АНАЛІЗ МЕРЕЖЕВОГО ТРАКТУ
Вступ
Мережевий тракт представляє собою елемент конструкції будь-якої мережі. Саме від величин пропускних здатностей мережевих трактів залежатимуть основні технічні показники мереж.
Сучасні магістральні мережі, внаслідок різкого підвищення вимог до об'ємів інформації поступово виключили радіорелейні лінії, мідні симетричні та коаксіальні кабелі з експлуатації в якості транспортних каналів. Слід додати, що вимоги до достовірності переданої інформації зростають пропорційно вимогам до об'ємів інформації, що передається.
Для спектрального ущільнення був розглянутий комплекс ефектів, що виникають у направляючій системі - оптичному волокні та є нелінійними. За допомогою розгляду була виведена узагальнююча математична модель якості передавання оптичного каналу групового оптичного тракту системи з DWDM. Використання рівняння балансу спектральної енергії продемонструвало доволі рівномірну залежність перехресних канальних завад від частотного діапазону, енергія завад збільшується із зростанням кількості каналів у оптичному груповому тракті.
Методика розрахунку завантаженості структури за топологією мережі дозволяє, таким чином визначити і рівень завад у мережі, що була б реалізована за технологією повністю оптичних мереж.
Топологічний аналіз також дав можливість створити новий інструментарій - структуру потоків та керувати ним у межах можливостей високорівневих технологій мережевого менеджменту.
1 ПРОПУСКНА ЗДАТНІСТЬ ЛІНІЙНОГО ТРАКТУ З ТDМ
Часове ущільнення дало можливість нарощувати пропускну здатність трактів перших цифрових систем передавання. Відносна простота та неспростовна логіка побудови обладнання, у якому застосовувався принцип часового ущільнення дозволила йому вийти на перше місце в телекомунікаційному світі та надалі утримувати першість серед цифрових багатоканальних методів ущільнення.
Основною проблемою при застосуванні часового ущільнення в оптичних транспортних інфокомунікаційних мережах є дисперсія оптичних волокон. Зі зменшенням тривалості символу дисперсійні ефекти можуть стати на перешкоді, якщо не вдатися до засобів компенсації дисперсії, як матеріальної так і поляризаційно модової. Одною з цілей даної роботи було проаналізувати методи компенсації дисперсії у волокнах та розробити систему автоматичної компенсації поляризаційно-модової дисперсії. Компенсація поляризаційно-модової дисперсії, наприклад, дозволяє підвищити пропускну здатність тракту мінімум в 1,4 рази - з урахуванням об'ємів інформації, що передається трактами це значне мінімальне поліпшення.
Розгляд питання швидкостей передавання інформації проводиться також при розгляді якісних показників передавання оптичним каналом, оскільки формування спектру оптичного сигналу напряму залежить від тривалості інформаційного імпульсу.
2 ПРОПУСКНА ЗДАТНІСТЬ ЛІНІЙНОГО ТРАКТУ З WDM
Спектральне ущільнення дозволяє зробити оптичну мережу високопродуктивною. Також ця технологія відкриває можливості гнучкого мережевого конфігурування надає набору вузлів та ланок властивостей повністю оптичної мережевої структури.
Найкращим чином інженери фірм розробників та операторів оперують лише параметром «кількість каналів у волокні». Потужність у каналі на стандартному обладнанні регулюється зазвичай не гнучко, а ступінчасто. Тому назріла необхідність вивчити поведінку оптичного каналу в екстремальних умовах надвисокого ущільнення каналів Н-DWDM та не експлуатаційних значень вхідної потужності кожного каналу.
Для цього у нагоді став математичний апарат для аналізу якості передавання в оптичному каналі на основі обчислення співвідношення сигнал/шум після проходження всіх компонентів системи.
Складність нелінійних фізичних ефектів у волокнах не завжди дозволяє однозначно оцінити величину негативних меж канальних впливів.
За допомогою запропонованої моделі, яка була алгоритмізована та перетворена в програмну з'явилася можливість проаналізувати та оптимізувати модель реальної системи передавання з DWDM, обрати необхідне обладнання з найкращими сукупними характеристиками передавання в оптичному каналі та визначити оптимальну кількість компонентів (наприклад дорогих оптичних підсилювачів) такого обладнання. Проведення подібних досліджень на реальних прототипах систем є очевидно неможливим з економічних причин.
Таким чином, аналіз технології спектрального ущільнення зводиться до визначення максимально можливої кількості каналів та потужності при вводі у волокно. Підбір параметрів волокна є складовою частиною роботи, тому розглянуті різні типи волокон з рекомендаціями їх застосування.
3 АСПЕКТИ ЯКОСТІ ПЕРЕДАВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ В DWDM СИСТЕМАХ
3.1 Q-ФАКТОР - ФАКТОР ЯКОСТІ ПЕРЕДАВАННЯ
Q-фактор - це електричне відношення сигнал/шум (Electrical Signal-to-Noise Ratio (ESNR)) на вході вирішувальної схеми приймача. Питанням виміру Q-фактора присвячена рекомендація ITU O.201. Взаємозв'язок Q-фактора та параметра BER (рівня бітових помилок) описано у ITU G.Sup. 39.
Згідно з 0.201 (див. рис.1) Q-фактор визначається як: . Тут та - рівні напруги передачі «1» та «0», а та є девіаціями розподілення шуму на рівнях "1" та "0".
є положенням порогу вирішення логічної схеми приймача.
