Optik Veri Ağı

WDM üzerinden IP, bugün tanımlandığı şekliyle, veri ağlarının ve optik ağların sağlayabileceği yeteneklere ilişkin kısıtlayıcı bir görünüm sağlar. Optik katmandaki ağ oluşturma yeteneklerini tam olarak kullanmakla değil, tek bir protokol yığını tarafından getirilen kısıtlamalar, bazı ağ uygulamaları için çok kısıtlayıcıdır.

Yukarıda belirtilen ağ oluşturma eğilimleri, çeşitli protokol yığınlarını, ağ mimarilerini ve istemci sinyalinden bağımsız bir şekilde koruma ve geri yükleme seçeneklerini destekleyebilen bir optik ağ oluşturma platformunu gerektirir. Noktadan noktaya WDM seçimi üzerinden POS, yüksek hızlı veri ağlarındaki bazı ağ uygulamaları için en iyisidir, ancak kesinlikle herkes için değil. Ayrıca, gelecekteki bu veri ağlarını uygulamak ve dağıtmak için seçilen optik platform, yeni, beklenmedik protokol yığını eşleştirmelerinin kolayca barındırılabilmesini ve aynı ağ özelliklerini bir ara protokol dönüşümüne gerek kalmadan optik katman ağından alabilmesini sağlamalıdır.

Optik veri ağı, protokol yığınlarının ve ağ mimarilerinin heterojenliğini azaltmaya çalışmayan, bunun yerine her bir uygulama ve ağ sağlayıcısı segmentine özel ağ çözümleri sağlamak için heterojenliği kullanan alternatif bir yaklaşımdır. Optik veri ağı, hem hizmet hem de taşıma katmanlarında ağ özelliklerini birleştirir.

Optik Veri Ağının Ana Bileşeni

OTN'de desteklenecek olan müşteri sinyali türlerinin çokluğuna yansıyan protokol yığınlarının çeşitliliği, dijital sarmalayıcıların kullanımıyla sağlanır. Gerçek optik ağ özelliklerinin kullanımı, tümü OCh başına seçici olarak gerçekleştirilen OCh yönlendirme, hata ve performans izleme, koruma ve geri yükleme yoluyla ek esneklik ve sağlamlık sunar. Tüm bu unsurların bir araya gelmesi, geleceğe yönelik güçlü ve esnek bir ağ çözümü sunar ve veri hizmeti sağlayıcılarının herhangi bir özel vizyonuna açıktır.

Bu teknoloji, kanal kapasitesinin yükseltilmesi, kanalların eklenmesi / bırakılması, yeniden yönlendirme ve trafik dağıtımı için uygun maliyetli ve daha esnektir, her türlü ağ topolojisi ve koruma sistemlerini ve senkronizasyonu destekler. Aşağıdakiler ana bileşenlerdir -

• TP (Transponder)
• VOA (Değişken Optik Zayıflatıcı)
• MUX (Çoklayıcı)
• DEMUX (Çoklayıcı çözücü)
• BA (Güçlendirici Amplifikatör)
• Hat (OFC ortamı)
• LA (Hat Yükseltici)
• PA (Ön Amplifikatör)
• OSC (Optik Denetim Kanalı)

Transponder

Bu ünite, STM-n geniş darbeli optik sinyal ile MUX / DEMUX ekipmanları arasında bir arayüzdür. Bu optik sinyal aynı yerde bulunabilir veya farklı fiziksel ortamlardan, farklı protokollerden ve trafik türlerinden gelebilir. Geniş darbe sinyalini 1,6 nm aralıklı nano metre (nm) düzeyinde dar bir dalga boyuna (nokta veya renkli frekans) dönüştürür; MUX'a gönderiliyor.

Ters yönde, DEMUX'tan gelen renkli çıktı, geniş bir darbeli optik sinyale dönüştürülür. Çıkış gücü seviyesi her iki yönde +1 ila –3 dBm'dir. Dönüşüm, 2R veya 3R yönteminde Optikten Elektriksel ve Elektrikselden Optik (O'dan E'ye ve E'den O'ya) şeklindedir.

