Оптические технологии в системах доступа


В последнее время все более и более широкое распространение в области телекоммуникаций получают оптические технологии. Они позволяют достигать недоступные ранее скорости передачи, а также роста количества одновременно предоставляемых сервисов. Однако оборудование, работающее с использованием оптических волокон как среды передачи, имеет достаточно большую стоимость и выполнено с использованием сложных технологий.

Идя навстречу требованиям рынка, компания RAD Data Communications разработала линейку устройств для данной области. Разнообразие предлагаемых решений для работы с волоконно-оптическими линиями связи позволяет выбрать наиболее подходящее для каждой конкретной задачи оборудование. В перечень такого оборудования входят: кросс-коннекторы, мультиплексоры, модемы, терминальное оборудование, устройства доступа к ATM, конверторы и повторители, бриджи и роутеры.

Рассмотрим производимые компанией RAD мультиплексоры.

Мультиплексоры FLM-1 и FLM-2 с разделением по времени позволяют подключить к одному кабелю до 12 терминалов. Встроенный модем передает высокоскоростной поток мультиплексированных данных по сдвоенному оптоволоконному кабелю. Устройства FLM мультиплексируют 12 независимых сигналов. Это могут быть шесть каналов данных и по одному управляющему сигналу для каждого канала, или 12 каналов, содержащих только данные. В устройстве FLM-2 три из двенадцати подканалов могут работать в синхронном режиме, используя тактовую частоту устройства. Скорость работы каждого подканала выбирается независимо от остальных.

В табл. 1 приведены краткие характеристики мультиплексоров FLM. Сразу возникает вопрос - а имеет ли смысл применение оптических технологий в системах передачи? Ведь, казалось бы, традиционные системы проще и привычнее и стоимость их ниже. Но, несмотря на эти обстоятельства, в ряде случаев внедрение оптоволоконных систем можно считать оправданным.

Начнем с того, что, например, стоимость прокладки кабеля в грунт в Московской области может составлять от 15 до 35 тыс. долл. за километр. При этом, стоимость оптического кабеля, например 8-ми волоконного, составит всего около тысячи долл. за километр. Другими словами, стоимость самого кабеля мала по сравнению со стоимостью прокладки. Но преимущества, которые дает применения кабелей данного типа, очевидны. Помимо этого, волоконные кабели не чувствительны к внешним электрическим помехам, что позволяет размещать их в недопустимых для медного кабеля условиях. При этом затухание в оптическом кабеле (при использов

ании одномодового волокна и длины волны 1550 нм.) составляет всего лишь 0,2 дБ/км. Допустим, в данный момент времени потребителя устраивают небольшие скорости. В таком случае можно воспользоваться простыми устройствами - оптическими модемами. Ниже приведена табл. 2. с характеристиками оптических модемов, производимых компанией FIAD Data Communications.

Но через некоторое время, вполне вероятно, потребитель может затребовать предоставление большего количества сервисов и большей скорости. С этого момента начинают появляться трудности, которые могут быть достаточно оперативно решены при использовании волокна, а не медных линий.



Рис. 1. Сечение волоконного световода

В первую очередь можно задействовать так называемые "темные" волокна, то есть волокна, которые уже были в кабеле, но не использовались. Кроме того, можно применить высоко технологичные решения, такие как технология спектрального уплотнения (Wavelength Division Multiplexing, WDM). Подробнее технология спектрального уплотнения будет рассмотрена ниже.

Как следствие, мы получаем сеть с возможностью масштабирования и развития в зависимости от возлагаемых на нее в данный момент времени задач. На начальном этапе, который, безусловно, требует значительных финансовых вложений, был проложен кабель и куплено достаточно бюджетное оборудование, удовлетворявшее требованиям на момент введения линии в строй. Впоследствии, используя уже имеющийся кабель, можно развивать систему путем инсталляций нового оборудования на узлах связи.

Однако следует отметить, что в таком случае при всей своей кажущейся простоте подбор оборудования необходимо осуществлять крайне тщательно. Существует ряд достаточно важных характеристик и параметров оборудования, которые должны быть строго выдержаны для обеспечения работоспособности решения в целом.

Исходя из всего выше сказанного, можно прийти к выводу, что для обслуживания подобного оборудования и, тем более, для проектирования систем на его основе необходимо обладать обширными знаниями по данной теме.

В первую очередь, необходимо разобраться в том, что же собой представляет оптическая среда передачи. В оптических линиях связи информация передается по оптическому волокну. На рис. 1. изображено стандартное оптическое волокно.

Таблица 1

Характеристики мультиплексоров FLM

Модель
Кол-во
Подканалы
Основной канал
подканалов
Формат передачи
Скорость передачи
Электрический интерфейс
Оптический интерфейс
FLM 1
12
Асинхронный
оптический интерфейс -
до 38,4 Кбит/с;
электрический интерфейс -
до 19,2 Кбит/с;
Четырех-проводной
Передача по двум волокнам Дальность передачи: 850 нм - 5 км; 1300 SM-40 км; Скорость передачи - 2,4576 Мбит/с; Длина волны - 850нм; Выходная мощность: -24dBm50/125 -20 dBm62.5/125 Длина волны: 1300нм Выходная мощность: -18 dBm9/125 Чувствительность фотоприемника: -40 дБм Динамический диапазон: 24 дБ
FLM 2
12
Асинхронный
на всех подканалах. Синхронный/ асинхронный на подканалах 1-3
Асинхронная: оптический интерфейс -
до 38,4 Кбит/с;
электрический интерфейс -
до 19,2 Кбит/с; Синхронная:
выбор 1,2; 2,4; 4,8; 9,6; 19,2 Кбит/с
Четырех-проводной Дальность передачи: 1,6 км.
Передача по двум волокнам Дальность передачи: 5 км; Скорость передачи: 2,4576 Мбит/с; Длина волны: 820 нм. Выходная мощность: -24дБм 50/125 -20 дБм 62.5/125 -16дБм 100/140 Чувствительность фотоприемника: -40 дБм Динамический диапазон: 24 дБ
FLM 3
48
Асинхронный
Передача по двум волокнам Дальность передачи: 4 км Скорость передачи: 10 Мбит/с. Длина волны: 850 нм. Выходная мощность: -21 dBm50/125 -17 dBm62.5/125 -13 dBm100/140 Чувствительность фотоприемника: - 33 дБм Динамический диапазон: 20 дБ


