Процесс развития технологий передачи информации SDH (временное мультиплексирование) достиг своего предела скорости к началу нынешнего столетия – 9,8 Гб/с (STM-64). Соответственно внедрение технологии Ethernet ограничивается скоростью 10 Гб/с, хотя идёт процесс внедрения аппаратуры с максимальной скоростью потока в 40 Гб/с. Более скоростные системы (до 100 Гб/с) ещё находятся на стадии испытаний.
Многие операторы связи практически полностью использовали возможности своих сетей и нуждаются в дальнейшем расширении полосы пропускания. Наиболее затратным выходом из положения будет строительство новых оптоволоконных линий. Более же рациональным решением является частотное уплотнение сигналов в эксплуатируемом оптоволокне. С конца 20-го столетия существуют и постоянно совершенствуются системы спектрального мультиплексирования – грубого (CWDM) и плотного (DWDM)
Современный рынок оборудования для спектрального уплотнения насыщен предложениями как от лидеров (Alcatel-Lucent, Huawei, NEC и др.), так и от компаний, специализирующихся на бюджетной продукции (QTECH, FlexGain и др.), что свидетельствует о большом интересе к технологии CWDM. Используется она в качестве основы городских оптоволоконных сетей и частично может быть применена при передаче информации на расстояние до 160 км.
Оборудование CWDM сравнительно простое и включает в себя:
- Простейшие пассивные мультиплексоры;
- Активные компактные мультиплексоры с минимальными возможностями регулировки параметров;
- Платы расширения для внедрённых мультиплексоров SDH.
Оборудование CWDM может быть размещено в контейнерных базовых станциях, крупных центрах связи и даже в муфтах кабеля.
Так, на базе одной оптоволоконной G.652 можно создать до четырех каналов передачи информации со скоростью до 10 Гб/с или 8 каналов скоростью STM-16 до 2.5 Гб/с. Соответственно через две жилы можно пропустить16 каналов связи. Спектральная характеристика современного оптоволоконного кабеля демонстрирует рост затухания при длине волны меньше 1200 нм (более 0.35 Дб/км) и выше 1700 нм (более 0.2 Дб/км). Это накладывает ограничения на количество каналов с сохранением достаточной для современных требований дальности передачи.
В основе сетей с технологией CWDM лежит использование пяти диапазонов длин световых волн, полученных в результате оптимизации производства оптоволоконного кабеля с рабочей полосой 340 нм. Диапазоны находятся в следующих пределах:
- Первичный – от 1260 до 1360 нм (диапазон О – Original).
- Расширенный – от 1360 до 1460 нм (E – Extended).
- Коротковолновый – от 1460 до 1530 нм. (S – Short).
- Стандартный – от 1530 до 1570 нм. (C – Conventional).
- Длинноволновый – от 1570 до 1625 нм. (L – Long).
Наилучшее формирование оптической линии производится с помощью SFP модулей, которые предоставляют различные длины наибольших дистанций прохождения сигнала. Так, для уплотнений каналов Gigabit Ethernet применяется аппаратура со следующими параметрами мощности лазеров:
- На расстоянии до 60 км – от -3 до +2 dBm;
- До 120 км – от +3 до +6 dBm;
- До 160 км – от +5 до +8 dBm.
Возможности уплотнения индивидуальны для каждой линии и ограничиваются количеством рабочих каналов. Причина – неравномерные потери на различных длинах волн и затухание от пассивного оборудования.
Эксплуатация сетей CWDM возможна при двух типах подключения:
- Точка – точка - наиболее малозатратное и оптимальное при нехватке оптоволокна. Предполагает подключение с помощью двух пассивных мультиплексоров, соединяемых по одно- или двухволоконной связи с 8 или 16 портами в клиентской части.
- Подключение с выделением каналов - для протяженных участков сети с тремя и более станциями.
При соединении «точка-точка» необходим отдельный блок медиаконвертора для преобразования сигнала 1310/1550 нм (черно-белого) в «окрашенный» 1270-1610 нм. Оптические модули могут поддерживать функции DDMI или DOM для контроля основных параметров:
- Напряжение питания;
- Выходная мощность лазера;
- Внутренняя температура;
- Уровень приёма оптического сигнала;
- Характеристика тока смещения.
Возможен удаленный контроль за данными параметрами с помощью веб-интерфейса.
Дополнительным вариантом соединения «точка-точка» может быть «точка-пункты ввода/вывода». В этом случае не используется второй мультиплексор. Вместо него устанавливаются промежуточные модули OADM, формирующие нужные каналы и осуществляющие передачу остальных по линиям связи. Мультиплексор присутствует только с одной стороны, его функцией является сбор группового сигнала. При внедрении данного варианта необходимо учесть, что каждый из промежуточных модулей индивидуально воздействует на сигнал, внося свой параметр затухания. Это следует учесть при определении дальности линии.
Второй тип подключения CWDM – это «подключение с выделением каналов». Такая линия предполагает наличие двух мультиплексоров, расположенных на конечных пунктах, а также наличие одного или более промежуточного пункта OADM, формирующего требуемое каналов и передачу остальных.
Дополнительной возможностью грубого уплотнения каналов является транзит и выделение вещания кабельного ТВ для мультиплексоров в следующих схемах:
- 2 CWDM + 1CaTV
- 4 CWDM + 1CaTV
В каждой их этих схем происходит деление канала TV. Портов CWDM не может быть более 4-х. В противном случае затрудняется совместимость с широкополосными передатчиками кабельного ТВ с отклонениями по длине волны до 30 нм и происходит искажение правого и левого каналов.
Грубое уплотнение каналов в существующих оптических сетях даёт возможность с минимальными затратами в восемь раз повысить объем транзитного трафика на одно оптоволокно. Также возможно и внедрение функции мониторинга состояния SFP модулей.
Преимуществом CWDM является и отсутствие необходимости в собственном электропитании благодаря использованию пассивных компонентов. Оптимально используется и свободное пространство на базовых станциях и в узлах связи. При необходимости большего уплотнения каналов передачи следует рассмотреть возможность использования технологии плотного мультиплексирования DWDM. В данной технологии при использовании пассивных схем уплотнения формируется до 32 каналов, при использовании активных – возможно объединение до 200 каналов с функциями контроля и управления.
