5

Узкополосные и широкополосные WDM

Волновое мультиплексирование практически используется уже более 10 лет и первоначально было направлено на объединение двух основных несущих 1310 нм и 1550 нм (2-го и 3-го окон прозрачности) в одном оптоволокне, что позволяло удвоить емкость системы и было оправдано всей историей развития ВОЛС. Многие стандартные системы SDH предлагают это сейчас, как один из вариантов конфигурации. Ряд исследователей называет такие системы широкополосными WDM (разнос по длине волны – 240 нм) в противовес узкополосным WDM (разнос в которых был на порядок ниже – 24-12 нм, что давало возможность разместить в 3 окне (1550 нм) 4 канала). Такое деление систем кажется на данный момент не совсем корректным, так как у таких “широкополосных” WDM спектр не перекрывался, а состоял из двух изолированных полос. С другой стороны, в настоящее время формируется класс действительно широкополосных систем WDM, перекрывающих в смежных окнах прозрачности (3-м и 4-м) полосу порядка 84 нм от 1528-1612 нм. Этот класс в будущем, возможно, будет перекрывать полосу 1280-1620 нм, если ориентироваться на характеристики пионера в этой области WaveStar AllMetro DWDM System компании Lucent Technologies, использующей волокно, устраняющее пик поглощения в области 5-го окна (~ 1383 нм).

Канальный (частотный) план

Хотя рассчитывать сейчас на взаимную совместимость оборудования разных производителей систем WDM не приходится, необходимо было стандартизовать номинальный ряд несущих – “канальный или частотный план”, чтобы дать производителям ориентир на будущее, а также позиционировать уже существующие WDM системы. Эту задачу в первом приближении решил Сектор стандартизации МСЭ, выпустив стандарт ITU-T Rec. G.692.

Стандартный канальный план и его использование

Первоначально в основу проекта стандарта положен канальный (частотный) план с равномерным расположением несущих частот каналов с минимальным разносом (шагом) каналов на 0,1 ТГц, или 100 ГГц. Выбранная в плане область частот покрывает стандартизованный диапазон D_ст =5,1 ТГц и практически соответствует диапазону длин волн (от 1528,77 до 1569,59 нм) амплитудно-волновой характеристики АВХ широко используемых ОУ. При выборе постоянного шага h=0,1 ТГц (100 ГГц) в этом диапазоне можно разместить максимально 51 канал с несущими, указанными в верхнем ряду нижеследующей таблицы (для пересчета на длины волн используется обычная (уточненная) формула l = 2.99792458*10¹⁷/f [нм/Гц], при этом шаг по l получается разным от 0,780 до 0,821 нм, или в среднем 0,8 нм).

При использовании шага 0,2 ТГц (200 ГГц, или в среднем 1,6 нм) можно получить производную таблицу.

Таблица 2а). Стандартный канальный план с разносом каналов на 100 ГГц.

f, ТГц	196,1	196,0	195,9	195,8	195,7	...	191,4	191,3	191,2	191,1	191,0
l, нм	1528,77	1529,55	1530,33	1531,12	1531,90	...	1566,31	1567,13	1567,95	1569,59	1568,77

Аналогично можно получить производные таблицы как при использовании большего шага 0,4 ТГц (400 ГГц, или 3,2 нм), 0,6 ТГц (600 ГГц, или 4,8 нм) и 1,0 ТГц (1000 ГГц, или 8,0 нм).

Таблица 2б). Стандартный канальный план при разносе каналов на 200 ГГц.

f, ТГц	196,1	195,9	195,7	195,5	195,3	...	191,9	191,7	191,5	191,3	191,1
l, нм	1528,77	1530,33	1531,90	1533,47	1535,04	...	1562,23	1563,86	1565,50	1567,13	1568,77

Ниже приведена таблица соответствия канальных планов оборудования WDM семи ведущих производителей канальному плану ITU-T, из которой видно, что все они соответствуют этому плану, так как не используют шага меньше 100 МГц. Кроме того, оказывается, что весь стандартный диапазон D_ст поделен на два поддиапазона: S (Short band, использующий более короткие длины волн) и L (Long band, использующий более длинные волны) – в обозначениях, используемых компанией Alcatel. Выбор того или иного поддиапазона диктуется достижимой неравномерностью АВХ в этом поддиапазоне. Ясно, что более предпочтителен в этом смысле поддиапазон L, позволяющий получить хорошую неравномерность даже со стандартными ОУ без специального выравнивания.

Упомянутая таблица может быть представлена в следующем расширенном виде:

Таблица 3. Практика использования стандартного канального плана.

