Интерфейсы одно волновых систем оптической передачи

Теоретическая часть

Виды линейных интерфейсов транспортных сетей

Линейные интерфейсы транспортных сетей — ключевые компоненты сетевых элементов. В значительной степени интерфейсы определяют пропуск трафика на меж узловых соединениях. Интерфейсы строятся на основе международных стандартов ITU-T, IEEE, ISO/OSI.

Пример сетки оптических интерфейсов линейной передачи представлен на рисунке 1. Здесь обращено внимание на наиважнейшие их характеристики, от которых зависит скорость, дальность, качество передачи и совокупная стоимость линейного тракта.

Рисунок 1 – Международные стандарты на оптические линейные интерфейсы

Интерфейсы одно волновой передачи отличаются относительной простотой устройства и смягчением ряда ограничений, например, на фиксацию длины волны излучения передатчика; большую допустимую вероятность ошибки на приёме, допуск на разброс параметров мощности передачи и чувствительности приёмника и т.д.

Интерфейсы одно волновых систем оптической передачи

Интерфейсы одно волновых систем оптической передачи характеризуются рядом показателей: диапазоном длин волн, диапазоном уровней мощности оптической передачи, минимальной чувствительностью приемника оптического сигнала, порогом перегрузки приемника, видом модуляции излучения, линейным кодом, максимальной допустимой дисперсией между передатчиком и приемником, шириной спектральной линии излуче­ния передатчика, максимальным перекрываемым затуханием между передатчиком и приемником, возможностью использования оптических усилителей мощности на пере­даче и предусилителей на приеме, возможностью использования процессора упреж­дающей коррекции ошибок и т.д. Перечисленные характеристики интерфейса опреде­ляют дальность передачи по волоконной линии и скорость передачи цифрового сигнала при заданной вероятности ошибок передачи.

Одно волновые интерфейсы, соответствующие спецификации G.955, поддерживают передачу на скоростях PDH (табл. 1.1): 2,048 Мбит/с; 8,448 Мбит/с; 34,368 Мбит/с; 139,264 Мбит/с при соответствующем линейном кодировании, например, вида CMI (Complemented Mark Inversion — инверсия групп символов), вида «NRZ со скремблиро­ванием», блочным mBnB со вставками mBlPlR, где т> l, п> т, Р — бит паритета, R — бит служебной связи.

Одноволновые интерфейсы, соответствующие спецификациям G.957, G.958, G.691, G.693 поддерживают скорости передачи в сети SDH от 155,520 Мбит/с до 39,813 Гбит/с при линейном кодировании вида «NRZ со скремблированием» (в таблицах 2 и 3).

Стандартами IEEE 802.3 определены возможности физических интерфейсов Ethernet для волоконно-оптических линий с одномодовыми и многомодовыми волокна­ми (ОМВ и ММВ).

Одноволновые интерфейсы поддерживают скорости передачи в сети Ethernet: 10, 100, 1000 Мбит/с и 10 Гбит/с при линейном кодировании вида mBnB (в таблице 4).

Таблица 1 – Примеры характеристик оптических плезиохронных интерфейсов (G.955)

В приведенных в таблице 1 примерах характеристик оптических плезиохронных интерфейсов в явном виде отсутствует учет свойств дисперсии волокна, но можно определить расстояние передачи по энергетическому потенциалу, определяемому разностью уровней мощности передачи и приёма (Р _пер - P_пр). Для волоконных световодов ограничение по дисперсии можно оценить по требуемой полосе частот для линейного сигнала и полосе частот пропускания оптического волокна.

Линейные оптические интерфейсы SDH имеют систему обозначений, в которой отражены особенности интерфейсов по применению (таблице 2):

¾ I —линия малой длины внутри предприятия (intra-office);

¾ S — короткая линия (short-haul);

¾ L —длинная линия (long-haul);

¾ V — очень длинная линия (very long-haul);

¾ U — сверх длинная линия (ultra long-haul);

¾ VSR — очень короткое расстояние (в перемычке) (very short reach) (в таблице 2 не обозначено).

При обозначении V и U следует понимать включение в состав линейного интерфейса оптического усилителя мощности на передаче (В — booster) и предусилителя опти­ческого сигнала на приеме (ВР — booster pre-amplifier).

