- •Часть I. Виды услуг связи, протоколы, методы передачи информации 9
- •Глава 1. Методы и основные виды протоколов передачи информационных потоков ..9
- •Глава 2. Аппаратура цифровой иерархии одноволновых восп 29
- •Глава 3. Повышение пропускной способности линий связи 49
- •Глава 4. Оптические сети доступа 73
- •Глава 5. Тестирование и мониторинг восп 88
- •Часть 2. Элементная база восп. Пассивные оптические элементы 99
- •Глава 6. Современные оптические волокна 100
- •Часть I. Виды услуг связи, протоколы, методы передачи информации
- •Глава 1. Методы и основные виды протоколов передачи информационных потоков
- •1.3. Плезиохронный метод цифровой передачи.
- •1.4. Линейные коды в системах волс пци
- •1.6. Параметры и конфигурации одноволновых восп-сци
- •Глава 2. Аппаратура цифровой иерархии одноволновых восп
- •2.1. Аппаратура восп плезиохронной цифровой иерархии
- •2.2. Аппаратура сци (sdh)
- •Глава 2. Аппаратура цифровой иерархии одноволновых восп
- •Глава 3. Повышение пропускной
- •3.1. Метод временного уплотнения (tdm)
- •3.2. Метод частотного уплотнения (fdm)
- •3.3. Модовое уплотнение (mdm)
- •3.4. Уплотнение по поляризации (pdm)
- •3.5. Методы уплотнения каналов по полярности
- •3.6. Многоволновое уплотнение оптических несущих (wdm)
- •3.7. Оптическое временное уплотнение (otdm)
- •Глава 4. Оптические сети доступа
- •4.1. Документальная основа оптических сетей доступа (осд), определения, основные характеристики
- •4.2. Пассивная оптическая сеть доступа (пос)
- •4.4. Элементная база осд
- •4.5. Волоконно-оптические системы кабельного
- •Глава 5. Тестирование и мониторинг восп
- •5.1. Тестирование и мониторинг одноволновых однопролетных восп
- •5.2. Тестирование и мониторинг многопролетных восп-ср
- •5.2.1. Особенности восп-ср
- •5.2.2. Измерение спектральных параметров
- •5.2.3. Измерение и контроль средней оптической мощности в восп-ср
- •5.3. Измерение системного параметра восп-ср — q-фактора
- •5.4. Метод непрерывного контроля многопролетных восп-ср
- •Часть 2. Элементная база восп.
- •Глава 6. Современные оптические волокна
- •6.1. Физические принципы работы оптического волокна
- •6.5. Поляризационная модовая дисперсия (pmd)
- •6.6. Нелинейные оптические явления в одномодовых волокнах
- •6.7. Фазовая самомодуляция (фсм) и перекрестная фазовая модуляция (фкм)
- •6.8. Четырехволновое смешение (чвс)
- •6.9. Рассеяние Мандельштама—Бриллюэна (рмб или sbs)
- •6.10. Одномодовые волокна новых типов производства компаний lucent technologies и corning
- •Глава 7. Оптические кабели
- •Глава 8. Пассивные оптические элементы
- •8.1. Волоконно-оптические ответвители и разветвители
- •8.2. Волоконно-оптические переключатели
- •8.13. Микроэлектромеханический оптический коммутатор
- •8.4. Волоконно-оптические циркуляторы
- •8.5. Оптические мультиплексоры/демультиплексоры
- •8.6. Электрооптические модуляторы
- •Часть 3. Элементная база восп.
- •Глава 9. Оптические усилители
- •9.1. Волоконно-оптические усилители на основе активных волокон
- •Глава 9. Оптические усилители
- •9.2. Полупроводниковые оптические усилители (поу)
- •Глава 10. Полупроводниковые квантовые генераторы когерентного оптического излучения (пкг)
- •10.1. Принципы работы пкг или пл
- •Глава 11. Оптоэлектронные устройства на основе непрямозонных полупроводниковых структур
- •11.1. Зонные структуры полупроводников
- •11.2. Фотоприемники
- •11.3. Чувствительность систем восп-ср
- •11.4 Фотодетекторы, селективные по длине волны
- •Глава 12. Пути создания оптической глобальной сети связи
- •12.3. Светоуправляемые оптические переключатели
- •12.4. Светоуправляемые бистабилыные оптические устройства
- •12.5. Формирователи оптических цифровых потоков информации без использования электроники
3.7. Оптическое временное уплотнение (otdm)
Появление и развитие новых видов услуг связи, как уже отмечалось выше (в предисловии), требует не только увеличения информационной емкости систем, но все чаще увеличения скорости передачи. Очевидно, что применение таких видов уплотнения каналов, как частотное или многоволновое, позволяет увеличивать объем передаваемой информации. Но объем информации или информационная емкость и скорость передачи информации — не одно и то же. Для переда
Рис. 3.18. Типовая конфигурация ВОСП-СР с рамановской накачкой для создания распределенного усиления в рабочем волокне за счет вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), предкоррекции ошибок (FEC). SDH — аппаратура СЦИ,
FEC — устройство ввода избыточности в информационный цифровой код, TRS — транспондер передачи, ОМ — оптический мультиплексор, ОУПД — передающий оптический усилитель, Ян — мультиплексор ввода излучения рамановской накачки, R-ЛД — рамановский лазер, ПОУ — промежуточный оптический усилитель, ОУПР — оптический усилитель приема, ОД — оптический демультиплексор
