Организация дуплексного канала по 1 волокну
Передача данных по одному волокну
Описание
Существует несколько способов организации дуплексного канала связи по одному оптическому волокну, все они основаны на втором законе оптики:
Закон независимого распространения лучей — второй закон геометрической оптики, который утверждает, что световые лучи распространяются независимо друг от друга.
То есть предполагается, что лучи не влияют друг на друга, и распространяются так, как будто других лучей, кроме рассматриваемого, не существует.
1) Использование WDM SFP+ модулей для организации высокоскоростных дуплексных каналов со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с на разных длинах волн (BiDi), например 1270 и 1310 нм WDM SFP+ 1310/1270 DDM. Эти модули предназначены для организации дуплексного канала связи в одном волокне. SFP+ модули поддерживают функцию DDM, которая в реальном времени позволяет проследить параметры работы устройства, такие как рабочая температура, отклонение тока лазера, излучаемая оптическая мощность, принимаемая оптическая мощность, также поддерживается система сигнализации о выходе параметров за пределы установленных допусков.
2) Применение оптических циркуляторов для передачи по одному волокну и на одной длине волны два потока данных в разных направлениях. Оптический циркулятор представляет собой полностью пассивное устройство, принцип работы которого основан на эффекте невзаимного поворота плоскости поляризации (так называемый Эффект Фарадея). Для передачи данных используются две перпендикулярных друг другу поляризованных плоскости. По одной из них оптический сигнал поступает в одну сторону, а по другой - в обратную сторону.
3) Использование CWDM уплотнения благодаря которому возможна передача на скорости до 90Гбит/с по одному волокну
В технологии CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) используется 18 длин волн из диапазона 1270-1610 нм с шагом 20 нм, что позволяет организовать 9 дуплексных каналов связи с любой скоростью передачи данных. Каждый из этих 9 каналов может быть организован по любому из существующих протоколов передачи данных, будь то Fibre Channel, STM , GE или 10 GE Ethernet.
4) Использование DWDM уплотнения благодаря которому возможна передача 200Гбит/с и более по одному волокну на значительные расстояния пример организации канала 80Гбит/с по 1 ОВ
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) — технология плотного мультиплексирования с разделением по длине волны. Суть технологии DWDM заключается в том, что по одному оптическому волокну передаются несколько информационных каналов на различных длинах волн, что позволяет максимально эффективно использовать возможности волокна. Это позволяет максимально увеличить пропускную способность ВОЛС, не прокладывая новые кабели и не устанавливая новое оборудование. Кроме того, работать с несколькими каналами в волокне намного удобнее, чем работать с разными волокнами, так как для обработки любого числа каналов требуется один мультиплексор DWDM.
Недостатком всех указанных технических решений следует признать их достаточно высокую стоимость.
5) Передача данных на одной несущей во встречных направлениях.
На данный момент это новое направление в волоконно-оптических системах передач, поэтому опишем немного подробнее как это работает:
Технический результат, состоит в повышении эффективности использования существующих оптических волокон и спектрального диапазона и увеличении максимально возможного числа дуплексных каналов организованных в одном волокне в два раза без перехода на спектральное уплотнение более высокого уровня.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать специальные SFP модули при организации дуплексного канала связи в одном волокне с использованием одной несущей длины волны для приема и передачи сигнала. Волоконно-оптическая линия связи, на концах которой установлены делители потоков, концы которых соединены соответственно с оптическим передатчиком и оптический приемник, причем в качестве делителей потоков оно содержит прозрачные двунаправленные устройства объединения/разделения сигналов, подключенные к оптическому волокну неотражающим соединением при обеспечении отношения полезного сигнала на входе приемника к уровню отраженного сигнала большего, чем минимально допустимое отношение сигнала шум приемника.
В данном варианте реализации, неотражающее соединение может быть выполнено путем сварки или склеивания. Однако возможны и другие варианты.
Существующие способы организации дуплексного канала требуют либо два волокна, либо использования двух несущих длин волн для приема и передачи сигнала. Данные способы неэффективны, так как для организации дуплексного канала связи требуются значительное количество ограниченных ресурсов (оптическое волокно, спектральный диапазон). Например, при использовании CWDM уплотнения по привычным схемам можно организовать только 9 дуплексных каналов.
