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.
