Одноканальные оптические интерфейсы

Одноканальные оптические интерфейсы стандарта G.955 предназначены для аппаратуры плезиохронных систем передачи PDH со скоростными режимами: 2048кбит/с; 8448кбит/с; 34368кбит/с; 136264кбит/с. Эти интерфейсы поддерживают соединение типа “точка-точка” по одному или двум волокнам оптического кабеля на относительно небольшие расстояния. Оптические характеристики интерфейсов представлены в таблице 4.

Уровень мощности передачи и чувствительность приёмника используются для расчёта энергетического потенциала интерфейса, что, в свою очередь, позволяет оценить максимальную дальность передачи в линии с ОМВ и ММВ. Характеристика динамического диапазона приемника позволяет оценить возможную максимальную мощность передатчика.

Эти интерфейсы не получили широкого применения в оптических транспортных сетях. Они используются на соединительных линиях между терминалами и оборудованием транспортной сети (компонентными блоками). На предельных расстояниях, с точки зрения энергетического потенциала, рекомендуется производить расчёт полосы пропускания оптического тракта и её сравнение с требуемой полосой частот для линейного сигнала. Это необходимо для учета дисперсионные искажения в волоконных световодах, особенно в ММВ.

Таблица 4 - Примеры характеристик оптических интерфейсов PDH

Оптические одноканальные интерфейсы стандартов G.957 и G.691 предназначены для аппаратуры синхронной цифровой иерархии SDH со скоростными режимами передачи от 155520 кбит/с до 39813120 кбит/с. Интерфейсы поддерживают соединение типа “точка-точка” по паре одномодовых волоконных световодов, соответствующих стандартам ITU-T G.652, G.653, G.654, G.655, G.656. Допускается возможность использования на коротких линиях только одного волокна в кабеле и направленных разветвителей для организации двухсторонней связи на различных волнах (1310 нм и 1550 нм).

Оптические интерфейсы SDH имеют три обширных категории применения:

- внутристанционные связи, соответствующие расстояниям присоединения от нескольких метров (перемычки) до 2 км;

- межстанционные связи малой дальности, соответствующие расстояниям присоединения до 15 км;

- межстанционные связи большой дальности, соответствующие расстояниям присоединения до 40км на волне передачи 1310 нм и около 80 км на волне передачи 1550 нм.

В рамках каждой из трёх категорий рассматривается использование различных источников излучения (по типу излучателя, по длине волны, по спектру излучения, по виду модуляции и т.д.), приёмников излучения (ЛФД, р-i-n), типу волоконных световодов (SMF, DSF, NZDSF) и т.д. В таблице 5 представлена классификация интерфейсов SDH.

Таблица 5 Классификация оптических интерфейсов SDH по применению

Оптические интерфейсы SDH имеют систему обозначений, в которой отражены особенности интерфейсов по применению:

- I, обозначает линию малой длины внутри предприятия, т.е. intra-office;

- S, обозначает короткую линию, т.е. short-haul;

- L, обозначает длинную линию, т.е. long-haul;

- V, обозначает очень длинную линию, т.е. very long-haul;

- U, обозначает сверх длинную линию, т.е. ultra long-haul;

- VSR, обозначает очень короткое расстояние (в перемычке), т.е. very short reach (в таблице 5 не обозначено).

При обозначении V и U следует понимать включение в состав линейного интерфейса оптического усилителя (OA, Optical Amplifier) мощности на передаче (обозначается B – booster, B-OA) и предусилителя оптического сигнала на приеме (обозначается ВР – booster pre-amplifier, BP-OA).

После буквенных индексов в обозначениях интерфейсов следуют цифры:

- первая (-ые) цифра (-ы) указывают на иерархический уровень STM-N (N=1, 4, 16, 64, 256);

-вторая цифра или пробел указывает на номинал длины волны излучения источника и типы волокон (1 или пробел - источник излучения длины волны 1310 нм на волокне G.652; 2 – источник излучения длины волны 1550 нм на волокне G.652 для применения на малой дальности, либо на волокнах G.654 и G.655 для приложений большой дальности; 3 - источник излучения длины волны 1550 нм на волокнах G.653 и G.655 для приложений большой дальности).