Волокно состоит из сердцевины и оболочки, которые имеют различные показатели преломления. Следует отметить, что показатель преломления сердцевины и0больше показателя преломления оболочки п0. Именно благодаря этому возможно появление эффекта полного внутреннего отражения. Сам процесс передачи оптического излучения по волоконному световоду, в рамках геометрической оптики, можно описать следующим образом: световой луч, вводимый в волокно, испытывая многократные отражения от границы раздела двух сред (сердцевины и оболочки), распространяется вдоль волокна. Следует обратить отдельное внимание на то, что, в отличие от электрического кабеля, оптический не простит небрежного с ним обращения.

При изгибе кабеля по достижении некоторого критического радиуса перегиба оптическое излучение начнет просто выходить за пределы оболочки. Это становится очевидным, если представить себе, что нарушается условие соблюдения малости угла, под которым свет падает на границу сердцевина/оболочка. Следовательно, не будет отражения внутри волновода и, как уже было сказано выше, излучение частично будет выведено из сердцевины. Это грозит тем, что до конечного устройства дойдет недостаточная его доля, что будет являться потерей сигнала в линии. Кратко стоит сказать о том, что в настоящее время используются волокна с более сложным распределением показателя преломления. В основном, волокна делятся на два типа - многомодовые (ММ, Multi Mode) и одномодовые (SM, Single Mode).

Таблица 2

Характеристики оптических модемов

Модель
Макс. Скорость, Кбит/с
Интерфейс
Синх/ асинх
Проверка наличия несущей
Типичная дальность
Опция rack
Одномодовая опция
Опция лазерного диода
Коннекторы
SMA
ST
FC
SC
FOM-485
115,2
RS-485
A
ДА
42,0
НЕТ
ДА
НЕТ
НЕТ
ДА
ДА
ДА
FOM-5A.6A
19,2
V.24
A
ДА
3,0
ДА
НЕТ
НЕТ
ДА
ДА
ДА
ДА
F0M-6AV
64
V.24
A
ДА
3,0
НЕТ
НЕТ
НЕТ
ДА
ДА
ДА
ДА
F0M-6MP*
38,4
V.24
A
НЕТ
30,0
НЕТ
ДА
ДА
НЕТ
ДА
ДА
НЕТ
F0M-8
19,2
V.24
C/A
ДА
26,0
ДА
ДА
НЕТ
ДА*
ДА
ДА
НЕТ
F0M-8H
64
V.24.V.35, RS-530, Х.21
C/A
ДА
26,0
ДА
ДА
НЕТ
ДА*
ДА
ДА
НЕТ
F0M-9
128
V.24.V.35, RS-530, Х.21
C/A
ДА
26,0
НЕТ
ДА
НЕТ
ДА*
ДА
ДА
ДА
FOM-20
256
V.24, V.35.V.36, X.21.RS-530.G.703 Codirectional, Ethernet
C/A
ДА
140
ДА
ДА
ДА
ДА*
ДА
ДА
ДА
FOM-40, FOMi-40, FOMi-40CD
1544/2048
V.24.V.35, RS-530.X.21, G.703 Codirectional, Ethernet
С
ДА
100
ДА
ДА
ДА
ДА*
ДА
ДА
ДА
Р0М-Е1Я1, Р0М1-Е1Я1, F0Mi-E1/T1CD
1544/2048
G.703
С
НЕТ
100
ДА
ДА
ДА
ДА*
ДА
ДА
ДА
F0M-E3
34,368
G.703
С
НЕТ
110
НЕТ
ДА
ДА
ДА*
ДА
ДА
ДА
F0M-T3
44,736
G.703
С
НЕТ
110
НЕТ
ДА
ДА
ДА*
ДА
ДА
ДА
F0M-E3/ETH
34,368
10/100BaseTVLAN Bridge
С
НЕТ
110
НЕТ
ДА
ДА
НЕТ
ДА
ДА
ДА
F0M-T3/ETH
44,736
10/100BaseTVLAN Bridge
С
НЕТ
110
НЕТ
ДА
ДА
НЕТ
ДА
ДА
ДА
F0Mi-E3
34,368
G.703, HSSI
С
НЕТ
110
ДА
ДА
ДА
НЕТ
ДА
ДА
ДА
F0Mi-T3
44,736
G.703, HSSI
С
НЕТ
110
ДА
ДА
ДА
НЕТ
ДА
ДА
ДА


Диаметр оболочки многомодо-вого волновода равен 125 мкм, в то время как диаметр сердцевины может быть 50 мкм или 62,5 мкм. Этому моменту стоит уделить отдельное внимание, так как различное оборудование предполагает использование конкретных волокон и может просто не работать при условии использования отличного от требуемого волокна. В основном, в системах связи, работающих с использованием многомодовых волокон применяется излучение с длинами волн 850 нм. и 1300 нм. О методах решения подобных проблем будет сказано чуть ниже.