Таблица 2 – Характеристики оптических интерфейсов SDH по применению

Цифровые индексы в обозначениях указывают на уровень STM-N, длину волны из­лучения и тип волокна, например, L-16.3 — уровень STM-16, длина волны 1550 нм (оп­тическое волокно G.653 или G.655). Характеристики волокон, соответствующие спе­цификациям G.652-G.655, приведены в.

Характеристики интерфейсов I, S, L, U, V должны быть согласованы с характери­стиками волоконных световодов кабельных линий. Для этого определяются точки согласования, обозначаемые S и R. т.е. точки подключения передатчика и приемника (рисунок 2). Возможно обозначение этих точек MPI-S, MPI-R (Main Path Interfaces — ин­терфейсы основного тракта на передаче S и приёме R).

Рисунок 2 – Пример включения интерфейсов аппаратуры SDH для волоконно-оптической линии

В таблице 2 использованы обозначения: DFB. Distributed Feedback — лазер с рас­пределенной обратной связью; p-i-n —обозначает конструкцию фотодиода; APD, Ava­lanche-Photodiode — лавинный фотодиод; BER. Bit Error Rate — коэффициент ошибок; ОA, Optical Amplifier — оптический усилитель.

На рисунке 1.1 обозначены стандартные функциональные блоки аппаратуры SDH, оп­ределенные в Рекомендации МСЭ-Т G.783: SPI, SDH Physical Interface — физический интерфейс SDH с точками подключения к линии или оптическому усилителю (ОА) S — передачи, R — приема; RST, Regenerator Section Termination — окончание секции регенерации (функции доступа к заголовку RSOH).

Особенностью интерфейсов STM-64 и STM-256 может быть использование в их со­ставе не только оптических усилителей, но и компенсаторов дисперсии (волоконных и интегральных) для предкоррекции на передаче или посткоррекции на приёме. Сочета­ние оптического усиления и компенсации дисперсии обеспечивает повышение дальности передачи по волоконно-оптической линии.

Оптические интерфейсы транспортных сетей Ethernet определены для коротких и протяженных линий. Короткие линии, как правило, не превышают длины 2 км и строятся преимущественно с использованием многомодовых волокон (ММВ). Протяженные линии могут достигать 40...80 км и строятся с использованием одномодовых волокон (ОМВ). Наибольшие проблемы по дальности передачи проявляются на скорости 10Гбит/с. Интерфейсы 10GBASE-E, 10GBASE-EW, 10BASE-L поддерживают дальность до 40 км. Однако нормированное значение дисперсии для них (738 пс/нм) существенно меньше аналогичного примера для интерфейсов SDH STM-64 (см. табл. 1.2) (L-64.2, V-64.2) для многоволновой передачи в диапазоне волн 1530... 1625 нм (10GBASE — LX 4) и для одно волновой передачи на волнах 1310 нм (10GBASE — L) и 1550 нм (10GBASE-E) в одномодовом волокне. Для выбора и использования интерфейсов необходимо точно произвести расчеты длин участков передачи по энергетическим показателям и по величине дисперсии.

В обозначениях интерфейсов Ethernet определён следующий порядок. Обозначение BASE происходит от сокращения слова baseband (baseband signaling — метод передачи данных без модуляции). Цифровое или цифровое и буквенное обозначение перед сло­вом BASE указывают на скорость передачи данных, измеряемую в Мбит/с или Гбит/с. Например, 100BASE-T обозначает скорость передачи 100 Мбит/с по витой паре мед-ных проводов, на что указывает буквенный индекс Т (от английского twisted pair).

Таблица 3 – Примеры характеристик оптических интерфейсов SDH (G.691)

Дру­гой пример, 10GBASE-E обозначает скорость передачи 10 Гбит/с по одномодовому оп­тическому волокну на большую дальность, на что указывает буквенный индекс Е (анг­лийского extra long). Сведения по электрическим и оптическим интер­фейсам сетей Ethernet приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Примеры характеристик оптических интерфейсов для конверторов Ethernet на скорости 100 и 1000 Мбит/с (IEEE 802.3)