На рисунке 1 представлена схема подключения интерфейса G.957 к волоконно-оптической линии. В схеме показаны две оконечные станции и промежуточная станция регенерации. Все участки этого соединения определяются стандартами МСЭ-T. Интерфейсные стыки участков находятся в точках S и R, что соответствует подключению передатчика (S – send) и приёмника (R – receive). Эти точки ассоциируются с местом стыка волокон линейного и станционного оптических кабелей на линейном оптическом кроссе. Как правило, длина станционного оптического кабеля между линейным кроссом и аппаратурой не превышает нескольких метров. Поэтому характеристики оптических интерфейсов при соответствующей погрешности могут оцениваться непосредственно в аппаратуре. Для определения параметров оптических интерфейсов SDH предложены следующие характеристики:

- диапазон рабочих длин волн;

- тип источника излучения;

- спектральные характеристики излучения;

- средняя вводимая мощность в точке S;

- коэффициент гашения (логарифм отношения мощности при передаче логической “1” и логического “0”);

- маска глаз-диаграммы;

- оптический тракт (величины максимального затухания и дисперсии между точками S и R, максимальная величина отражения оптического сигнала на неоднородностях);

- чувствительность приёмника;

- перегрузка приемника;

- отражательная способность приёмника;

- штраф по мощности оптического тракта (отражения, межсимвольные помехи, шум распределения мод, изменение длины волны излучателя).

Рисунок 1 - Схема подключения интерфейса G.957 к волоконно-оптической линии

На рисунке 1 обозначены стандартные функциональные блоки аппаратуры SDH, определенные в рекомендации МСЭ-Т G.783: SPI, SDH Physical Interface – физический интерфейс SDH с подключением к линии или оптическому усилителю (OA); RST, Regenerator Section Termination – окончание секции регенерации (функции доступа к заголовку RSOH).

Взаимосвязь некоторых оптических параметров представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Взаимосвязь оптических параметров

Необходимо обратить внимание на то, что одноканальные интерфейсы STM-64 имеют особенности применения, которые необходимо учитывать при проектировании:

- в результате введения в тракт оптических усилителей могут быть достигнуты достаточно большие мощности (около 50мВт), оказывающие значительные влияния на оптические нелинейности;

- специальные методы адаптации к дисперсии (компенсация дисперсии - Dispersion Compensated, DC), связанные с тем, что стандартные волокна (G.652) имеют дисперсионный предел для этих интерфейсов около 60км, необходимо использовать для увеличения дальности передачи путём включения пассивных компенсаторов в виде интегрированных дифракционных решеток и волоконных световодов, активной компенсации на основе фазовой автомодуляции (ФАМ) (нелинейный эффект в стекловолокне) и предварительной линейной частотной модуляции (ПЛЧМ);

- применение в составе интерфейсов для очень длинных линий процессоров упреждающей коррекции ошибок (FEC), которые повышают энергетический потенциал на 3-8 дБм.

Возможна комбинация методов компенсации дисперсии. В настоящее время определена только одна комбинация методов: ФАМ совместно с пассивной компенсацией дисперсии в интерфейсе V-64.2. ФАМ применяется для компенсации на первых 80 км, а дополнительно 40 км компенсируется пассивным методом.

Примеры использования пассивных компенсаторов показаны на рисунке 3. Для интерфейсов типа S-64 участки длиной до 40 км проектируются без компенсации дисперсии. Для каждого более длинного участка с применением интерфейсов L-64.2, V-64.2 прибавляется по одному компенсатору на 40 км.

Рисунок 3 - Схема пассивной компенсации дисперсии в интерфейсах STM-64

Ещё одной особенностью оптических интерфейсов STM-64 является использование другого обозначения точек, где нормируются параметры передатчика и приёмника, т.е. вместо обозначения S и R применяется MPI-S и MPI-R (Main Path Interfaces).