содержание   ..  9  10  11  ..

37.  

Методы синхронизации при использовании асинхронных транспортных систем

38.  Технологии WDM и DWDM.

Технология плотного волнового (спектрального) мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) предназначена для создания оптических магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. Такой качественный скачок производительности обеспечивает прин­ципиально иной, нежели у SDH, метод мультиплексирования — информация в оптическом волокне передается одновременно большим количеством световых волн (лямбд — от традиционного для физики обозначения длины волны). Сети DWDM работают по принципу коммутации каналов, при этом каждая световая волна представляет собой отдельный спектральный канал. Каждая волна несет собственную информацию, при этом оборудование DWDM не занимается непо­средственно проблемами передачи данных на каждой волне, то есть способом кодирования информации и протоколом ее передачи. Устройства DWDM зани­маются только объединением различных волн в одном световом пучке, а также выделением из общего сигнала информации каждого спектрального канала.

Принципы работы

Сегодня оборудование DWDM позволяет передавать по одному оптическому во­локну 32 и более волн разной длины в окне прозрачности 1550 нм, при этом каж­дая волна может переносить информацию со скоростью до 10 Гбит/с (при при­менении протоколов STM-64 или 10GE для передачи информации на каждой волне). В настоящее время ведутся работы по повышению скорости передачи информации на одной длине волны до 40-80 Гбит/с.

У технологии DWDM имеется предшественница — технология WDM, которая использует четыре спектральных канала в окнах прозрачности 1310 нм и 1550 нм, с разносом несущих в 800-400 ГГц (стандартной классификации WDM не суще­ствует, встречаются системы WDM и с другими характеристиками).

Мультиплексирование DWDM называется «плотным» из-за того, что в нем ис­пользуется существенно меньшее расстояние между длинами волн, чем в WDM. На сегодня рекомендацией ITU-T G.692 определены: частотный план с разнесе­нием частот между соседними каналами 100 ГГц (Dl » 0,8 нм), в соответствии с которым для передачи данных применяется 41 волна в диапазоне от 1528,77 нм (196,1 ТГц) до 1560,61 нм (192,1 ТГц), и частотный план с шагом в 50 ГГц (Dl »0,4 нм), позволяющий передавать в этом же диапазоне 81 длину волны. Не­которыми компаниями выпускается также оборудование (на сегодня — это чаще всего экспериментальные образцы, а не серийная продукция), способное работать с частотной сеткой с шагом 25 ГГц (называемое High-Dense WDM, HDWDM).

Реализация частотных планов с шагом 50 ГГц и 25 ГГц предъявляет гораздо бо­лее жесткие требования к оборудованию DWDM, особенно в том случае, если каждая волна переносит сигналы со скоростью модуляции 10 Гбит/с и выше (STM-64, 10GE или STM-256). Необходимо подчеркнуть, что сама технология DWDM (как и WDM) не занимается непосредственно кодированием переноси­мой на каждой волне информации — это проблема более низкоуровневой техно­логии, которая пользуется предоставленной ей волной по своему усмотрению и может передавать на этой волне как дискретную, так и аналоговую информацию. Но так как ширина спектра передаваемого сигнала пропорциональна частоте мо­дуляции, а зазор между частотами соседних волн должен быть больше, чем спектр передаваемого сигнала, то при фиксированных значениях шага частотно­го плана возможность передачи на каждой волне того или иного закодированно­го сигнала явным образом зависит от его скорости (и принятого метода кодиро­вания). Например, спектр сигнала STM-64 примерно в четыре раза шире спектра сигнала STM-16.

Теоретически зазоры между соседними волнами в 50 ГГц и даже 25 ГГц позволя­ют передавать данные со скоростями 10 Гбит/с, но при этом нужно обеспечить высокую точность частоты и минимально возможную ширину спектра несущей волны, а также снизить уровень шумов, чтобы минимизировать эффект пере­крытия спектра (рис. 6.17).