К достоинствам многомодовых волокон можно отнести сравнительно небольшую стоимость, как самих волокон, так и оборудования, предназначенного для работ с таким типом волноводов. К недостаткам -гораздо большее затухание на единицу длины и наличие межмодовой дисперсии. Следствием этого является тот факт, что обычно протяженность линии связи на базе многомодовых кабелей имеет длину не более нескольких километров, в то время как протяженности одномо-довых линий могут составлять сотни километров. Одномодовые волокна, также как и многомодовые, имеют диаметр внешней оболочки равный 125 мкм. Однако диаметр их сердцевины 5-10 мкм.

Например, для стандартного волокна Corning SMF 28 эта величина равна 9 мкм. Передача по данному типу волокна ведется, как правило, на длинах волн 1310 нм. или 1550 нм. Кроме того, развивается оборудование, работающее на длине волны 1625 нм. Стоит отдельно отметить, что в последнее время получает все более широкое распространение технология пассивных оптических сетей (PON). В таком случае может использоваться длина волны 1490 нм. В таких волокнах отсутствует такое явление как межмодовая дисперсия, но все еще присутствуют другие виды дисперсии. Суть этих явлений будет изложена позднее. К достоинствам такого типа волноводов стоит отнести гораздо меньшие потери на единицу длины и, как следствие, возможность строительства более протяженных линий связи на их основе. К недостаткам - большую стоимость работающего с ним оборудования. Вообще говоря, рассмотрение типов волокон не ограничивается описанием лишь двух типов - од-номодовых и многомодовых. Необходимо отметить, что их спектр гораздо разнообразнее. В табл. 3 отображены различные типы волокон и рекомендации их описывающие.

Таблица 3

Список рекомендаций

ITU Rec. G.650
Определения и понятия, касающиеся одномодового волокна. Способы его тестирования
ITU Rec. G.651
Многомодовое градиентное волокно 50/125 мкм
ITU Rec. G.652
Одномодовое волокно
ITU Rec. G.653
Одномодовое волокно со смещенной дисперсией
ITU Rec. G.654
Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией
IEC 793-2
Технические условия на изделия, использующие оптические волокна


Русскоязычным аналогом IEC 793-2 является ГОСТ Р МЭК 793-1-93. Кроме описываемых стандартных кварцевых волокон существует ряд специализированных, таких как полимерные, специальные легированные волокна и т.д.

Помимо такого разнообразия типов волокон существует еще один момент, которому стоит уделить внимание, а именно - тип разъема (коннектора), который используется в системе связи, а также тип полировки этого коннектора.



На рис. 2-6изображены различные типы оптических разъемов и их ответные части. Кроме этого, существует еще несколько видов оптических разъёмов (Е2000, MU, mini-LC и т. д.). На данный момент наиболее распространенными являются разъемы ST и FC. Но на этом различия между разъемами не заканчиваются - кроме этого, могут применяться различные полировки коннекторов. В данном случае стоит различать два принципиально отличающихся друг от друга класса:
  • полировка под прямым углом к оси волокна;
  • полировка под углом, отличным от прямого.
Однако следует заметить, что полированная поверхность является не плоской, а сферической. Такое решение было применено для минимизации воздушного зазора между сердцевинами волокон, которые расположены именно по центру керамического элемента разъема (ферулы).

К первому типу относятся такие виды полировки как PC (Physical Contact), SPC (Super Physical Contact), UPC (Ultra Physical Contact). Различия между ними сводятся к качеству полировки и, соответственно, величине потерь на соединениях, смонтированных на базе данных коннекторов.

На рис.7 изображено соединение при использовании коннекторов PC/SPC/UPC. В табл. 4 приведены параметры коннекторов указанных типов. Следует отметить, что качество полировки изменяется от подключения к подключению. Разъем качества UPC через несколько подключений превратится в SPC, а в последствии в PC.

В отличие от описанных выше коннекторов, разъемы типа АРС (Angled Physical Contact) полируются под углом к оси волновода. Данное решение было применено для устранения эффекта обратного отражения от границы раздела стекло - воздух.



Рис. 7. Соединение при использовании коннекторов PC/SPC/UPC

На рис. 8 изображено соединение с использованием коннекторов АРС. Исходя из сказанного выше, можно сделать вывод о том, насколько разнообразной может быть сеть. При этом могут возникнуть проблемы следующего характера: разные сегменты сети построены с использованием различных типов волокон (многомодовых или одно-модовых) и, следовательно, длин волн. Сразу встает вопрос об их сопряжении. В таком случае на выручку приходят такие устройства как АМС-101 производства компании RAD Data Communications. Это оборудование позволяет производить преобразование среды передачи и поддерживает следующие интерфейсы: одномодовое оптоволокно (1310 и 1550 нм), многомодовое оптоволокно (850 и 1310 нм), коаксиальный кабель.

Применение в данном устройстве лазерного диода позволяет увеличить дальность передачи до 110 км. Данный преобразователь соединяет два устройства с различными оптоволоконными или электрическими интерфейсами. Для соединения двух устройств с одинаковыми интерфейсами, но работающих по разным средам, используется пара преобразователей. Следует отметить, что имеется возможность установки в данное оборудование модулей, позволяющих вести прием и передачу по одному волокну, что дает возможность экономить волокна, количество которых, как правило, ограничено.