2R'de rejenerasyon ve yeniden şekillendirme yapılırken 3R'de rejenerasyon, yeniden şekillendirme ve yeniden zamanlama yapılır. TP, dalga boyu rengine ve bit hızına bağlı olabilir veya her ikisi için ayarlanabilir (maliyetli ve kullanılmaz) olabilir. Bununla birlikte, 2R'de herhangi bir bit hızı, PDH, STM-4 veya STM-16 kanal hızı olabilir. Ünite, alıcı hassasiyeti ve aşırı yük noktası ile sınırlıdır.

Ara elektrik aşamasına erişilemez olsa da, STN-n'nin genel baytları denetim amacıyla kullanılır. Bu birim aynı zamanda ITU-T Önerisi G.957'ye göre optik güvenlik çalışmasını (ALS) destekler.

Değişken Optik Zayıflatıcı (VOA)

Bu, sisteme yüklenen kanalların sayısına bakılmaksızın Mux ünitesinin tek tek kanal optik çıkış gücünün aynı kalması için EDFA bandı üzerinden sinyal seviyesinin tekdüze dağıtımını ayarlamak için gereken ön vurgu benzeri pasif bir ağdır.

Optik zayıflatıcı, bir sinyal seviyesini düşürmek için kullanılan basit bir potansiyometreye veya devreye benzer. Zayıflatıcı, performans testinin çalıştırılması gerektiğinde, örneğin, bağlantıdaki sinyal seviyesinin değiştirilmesinden bit hatasının nasıl etkilendiğini görmek için kullanılır. Bir yol, optik sinyalin farklı miktarda karanlıkta bir cam plakadan geçtiği ve daha sonra şekilde gösterildiği gibi optik fibere geri döndüğü hassas bir mekanik düzene sahip olmaktır.

Cam levhanın gri yoğunluğu bir uçta% 0'dan diğer ucunda% 100'e kadar değişir. Plaka boşluk boyunca hareket ettirilirken, az ya da çok ışık enerjisinin geçmesine izin verilir. Bu tür zayıflatıcı çok hassastır ve herhangi bir ışık dalgaboyunu idare edebilir (çünkü plaka, herhangi bir ışık enerjisini, dalga boyuna bakılmaksızın aynı miktarda zayıflatır), ancak mekanik olarak pahalıdır.

Çoklayıcı (MUX) ve Demultiplexer (De-MUX)

DWDM sistemleri tek bir fiber üzerinden birkaç istasyondan sinyaller gönderdiği için, gelen sinyalleri birleştirmek için bazı araçlar içermelidir. Bu, çok sayıda fiberden optik dalga boylarını alan ve bunları bir kirişe dönüştüren bir Çoklayıcı yardımıyla yapılır. Alıcı uçta, sistem, ışık huzmesinin iletilen dalga boylarını ayrı bir şekilde tespit edilebilmeleri için ayırabilmelidir.

Çoğullama çözücüler bu işlevi, alınan ışını dalga boyu bileşenlerine ayırarak ve bunları tek tek liflere bağlayarak gerçekleştirir.

Çoklayıcılar ve Çoğullayıcılar tasarımda pasif veya aktif olabilir. Pasif tasarım prizma, kırınım ızgaraları veya filtreler kullanırken, aktif tasarım pasif cihazları ayarlanabilir filtrelerle birleştirir.

Bu cihazlardaki başlıca zorluklar, çapraz karışmayı en aza indirgemek ve kanal ayrımını en üst düzeye çıkarmaktır (iki bitişik kanal arasındaki dalga boyu farkı). Çapraz konuşma, kanalların ne kadar iyi ayrıldığının bir ölçüsü iken, kanal ayrımı her bir dalga boyunu ayırt etme yeteneğini ifade eder.

Çoklayıcı / Demultiplexer Türleri

Prizma Tipi

Dalgaboylarının basit bir çoklama veya çoğullama çözme biçimi, bir prizma kullanılarak yapılabilir.

