Banginio sutankinimo technologija (WDM)

2006 08 30Gediminas Muraška, LITNET

WDM – wavelength division multiplexing

WDM – optinis bangų sutankinimas. Vienu metu optine skaidula perduodama iki 320 skirtingų bangos ilgių signalų.

Bendra teorinė sparta siekia 320 x 40Gbps = 12.8Tbps

Pranašumas prieš TDM

Veikimo principas

Veikimo principas

Dvikryptė

Vienkryptė

• Vienkryptė sistema:

Į vieną pusę signalai perduodami viena gija

Pilnai sistemai reikia dviejų optinių gijų

• Dvikryptė sistema:

Skirtingų bangos ilgių grupės skirtingoms kryptims

Pilnai sistemai užtenka vienos optinės gijos

WDM Istorija

LaikotarpisKanalų skaičius

Bangos ilgiaiTarpai tarp

kanalų

1980-1990 21310nm, 1550nm

-

90-ųjų pradžia 2-8 C-band 200 - 400GHz

90-ųjų vidurys 16-40 C-band 100 - 200GHz

90-ųjų pabaiga

64-160 C-band 25 - 50GHz

Dabartinės sistemos

160-320C-band ir

L-band12.5 - 25 GHz

Bangos ilgių pasirinkimas

ITU bandos ilgių lentelė ITU-T 694.1 ir 694.2

ITU-T lentelė pagrįsta 191.7 THz + 100 GHz Nusako DWDM sistemų lazerių standartą

1530.33 nm 1553.86 nm

0.80 nm

195.9 THz 193.0 THz100 GHz

CWDM ir DWDM

CWDM ir DWDM

CWDM – stambus (coarse) WDM. Atstumai tarp gretimų kanalų – 20nm Maksimalus kanalų skaičius – 16.

DWDM – tankus (dense) WDM. Atstumai tarp gretimų kanalų 0.2 – 0.8

nm (12.5 – 100GHz). Maksimalus kanalų skaičius - 320.

CWDM privalumai ir trūkumai

PrivalumaiKainaPaprastesnės sistemos

TrūkumaiRibotas kanalų skaičiusRibota sparta (2.5 – 10Gbps)Stiprinimo problemos

Techninės WDM kliūtys ir ribojantys faktoriai

SlopinimasDispersija

Netiesiniai reiškiniai

Signalo forma po 1000kmPerduoto signalo forma

Triukšmas

Signalas yra skaitmeninis, bet perdavimas analoginis

Kova su chromatine dispersija

DSF ir NZDF tipo optinių kabelių naudojimas (ITU-T G.653 ir G.655)

Dispersijos kompensavimo įrenginiai Kuo mažesnį impulso plotį turintys

siųstuvai

Kova su chromatine dispersija

Siųstuvas

Dispersijos kompensatoriai

Dispersion Shifted Fiber

Atstumas nuo

siųstuvo (km)

+1000

-100-200-300-400-500

Be kompensacijosSu kompensacija

Ben

dra

dis

per

sija

(p

s/n

m)

Dispersijos kompensavimo alternatyva

FBG – Fiber Bragg Grating Mažesnis, nei įprastų kompensatorių,

slopinimas Galimybė vienodai kompensuoti visus

kanalus

Fiber Bragg Grating

Polarization mode dispersion

Optinis impulsas linkęs platėti, perduodant jį optine gija. Šis fenomenas daug silpnesnis, nei chromatinė dispersija ir turi nedaug įtakos spartoms, mažesnėms nei 10Gbps.

nx

nyEx

Ey

Išsiųstas signalas Gautas signalas

Kova su PMD

Sukeliantys reiškiniai: Duomenų perdavimo sparta Gijos šerdies asimetriškumas Aplinkos veiksniai Kabelio lenkimai ir apkrovos

Būdai kovoti su PMD: Geresnės kokybės optiniai kabeliai Signalo regeneracija Kruopštus, gamintojo rekomendacijas atitinkantis

kabelio diegimas

Signalų atstatymas

Perdavimo klaidos

Priežastys:Siųstuvų ir imtuvų nestabilumasTriukšmus sukelianti perdavimo terpė

Aptikti gerai, bet dar geriau ištaisyti

Siųstuvas ImtuvasPerdavimo

terpė

Informacija InformacijaTriukšmai

Klaidų taisymas

Klaidas taisantys kodai leidžia tiek jas aptikti, tiek ištaisyti.

FEC (forward error correction) sistema: Prie duomenų srauto prideda papildomos

informacijos. Ištaiso perdavimo metu atsiradusias klaidas. Net ir triukšmingoje terpėje leidžia pasiekti

mažą BER (bit error rate).

Klaidų taisymas

Imtuvo optinė galia (dBm)

Bit Error Rate

10 -30

10 -10

-46 -44 -42 -40 -38

1

10 -20

-36 -34 -32

BER be FEC

BER su FEC

Kodavimas

BER riba

FEC DWDM sistemose

FEC įdiegtas transponderiuose (TX, RX, 3R) Nereikalauja jokių kitų komponentų pakeitimų

IP

SDH

ATM

.

.

FEC

FEC

FEC

2.48 G 2.66 G

9.58 G 10.66 G

IP

SDH

ATM

.

.

FEC

FEC

FEC

2.66 G 2.48 G

10.66 G 9.58 G

DWDM komponentai

Pasyviniai:Multiplekseriai/demultiplekseriaiOptiniai “add/drop” multiplekseriaiChromatinės dispersijos

kompensatoriai Aktyviniai:

TransponderiaiStiprintuvai

SFP, GBIC, XFP, XENPAK moduliai

Transponderiai

Įranga keičianti “kliento” signalą į formatą, tinkamą perduoti optinėmis linijomis.

Generuojamas signalas turi atitikti ITU-T G.694.1 rekomendaciją.

Skirtingos spartos 1Gbps – 40Gbps. Integruotos FEC galimybės.

Multiplekseriai/demultiplekseriai

Skirtingų bangos ilgių signalus perduoda į vieną giją bei atvirkščiai.

4 - 40 kanalų

Pagrindinės mux/demux technologijos

Pagrindinės mux/demux technologijos

Pagrindinės mux/demux technologijos

Pagrindinės mux/demux technologijos

Optiniai “add/drop” multiplekseriai

Leidžia į bendrą signalą pridėti ar iš jo išimti vieną ar daugiau kanalų.

Stiprintuvai

Stiprinamas dėl perdavimo dideliu atstumu nusilpęs signalas.

Nereikalauja OEO signalo vertimo. Sukuriami papildomi triukšmai. Stiprinimas netolygus visame bangos

ilgių diapazone.

EDFA

SFP, GBIC, XFP, XENPAK

Mažo formato, tiesiai į galinę kliento įrangą jungiami moduliai.

Nereikalauja papildomo signalo vertimo į ITU bangos ilgį.

Kainą mažinantis sprendimas.

SFP, GBIC – 1Gbps XFP, XENPAK – 10Gbps

SFP, GBIC, XFP, XENPAK

LITNET topologija

10Gbps XENPAK ir 1Gbps SFP moduliai.

Pasyvūs 8 kanalų multiplekseriai ir demultiplekseriai

EDFA technologijos stiprintuvai FBG technologijos dispersijos

kompensatoriai