В последнее время наметилась тенденция роста требований на емкость и скорость передачи данных. Схема организации дуплексного канала связи в одном волокне с использованием одной несущей длины волны для приема и передачи за счет эффективного использования частотного диапазона позволит увеличить максимально возможное число дуплексных каналов в два раза, данная схема обеспечивает стабильную работу каналов как в линии с использованием волнового уплотнения, так и без него, причем для данной схемы не важен тип используемого волнового уплотнения (WDM, CWDM, DWDM, HDWDM). Создание дуплексного канала не приведет к появлению помехи связанной с четырех волновым смещением, так как канал будет использовать только одну несущую частоту, а не две как в классической схеме.
Блоки и элементы схемы организации дуплексных каналов связи в одном волокне с использованием одной несущей частоты для приема и передачи имеют следующее функциональное назначение:
- оптический передатчик - выдает оптический модулированный информационный сигнал с несущей частотой, выделенной для определенного канала (активный элемент);
- оптический приемник - принимает и обрабатывает оптический модулированный информационный сигнал с несущей частотой, выделенной для определенного канала (активный элемент);
- двунаправленное (прозрачное) устройство объединения/разделения сигналов - разделяет/объединяет в пространстве оптические сигналы приема и передачи, обеспечивая деление потоков (пассивный элемент);
- волоконно-оптическая линия связи - среда передачи информационного оптического сигнала (пассивный элемент).
Рассмотрим принцип работы схемы. Оптический передатчик выдает оптический модулированный информационный сигнал с несущей длиной волны, выделенной для определенного канала. Далее сигнал поступает на один из выходов двунаправленного (прозрачного) устройства объединения/разделения сигналов, пройдя через него, сигнал попадает в волокно, по которому распространяется как приемный, так и передающий сигнал данного канала. Далее сигнал распространяется по линейному тракту волоконно-оптической линии связи, на выходе из которого он поступает на общий вход двунаправленного (прозрачного) устройства объединения/разделения сигналов. В устройстве объединения/разделения сигналов информационный сигнал делится на две части. Одна часть сигнала поступает на оптический передатчик и гасится на изоляторе лазера, а вторая поступает на оптический приемник, который принимает и обрабатывает сигнал. Все пассивные элементы волоконно-оптической сети связи должны быть прозрачны и соответственно обеспечивать одновременную передачу сигналов в обоих направлениях. В случае использования данной схемы в сети с применением волнового уплотнения, все двунаправленные (прозрачный) оптические устройства объединения/разделения устанавливают за пределами распространения группового сигнала и соответственно они вносят затухания только в сигнал канала, а не линии.
Данная схема очень чувствительна к воздействию отраженных сигналов, так как отраженный сигнал, пройдя через устройство объединения/разделения сигналов, попадает не только на изолятор лазера (передатчика) но и на оптический приемник. Должно соблюдаться условие, при котором: отношение полезного сигнала на входе приемника к уровню отраженного сигнала больше, чем минимально допустимое отношение сигнал шум приемника. Поэтому крайне не желательно использовать разъемные соединения без компенсации отраженного сигнала в линейной части тракта.
Закон независимого распространения лучей — второй закон геометрической оптики, который утверждает, что световые лучи распространяются независимо друг от друга.
То есть предполагается, что лучи не влияют друг на друга, и распространяются так, как будто других лучей, кроме рассматриваемого, не существует.
1) Использование WDM SFP+ модулей для организации высокоскоростных дуплексных каналов со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с на разных длинах волн (BiDi), например 1270 и 1310 нм WDM SFP+ 1310/1270 DDM. Эти модули предназначены для организации дуплексного канала связи в одном волокне. SFP+ модули поддерживают функцию DDM, которая в реальном времени позволяет проследить параметры работы устройства, такие как рабочая температура, отклонение тока лазера, излучаемая оптическая мощность, принимаемая оптическая мощность, также поддерживается система сигнализации о выходе параметров за пределы установленных допусков.
2) Применение оптических циркуляторов для передачи по одному волокну и на одной длине волны два потока данных в разных направлениях. Оптический циркулятор представляет собой полностью пассивное устройство, принцип работы которого основан на эффекте невзаимного поворота плоскости поляризации (так называемый Эффект Фарадея). Для передачи данных используются две перпендикулярных друг другу поляризованных плоскости. По одной из них оптический сигнал поступает в одну сторону, а по другой - в обратную сторону.
