Banginio sutankinimo technologija (WDM)

1. Banginio sutankinimo technologija (WDM) 2006 08 30 Gediminas Muraška, LITNET

2. WDM – wavelength division multiplexing • WDM – optinis bangų sutankinimas. Vienu metu optine skaidula perduodama iki 320 skirtingų bangos ilgių signalų. • Bendra teorinė sparta siekia 320 x 40Gbps = 12.8Tbps

3. Pranašumas prieš TDM

4. Veikimo principas

5. Veikimo principas l 1 l 2 l 3 l 4 • Vienkryptė sistema: • Į vieną pusę signalai perduodami viena gija • Pilnai sistemai reikia dviejų optinių gijų • Dvikryptė sistema: • Skirtingų bangos ilgių grupės skirtingoms kryptims • Pilnai sistemai užtenka vienos optinės gijos l 5 l 6 l 7 l 8 l 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6 l 7 l 8 Vienkryptė l 5 l 1 l 6 l 2 l 7 l 3 l 8 l 4 Dvikryptė

6. WDM Istorija

7. Bangos ilgių pasirinkimas

8. ITU bandos ilgių lentelė ITU-T 694.1 ir 694.2 l 1553.86 nm 1530.33 nm 0.80 nm  193.0 THz 195.9 THz 100 GHz • ITU-T llentelė pagrįsta 191.7 THz + 100 GHz • Nusako DWDM sistemų lazerių standartą

9. CWDM ir DWDM

10. CWDM ir DWDM CWDM – stambus (coarse) WDM. • Atstumai tarp gretimų kanalų – 20nm • Maksimalus kanalų skaičius – 16. DWDM – tankus (dense) WDM. • Atstumai tarp gretimų kanalų 0.2 – 0.8 nm (12.5 – 100GHz). • Maksimalus kanalų skaičius - 320.

11. CWDM privalumai ir trūkumai • Privalumai • Kaina • Paprastesnės sistemos • Trūkumai • Ribotas kanalų skaičius • Ribota sparta (2.5 – 10Gbps) • Stiprinimo problemos

12. Techninės WDM kliūtys ir ribojantys faktoriai Slopinimas Dispersija Netiesiniai reiškiniai Triukšmas Signalas yraskaitmeninis, bet perdavimasanaloginis Perduoto signalo forma Signalo forma po 1000km

13. Kova su chromatine dispersija • DSF ir NZDF tipo optinių kabelių naudojimas (ITU-T G.653 ir G.655) • Dispersijos kompensavimo įrenginiai • Kuo mažesnį impulso plotį turintys siųstuvai

14. Kova su chromatine dispersija +100 0 -100 -200 -300 -400 -500 Bendra dispersija (ps/nm) Be kompensacijos Su kompensacija Atstumas nuo siųstuvo (km) Dispersion Shifted Fiber Siųstuvas Dispersijoskompensatoriai

15. Dispersijos kompensavimo alternatyva • FBG – Fiber Bragg Grating • Mažesnis, nei įprastų kompensatorių, slopinimas • Galimybė vienodai kompensuoti visus kanalus

16. Fiber Bragg Grating

17. Ey Ex Išsiųstas signalas Gautas signalas Polarization mode dispersion nx ny • Optinis impulsas linkęs platėti, perduodant jį optine gija. Šis fenomenas daug silpnesnis, nei chromatinė dispersija ir turi nedaug įtakos spartoms, mažesnėms nei 10Gbps.

18. Kova su PMD • Sukeliantys reiškiniai: • Duomenų perdavimo sparta • Gijos šerdies asimetriškumas • Aplinkos veiksniai • Kabelio lenkimai ir apkrovos • Būdai kovoti su PMD: • Geresnės kokybės optiniai kabeliai • Signalo regeneracija • Kruopštus, gamintojo rekomendacijas atitinkantis kabelio diegimas

19. Signalų atstatymas

20. Perdavimo klaidos • Priežastys: • Siųstuvų ir imtuvų nestabilumas • Triukšmus sukelianti perdavimo terpė • Aptikti gerai, bet dar geriau ištaisyti Triukšmai Informacija Informacija Perdavimo terpė Siųstuvas Imtuvas

21. Klaidų taisymas • Klaidas taisantys kodai leidžia tiek jas aptikti, tiek ištaisyti. • FEC (forward error correction) sistema: • Prie duomenų srauto prideda papildomos informacijos. • Ištaiso perdavimo metu atsiradusias klaidas. • Net ir triukšmingoje terpėje leidžia pasiekti mažą BER (bit error rate).

22. Bit Error Rate 1 BER be FEC -10 10 Kodavimas BER riba -20 10 BER su FEC Imtuvo optinė galia (dBm) -30 10 -46 -44 -42 -40 -38 -36 -34 -32 Klaidų taisymas

23. FEC DWDM sistemose 9.58 G 10.66 G 9.58 G 10.66 G • FEC įdiegtas transponderiuose (TX, RX, 3R) • Nereikalauja jokių kitų komponentų pakeitimų IP IP FEC FEC SDH SDH FEC FEC . . . . ATM ATM FEC FEC 2.66 G 2.48 G 2.48 G 2.66 G

24. DWDM komponentai • Pasyviniai: • Multiplekseriai/demultiplekseriai • Optiniai “add/drop” multiplekseriai • Chromatinės dispersijos kompensatoriai • Aktyviniai: • Transponderiai • Stiprintuvai • SFP, GBIC, XFP, XENPAK moduliai

25. Transponderiai • Įranga keičianti “kliento” signalą į formatą, tinkamą perduoti optinėmis linijomis. • Generuojamas signalas turi atitikti ITU-T G.694.1 rekomendaciją. • Skirtingos spartos 1Gbps – 40Gbps. • Integruotos FEC galimybės.

26. Multiplekseriai/demultiplekseriai • Skirtingų bangos ilgių signalus perduoda į vieną giją bei atvirkščiai. • 4 - 40 kanalų

27. Pagrindinės mux/demux technologijos

28. Pagrindinės mux/demux technologijos

29. Pagrindinės mux/demux technologijos

30. Pagrindinės mux/demux technologijos

31. Optiniai “add/drop” multiplekseriai • Leidžia į bendrą signalą pridėti ar iš jo išimti vieną ar daugiau kanalų.

32. Stiprintuvai • Stiprinamas dėl perdavimo dideliu atstumu nusilpęs signalas. • Nereikalauja OEO signalo vertimo. • Sukuriami papildomi triukšmai. • Stiprinimas netolygus visame bangos ilgių diapazone.

33. EDFA

34. SFP, GBIC, XFP, XENPAK • Mažo formato, tiesiai į galinę kliento įrangą jungiami moduliai. • Nereikalauja papildomo signalo vertimo į ITU bangos ilgį. • Kainą mažinantis sprendimas. • SFP, GBIC – 1Gbps • XFP, XENPAK – 10Gbps

35. SFP, GBIC, XFP, XENPAK

36. LITNET topologija • 10Gbps XENPAK ir 1Gbps SFP moduliai. • Pasyvūs 8 kanalų multiplekseriai ir demultiplekseriai • EDFA technologijos stiprintuvai • FBG technologijos dispersijos kompensatoriai