Рис. 8. Соединение с использованием коннекторов АРС

На данный момент передача по одному волокну всего одного информационного сигнала и лишь в одном направлении, как правило, является недопустимой роскошью. Безусловно, на начальном этапе развития сети это может быть допустимо. Но, как уже говорилось выше, по прошествии некоторого времени, может возникнуть потребность увеличить пропускную способность существующей сети. Для того, чтобы осуществить модернизацию данного типа линий используются технологии WDM, суть которых кратко можно изложить следующим образом: передача сигнала в одном направлении производится не на одной длине волны, например 1550 нм., а на нескольких длинах волн из данного окна прозрачности. Смысл понятия "окно прозрачности" можно понять, исходя из рис. 9.
Длины волн первого окна прозрачности - 790 - 910 , второго -1280 - 1325 нм, третьего - 1525-1575нм.

Таблица 4

Параметры коннекторов

Тип коннектора
Величина обратных потерь
PC
>-30dB
SPC
>-40dB
UPC
>-50dB


Суть технологии WDM состоит в использовании не одной длины волны из диапазона (окна прозрачности) для передачи сигнала, а нескольких близких по частоте длин волн. В рекомендации ITU-T G.692 приводится частотный план для систем DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) с частотным интервалом 100 ГГц (интервал по длине волны 0,8 нм).

Другими словами, в системе со спектральным уплотнением каналов одновременно передается по одному волокну в одном направлении, например, 2 канала: один на длине волны 1510, а другой на длине волны 1530.

Однако следует заметить, что применение спектрального уплотнения предъявляет гораздо более жесткие требования к самой линии связи. Гораздо более требовательно необходимо относиться к таким параметрам, как значение хроматической и поляризационной модовой дисперсий, величина обратных потерь на отражение и затухание в линии. Вкратце стоит остановиться на понятии дисперсии.

Суть явления хроматической дисперсии состоит в том, что в оптической среде излучение с различными длинами волн распространяется с различной скоростью: более короткие волны распространяются быстрее, чем длинные. Следовательно, они достигают противоположного конца линии связи в разные моменты времени. Другими словами, сигнал размывается. Схематично данное явление отображено на рис. 10.



Рис. 9. Зависимость поглощения от длины волны в оптическом волокне

Данный эффект можно устранить, внедряя в линию связи компенсаторы дисперсии. В настоящее время наиболее широкое распространение в качестве компенсаторов дисперсии получили волокна с отрицательной дисперсией. В волокнах такого типа свет ведет себя противоположным образом - более "быстрые" сигналы начинают двигаться медленнее, а "медленные" ускоряются. Но в данном случае присутствуют свои "подводные камни". Дело в том, что коэффициент затухания волокна с отрицательной дисперсией больше, чем коэффициент затухания обычного. При расчете линии связи необходимо учитывать этот фактор, так как в противном случае, сигнал может чрезмерно ослабнуть и распознавание на приемном конце станет невозможным.



Рис. 10. Эффект хроматической дисперсии

Явление поляризационной мо-довой дисперсии аналогично хроматической, но в данном случае по волокну распространяется быстрее волна с определенным состоянием поляризации. Это явление не подлежит компенсации и при выявлении недопустимого значения поляризационной модовой дисперсии необходимо серьезные работы с проблемным участком кабеля.

В системе WDM сигналы разных длин волн объединяются мультиплексором в многоканальный оптический сигнал, который далее распространяется по оптическому волокну. При использовании данной технологии на длинных линиях связи могут быть применены оптические усилители. На приемном конце демультиплексор принимает составной сигнал, выделяет из него исходные каналы разных длин волн и направляет их на соответствующие фотоприемники. На промежуточных узлах некоторые каналы могут быть добавлены или выделены из составного сигнала посредством мультиплексоров ввода -вывода или устройств кросс-коммутации.

Примером реализации подобного решения может служить система Metrobility компании Telco Systems.

Принцип работы подобных систем был описан выше. Естественно, что их применение связано с рядом сложностей. Внедрение решений такого плана требует тщательного анализа возможностей и параметров систем, а также серьезного анализа самих линий связи. Ниже приведены некоторые характеристики системы CWDM производства Metrobility.

Сама по себе система CWDM (Соа rse Wavelength Division Multiplexing) производства Metrobility состоит из шасси и модулей, специально разработанных для CWDM-реше-ний. Одним из основных достоинств данной системы является то, что при использовании технологии CWDM передающие и принимающие модули, используемые совместно в одном шасси, не должны передавать данные по одному и тому же протоколу. Например, на длине волны 1470 нм. могут предоставляться услуги на основе Ethernet, в то время, как на длине волны 1570 нм. - на основе STM-1. При этом дальность передачи может достигать 80 км.

Одним из преимуществ данного решения является то, что появляется возможность распределить потоки, передающиеся на различных длинах волн по одной паре волокон, по конечным пользователям не только из центрального узла, но и реализовать выделение определенного канала в любой точке на протяженности всей линии связи, использующей CWDM. Проиллюстрировать эту ситуацию можно следующим образом. Предположим, перед оператором стоит задача передать независимые сигналы по одной паре доступных волокон в 4 точки, которые, для наглядности, можно считать, например, различными домами в пределах нового микрорайона.



Рис. 11. Реализация CWDM системы с использованием оборудования Metrobility


Причем, в некоторых точках необходимо предоставить Ethernet, а в некоторых STM-1. Решение на базе оборудования Metrobility выглядит следующим образом: в центральном узле на шасси устанавливаются интерфейсные карты, предназначенные для передачи определенного типа трафика на соответствующей длине волны. В то же время в каждом конкретном доме устанавливается модуль, задача которого выделить эту определенную длину волны из общего потока и направить этот сигнал на обрабатывающее устройство, а сигналы на других длинах волн проходят этот фильтр ввода-вывода и распространяются дальше по волокну.