Практический успех технологии DWDM, оборудование которой уже работает на магистралях многих ведущих мировых операторов связи (в том числе и некото­рых российских), во многом определило появление волоконно-оптических уси­лителей на основе кварца, легированного эрбием (Erbium-Dopped Fiber Ampli­fier, EDFA). Эти оптические устройства непосредственно усиливают световые сигналы в диапазоне 1550 нм, исключая необходимость промежуточного преоб­разования их в электрическую форму, как это делают регенераторы, применяе­мые в сетях SDH. Системы электрической регенерации сигналов являются весьма дорогими и, кроме того, протокольно-зависимыми, так как они должны воспри­нимать определенный вид кодирования сигнала. Оптические усилители, «про­зрачно» передающие информацию, позволяют наращивать скорость магистрали без необходимости модернизации усилительных блоков.

Протяженность участка между оптическими усилителями может достигать 150 км и более, что обеспечивает экономичность создаваемых магистралей DWDM, в которых длина мультиплексной секции составляет на сегодня 600-3000 км при применении от 1 до 7 промежуточных оптических усилителей.

Оптические усилители используются не только для увеличения расстояния ме­жду мультиплексорами, но и внутри самих мультиплексоров. Если мультиплек­сирование и кросс-коммутация выполняются исключительно оптическими сред­ствами, без преобразования в электрическую форму, то сигнал при пассивных оптических преобразованиях теряет мощность и его нужно усиливать перед пе­редачей на линию.

Новые исследования в области EDFA привели к появлению усилителей, рабо­тающих в L-диапазоне (4-е окно прозрачности), от 1570 до 1605 нм. Использо­вание этого диапазона, а также сокращение расстояния между волнами до 50 ГГц и 25 ГГц позволяет нарастить количество одновременно передаваемых длин волн до 80-160 и более, то есть обеспечить передачу трафика со скоростями 800 Гбит/с-1,6 Тбит/с в одном направлении по одному оптическому волокну.

С успехами DWDM связано еще одно перспективное технологическое направ­ление - полностью оптические сети (All-Optical Networks). В таких сетях все операции по мультиплексированию/демультиплексированию, вводу-выводу и кросс-коммутации (маршрутизации) пользовательской информации выполняются без преобразования сигнала из оптической формы в электрическую (такие устройства и сети имеют обозначение «О-О-О», а аббревиатура «О-Е-О» приме­няется для традиционных оптико-электронных устройств). Исключение преоб­разования в электрическую форму позволяет существенно удешевить сеть, но возможности оптических технологий пока еще недостаточны для создания пол­ностью оптических сетей нужного масштаба, поэтому практическое применение таких сетей ограничено фрагментами, между которыми выполняется электриче­ская регенерация сигнала. Тем не менее, работы в этом направлении ведутся ак­тивно, и полностью оптические системы кросс-коммутации уже выпускаются.

Ниже перечислены основные преимущества технологии DWDM.

-        Дальнейшее повышение коэффициента использования частотного потенциала оптического волокна (его теоретическая полоса пропускания — 25 000 ГГц) — достижение терабитных скоростей.

-        Отличная масштабируемость — повышение суммарной скорости сети за счет добавления новых спектральных каналов без необходимости замены всех ма­гистральных модулей мультиплексоров (что требуется для перехода к новому уровню STM-N в сетях SDH).

-        Экономическая эффективность за счет отказа от электрической регенерации на участках сети большой протяженности.

-        Независимость от протокола передачи данных — технологическая «прозрач­ность», позволяющая передавать через магистраль DWDM трафик сетей лю­бого типа.

-        Независимость спектральных каналов друг от друга.

-        Совместимость с технологией SDH — мультиплексоры DWDM оснащаются интерфейсами STM-N, способными принимать и передавать данные мульти­плексоров SDH.

-        Совместимость с технологиями семейства Ethernet — Gigabit Ethernet и 10GE.

-        Стандартизация на уровне ITU-T.

Типовые топологии

Сети DWDM проходят в своем развитии те же этапы, что и сети SDH.

