Лекция "Оптические линии связи"

тема 4 вопрос 17 оптические линии связи. передача информации по оптическим каналам связи, WDM Оптические линии связи Оптические линии связи реализуются в виде волоконно­оптических линий связи (ВОЛС).  ВОЛС являются основой высокоскоростной передачи данных, особенно на большие  расстояния. В ЛВС каналы передачи данных представлены в основном проводными  (медными) линиями, поскольку неэкранированные витые пары дешевле ВОЛС и удобнее в  установке. Но для реализации высокоскоростных магистральных каналов в корпоративных  и территориальных сетях ВОЛС уже находятся вне конкупенции. Конструкция ВОЛС ­ кварцевый сердечник диаметром 10 мкм, покрытый отражающей  оболочкой с внешним диаметром 125...200 мкм. Типичные характеристики ВОЛС: работа  на волнах 0,85...1,55 мкм, затухание 0,7 дБ/км, полоса частот ­ до 2 ГГц; ориентировочная  цена ­ 4...5 долл. за 1 м. Предельные расстояния D для передачи данных по ВОЛС (без  ретрансляции) зависят от длины волны излучения L: для L=850 нм имеем D=5км, а для  L=1300 нм D=50 км, но аппаратурная реализация дороже. Примером среды передачи данных между мейнфреймами, рабочими станциями, пулами  периферийных устройств может служить среда Fiber Channel на ВОЛС, обеспечивающая  скрости от 133 до 1062 Мбит/с на расстояниях до 10 км (для сравнения приведем данные  по интерфейсу SCSI между рабочей станцией и дисководом ­ скорость 160 Мбит/с при  расстояниях не более десятков метров). На базе ВОЛС реализованы технологии передачи данных SDH (SONET) со скоростями 155  и 622 Мбит/с, рассматриваемые в гл. 5.  Реализуется проект кругосветного канала передачи данных на ВОЛС длиной в 27,3 тыс.  км, кабель должен пройти по дну трех океанов, Средиземного и Красного морей,  информационная скорость 5,3 Гбит/с.  Именно на ВОЛС достигнуты рекордные скорости передачи информации. В  экспериментальной аппаратуре с использованием метода мультиплексирования с  разделением каналов по длинам волн (WDM ­ Wavelengths Division Multiplexing)  достигнута скорость 1100 Гбит/с на расстоянии 150 км. В одной из действующих систем на  основе WDM передача идет со скоростью 40 Гбит/с на расстояния до 320 км. В методе WDM выделяется несколько несущих частот (каналов). Так, в последней  упомянутой системе имеются 16 таких каналов вблизи частоты 4*105 ГГц, отстоящих друг  от друга на 103 ГГц, в каждом канале достигается скорость 2,5 Гбит/с. ехнология  WDM  Спектральное уплотнение каналов (или мультиплексирование по длине волны) относится к  оптическим технологиям передачи, когда несколько оптических сигналов передается по  одному волокну на различных длинах волн. В современных высокопроизводительных WDMсистемах, разработанных для протяженных линий связи, каждый оптический сигнал (часто  называемый каналом или длиной волны) может передаваться на скорости от 2,5 до 10  Гбит/с. В настоящее время такие системы поддерживают от 32 до 64 каналов, в ближайшем  будущем производители обещают увеличить число каналов до 160. Это позволит  организовать передачу по одному волокну до 1 Тбит информации в секунду. Для описания  систем, поддерживающих большое количество каналов (16 и более) часто используется  термин DWDM (плотное спектральное уплотнение). Для 2­х или 4­х канального уплотнения иногда используется термин CWDM (грубое спектральное мультиплексирование).   Классификация систем с WDM Схема расширенного частотного плана позволяет предложить следующую современную  схему классификации:     разреженные WDM – CDWM – системы с шагом по длине волны 20 нм, работающие  в полосе 1270–1610 нм; обычные WDM – WDM­системы с шагом несущих по частоте более 200 ГГц,  позволяющие мультиплексировать не более 16 каналов; плотные WDM – DWDM­системы с шагом несущих по частоте от 200 до 50 ГГц; высокоплотные WDM – HDWDM­системы с шагом по частоте меньше 50 (25 и 12,5)  ГГц; эта градация систем стандартами не предусмотрена, но часто используется в  публикациях специалистов. Как работает DWDM система? Большинство DWDM систем поддерживают стандарт оптических интерфейсов  SONET/SDH, к которому может быть подключен любой совместимый с SONET/SDH  клиент. В современных WDM системах для протяженных линий связи чаще всего  используется интерфейс OC­48c/STM­16c, работающий на длине волны 1300 нм. В качестве клиентов могут выступать: SONET/SDH терминалы, add/drop мультиплексоры (ADM),  ATM­свичи или IP­маршрутизаторы. Устройство, называемое транспордером, преобразует  SONET/SDH оптический сигнал, поступающий от клиента, обратно в электрический сигнал. Затем, этот сигнал поступает на WDM лазер. WDM лазер является очень точным  устройством, работающим в диапазоне 1550­нм. Каждый транспордер системы преобразует  сигнал своего клиента в волну с определенной длиной. Затем происходит  мультиплексирование волн от каждого транспордера. На приемном конце DWDM системы  происходит обратное преобразование. Волны выходят из волокна и поступают к своему  транспордеру, который преобразует оптический сигнал в электрический и направляет по  SONET/SDH интерфейсу к клиенту.