одномодовому кабелю характерны скорости в миллионы и миллиарды битов в секунду

• Возможными причинами потери сигнала являются потери в соединениях ка­белей между собой, макроизгибы, микроизгибы и абсорбция (поглощение).

• Возможными причинами ослабления сигнала в оптоволоконном кабеле явля­ются рассеяние, поглощение, напряжения в материале при изготовлении ка­беля, воздействие окружающей среды и физический изгиб кабеля.

• Явление дисперсии светового сигнала состоит в расширении светового пучка при его перемещении по оптоволоконному кабелю.

• Оптический усилитель (OA) представляет собой устройство, усиливающее входной оптический сигнал без предварительного его преобразования в элек­трическую форму.

• Устройства EDFA не осуществляют повторного преобразования сигнала в элек­трическую форму перед его усилением.

• Классификации SONET и SDH являются стандартами оптической передачи данных. Стандарт SONET используется в США и Канаде, в то время как стан­дарт SDH является международным эквивалентом стандарта SONET.

• Мультиплексирование DWDM объединяет данные от различных источников для их совместной передачи по оптоволоконному кабелю.

• Транспондер представляет собой устройство, преобразующее соответствую­щий стандарту SONET/SDH оптический сигнал в электрический и наоборот.

• При использовании мультиплексирования DWDM возможна совместная пе­редача данных в различных форматах по одному оптоволоконному кабелю с разными скоростями.

• Наиболее важными техническими преимуществами мультиплексирования DWDM являются гибкость, прозрачность, масштабируемость и динамическая инициализация.

• При использовании мультиплексирования DWDM в городской сети максими­зируется плотность службы на единицу длины волны.

• Дальнейшее развитие мультиплексирования DWDM в городских сетях обу­словлено требованием предоставления более быстрых служб, а не истощением пропускной способности оптоволоконных кабелей.