На рис. 11 изображена схема реализации подобного решения. Решения такого типа рекомендованы для применения в городских сетях и сетях коттеджных поселков, так как позволяют существенно сэкономить на прокладке новых волоконных кабелей и количестве волокон в этих кабелях. С помощью данной системы имеется возможность передать до 8 независимых каналов по одной паре волокон. Применяемые в данном случае длины волн следующие: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550,1570,1590,1610 нм. Ниже приведены характеристики некоторых оптических модулей, используемых в решениях CWDM.

Таблица 5

Характеристики оптических модулей системы Metrobility

Part #
коннектор
Длина волны
Скорость передачи
RX чувстви­тельность
ТХ
мощность
Типичный бюджет
Макс, расстояние
Тип волокна
0411-80-31 -0411-80-45 (CWDM)
LC
CWDM 1310-1450
1.062-1.25 Gbps
-24 дБм (Гарантированно) -26 дБм (типично) 0 (насыщение)
От 0 до 5 дБм 2 дБм (типично)
28 дБ
80 км
9/125
0411-80-47 -0411-80-61 (CWDM)
LC
CWDM 1470-1610
622 Mbps-1.25 Gbps
-23 дБм (Гарантированно) -25 дБм (типично) 0 (насыщение)
От 0 до 5 дБм 2 дБм (типично)
27 дБ
80 км
9/125
0413-40-31 -0413-40-61 (CWDM)
LC
CWDM 1310-1610
155 Mbps- 2.7 Gbps
-20 дБм (Гарантированно) -22 дБм (типично) 0 (насыщение)
От 0 до 4 дБм 1,5 дБм (типично)
23,5 дБ
40 км
9/125
0413-80-47-0413-80-61 (CWDM)
LC
CWDM 1470-1610
155 Mbps- 2.7 Gbps
-30 дБм (Гарантированно) -32 дБм (типично) -8 (насыщение)
От 0 до 4 дБм 1,5 дБм (типично)
22,5 дБ
80 км
9/125
0483-80-47 -0483-80-61 (CWDM)
LC
CWDM 1470-1610
45Mbps-155Mbps
-34 дБм (Гарантированно) -36 дБм (типично) -3 (насыщение)
От-5 до 0 дБм -3 дБм (типично)
33 дБ
80 км
9/125


Стоит отметить, что, безусловно, это решение требует вложений в аппаратную часть системы, однако позволяет существенно сэкономить на прокладке новых кабелей. Кроме того, она незаменима в том случае, если, например, оператор связи арендует волокна и вообще не имеет возможности проложить собственный кабель. Такая ситуация часто встречается в городах, где и без того перенасыщена инфраструктура и только процесс получения разрешения на монтаж собственной ВОЛС в городской черте может занять не один месяц.

Существуют и более бюджетные решения. Например, можно осуществить прием-передачу сигнала по одному волокну, но на разных длинах волн. И в данной области компания RAD Data communications идет в ногу со временем, предлагая решения, позволяющие расширить возможности обычных линий связи и реализовать двунаправленную передачу по одному волокну. Ярким примером такого решения могут служить семейство мультиплексоров Optimux производства компании RAD Data Communications. Способность мультиплексирования нескольких каналов Е1 или Т1 в один канал сочетается с работой по одному волокну.

Суть примененного решения состоит в том, что в прямом направлении информационный сигнал передается на длине волны 1550 нм., а в обратном - на 1310 нм. Такое решение позволяет без установки дорогостоящего оборудования и затрат на тестирование таких параметров линии, как дисперсия и величина обратных потерь на отражение решить проблему с нехваткой волокон. Действительно, для работы стандартного оборудования требуется минимум 2 волокна - одно на прием, второе на передачу. В данном случае, второе волокно не требуется, что позволяет использовать его для подключения аналогичного устройства. Таким образом, возможности сети увеличиваются вдвое, что, безусловно, является очень хорошим результатом. Рассмотрим характеристики мультиплексоров на примере Optimux-4E1.

Данный мультиплексор способен объединять до четырех потоков Е1 и передавать их по оптическому волокну или электрическому кабелю. Остановимся подробнее на оптических характеристиках данного оборудования. Пара таких мультиплексоров позволяет эксплуатировать линию протяженностью более 100 км. Но еще более привлекательным моментом данного оборудования является способность передавать и принимать сигнал по одному волокну на расстояния до 40 км. В табл. 6 представлены характеристики возможных оптических интерфейсов для Optimux-4E1.

Наиболее интересными и перспективными решениями, примененными в данном случае, являются использование опций SF1, SF2 и SF3.
Принцип работы прибора при наличии опций SF1 и SF2 был вкратце описан выше: передача в одном направлении производится на длине волны 1310 нм, а прием на 1550 нм. В обратном направлении передача на длине волны 1550 нм, а прием на 1310 нм соответственно. Как уже было сказано, такой подход позволяет освободить волокна и, соответственно, получить большую пропускную способность линии связи с тем же количеством доступных волокон.

Также интересным решением является опция SF3. При ее использовании сигнал и в прямом, и в обратном направлении передается по одному волокну на одной длине волны, но с временным разделением. Это становится возможным благодаря тому, что скорость передачи по оптическому тракту многократно превышает необходимую скорость передачи потоков Е1.

