Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 5. Способи формування групових сигналів   /  Тема 5.9. Технологія спектрального ущільнення

Зміст:

5.9.1. Технологія спектрального ущільнення

Технологія спектрального ущільнення (WDW) є різновидом частотного ущільнення. Ця технологія заснована на можливості передачі декількох сигналів по одному оптичному волокну на різних довжинах хвиль. Початкова кількість каналів не перевищувала чотирьох, канали розташовувалися по одному у вікнах прозорості 850 і 1310 нм і два — у вікні 1550 нм. На сьогодні використовується вікно 1550 нм, у якому може бути організовано декілька десятків каналів. Таке ущільнення називається щільним спектральним або щільним хвильовим ущільненням (технологія DWDM).

На рис. 5.9.1 подано один напрямок передачі найпростішої системи із хвильовим ущільненням. Оптичні сигнали від N телекомунікаційних систем з довжинами хвиль λ1, λ2, ..., λN надходять на пасивний хвильовий мультиплексор ХМ. Об’єднаний оптичний потік, у якому одночасно присутні всі сигнали з вищезазначеними довжинами хвиль, надходить на підсилювач передачі (підсилювач потужності, бустер) ПдП і з його виходу передається в лінію. Для компенсації втрат у лінії встановлюються лінійні оптичні підсилювачі ЛП. На приймальній станції сигнал надходить на оптичний підсилювач прийому ПрП, потім розділяється хвильовим демультиплексором ВД на вихідні оптичні сигнали з довжинами хвиль λ1, λ2, ..., λN, які й спрямовуються на відповідні телекомунікаційні системи.

Рис. 5.9.1. Схема найпростішої системи зі спектральним ущільненням

Розглянута схема відображає лише загальний принцип організації телекомунікаційної системи із хвильовим ущільненням. Однак при реалізації таких систем доводиться переборювати цілу низку значних труднощів. Перша з них полягає в створенні сітки високостабільних довжин хвиль λ1, λ2, ..., λN, які мають відповідати поєднуваним системам. Стабільність довжин хвиль необхідна, по-перше, тому, що їхня сітка стандартизована для забезпечення сумісності різних систем із хвильовим ущільненням, і, по-друге, тому, що відстані між сусідніми каналами невеликі й у разі нестабільності довжин хвиль неминучі взаємні впливи між каналами. Існує два способи побудови систем, що забезпечують необхідну сітку стабільних довжин хвиль.

Перший спосіб полягає в тому, що до складу кінцевих станцій із хвильовим ущільненням входить N комплектів обладнання цифрових телекомунікаційних систем (ЦТС) (за кількістю поєднуваних каналів), у передавальних оптичних модулях яких використані високоточні лазери, кожний з яких налагоджений на свою задану довжину хвилі (кольорові оптичні інтерфейси). Системи, що використовують такий метод, називаються інтегрованими. У другому випадку на входи станції із хвильовим ущільненням надходять оптичні сигнали від стандартних комплектів обладнання ЦТС різних типів з довжинами хвиль λt (сірі оптичні інтерфейси), які перетворюються у хвилі із заданими довжинами в спеціальних пристроях, що називаються транспондерами. У цьому разі системи мають назву повністю відкритих. Транспондери являють собою пристрої, які перетворюють оптичні сигнали, що надходять від звичайних синхронних систем (що мають «сірі» інтерфейси), в електричні й потім знову в оптичні, але з довжинами хвиль, що відповідають «кольоровим» інтерфейсам.

Як у разі застосування спеціальних комплектів обладнання ЦТС, так і при застосуванні транспондеров, необхідна наявність високоточних лазерів.

Однак застосування лазерів подібної конструкції ще не забезпечує гарантованої стабільності довжин хвиль поєднуваних сигналів. Річ у тому, що для лазера характерна залежність довжини хвилі випромінювання від рівня сигналу, що визначається зміною температури активного шару в процесі роботи й, отже, зміною геометричних розмірів резонатора. Цей ефект, мало помітний в одноканальних системах, виявляється дуже небезпечним у системах із щільним хвильовим ущільненням. Окрім того, довжина хвилі випромінювання лазера залежить і від величини струму накачування, що доводиться змінювати для підтримки постійної середньої потужності випромінювання лазера. У зв’язку з цим слід віддавати перевагу лазерам із зовнішніми модуляторами, менш ефективними з погляду віддачі вихідної потужності, але вони забезпечують необхідну стабільність довжин хвиль випромінювання. Зазвичай зовнішні модулятори використовуються на швидкостях передачі вище 2,5 Гбіт/с.

Як мультиплексори у системах із щільним хвильовим ущільненням зазвичай використовуються пасивні мультиплексори на основі масиву хвилеводів.

Хвильові мультиплексори належать до високоточних оптичних пристроїв і значною мірою визначають вартість систем із щільним хвильовим ущільненням.

Хвильові мультиплексори в поєднанні з хвильовими конверторами, що змінюють довжину оптичної носійної хвилі, дозволяють здійснювати так звану пасивну маршрутизацію цифрових потоків, тобто довільно встановлювати напрямки цифрових потоків на ті або інші виходи хвильового демультиплексора.