Аналоговые системы передачи

В начале 20-го века в качестве основной направляющей среды при-менялись медные кабели на основе витой пары, аналоговые системы пере-дачи использовали принцип частотной модуляции (ЧМ). Первая трансконтинентальная телефонная линия на территории США была открыта для эксплуатации в 1915 г., когда был сделан первый вызов через аналоговую систему из Нью-Йорка в Сан-Франциско по медному ка-белю с использованием усилителей. Начиная с этого момента, пропускная способность систем передачи росла, а стоимость передачи информации па-дала. В 1936 г. была построена первая в мире линия дальней связи на коак-сиальном кабеле, позволявшая мультиплексировать множество аналоговых телефонных каналов. В 1947 г. была построена первая радиорелейная ли-ния, и это означало появление менее дорогой альтернативы линиям даль-ней связи на кабелях. Первый спутник связи, запущенный в 1962 г., обес-печивал более дешевую трансокеанскую связь, чем при использовании подводных кабельных линий на меди.

Системы передачи с мультиплексированием по длине волны (WDM)

Основные направления реконструкции транспортных сетей сегодня связаны с введением технологии мультиплексирования по длине волны (Wave Division Multiplexing, WDM), которая обеспечивает мультиплексиро-вание множества длин волн в одном волокне. Системы WDM и более со-вершенные системы Dense WDM (DWDM) увеличивают пропускную спо-собность волоконно-оптического кабеля путем распределения входящих оптических сигналов, отвечающих стандартам SDH/SONET (например, не-сколько потоков STM-16/64), по определенным длинам волн и последую-щего мультиплексирования этих сигналов в виде единого цифрового пото-ка в одном волокне. Сигнал, мультиплексируемый в системе DWDM, переносится в опти-ческой форме без промежуточных оптико-электрических преобразований от точки мультиплексирования до точки демультиплексирования. Системы DWDM являются типичными канальными устройствами, не влияющими на структуру мультиплексируемых сигналов, т.е. обладают свойствами про-зрачности. Это позволяет сетевому оператору легко интегрировать системы DWDM с существующим сетевым оборудованием, одновременно значи-тельно увеличивая пропускную способность кабелей. Поставляемые на ры-нок системы DWDM позволяют получить пропускную способность на од-ном волокне до нескольких Тбит/с, что соответствует пропускной способ-ности сотен систем STM-64. Начавшееся внедрение технологии DWDM является одним из важ-ных шагов на пути построения полностью оптических транспортных сетей, получивших название фотонных сетей. Фотонная сеть является сетью свя-зи, в которой информация передается только форме оптического сигнала. В настоящее время, несмотря на широкое применение волоконно-оптических кабелей и оптических компонентов, магистральные сети представляют комбинацию электронных и оптических компонентов, причем последние являются в большинстве своем пассивными компонентами.

На рис. 5 показан сегмент типичного тракта современной системы передачи, вклю-чающего в себя как электронные, так и оптические компоненты. Из рисун-ка очевидно, что в современных системах передачи электронные компо-ненты все еще доминируют. Системы SDH и WDM обрабатывают в основ-ном, только электрические сигналы. В сетях WDM доля электронных ком-понентов меньше, чем в сетях SDH, но, тем не менее, оптические элементы остаются пассивными и только усилители являются единственными актив-ными оптическими элементами в современных системах, использующих технологию WDM.

В полностью оптической, т.е. настоящей фотонной сети (которая мо-жет быть построена в недалеком будущем) все компоненты, включая и коммутационные системы, обрабатывают только оптические сигналы. Пре-образование электрического сигнала в оптический сигнал и обратное пре-образование осуществляются только в источнике и приемнике. Прогресс в разработке активных оптических компонентов (регулируемые источники, фильтры, усилители, передатчики, коммутаторы) позволяет построить фо-тонную магистральную сеть на системах DWDM, оптических мультиплек-сорах вставки/выделения (optical ADM, OADM) и оптических кросс-коннекторах (Optical DXS, ODXS).

На рис. 6 показан сегмент фотонной сети, в которой отсутствуют электронные компоненты. Все процессы, включая коммутацию и мультиплексирование, выполняются только с оп-тическим сигналом без преобразования его в электрическую форму. Возникает вопрос – когда фотонные сети станут реальностью? Сле-дует признать, что одной из главных проблем при построении полностью оптических сетей остается создание соответствующих оптических комму-таторов. Определенные надежды появились в начале 2002 г., когда компа-ния Nortel объявила о создании крупномасштабного коммерческого комму-татора, рассчитанного на долгосрочную перспективу. Однако, производи-телям оборудования необходимо, по меньшей мере, 5 лет для построения полностью оптических систем в магистральных и региональных сетях. Ожидается, что крупномасштабные фотонные сети будут развернуты вна-чале в США, а затем и в Европе. Вместе с тем, операторам целесообразно базироваться на эволюционном, а не революционном подходе и постепенно заменять электронику на оптику. Электронные компоненты еще долго бу-дут сохранять свои позиции в коммутации, тогда как оптические компо-ненты будут быстро расширять свои позиции в системах транспортировки информации. Рис. 2.16. Современные системы передачи на базе электронных устройств и пассивных оптических компонентов TDM MUX – Time Division Multiplexer, Мультиплексор с временным разделением кана-лов; Cross-connect – Кроссовый коммутатор; WDM MUX –Wave Division Multiplexer, Мультиплексор с разделением каналов по длине волны

Рис. 6. Системы с полностью оптической коммутацией и мультиплексированием