Цепь «точка-точка». Наиболее популярным применением DWDM на первых эта­пах жизненного цикла этой технологии является создание сверхдальних высоко­скоростных магистралей (Ultralong Haul), в которых применяется топология цепи (на рис. 6.18 показаны 32 волны как типичный, но не единственный вариант).

Для организации такой магистрали достаточно в ее конечных точках установить терминальные мультиплексоры DWDM, а в промежуточных точках — оптиче­ские усилители, если этого требует расстояние между конечными точками. Тер­минальный мультиплексор включает собственно блок мультиплексирования/демультиплексирования, выходной (Booster, В) и предварительный (Pre-amplifier, P) усилители, а также набор транспондеров (Transponder, T), преобразую­щих входные сигналы от источников, длина волны которых не соответствует частотному плану мультиплексора, в волны требуемой длины. В тех случаях, ко­гда некоторое подключаемое к сети DWDM устройство способно вырабатывать сигнал на волне одной из частот, поддерживаемых мультиплексором DWDM (плана ITU-T G.692 или частного плана производителя), транспондеры не ис­пользуются. В этом случае говорят, что подключаемое к сети DWDM устройст­во имеет «окрашенный» интерфейс.

В рекомендации ITU-T G.692 определены три типа усилительных участков, то есть участков между двумя соседними мультиплексорами DWDM:

-        L (Long) — участок состоит максимум из 8 пролетов ВОЛС и 7 оптических усилителей, максимальное расстояние между усилителями — до 80 км при общей максимальной протяженности участка 640 км;

-        V (Very long) — участок состоит максимум из 5 пролетов ВОЛС и 4 оптиче­ских усилителей, максимальное расстояние между усилителями — до 120 км при общей максимальной протяженности участка 600 км;

-        U (Ultra long) — участок без промежуточных усилителей длиной до 160 км.

Ограничения на количество пассивных участков и их длину связаны с некото­рой деградацией оптического сигнала при его оптическом усилении. Хотя опти­ческий усилитель EDFA восстанавливает мощность сигнала, но он не полностью компенсирует эффект хроматической дисперсии (то есть распространения волн разной длины с разной скоростью, из-за чего сигнал на приемном конце волокна «размазывается»), а также такие нелинейные эффекты, как рамановское рассеи­вание, четырехволновое смешение и нестабильность модуляции. Поэтому для построения более протяженных магистралей необходимо между усилительными участками устанавливать мультиплексоры DWDM, выполняющие регенерацию сигнала за счет его преобразования в электрическую форму и обратно, то есть работающие по принципу О-Е-О. Ситуацию частично улучшают специальные компенсаторы дисперсии, но полностью восстановить качество сигнала они не могут. Для уменьшения нелинейных эффектов в системах DWDM применяется также ограничение мощности сигнала, передаваемого по длинной линии.

В приведенной выше схеме дуплексный обмен между абонентами сети происходит за счет однонаправленной передачи всего набора волн по двум волокнам. Существует и другой вариант работы сети DWDM, когда для связи узлов сети используется одно волокно. Дуплексный режим достигается за счет двунаправ­ленной передачи оптических сигналов по волокну — половина волн частотного плана передают информацию в одном направлении, а половина — в обратном.

Цепь с промежуточными подключениями. Естественным развитием предыдущей топологии является сеть, в которой промежуточные узлы выполняют функции мультиплексоров ввода-вывода (рис. 6.19).

Оптические мультиплексоры ввода-вывода (OADM) могут вывести из общего оптического сигнала волну определенной длины и ввести туда сигнал этой же длины волны, так что спектр транзитного сигнала не изменится, а соединение будет выполнено с одним из абонентов, подключенных к промежуточному муль­типлексору. OADM может выполнять операции ввода-вывода волн оптическими средствами или путем промежуточного преобразования в электрическую форму. Обычно полностью оптические (пассивные) мультиплексоры ввода-вывода мо­гут отводить небольшое число волн, так как каждая операция вывода требует последовательного прохождения оптического сигнала через оптический фильтр, который вносит дополнительное затухание. Если же мультиплексор использу­ет электрическую регенерацию сигнала, то количество выводимых волн может быть любым в пределах имеющегося набора волн, так как транзитный оптиче­ский сигнал предварительно полностью демультиплексируется.