чи информации о быстро протекающих процессах в реальном масштабе времени необходимы линии с высокой скоростью передачи. С течением времени потребность именно в таких системах возрастает. Так, если для передачи одного телефонного сообщения в цифровом виде достаточно скорости 64 кбит/с, то для передачи одного канала телевидения высокой четкости необходимая скорость передачи без сжатия составляет 994,3 Мбит/с (со сжатием 135 Мбит/с). Следовательно, эти потребности не снимают актуальности разработки систем с временным уплотнением. Отмеченные выше недавние успехи в области электронных элементов позволили создать системы с электронным временным уплотнением (ETDM) со скоростью передачи 40 Гбит/с. Но еще несколько лет назад считалось, что максимальная скорость для ETDM ограничивалась 10 ГГбит/с [48]. Поэтому была поставлена задача разработки оптического временного уплотнения (OTDM — Optical Time Division Multiplexing). Кроме того, плотное и сверхплотное мультиплексирование спектральных каналов сопряжено со следующими технико-экономическими проблемами. При рассмотрении методов WDM отмечалось, что для обеспечения требуемых качественных показателей связи необходимо выполнение жестких требований по таким параметрам оптических несущих в каждом канале, как стабильность оптической частоты (или длины волны), ширины спектральной линии излучения, равномерность амплитудно-частотных характеристик оптических усилителей и оптического тракта. Стабилизация частоты излучения достигается жесткой температурной стабилизацией излучателей — полупроводниковых лазеров, когда уплотняется небольшое число оптических каналов. Эта задача решается без особых проблем. При уплотнении десятков (или даже сотен) оптических каналов техническая реализация резко усложняется: резко увеличивается потребляемая мощность электропитания (для
стабилизации температуры одного лазера требуется электрическая мощность до 2,5—5 Вт), непомерно усложняется система контроля параметров элементов (лазеров, транспондеров, оптических мультиплексоров). В конечном счете это приводит к снижению надежности работы системы и значительному повышению стоимости как самого оборудования, так и его обслуживания. Необходимо отметить, что, несмотря на успехи в создании оборудования DWDM и резком повышении пропускной способности ВОСП-СР, среди построенных систем нет ни одной в мире, которая работала бы под полной загрузкой. В настоящее время из известных реализованных коммерческих ВОСП-СР максимально загружена линии в США — 6 спектральных каналов с канальной скоростью 2,5 Гбит/с, в остальных ВОСП-СР, рассчитанных на 32, 40 или 80 каналов, реально загружены до 4—6 каналов. По этой причине с указанными проблемами эксплуатационщики еще не сталкивались. Однако эти проблемы очевидны, поэтому исследователи и разработчики продолжают поиски альтернативных методов увеличения не только пропускной способности, но и скорости передачи.
В работе [49] предложена схема для реализации этого метода уплотнения, представленная на рис. 3.18. Лазер с синхронизацией мод 1 синхронизируется от эталонного таймера мультиплексируемых электронных систем SDH — STM-N. Поток оптических импульсов с длительностью т и периодом следования Т через оптический усилитель 2 подается на оптический разветвитель 3, пространственно разделяющий световой поток на восемь равных частей, каждая из которых поступает на оптические модуляторы 4—8. С выхода каждого из модуляторов излучение проходит через соответствующие отрезки оптических волокон, играющих роль оптических линий задержки. При этом время задержки с выхода 1-го модулятора 4 выбирается очень малым, таким, что его можно считать равным нулю, после выхода 2-го модулятора 5 оптические импульсы задерживаются на 1/8 Тит. д., а после модулятора 8 — на время 7/8 Т. После этого с выхода всех модуляторов потоки поступают на входы сумматора 9 (это такое же устройство, как и (но включенное в обратном направлении), с выхода которого объединенный групповой поток после усиления в оптическом усилителе 10 подается в линию передачи (т. е. в оптический кабель). Для компенсации потерь (если это необходимо) в линии может быть применен промежуточный оптический усилитель 11. С выхода линии оптический групповой сигнал усиливается усилителем 12 и подается на оптический временной демультиплексор 13, синхронизируемый с помощью устройства 14. Таким образом, в описанной системе методом оптического временного уплотнения (OTDM) передается восемь цифровых информационных потоков по 10 Гбит/с. Система предназначена для передачи по оптическому волокну в диапазоне длин волн 1530...1560 нм. В системе использованы полностью оптические элементы — лазер, оптические разветвители, модуляторы, выполненные на основе электрооптических кристаллов из LiNbO3, оптические усилители и оптические линии задержки. Это полностью укладывается в перспективную концепцию создания полностью оптических сетей и систем передачи.
В настоящее время работы по развитию систем OTDM и созданию элементной базы для них продолжаются. В работе [50] сообщается об успешном испытании ВОСП с OTDM с рекордной для этого метода скоростью передачи 1,28 Тбит/с на расстояние 70 км. В этой системе применена компенсация дисперсии (хроматической и PMD) 3-го и 4-го порядка и фазовой модуляции. Продолжаются также разработки новых элементов для ВОСП OTDM [511 (полупоо-
Рис. 3.19. Схема реализации системы ВОЛС с оптическим временным
уплотнением (OTDM)
водниковый лазер с синхронизацией мод с модуляторами в виде одномодового волокна с решетками Брэгга.
По-видимому, наиболее перспективными можно считать системы ВОСП с оптимальным сочетанием методов WDM и OTDM. О создании такой экспериментальной системы сообщается в работе [52]. В этой системе на четырех длинах волн (т. е. четырех спектральных каналах) передается по 160 Гбит/с цифровых сигналов, сформированных методом OTDM. Длина линии была равна 240 км (3 х 80 км). В качестве передающей среды использовалось оптическое волокно Те-ra-Light (ALCATEL).