Принципы работы волоконно-оптических систем передачи
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
имых каждый на своей оптической несущей на длине волны разнесенных в пространстве, с помощью специальных устройств - оптических мультиплексоров (ОМ) - объединяются в один оптический поток , после чего он вводится в оптическое линейное волокно, входящее в состав оптического кабеля. На приемной стороне производится обратная операция демультиплексирования.
Многоволновые системы передачи работают в 3- м окне прозрачности ОВ, т.е. в диапазоне длин волн 1530…1565 нм. Для этого установлен стандарт длин волн, представляющий собой сетку оптических частот, в которой расписаны регламентированные значения оптических частот от 196,1 ТГц до 192,1 ТГц (1 ТГц = 1012 Гц) с интервалами 100 ГГц и длины волн: от 1528,77 нм до 1560.61 нм с интервалом 0,8 нм. Стандарт состоит из 41 длины волны, т.е. рассчитан на 41 спектральный канал. На практике используется 39 каналов из представленной сетки частот, поскольку два крайних не используются, так как они находятся на склонах частотной характеристики оптических усилителей, применяемых в системах WDM.
Важным моментом при разработке WDM систем является проблема организации каналов для передачи сигналов телеконтроля, управления и служебной связи. Для таких систем было принято решение для передачи этих сигналов использовать отдельный спектральный канал. При этом длина волны не должна входить в полосу пропускания эрбиевого волоконно-оптического усилителя. В этой целью была рекомендована одна из двух длин волн - 1510 или 1625 нм.
4.6 Плотное многоволновое уплотнение оптических несущих (DWDM)
Тенденция уменьшения частотного интервала между спектральными каналами до 50 ГГц и даже до 25 ГГц привела к более плотному расположению спектральных каналов в отведенном диапазоне длин волн (1530…1565 нм). Такое уплотнение получило название плотного волнового уплотнения, или DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).
Очевидно, что DWDM вызвано стремлением увеличить количество передаваемых каналов. Отметим также, что в настоящее время аббревиатура DWDM закрепилась и для систем с многоволновым уплотнением, у которых частотный интервал между каналами равен 100 ГГц.
Многоволновое (или спектральное) уплотнение оптических каналов аналогично частотному уплотнению радиоканалов или многоканальных кабельных систем с аналоговым методом передачи. Поэтому для многоволновых оптических систем справедливы те же соотношения, что и для частотного уплотнения указанных систем, для которых защитный интервал между соседними каналами не должен быть меньше, чем двойная верхняя частота модуляции канала. При передаче потоков STM-64 методом DWDM при спектральных интервалах 50 ГГц спектральная ширина линии излучения Д (не должна превышать величину = 0,04 нм, нестабильность оптической частоты должна быть не хуже 5 ГГц. В случае передачи методом DWDM цифровых потоков STM-16 допустимые значения ширины спектральной линии могут быть увеличены.
Если на оптические входы мультиплексоров подать сигналы с выходов оптических передатчиков мультиплексируемых каналов SDH, то такая система работать не будет. Поэтому на входы оптического мультиплексора должны поступать оптические сигналы, параметры которых, в особенности спектральные, должны строго соответствовать стандартам, определенным рек. G.692. Такое соответствие достигается благодаря использованию в DWDM специального устройства - транспондера. Это устройство имеет количество оптических входов и выходов, равное числу уплотняемых оптических сигналов. Но если на любой вход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рек. G.957. то выходные его сигналы должны по параметрам соответствовать рек. G.692.
Если уплотняется m оптических сигналов, то на выходе транспондера длина волны каждого канала должна соответствовать только одному из них в соответствии с сеткой частот.
При оптическом уплотнении по длинам волн в оптическом мультиплексоре (ОМ) происходят значительные потери. Так, в системах передачи DWDM 16-ти спектральных каналов потери ОМ на канал составляют 7…9 дБ (на одной стороне). С учетом потерь на обеих сторона (на передаче и на приеме) их общая величина составит 14…18 дБ. Такие потери значительно сокращают энергетический потенциал системы, поэтому без оптических усилителей возможна передача на весьма небольшие расстояния - до 50 км для передачи 8-ми каналов. На передаче применяется волоконно-оптический усилитель мощности (BOOSTER).
В системах DWDM, предназначенных для передачи 16-ти и более спектральных каналов, нередко оптические усилители применяют также для каждого канала на выходах транспондера перед тем, как ввести оптические сигналы в соответствующий вход мультиплексора. Это делается по причине больших потерь на канал, вносимых многоканальными мультиплексорами. После мультиплексирования, как уже отмечалось, групповой оптический информационный поток также подвергается усилению в оптическом усилителе. При этом суммарная оптическая мощность группового потока, вводимого в линейное ОВ, может существенно превысить величину 10 мВт.
При такой мощности становится заметным влияние оптических нелинейных явлений, возникающих в ОВ в процессе распространения оптического излучения. Это следующие явления: самомодуляция фазы (SPM) оптической несущей, перекрестная модуляция фазы (СРМ), смешение четырех волн (FWM). Эти явления проявляются начиная с указанной мощности в виде дополнительных шумов и перекрестных помех при многоканальной передаче. Начиная с величин оптической мощности несколько десятков мВт ста