Кольцо. Кольцевая топология (рис. 6.20) обеспечивает живучесть сети DWDM за счет резервных путей. Методы защиты трафика, применяемые в DWDM, ана­логичны методам SDH (хотя в DWDM они пока не стандартизованы). Если какое-либо соединение защищается, то между его конечными точками устанавливаются два пути — основной и резервный. Мультиплексор конечной точки сравнивает два сигнала и выбирает сигнал лучшего качества (или сигнал по умолчанию).

Ячеистая топология. По мере развития сетей DWDM в них все чаще будет при­меняться ячеистая топология (рис. 6.21), которая обеспечивает большую гибкость, производительность и отказоустойчивость, чем остальные топологии. Однако для реализации ячеистой топологии необходимо наличие оптических кросс-коннекторов (ОХС), поддерживающих произвольную коммутацию (а не толь­ко добавление волн в общий транзитный сигнал и вывод их оттуда, как это де­лают мультиплексоры ввода-вывода) между оптическими сигналами, переда­ваемыми волнами разной длины. Оборудование такого класса сравнительно недавно появилось на рынке, причем пока не все ведущие производители име­ют его в своих линейках продуктов, что затрудняет построение ячеистых се­тей DWDM.

Источники излучения

Сегодня в системах DWDM применяются лазерные диоды с фиксированной волной излучения трех типов:

-        с распределенной обратной связью (Distributed FeedBack, DFB);

-        с распределенной решеткой Брэгга (Distributed Bragg Reflector, DBR);

-        на вертикальных резонаторах (Vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL).

В генераторах первых двух типов для получения излучения узкого спектра ис­пользуются волоконные решетки Брэгга (Fiber Bragg Gratings). Волокно, леги­рованное некоторыми веществами (обычно германием), может изменять свой показатель преломления под воздействием ультрафиолетового света. Если облу­чить такое волокно ультрафиолетовым излучением с определенной пространст­венной периодической структурой, то волокно превращается в своеобразную дифракционную решетку. То есть такое волокно будет отражать свет определен­ного, заранее заданного диапазона длин волн и пропускать свет всех остальных длин волн. Отраженный свет и является выходным сигналом генератора.

В генераторах DFB решетка Брэгга формируется в активной зоне лазера, поэто­му технология изготовления таких устройств достаточно сложна. Ширина спек­тра подобных генераторов обычно составляет менее 100 МГц.

У генераторов DBR решетка расположена в неактивной зоне лазера, поэтому эф­фективная длина резонатора может быть существенно больше, чем у генераторов DFB, а полоса излучения — уже, до 1 МГц.

В лазерах VCSEL генерация происходит поперек p-n-перехода. Преимуществом таких генераторов является высокая технологичность: на одном чипе можно раз­местить матрицу лазеров, каждый из которых может излучать заданную длину волны в соответствии с требуемым планом частот.

Кроме фиксированных существуют также перестраиваемые генераторы, которые используются для тестирования систем DWDM, а также для построения оптиче­ских кросс-коннекторов. В перестраиваемом генераторе чаще всего применяется внешний резонатор на основе дифракционной решетки, поворот которой вызы­вает изменение длины выходной волны.

Оптические усилители

Применяемые сегодня повсеместно в оптических сетях усилители EDFA содер­жат вставку волокна с добавками ионов эрбия. Помимо этого, оптический уси­литель (Optical Amplifier) имеет лазер накачки с излучением на определенной частоте и блок сопряжения лазера с легированным волокном. Лазерная накачка ведет к переходу атомов эрбия в возбужденное состояние. Прохождение фотона света вызывает возвращение атома в основное состояние с излучением волны со­ответствующей длины. Таким способом достигается усиление сигнала. Для пре­дотвращения попадания на выходное волокно излучения накачки усиленный сиг­нал пропускают через заграждающий фильтр с частотой накачки.