Компания	Alcatel	Bellcore	Cambrian	Ciena	IBM	Lucent	MCI	Nortel	Osicom	Pirelli
Шаг, ТГц	0,2; 0,1	0,2	0,2; 0,1	0,1; 0,05	0,4	0,1	0,4; 0,1	0,1	0,2; 0,1	0,1
Начало плана S	1531,90	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	1530,33	1528,77	н/д	н/д
Конец плана S	1542,94	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	1541,35	1539,77	н/д	н/д
Начало плана L	1547,72	1547,72	н/д	1545,32	н/д	1550,12	1549,32	н/д	н/д	1546,92
Конец плана L	1558,98	1558,98	н/д	1560,61	н/д	1560,61	1560,61	н/д	н/д	1558,98
Число каналов	8L;16S; 32-40SL	8L	16; 32	16L; 40L	10	16L	4L; 8S	8S	8; 16	16L

Из табл. 3 видно, что компания Ciena, а в будущем, видимо, и другие компании, использующие шаг 0,05 ТГц (50 ГГц), выйдут за рамки стандартного плана, желая увеличить число каналов как в области наиболее плоской АВХ стандартного ОУ (Ciena), так и во всей области стандартизованного диапазона с выравненным усилением ОУ 1529-1565 нм.

Ясно, что число каналов, которое можно разместить в указанном стандартном диапазоне, можно оценить по формуле N_h=Int[D_ст/h], где функция Int означает операцию взятия целой части. Используя ее, получим следующую таблицу (в нижней строке указано число каналов N_h2, кратное 2ⁿ, которое может быть получено для данного шага):

Таблица 4. Оценка максимального числа каналов, реализуемых в полосе ОУ 5,1 ТГц.

h, ТГц	1	0,6	0,5	0,4	0,2	0,1	0,05
N_h	5	8	10	12	25	51	102
N_h2	4	8	8	8	16	32	64

Из этой таблицы видно, что схема канального плана с числом каналов, кратным 2ⁿ, которой придерживаются ряд производителей, нерациональна с точки зрения использования стандартизованной выравненной полосы ОУ. Во-вторых, видно, что старый канальный план стандарта G.692 допускал формирование не более 51 канала. Этот показатель был перекрыт рядом компаний, производящих 96, 128 и 160 канальные системы.

Перспективный канальный план

Расширения числа каналов можно достичь двумя путями: уменьшением шага h до 0,05 ТГц (50 ГГц) и частичным расширением частотного плана до 191,0 ТГц, что дает возможность довести число каналов максимально до 102; расширением стандартной полосы D_ст вправо до частот порядка 186 ТГц (1612 нм), что позволяет удвоить D_ст до величины 10,2 ТГц (84 нм) за счет частичного использования 4-го окна прозрачности (1600 нм). Первый путь был использован компанией Cienа, второй – Lucent. Эксплуатация вдвое большей полосы (2х5,1 ТГц) хотя и требует использования специальных сверхширокополосных оптических усилителей СШПУ (UWBA) с АВХ, охватывающих полосу 10,2 ТГц, но дает возможность увеличить число каналов до 102 при шаге 100 ГГц и до 204 при шаге 50 ГГц.

Это можно сделать, разбивая общую полосу усиления на две, называемые C-Band (Conventional Band) – обычная полоса и L-Band (Longwave Band) – диннноволновая полоса (в терминологии Bell Labs.) – не путайте с поддиапазоном L band в терминологии Alcatel, который теперь оказывается расположенным в правой половине C-Band). В этом смысле логично использовать обозначения ECI, вместо обозначений Alcatel, т.е. говорить C-band, как о полосе, состоящей из высокочастотной части (синей полосе) В и низкочастотной части (красной полосе) R. Тогда, для систем WDM получаем следующую перспективную схему канального плана на 102 канала с шагом 100 ГГц и на 204 канала с шагом 50 ГГц (см. рис. 5):

Рис. 5. Перспективная схема расширенного канального плана.

Классификация WDM на основе канального плана

Схема расширенного канального плана позволяет предложить следующую схему классификации, учитывающую современные взгляды и тенденции выделять три типа мультиплексоров WDM:

обычные (грубые) WDM (CDWM) – ГМРДВ, или просто WDM – МРДВ,

плотные WDM (DWDM) – ПМРДВ,

высокоплотные WDM (HDWDM) – ВПМРДВ.

Хотя до сих пор и нет точных границ деления между этими типами, можно предложить, вслед за специалистами компании Alcatel, некоторые границы, основанные на исторической практике разработки систем WDM и указанном выше стандарте G.692 с его канальным планом, называемым также “волновым планом” или “частотным планом” в зависимости от того, используется ли волновая или частотная шкала канального плана. Итак, можно называть:

системами WDM – системы с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 16 каналов,

системами DWDM – системы с разносом каналов не менее 100 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 64 каналов,

системами HDWDM – системы с разносом каналов 50 ГГц и менее, позволяющие мультиплексировать не менее 64 каналов.

СОДЕРЖАНИЕ

ВПЕРЕД