Paralel bir polikromatik ışık huzmesi bir prizma yüzeyine çarpar ve her bir bileşen dalga boyu farklı şekilde kırılır. Burainbow effect. Çıkış ışığında, her dalga boyu bir sonrakinden bir açıyla ayrılır. Bir mercek daha sonra her dalga boyunu bir fibere girmesi gereken noktaya odaklar. Bileşenler, farklı dalga boylarını tek bir fibere çoklamak için ters yönde kullanılabilir.

Kırınım Izgara Tipi

Diğer bir teknoloji, kırınım ve optik girişim ilkesine dayanmaktadır. Polikromatik bir ışık kaynağı kırınım ızgarasına çarptığında, her dalga boyu farklı bir açıyla ve dolayısıyla uzayda farklı bir noktaya kırılır. Bir mercek kullanarak, bu dalga boyları aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi tek tek liflere odaklanabilir.Bragg grating, dalga boyu seçici aynalar olarak kullanılabilen ve DWDM sistemlerinde kanal eklemek ve bırakmak için yaygın olarak kullanılan basit bir pasif bileşendir.

Braggs ızgarası, bir mono mod fiberin çekirdeğini bir faz maskesi aracılığıyla aydınlatmak için bir mor ötesi lazer ışını kullanılarak yapılır. Lif, ışığa duyarlı hale getirmek için fosfor, germanyum veya bor ile takviye edilmiştir. Işık maskeden geçtikten sonra, elyafın içine "yazdırılan" bir saçak deseni oluşturulur. Bu, fiber çekirdek camın kırılma indisinde kalıcı bir periyodik modülasyon yaratır. Bitmiş ızgara, Bragg dalga boyundaki ışığı yansıtır (yüksek ve düşük indeksli bölgeler arasındaki optik aralığın iki katına eşittir) ve diğer tüm dalga boylarını iletir.

Ayarlanabilir Bragg Izgara

Bir Bragg elyaf ızgarası, piezoelektrik bir elemana yapıştırılabilir. Elemana bir voltaj uygulayarak, eleman gerilir, böylece ızgara gerilir ve Bragg dalga boyu daha uzun bir dalga boyuna kayar. Mevcut cihazlar, 150v'lik bir giriş için 2 nm'lik bir ayar aralığı sağlayabilir.

Dizili Dalga Kılavuzu Izgarası

Dizili Dalga Kılavuzu Izgaraları (AWG) da kırınım ilkelerine dayanmaktadır. Bazen bir optik dalga kılavuzu yönlendiricisi veya dalga kılavuzu ızgarası yönlendiricisi olarak adlandırılan bir AWG cihazı, bitişik kanallar arasındaki yol uzunluğunda sabit bir farka sahip bir dizi eğimli kanal dalga kılavuzundan oluşur. Dalga kılavuzları, giriş ve çıkıştaki boşluklara bağlanır.

Optik Çoklayıcı

Işık giriş boşluğuna girdiğinde kırılır ve dalga kılavuzu dizisine girer. Dolayısıyla, her dalga kılavuzunun optik uzunluk farkı, bir dizi fiberin bağlandığı çıkış boşluğunda faz gecikmelerine neden olur. İşlem, çıkış portlarına karşılık gelen, farklı konumda maksimum girişime sahip farklı dalga boylarına neden olur.

Çok Katmanlı Girişim Filtreleri

Farklı bir teknoloji, ince film filtreleri veya çok katmanlı girişim filtreleri adı verilen cihazlarda girişim filtreleri kullanır. İnce filmlerden oluşan filtrelerin optik yolda konumlandırılmasıyla dalga boyu demultiplekslenebilir. Her filtrenin özelliği, diğerlerini yansıtırken bir dalga boyunu iletecek şekildedir. Bu cihazları kademelendirerek, birçok dalga boyu demultiplekslenebilir.

Filtreler, makul bir maliyetle, ancak yüksek bir ekleme kaybı ile (AWG'ler düz bir spektral yanıt ve düşük ekleme kaybı sergiler) kanallar arasında iyi bir stabilite ve izolasyon sunar. Filtrenin ana dezavantajı, sıcaklığa duyarlı olmaları ve tüm ortamlarda pratik olarak kullanılamayabilmeleridir. Bununla birlikte, büyük avantajları, aynı anda çoklama ve çoğullama çözme işlemlerini gerçekleştirmek için tasarlanabilmeleridir.