Частота накачки должна быть больше частоты основного сигнала, так как в про­тивном случае роль накачки будет играть излучение сигнала. В современных усилителях для накачки используется излучение с длинами волн 980 нм и 1480 нм.

Усилители EDFA характеризуются полосой усиления, равномерностью усиле­ния в этой полосе, а также уровнем вносимого шума. Стандартные усилители поддерживают полосу 1530-1565 нм, а для усиления в L-диапазоне волокно ле­гируют не только эрбием, но и ионами туллия.

Оптическое волокно

Сети DWDM могут работать как на стандартном одномодовом волокне, так и на специальных типах волокон, разработанных с учетом требований DWDM.

Стандартное бездисперсионное одномодовое волокно (Non-Dispersion Shifted Fiber, NDSF, или Standard Single Mode Fiber, SSMF) оптимизировано для передачи волны 1310 нм и имеет нулевую дисперсию именно в этом районе спектра. Так как технология DWDM использует с настоящее время окно прозрачности 1550 нм, то применение стандартного волокна является не самым лучшим вариантом — хроматическая дисперсия в окне 1550 нм в таком кабеле положительна и дости­гает значительных величин. Это приводит к серьезным ограничениям на даль­ность передачи без усиления сигнала.

Существует другой тип одномодового волокна — со смещенной нулевой диспер­сией (Zero Dispersion Shifted Fiber, ZDSF). У такого волокна нулевое значение дисперсии приходится на диапазон от 1535 до 1565 нм, но применять его имеет смысл только для систем, передающих информацию на волне одной длины из этого диапазона, например для SDH, так как для части волн DWDM в этом окне дисперсия будет ненулевой и отрицательной, а для части — ненулевой и поло­жительной, так что компенсировать ее оказывается непросто.

Наиболее подходящим для применения с современными системами DWDM яв­ляется волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Non-Zero Dispersion Shif­tedFiber, NZDSF). У такого волокна нулевая дисперсия приходится не на сере­дину интервала (1550 нм), а смещена за его границы (то есть длина волны, для которой дисперсия нулевая, меньше 1530 нм или больше 1560 нм). Благодаря этому для волн третьего окна прозрачности такое волокно, с одной стороны, об­ладает малой дисперсией, а с другой — эта дисперсия имеет один и тот же знак для всех волн и слабо подвержена нелинейным эффектам, что облегчает ее ком­пенсацию.

Для компенсации хроматической дисперсии применяются модули, содержащие отрезок оптического волокна с характеристикой дисперсии, противоположной характеристике применяемого в ВОЛС волокна. Суммарный эффект волокна кабеля и компенсатора должен выровнять скорости распространения волн раз­личной длины. Поляризационная дисперсия сигнала, сказывающаяся на его качестве при скоростях передачи данных 10 Гбит/с и выше, таким образом ком­пенсирована быть не может, для ее уменьшения необходимо уменьшать бюджет линии.

Мультиплексоры ввода-вывода

Терминальный мультиплексор состоит из нескольких блоков (см. рис. 6.18): соб­ственно мультиплексор длин волн (MUX), бустерный усилитель (В), приемный усилитель (Р), оптические транспондеры (Т).

Оптический мультиплексор выполняет операции смешения нескольких длин волн в общий сигнал, а также выделения волн различной длины из общего сигнала. Для выделения волн в мультиплексоре могут использоваться разнообразные оп­тические механизмы.

Тонкопленочные фильтры (Thin-Film Filters) состоят из пластин с многослой­ным покрытием, в качестве которых на практике используется торец оптиче­ского волокна, скошенный под углом 30-45°, с нанесенными на него слоями покрытия. Достоинством этого подхода является применение известной на протяжении десятилетий техники, использующей интерференцию для фильт­рации волн определенной длины. Недостаток — ограниченный выбор мате­риала покрытий, сочетающих необходимые оптические и физические свойст­ва. Тонкопленочные фильтры применяются в оптических мультиплексорах, поддерживающих сравнительно небольшое количество длин волн в волокне, обычно 16 или 32. Для систем с большим числом волн требуются другие принципы фильтрации и мультиплексирования.