Однако применение данных технологий не ограничивается лишь Optimux-4E1. Также стоит рассмотреть такие устройства, как Optimux-XLE1/XLT1, Optimux-16E1, Optimux-1553 и так далее.

Optimux-XL предоставляет простое и экономически выгодное решение для объединения нескольких каналов Е1 или Т1, а также данных и Ethernet для передачи на расстояние до 110 км. Optimux-XLE1 и Optimux-XLT1 поддерживают один постоянный порт 10/100BaseT Ethernet и три дополнительных сменных канальных модуля: -на два/четыре канала Е1 или Т1.

Таблица 6

Характеристики оптических интерфейсов мультиплексора Optimux-4E1

Длина волны (нм)
Тип волокна
Тип передатчика
Мощность (дБм)
Чувствительность приемника (дБм)
Дальность передачи (км)
Тип
коннектора
850
62.5/125 mm
Laser (VCSEL)
-18
-32
3
ST, SC, FC/PC
1310
62.5/125 mm
LED
-18
-32
7
ST, SC, FC/PC
1310
9/125 sm
Laser
-18
-34
48
ST, SC, FC/PC
1550
9/125 sm
Laser
-12
-34
75
ST, SC, FC/PC
1310/1550 (WDM)
9/125 sm
LaserWDM(SF1,SF2)
-12
-34
40
SC only
1310
9/125 sm
Laser (long haul)
-12
-34
64
ST, SC, FC/PC
1550
9/125 sm
Laser (long haul)
-1
-34
110
ST, SC, FC/PC
1310
9/125 sm
Laser(SF3)
-12
-27
20
SC/APC


Примечание:
дальность передачи рассчитана исходя из следующих значений коэффициента затухания волокна: 3.5 дБ/км для 850 нм. Многомодовое (mm) 1.5 дБ/км для 1310 нм. Многомодовое (mm) 0.4 дБ/км для 1310 нм. Одномодовое (sm) 0.25 дБ/км для 1550 нм. Одномодовое (sm)

-10BaseT Ethernet;
-10/1 OOBaseT Ethernet с поддержкой ВЛВС - четыре порта V.35/X21/RS-530 (1.5/2 Мбит/с каждый);
один порт V.35/RS-530 (8 Мбит/с) -п х 64 Кбит/с вместе с двумя каналами Е1 - HSSI (6/8 Мбит/с).

С помощью этих модулей можно реализовать различные комбинации - от четырех портов Ethernet до одного порта Ethernet в сочетании с 12 каналами Е1 или Т1, или комбинацию Е1Я1, Ethernet и данных. Интерфейс главного канала Optimux-XLE1 может быть или стандартный коаксиальный интерфейс ЕЗ или оптоволокно. Optimux-XLT1 поддерживает только оптоволоконный интерфейс.



Рис. 12. Схема подключения Optimux-XLE1

Для передачи по Ethernet используется встроенный мост, который поддерживает до 10000 MAC- на скорости 8.4 Мбит/с в Optimux-XLE1 и на 6 Мбит/с в Optimux-XLT1 для каждого порта Ethernet. Немодульная версия мультиплексора Optimux-XLE1 - Optimux-XLE1/16 - 16 каналов Е1 в один канал ЕЗ с коаксиальным или оптоволоконным интерфейсом. Эта версия предназначена для приложений, в которых требуется полная пропускная способность ЕЗ для подключения нескольких каналов Е1.

Таблица 7

Характеристики интерфейса мультиплексора Optimux-XLE1

Модуль
Тип передатчика/ длина волны (нм)
Тип коннектора
Тип
волокна
Выходная мощность (дБм)
Чувствительность приемника (дБм)
Диапазон (км)
ОР-М/СХ/34
Коаксиальный интерфейс
Соотв. Стандарту ITU-TG.703
OP-M/MM/SC/85 OP-M/MM/FC/85 OP-M/MM/ST/85
VCSEL, 850
SC, FC, ST
62.5/125 Многомод.
-15
-28
2.5
OP-M/MM/SC/13 OP-M/MM//FC/13 OP-M/MM/ST/13
LED, 1310
SC, FC, ST
62.5/125 Многомод.
-18
-31
6.5
OP-M/SM/SC/13L OP-M/SM//FC/13L OP-M/SM/ST/13L
Laser, 1310
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-12
-31
38
OP-M/SM/SC/1 5L OP-M/SM//FC/15L OP-M/SM/ST/15L
Laser, 1 550
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-12
-31
68
OP-M/SM/SC/13LH OP-M/SM/FC/13LH ОР- M/S M/ST/13 L Н
Long haul laser, 1310
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-2
-34
70
OP-M/SM/SC/1 5LH OP-M/SM/FC/1 5LH ОР- M/S M/ST/15 L Н
Long haul laser, 1550
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-1
-34
110
OP-M/SF1/SC
LaserПередача: 1310 нм Прием: 1 550 нм
SC
9/125 Одномод.
Одно волокно.
-12
-30
40
OP-M/SF2/SC
Laser, Передача: 1 550 Прием: 1310
SC
9/125 Одномод.
Одно волокно.
-12
-30
40
OP-M/SF3/SC
Laser,
Прием и передача: 1310
SC/APC
9/125 Одномод.
Одно волокно.
-12
-27
20