OM'nin Kaplin Tipi

OM, birbirine lehimlenmiş iki veya daha fazla fiber ile etkileşimli bir yüzeydir. Genel olarak OM için kullanılır ve çalışma prensipleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

OM kuplajı, çoklama işlevini yalnızca düşük üretim maliyetiyle gerçekleştirebilir. Eksikliği yüksek ekleme kaybıdır. Şu anda, ZTWE'nin DWDM ekipmanında kullanılan OM, OM kuplajını kullanmaktadır. OD, AWG bileşenlerini benimser.

Booster Amplifiers (Optik Amplifikatörler)

Zayıflamadan dolayı, bir fiber segmentinin bir sinyali yeniden oluşturulmadan önce bütünlük içinde ne kadar süreyle yayabileceği konusunda sınırlar vardır. Optik Yükselteçlerin (OA) gelmesinden önce, iletilen her sinyal için bir tekrarlayıcı olması gerekiyordu. OA, tüm dalga boylarını aynı anda ve Optik-Elektrik-Optik (OEO) dönüşümü olmadan büyütmeyi mümkün kılmıştı. Optik amplifikatörler, optik bağlantılarda (tekrarlayıcı olarak) kullanılmasının yanı sıra, çoklamadan sonra veya çoğullama çözmeden önce sinyal gücünü artırmak için de kullanılabilir.

Optik Amplifikatör Türleri

Her optik yolda, optik amplifikatörler tek yönlü modda tekrarlayıcılar olarak kullanıldı. Gönderme yolunda bir fiber kullanılmış ve dönüş yolunda ikinci fiber kullanılmıştır. En yeni optik amplifikatörler aynı anda iki yönde çalışacaktır. İki farklı bit hızının kullanılması koşuluyla, aynı dalga boyunu iki yönde de kullanabiliriz. Bu nedenle, çift yönlü işlem için tek bir fiber kullanılabilir.

Optik amplifikatörlerin ayrıca farklı dalga boylarında çalışan bir dizi sinyali geçmek için yeterli bant genişliğine sahip olması gerekir. Örneğin, 40 nm'lik bir spektral bant genişliğine sahip bir SLA, yaklaşık on optik sinyali işleyebilir.

565 mb / s sisteminde, 500 km optik bağlantı için, 83 km aralıklarla yerleştirilmiş beş SLA optik amplifikatör gereklidir. Her amplifikatör yaklaşık 12 dB'lik bir kazanç sağlar, ancak aynı zamanda sisteme gürültü (10-9 BER) getirir.

SLA amplifikatörlerinin aşağıdaki dezavantajları vardır -

• Sıcaklık değişikliklerine duyarlı
• Gerilim değişikliklerini beslemeye duyarlı
• Mekanik titreşimlere duyarlı
• Unreliable
• Karışmaya eğilimli

Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatör (EDFA)

DWDM sistemlerinde EDFA'lar kullanılır. Erbiyum, uyarıldığında, DWDM'de kullanılan optik fiberler için düşük kayıplı dalga boyu olan 1.54 mikrometre civarında ışık yayan nadir bir toprak elementidir. Zayıf bir sinyal, bir pompa lazer kullanılarak 980 nm veya 1480 nm'de ışığın enjekte edildiği erbiyum katkılı fibere girer.

Bu enjekte edilen ışık, erbiyum atomlarını, depolanan enerjilerini 1550 nm'lik ek ışık olarak serbest bırakmaları için uyarır. Sinyal güçleniyor. EDFA'lardaki spontane emisyonlar ayrıca EDFA'nın gürültü rakamını da ekler. EDFA'ların tipik bant genişliği 100 nm'dir ve optik yol boyunca 80-120 km'lik bir aralıkta gereklidir.

EDFA ayrıca four-wave-mixingbitişik kanallar arasındaki doğrusal olmayan etkileşim nedeniyle. Bu nedenle, tekrarlayıcılar arasındaki mesafeyi artırmak için amplifikatör gücünün artırılması, daha fazla parazite yol açar.