Волоконные решетки Брэгга (Fiber Bragg Gratings), принцип действия которых был рассмотрен выше, используются обычно в тех случаях, когда из общего сигнала нужно выделить небольшое число волн — для этого последовательно применяют несколько волокон-решеток, каждая из которых выделяет одну волну. Так как последовательное применение таких пассивных фильтров вно­сит дополнительное затухание, с их помощью обычно ограничиваются выде­лением одной-двух волн. Пассивные устройства, позволяющие выделить из общего сигнала одну-две волны, обычно называют ответвителем (coupler).

Принцип действия дифракционных фазовых решеток (Diffraction Phase Gra­tings), называемых также эшелонами Майкельсона, или дифракционными струк­турами (Arrayed Waveguide Grating, AWG), состоит в том, что свет пропуска­ется через несколько сложенных строго параллельных пластин разной длины, при этом разность длин постоянна. Сложенные пластины образуют единую прозрачную призму, одна грань которой плоская, а противоположная — сту­пенчатая, с одинаковыми ступеньками. Пройдя через всю призму, лучи дифрагируют, при этом угол дифракции зависит от длины волны.

В мультиплексорах DWDM применяются интегрально выполненные фазовые решетки. Функции пластин в них выполняют оптические волноводы или волок­на. Приходящий мультиплексный сигнал попадает на входной порт (рис. 6.22, а). Затем этот сигнал проходит через волновод-пластину и распределяется по мно­жеству волноводов, представляющих дифракционную структуру AWG. По-преж­нему сигнал в каждом из волноводов остается мультиплексным, а каждый канал (l₁, l₂, … l_n) остается представленным во всех волноводах. Далее происходит от­ражение сигналов от зеркальной поверхности, и в итоге световые потоки вновь собираются в волноводе-пластине, где происходит их фокусировка и интерференция — образуются пространственно разнесенные интерференционные максимумы интенсивности, соответствующие разным каналам. Геометрия волновода-пластины, в частности расположение выходных полюсов, и значения длины волноводов структуры AWG рассчитываются таким образом, чтобы интерферен­ционные максимумы совпадали с выходными полюсами. Мультиплексирование происходит обратным путем.

Другой способ построения мультиплексора базируется не на одной, а на паре волноводов-пластин (рис. 6.22, б). Принцип действия такого устройства анало­гичен предыдущему случаю, за исключением того, что здесь для фокусировки и интерференции используется дополнительная пластина.

Интегральные решетки AWG (называемые также фазарами) стали одними из ключевых элементов мультиплексоров DWDM. Они обычно применяются для полного демультиплексирования светового сигнала, так как хорошо масштаби­руются и потенциально могут успешно работать в системах с сотнями спек­тральных каналов.

Регенераторы

Регенератор включает следующие элементы:

-        блок демультиплексирования комбинированного оптического сигнала;

-        блок преобразования оптического сигнала каждой длины волны в электриче­ский сигнал (фотодиоды, чувствительные к определенной длине волны);

-        блок электрической регенерации, который восстанавливает форму сигнала и его тактовую частоту;

-        блок преобразования электрического сигнала в оптический сигнал (лазерные генераторы);

-        блок мультиплексирования, вырабатывающий комбинированный световой сигнал.

Оптические транспондеры

Оптические транспондеры (трансляторы) требуются для изменения длины вол­ны оптического сигнала. Обычно эти устройства применяются в терминальных мультиплексорах для преобразования поступающих от пользовательского обо­рудования (SDH, коммутаторы/маршрутизаторы пакетных сетей) сигналов в стан­дартных окнах 850, 1300 или 1550 нм в сигнал одной из волн частотного плана ITU-T (и обратного преобразования). Транспондеры являются также и регене­раторами сигналов, так как чаще всего изменение длины волны сигнала проис­ходит за счет его промежуточного преобразования в электрическую форму.