Sampling phase — випадковий період фази.
Рис. 1 Параметри для визначення Q-фактора
Отже Q-фактор є одним з основних параметрів, які характеризують оптичний канал системи передавання, причому неважливо, чи ця система зі спектральним ущільненням, чи вона є одноканальною.
3.2 ЕТАЛОННІ ТОЧКИ ВОСПІ
Приймемо наступні еталонні точки DWDM-системи (див. рис 2):
Рис.2 Еталонні точки ВОСПІ
- Точка MP1-S на вході оптичного волокна (умовно точка 1)
- Точка MPI-R на виході оптичного волокна (умовно точка 2)
Точка 1 включає оптичний сигнал джерела випромінювання, причому вже цей сигнал піддається впливам як мінімум 2-ох факторів:
а) недосконалість спектральної характеристики випромінювача (її розширення),
б) варіації типу джиттер(швидкі коливання) і вандер(повільні коливання) оптичної частоти випромінювача.
Щодо першого випадку, то зміни форми спектральної характеристики мають лежати у межах заявлених виробником, які зазначаються у технічній документації, за умови дотримання умов експлуатації джерел випромінювання. Варіації частоти випромінювання присутні практично у кожному випромінювачі, який випромінює модульований оптичний сигнал. У одних випадках ці зміни незначні, тому ними можна знехтувати. Але існують ситуації, коли система стабілізації частоти лазера не здатна забезпечити реагування на зміну умов експлуатації (зовнішнє середовище, аварійна ситуація) і тоді коливання частоти негативно впливають на якість роботи системи передавання внаслідок наступних причин:
- більшість випромінювачів передбачають фільтрацію сигналу, і тоді сигнальний спектр поза смугою пропускання оптичного фільтру відсікається, що негативно відбивається на потужності канального сигналу, який надалі має передаватися оптичним лінійним трактом.
- частина спектру канального сигналу, все ж буде утворювати перехресні завади із сусідніми оптичними каналами. Причому, тільки використання дорогих фільтрів на різні частоти допоможе уникнути цього.
Обидва формулювання стосуються використанню завідомо прийнятних джерел випромінювання (якісних одно частотних лазерів). Однозначно вони будуть справедливі у тому випадку, якщо якість джерел випромінювання піддається сумнівам, або леєрні випромінювачі безпосередньо посилають оптичне випромінювання на оптичний мультиплексор.
Починаючи з точки 1 і до точки 2 маємо оптичний лінійний тракт. Оптичні волокна, особливо за умови високих оптичних потужностей, що передаються, мають здатність виявляти нелінійні ефекти. Тобто, в околі точки 1 буде спостерігатися розсіювання, що спричинятиме переніс енергії оптичних каналів як у позаканальний діапазон, так і утворення значних паразитних перехресних завад, причому, як правило, низькочастотні канали збагачуються складовими з високочастотних. Крім того, внаслідок дії так званого чотирихвильового змішування утворюються чисельні складові у всьому спектральному діапазоні передавання, частина з яких спричинить ті ж самі перехресні завади. Всі перехресні завади в загальному викликають зниження показника сигнал/шум у кожному з оптичних каналів. Тобто, досягнення високих значень Q-фактора стає все більш проблематичним із збільшенням дії завад.
Якщо у оптичному лінійному тракті застосовані оптичні підсилювачі, то вони вносять як власні шуми, так і шуми, які накопичені до кожного з підсилювачів. Звичайно, накопичені шуми мають значно нижчий рівень, ніж корисний сигнал, але все ж погіршення відношення сигнал/шум має місце.
На точці 2 маємо оптичний сигнал, який необхідно детектувати. Неозброєним оком видно, що всі негативні зміни у спектральному складі сигналу не можуть бути виправлені на приймальному кінці. Отже, аналізові, у першу чергу піддати ділянку між точкою 1 та точкою 2, а також усі фактори які на ній присутні.
Ділянка до точки 1 може бути теоретично проаналізована, але параметри випромінювачів і є тим підґрунтям, на якім буде лежати даний аналіз. Саме туї є можливість оцінити первинний взаємний вплив сусідніх каналів, ще до вводу в оптичний тракт.
Після точки 2 існує лише один критичний параметр, на який слід звернути увагу - це шуми приймача при заданому рівні чутливості. Необхідно відзначити, що при оптичному демультиплексуванні використовується, як правило, дзеркальна копія механізму мультиплексування, тому характеристики взаємних канальних впливів на цій ділянці є аналогічними до тих самих характеристик оптичного мультиплексора.
3.3 ЗВ'ЯЗОК МІЖ Q-ФАКТОРОМ КАНАЛУ ТА КОЕФЩІЄНТОМ ПОМИЛОК
Основним системним параметром, що характеризує якісні характеристики системи з цифровим методом передачі є достовірність передавання інформації. Як вже відмічалося, для цифрових систем передачі таким коефіцієнтом є Кпом (BER) або ймовірності Рпом, що виникають в процесі передачі деякого числа повідомлень (біт інформації). Взагалі кажучи Рпом можна інтерпретувати, як функцію від відношення с/ш , тобто . Для двійкових цифрових каналів такою функцією є функція Крампа, що протабульована та широко використовується в інженерних розрахунках. Таким чином розрахунок Рпом еквівалентиний розрахунку с/ш, а це у свою чергу реалізується за допомогою аналізу загальних шумів каналу системи, до складу яких включаються перехресні завади, шуми апаратури, волокна і т.д.
Страницы: 1, 2