Raman Amplifikatörü

WDM'de SLA ve EDFA amplifikatörlerinin kullanımı, daha önce açıklandığı gibi sınırlıdır ve modern WDM sistemleri, yaklaşık 300 nm'lik bir bant genişliğine sahip olan Raman Amplifikasyonuna dönmektedir. Burada, pompa lazeri, fiberin alıcı ucundadır. Karışma ve gürültü büyük ölçüde azaltılır. Bununla birlikte, Raman amplifikasyonu, yüksek pompalı bir lazerin kullanılmasını gerektirir.

Fiberdeki dispersiyon, aslında “dört dalga karıştırma” etkisini en aza indirmeye yardımcı olur. Ne yazık ki, ilk optik bağlantılar, aynı fiberler WDM sinyallerini taşıyacak şekilde yükseltildiğinde, uzun mesafelerde dağılmayı en aza indirmek için genellikle sıfır dağılımlı fiber kullandı; geniş bant optik sinyaller için ideal ortam değildirler.

WDM kullanımı için özel mono mod fiberler geliştirilmektedir. Bunlar, pozitif ve negatif dispersiyon fiberlerinin alternatif segmentlerine sahiptir, bu nedenle, toplam dispersiyon toplamı sıfıra çıkar. Bununla birlikte, bireysel bölümler, dört dalgalı karışımı önlemek için dağılım sağlar.

Hat Yükselteçleri

Ön amplifikatör (PA) ve Güçlendirici Amplifikatörden (BA) oluşan iki aşamalı bir EDFA amplifikatörüdür. İki aşama olmadan, EDFA prensibine göre sinyali 33 dB'ye kadar yükseltmek mümkün değildir (spontan emisyonun neden olduğu gürültüyü önlemek için). Hat Amplifikatörü (LA), uzun ve çok uzun mesafeli sistemler için sırasıyla 22 dB veya 33 dB'lik hat kaybını telafi eder. Tamamen optik bir sahne cihazıdır.

Hat (OFC) Ortamı

Bu, DWDM sinyallerinin üzerinden geçtiği optik fiber ortamdır. Zayıflatma ve dağılım, iletim mesafesini, bit hızı kapasitesini, vb. Belirleyen ana sınırlama faktörleridir. Normalde, 22dB ve 33dB, sırasıyla uzun mesafeli ve çok uzun mesafeli sistemlerin sekme uzunluğu için hat kaybı olarak alınır.

Çok uzun mesafe hattı dalga boyu, tekrarlayıcı (LA) olmadan 120 km olabilir. Bununla birlikte, kademeli bir dizi tekrarlayıcı ile, uzunluk 600 km'ye kadar çıkabilir ve bu, dağılım dengeleme modülü kullanılarak 1200 km'ye kadar artırılabilir. Böyle bir mesafeden sonra, sadece optik aşamada tekrarlayıcı yerine elektrik aşamasında yeniden üretime ihtiyacı vardır.

Ön Amplifikatör (PA)

Bu amplifikatör, uzak istasyondan gelen sinyali almak için terminalde DEMUX ile hat arasında arayüz oluşturmak için tek başına kullanılır. Dolayısıyla, zayıflatılmış hat sinyali DEMUX ünitesine girmeden önce +3 dBm ila 10 dBm düzeyine yükseltilir.

Optik Denetleme Kanalı

Daha düşük optik seviyedeki ayrı bir dalga boyunda (ITU-T Önerisi G-692'ye göre 1480 nm) ek verilerin (2 mbps: EOW, kullanıcıya özel veriler vb. Arayüz aracılığıyla) herhangi bir optik güvenlik hükmü olmaksızın iletilmesi işlevi, ve ana STM-n optik trafik sinyalinden bağımsız olarak, OSC tarafından gerçekleştirilir. Seçici ve çok amaçlı kanal için EOW (0,3 ila 3,4 KHz), 8 bit PCM kodunda 64 kbps'dir.

Optik Denetim Kanalı (OSC), optik hat cihazlarının kontrolüne ve izlenmesine ve ayrıca LCT kullanılarak gerçekleştirilen arıza konumu, konfigürasyon, performans ve güvenliğin yönetimine yardımcı olur.