Существуют также полностью оптические преобразователи длин волн, называе­мые оптическими конверторами (Optical Converter), или оптическими обменниками (Optical Changer, OX), — термин Optical Translator оставлен за оптико-элек­трическими преобразователями. Полностью оптические преобразователи длин волн могут быть созданы на основе различных принципов, в частности с приме­нением межфазовой модуляции в волоконном усилителе, когда входящая волна используется для модулирования исходящей волны. Полностью оптическое пре­образование длины волны существенно удешевляет сеть, так как позволяет отка­заться от дорогостоящего промежуточного преобразования сигнала в электриче­скую форму.

В полностью оптической сети, где применяются оптические преобразователи, различают два вида сервиса: волновой путь (Wavelength Path) и световой путь (Light Path); последний часто называют виртуальным волновым путем (Virtual Wavelength Path). В первом случае информация передается через сеть без изме­нения длины волны, во втором — длина волны может меняться в зависимости от наличия свободных волн на данном участке сети. При сложной топологии сети проложить волновые пути для всех пользователей может оказаться невозможно даже при самом тщательном планировании, поэтому применение оптических транспондеров или конверторов становится необходимым.

Оптические кросс-коннекторы

В сетях с ячеистой топологией необходимо обеспечить гибкие возможности для изменения маршрута следования волновых соединений между абонентами сети. Такие возможности предоставляют оптические кросс-коннекторы (ОХС), позво­ляющие направить любую из волн входного сигнала каждого порта в любой из выходных портов (конечно, при условии, что никакой другой сигнал этого порта не использует эту волну, иначе необходимо выполнить трансляцию длины волны).

Существуют оптические кросс-коннекторы двух типов: с промежуточным пре­образованием в электрическую форму и полностью оптические. Исторически первыми появились более традиционные оптоэлектронные кросс-коннекторы, за которыми и закрепилось название оптических кросс-коннекторов. Поэтому производители полностью оптических устройств этого типа стараются использо­вать для них отличающиеся названия — фотонные коммутаторы (Photonic Swit­ches), или маршрутизаторы волн (Wave Routers, или Lambda Routers). У оптиче­ских кросс-коммутаторов имеется принципиальное ограничение — они хорошо справляются со своими обязанностями при работе на скоростях до 2,5 Гбит/с, но, начиная со скорости 10 Гбит/с и выше, габариты таких устройств и потребле­ние энергии становятся недопустимыми. Фотонные коммутаторы свободны от такого ограничения.

В фотонных коммутаторах используются различные оптические механизмы, в том числе дифракционные фазовые решетки и микроэлектронные механиче­ские системы (Micro-Electro Mechanical Systems, MEMS).

Система MEMS представляет собой набор подвижных зеркал очень маленького размера, с диаметром менее миллиметра (рис. 6.23). Коммутатор MEMS приме­няется после демультиплексора, когда исходный сигнал уже разделен на состав­ляющие волны. За счет поворота микрозеркала на заданный угол исходный луч определенной волны направляется в соответствующее выходное волокно. Затем все лучи мультиплексируются в общий выходной сигнал.

По сравнению с оптоэлектронными кросс-коннекторами, фотонные коммутато­ры занимают объем в 30 раз меньше и потребляют примерно в 100 раз меньше энергии. Однако этот тип устройств обладает и недостатками, в первую очередь — это низкое быстродействие и чувствительность к вибрации. Тем не менее, сис­темы MEMS находят широкое применение в новых моделях фотонных коммута­торов. Сегодня подобные устройства могут обеспечивать коммутацию 256х256 спектральных каналов, и планируется выпуск устройств, позволяющих комму­тировать 1024х1024 каналов и выше.

Разрабатываются также фотонные коммутаторы на других принципах — термо­оптические и электрооптические. В устройствах этого типа используется эффект изменения показателя преломления под воздействия нагрева или электрическо­го поля.

содержание   ..  9  10  11  ..