Федеральное агентство связи
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и
информатики»
(СибГУТИ)
Кафедра многоканальной электрической связи и оптических систем (МЭС и ОС)
10.05.02 Информационная безопасность телекоммуникационных систем, специализация Защита информации в системах связи и управления (очная форма обучения)
Изучение систем передачи DWDM
отчет по лабораторной работе № 4
дисциплины «Защищенные оптические сети и системы передачи»
Выполнил:
студент ФАЭС,
гр. АБ-75 / Карелин А.Е./
(подпись)
«__»_________ 2021 г.
Проверил:
доц. каф. МЭС и ОС / В.Г. Фокин/
«__»_________ 2021 г. (подпись)
Новосибирск 2021
1. Цель работы
Изучить принципы построения систем передачи с плотным размещением оптических каналов в спектре оптических частот стекловолокна.
2. Содержание работы
Изучение теории и стандартов для систем DWDM
Составление кратких ответов на контрольные вопросы.
Решение расчётных задач по варианту.
Составление отчета с выводами по результатам изучения.
3. Контрольные вопросы
1. Dense Wavelength Division Multiplex
2. плотного мультиплексирования волн DWDM, Dense Wavelength Division Multiplex (0,8нм; 0,4нм; 0,2нм между каналами) и спектральных суперканалов на основе OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением), представляет интерес анализ возможностей существующих систем передачи и перспектив их дальнейшего развития по использованию стандартных решений DWDM, определённых рекомендациями МСЭ-Т G.694.1 для фиксированной и гибкой сеток волн
3. в гибкой сетке частот выигрыш в эффективности использования спектра соединения
4. лазер, модулятор, фотодетектор, компаратор
5. фазовая кросс модуляция CPM
6. кодирование Рида-Соломона (RS), BPSK, QPSK, 8QAM, 16QAM
7. без возвращения к нулю на тактовом интервале, non return to zero, NRZ. с возвращением к нулю на тактовом интервале, return to zero, RZ.
8. частотой сигнала
9. С модуляции информационным сигналом оптической несущей частоты начинается формирование оптического линейного сигнала, ширина спектра которого зависит от ширины спектра излучения источника
10. сокращению посылок по длительности
11. 1260-1360, 1360-1460, 1460-1530, 1530-1565, 1565-1625, 1625-1675
12. более 10 Тбит/с
13. В формате NRZ спектральная эффективность не превышает 0,5 бит/с/Гц, например, в широко используемой полосе C для протяженных линий передачи эффективность составит: (2,128Тбит/с)/(4,39ТГц) ≈0,48 бит/с/Гц. Кроме того, возможно использование диапазонов O, E, S. Для повышения спектральной эффективности необходимо применение сложных форматов модуляции, например, PM-mQAM.
14. необходимо применение сложных форматов модуляции, например, PM-mQAM.
15. у волоконных световодов существует полоса волн, пригодная для передачи информационных сигналов (между 800 нм и 1260 нм), но существенно большими энергетическими потерями
16. в ограничении передачи оптических сигналов
17. по полосе частот рабочих диапазонов, время импульса
18. обратная пропорциональность
19. прямая пропорциональность
20. зависимостью показателя преломления материала сердцевины волокна n1 от величины напряженности электрического поля когерентного излучения E
21. волоконно-оптические линии со стандартными одномодовыми волокнами (G.652, G.655, G.656); транспондеры (в упрощенном варианте модули SFP, SFP+, XFP, CFP) и мукспондеры с настройкой на отдельные волны λ диапазонов C, L; оптические мультиплексоры/демультиплексоры (в основном на волноводных решетках AWG); оптические усилители OA (эрбиевые EDFA, полупроводниковые SOA, рамановские распределённые DRA и сосредоточенные); оптические мультиплексоры выделения/ввода (OADM) для доступа к отдельным каналам и реконфигурируемые OADM (ROADM) для гибкого управления оптическими каналами в сети; компенсаторы дисперсии на основе специальных волокон с противоположной характеристикой дисперсии и на основе брэгговских решеток; интерливинговые оптические фильтры для прореживания оптического спектра с чередованием каналов; пассивные соединительные компоненты
22. мукспондер в отличии от транспондера позволяет объединить пользовательские сигналы от различных источников в общий оптический канал (например, синхронно мультиплексировать 4 потока STM-16 в поток STM-64) на передаче и разделить эти потоки на приёме.
23. транспондеры (в упрощенном варианте модули SFP, SFP+, XFP, CFP)
24. 100 Гбит/с
25. поляризационное мультиплексирование PM-mQAM, что существенно повышает спектральную эффективность оптических каналов
26. для доступа к отдельным каналам и реконфигурируемые OADM (ROADM) для гибкого управления оптическими каналами в сети
27. 0,5-3дБ
28. поддерживают необходимые уровни передачи на всех участках по дистанции и на всех рабочих частотах со спектральными каналами
29. волоконные оптические усилители примесного типа (легирование эрбием – Er, тулием – Tm, теллуром – Tе и другими редкоземельными элементами), волоконные рамановские и полупроводниковые.
30. полоса или диапазон частот (волн) усиления; коэффициент усиления и его равномерность; шумы, вносимые усилителем (фигура шума); поляризационная чувствительность; нелинейные искажения или перегрузка; показатели энергоэффективности; массогабаритные показатели; температурная устойчивость
31. предназначены для гибкого перенаправления оптических каналов на крупных сетевых узлах терминирования и кросс-коммутации, для выборочного объединения каналов из соответственно двух, четырех и девяти входных линейных DWDM-cигналов в один выходной DWDM- сигнал
32. OSNR - ключевой параметр для расчёта в ВОСП – DWDM. Он зависит от протяженности оптического тракта, включенных в него оптических усилителей и ROADM с функциями усиления.
33. линейный сегмент DWDM, в который входят оптические усилители, оптический кабель, компенсаторы дисперсии; мультиплексор OADM или ROADM; фотонный коммутатор (OXC); полностью оптические конверторы волн AOWC (All-optical Wavelength Converters); оптический 2R или 3R регенератор
34. от протяженности оптического тракта, включенных в него оптических усилителей и ROADM с функциями усиления
35. Измерение отношения сигнал/шум OSNR: на экране оптического анализатора спектра нанесены метки уровня мощности оптических каналов (дБм) и длина волны (нм); разность уровня мощности канального сигнала и уровня мощности оптического шума будет значением OSNR
Задача:
Дано:
Число оптических каналов=16
Скорость передачи в каждом канале=2.5 Гбит/с
Межканальный интервал=0.4нм
Требуемый OSNR=20 дБ
Число оптических усилителей Мус=7
Усиление оптического усилителя as=27 дБ
Коэффициент шума NF=7.0 дБ
Решение:
OSNR = Pchmin –as-NF-10lgM+58, дБ
минимальный допустимый уровень передачи одного канала:
Pchmin= OSNR+as+NF+10lgM-58=20+27+7,0+7,78-58=4,45 дБ
Для расчетов принимаем Pchmin = Pchmax
Pchmax=Pmax-10lgN=Pchmin = 5дБм
максимальный допустимый уровень всех каналов в стекловолокне:
Pmax=Pchmin=17-10lgN =8дБм