Таблица 8

Характеристики интерфейса мультиплексора Optimux-1553

Модуль
Тип передатчика/ длина волны (нм)
Тип коннектора
Тип волокна
Выходная мощность (дБм)
Чувстви­тельность приемника (дБм)
Диапазон (км)
ОР-М/СХ/155
Коаксиальный интерфейс
0.135
OP-M/MM/SC/85 OP-M/MM/FC/85 OP-M/MM/ST/85
VCSEL, 850
SC, FC, ST
62.5/125 Многомод.
-7
-26
1.2
OP-M/MM/SC/13 OP-M/MM//FC/13 OP-M/MM/ST/13
LED,1310
SC, FC, ST
62.5/125 Многомод.
-18
-31
4
OP-M/SM/SC/13L OP-M/SM//FC/13L OP-M/SM/ST/13L
Laser, 1310
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-12
-31
20
OP-M/SM/SC/15L OP-M/SM//FC/15L OP-M/SM/ST/15L
Laser, 1550
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-12
-31
20
OP-M/SM/SC/13LH OP-M/SM/FC/13LH OP-M/SM/ST/13LH
Long haul laser, 1310
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-2
-34
40
OP-M/SM/SC/15LH OP-M/SM/FC/15LH OP-M/SM/ST/15LH
Long haul laser, 1550
SC, FC, ST
9/125 Одномод.
-2
-34
80
OP-M/SF1/SC
Laser, Передача: 1310 нм Прием: 1550 нм
SC
9/125 Одномод.
-12
-29
20
OP-M/SF2/SC
Laser, Передача: 1550 Прием: 1310
SC
9/125 Одномод. Одно волокно.
-12
-29
20
OP-M/SF3/SC
Laser, Прием и передача: 1310
SC/APC
9/125 Одномод. Одно волокно.
-12
-27
20


Во всех версиях возможно резервирование с помощью второго канала и резервный источник питания, что повышает надежность системы. Опциональный второй канал обеспечивает резервирование путем автоматического переключения при отказе основного канала.

На рис. 12 приведена возможная схема подключения Optimux-XLE1. Рассмотрим также мультиплексоры Optimux-1551, Optimux-1553. Оконечные мультиплексоры Optimux®-1550, Optimux-1551 и Optimux 1553 позволяют использовать существующие сети SDH/SONET для предоставления традиционных услуг PDH. Высокая концентрация портов, присущая мультиплексорам с выделением каналов (ADM)SDH/SONET сочетается в этих устройствах с простотой и низкой стоимостью оконечного мультиплексора, что позволяет значительно сократить как начальные капитало-вложения, так и эксплуатационные расходы.



Рис. 13. Организация доступа к IP сети и ТФОП через оптические каналы с возможностью их резервирования

Разработанные с учетом жестких требований операторов и поставщиков услуг связи, устройства Optimux-1551 и Optimux-1553 обладают высокой степенью надежности и управляемости. Аппаратное резервирование реализовано в самой системе и не требует кабелей раз-ветвителей или внешних устройств. Резервирование 1+1 всех пользовательских интерфейсов осуществляется при помощи дополнительной платы мультиплексора, допускающей горячую замену.

Резервирование 1+1 возможно также для магистрального соединения STM-1 (с односторонним APS/MSP) и для блока питания. Эта надежная платформа позволяет достичь максимальной готовности сети для критически важных приложений. Полностью укомплектованное устройство Optimux-1551 занимает место высотой 2U в стандартной стойке 19"; Optimux-1553 занимает 1U. Два устройства Optimux-1550 помещаются рядом на полке 1U.

Optimux-155х особенно хорошо подходят для предоставления услуг на основе SDH/SONET на удаленных и пригородных территориях, таких, как промышленные зоны и бизнес-парки. Они являются идеальным решением для массового предоставления услуг Е1Я1 или ЕЗЯЗ. Устройства Optimux-155х могут работать по схеме "точка-точка" (см. рис. 1) для соединения двух площадок по оптоволоконному кабелю длиной до 80 км. На рис. 2 показано использование устройств Optimux-1550 и Optimux-1551 в сети поставщика услуг для предоставления выделенных каналов Е1Я1 и доступа в Интернет большому числу пользователей, а устройства Optimux-1553 - для предоставления услуг ЕЗЯЗ крупным предприятиям, нуждающимся в большой пропускной способности. В сочетании с мультиплексорами Optimux-XLE (ЕЗ) или Ор^тих-ТЗЯ31_ Обустройство RAD Optimux-1553 может быть использовано для предоставления услуг Е1Я1 и ЕЗЯЗ по одной оптоволоконной линии STM-1.

На рис. 13- 16 представлены возможные схемы подключения оборудования RAD Data Communications. В таблицах, представленных ниже, приведены характеристики некоторых устройств. Кроме того, в шасси могут быть установлены модули CLX. Модули CLX сочетают в себе блок управления, кросс-коннектор и широкополосные интерфейсы. Эти модули выпускаются с различным набором портов:

- CLX-1: Кросс-коннектор для пользовательских интерфейсов с суммарной пропускной способностью до 7680 временных интервалов DS0 (более 480 Мбит/с) - без магистральных подключений;
- CLX-1/155: Кросс-коннектор и два магистральных порта STM-1/OC-3 с оптоволоконным интерфейсом SFP.

Характеристики оптических сменных модулей SFP приведены в табл. 11.
На рис. 17 и 18 отображены некоторые из возможных схем подключения Megaplex 4100. Как уже было сказано ранее, достаточно большое распространение получили оптические сети.


Рис. 14. Организация доступа к IP сети и ТФОП через операторскую сеть



Рис. 15. Организация узла доступа к сети SDH



Рис. 16. Организация операторской телефонной сети через публичную сеть SDH

представляющие собой сети с коммутацией пакетов. Работают они совершенно подобно своим привычным аналогам. Разница заключается в том, что в качестве среды передачи используются не медные проводники, а оптические волокна. В таком случае незаменимыми становятся коммутаторы, специально разработанные для работы в таких сетях. Яркими примерами подобных устройств могут служить коммутаторы производства компании Telco Systems.

В линейке этого оборудования можно найти различные решения. Например, маршрутизирующие коммутаторы третьего уровня серии Т5С.


Рис. 17. Использование Megaplex-4100 в кольцевой топологии



Рис. 18. Использование Megaplex-4100 в качестве центрального узла

Наиболее интересным представляется маршрутизирующий коммутатор T5C-24F изначально, созданный для предоставления услуг на основе технологии FTTH (Fiber-to-the-home - волокно до дома). Данное решение представляется крайне заманчивым. Дело в том, что в ряде случаев проложить медную инфраструктуру в пределах, например, коттеждного поселка бывает крайне сложно. В частности, к примеру, это может быть обусловлено тем, что единственной возможностью прокладки проводника от центрального узла до конечных пользователей может быть подвес ка кабеля на опоры линии электро передач, что вызывает определен ные трудности в случае примене ния решений на основе обычных проводников.

В случае применения волокна таких проблем не возника ет. На рис. 20 приведена одна из возможных схем построения реше ний подобного плана. Одним из достоинств данных коммутаторов является разнообразие инсталлируемых сменных оптических модулей SFP. Среди них есть и модули, рассчитанные на скорости 100 Mbps и 1000 Mbps, ко торые могут работать и по много модовым и одномодовым волок нам.

Таблица 9.

Характеристики интерфейса мультиплексора Optimux-1550.

Длина волны
Тип волокна
Тип передатчика
Вводимая в волокно мощность (дБм)
Чувстви­тельность приемника (дБм)
Диапазон (км)
1310
62,5/125 многомод.
LED
От -20 до -18
-30
2
1310
9/125 Одномод
Laser
От -15 до -8
-34
20
1310
9/125 Одномод
Long haul laser
От -5 до 0
-35
40
1550
9/125 Одномод
Laser
От -15 до -8
-32
20
1550
9/125 Одномод
Long haul laser
От -5 до 0
-36
80


Таблица 10.

Модули платформы Megaplex-4100.

Модуль
Описание
М8Е1,М8Т1
8 портовс 3 Ethernet портами (licence-based)
M8SL
8 портов SHDSLc 3 Ethernet портами (licence-based)
HS-6N, HS-12N
6 или 12 портов п х 64 kbps. Высокоскоростной модуль
HSU-6, HSU-12
6 илиг 12-портов IDSL
HS-RN
4 порта sub-DSO. Низкоскоростной модуль
LS-6N, LS-12
6 или 12 портов. Низкоскоростные модули
VC-4/4A/8/8A/16
4/8/16 портов FXS/FXO/E&MРСМ и ADPCM. Аналоговые голосовые модули

Таблица 11.

Характеристики сменный оптических модулей.

Трансивер
Длина волны
Тип проводника
Тип
лазера
Тип коннектора
Выходная мощность
Выходная мощность
Расстояние передачи
Мин.
Макс
Мин.
Макс
SFP-1
1310
Многомод
VCSEL
LC
-30
-14
-20
-14
2
SFP-2
1310
Одномод
Laser
LC
-28
-8
-15
-8
15
SFP-3
1310
Одномод
Laser
LC
-34
-10
-5
0
40
SFP-4
1550
Одномод
Laser
LC
-34
-10
-5
0
80
SFP-11
Медь
Коаксиальный
Mini-BNC
0,135
SFP-5
850
Многомод
VCSEL
LC
-17
0
-9,5
0
0,55
SFP-6
1310
Одномод
Laser
LC
-20
-3
-9,5
-3
10
SFP-7
1550
Одномод
Laser
LC
-22
-3
0
+5
80
SFP-8D
1310
Одномод
Laser
LC
-21
-3
0
-4
40


Кроме того, в случае необхо димости, возможно установить и модули, работающие по медной инфраструктуре. Подытоживая все вышесказан ное, необходимо отметить, что применение той или иной технологи, безусловно, требует глубокого предварительного анализа, как эко номического, так и технологического.

Кроме того, необходимо спрог нозировать дальнейшее развитие сети, так как технологическое пере вооружение – процесс, требующий финансовых и временных затрат, и необходимо с самого начала зало жить некоторую избыточность с уче том будущих потребностей.



Рис. 19. Организация сети с использованием маршрутизирующих коммутаторов семейства T5C



Рис. 20. Реализация сети FTTH с использованием маршрутизирующего коммутатора T5C-24F
Последнее с форума
Ответов: [4]
04.24.17 16:39 / umka911
Последний ответ:
04.26.17 10:08 / umka911
Ответов: [0]
04.18.17 06:44 / Wladivan
Последний ответ:
04.18.17 06:44 / Wladivan
Ответов: [1]
03.15.17 02:33 / Vinogradov_AS
Последний ответ:
03.15.17 11:14 / Krutikov
Ответов: [2]
02.22.17 04:49 / NetEye
Последний ответ:
03.02.17 10:15 / NetEye
Ответов: [3]
02.10.17 08:37 / Andrei
Последний ответ:
02.13.17 10:32 / evgeny62
Ответов: [3]
01.13.17 06:04 / pavelt
Последний ответ:
01.13.17 14:05 / Krutikov
Нужна дополнительная информация? Задайте вопрос специалисту!
Имя:*
E-mail:*
Телефон:
Вопрос:*

Обновить картинку

Введите код с картинки (4 цифры):*