3) Использование CWDM уплотнения благодаря которому возможна передача на скорости до 90Гбит/с по одному волокну
В технологии CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) используется 18 длин волн из диапазона 1270-1610 нм с шагом 20 нм, что позволяет организовать 9 дуплексных каналов связи с любой скоростью передачи данных. Каждый из этих 9 каналов может быть организован по любому из существующих протоколов передачи данных, будь то Fibre Channel, STM , GE или 10 GE Ethernet.
При спектральном уплотнении CWDM сигналы на различных длинах волн вводятся в магистральное одно волокно с применением специального пассивного устройства – оптического мультиплексора. Для разделения сигналов на обратной стороне линии используется оптический демультиплексор – он разделяет сигналы и выводит различные длины волн на различные выходы. В общем случае, мультиплексор и демультиплексор – это одно устройство.
4) Использование DWDM уплотнения благодаря которому возможна передача 200Гбит/с и более по одному волокну на значительные расстояния пример организации канала 80Гбит/с по 1 ОВ
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) — технология плотного мультиплексирования с разделением по длине волны. Суть технологии DWDM заключается в том, что по одному оптическому волокну передаются несколько информационных каналов на различных длинах волн, что позволяет максимально эффективно использовать возможности волокна. Это позволяет максимально увеличить пропускную способность ВОЛС, не прокладывая новые кабели и не устанавливая новое оборудование. Кроме того, работать с несколькими каналами в волокне намного удобнее, чем работать с разными волокнами, так как для обработки любого числа каналов требуется один мультиплексор DWDM.
Недостатком всех указанных технических решений следует признать их достаточно высокую стоимость.
5) Передача данных на одной несущей во встречных направлениях.
На данный момент это новое направление в волоконно-оптических системах передач, поэтому опишем немного подробнее как это работает:
Технический результат, состоит в повышении эффективности использования существующих оптических волокон и спектрального диапазона и увеличении максимально возможного числа дуплексных каналов организованных в одном волокне в два раза без перехода на спектральное уплотнение более высокого уровня.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать специальные SFP модули при организации дуплексного канала связи в одном волокне с использованием одной несущей длины волны для приема и передачи сигнала. Волоконно-оптическая линия связи, на концах которой установлены делители потоков, концы которых соединены соответственно с оптическим передатчиком и оптический приемник, причем в качестве делителей потоков оно содержит прозрачные двунаправленные устройства объединения/разделения сигналов, подключенные к оптическому волокну неотражающим соединением при обеспечении отношения полезного сигнала на входе приемника к уровню отраженного сигнала большего, чем минимально допустимое отношение сигнала шум приемника.
В данном варианте реализации, неотражающее соединение может быть выполнено путем сварки или склеивания. Однако возможны и другие варианты.
Существующие способы организации дуплексного канала требуют либо два волокна, либо использования двух несущих длин волн для приема и передачи сигнала. Данные способы неэффективны, так как для организации дуплексного канала связи требуются значительное количество ограниченных ресурсов (оптическое волокно, спектральный диапазон). Например, при использовании CWDM уплотнения по привычным схемам можно организовать только 9 дуплексных каналов.
В последнее время наметилась тенденция роста требований на емкость и скорость передачи данных. Схема организации дуплексного канала связи в одном волокне с использованием одной несущей длины волны для приема и передачи за счет эффективного использования частотного диапазона позволит увеличить максимально возможное число дуплексных каналов в два раза, данная схема обеспечивает стабильную работу каналов как в линии с использованием волнового уплотнения, так и без него, причем для данной схемы не важен тип используемого волнового уплотнения (WDM, CWDM, DWDM, HDWDM). Создание дуплексного канала не приведет к появлению помехи связанной с четырех волновым смещением, так как канал будет использовать только одну несущую частоту, а не две как в классической схеме.
Блоки и элементы схемы организации дуплексных каналов связи в одном волокне с использованием одной несущей частоты для приема и передачи имеют следующее функциональное назначение:
- оптический передатчик - выдает оптический модулированный информационный сигнал с несущей частотой, выделенной для определенного канала (активный элемент);
- оптический приемник - принимает и обрабатывает оптический модулированный информационный сигнал с несущей частотой, выделенной для определенного канала (активный элемент);
- двунаправленное (прозрачное) устройство объединения/разделения сигналов - разделяет/объединяет в пространстве оптические сигналы приема и передачи, обеспечивая деление потоков (пассивный элемент);
- волоконно-оптическая линия связи - среда передачи информационного оптического сигнала (пассивный элемент).
Рассмотрим принцип работы схемы. Оптический передатчик выдает оптический модулированный информационный сигнал с несущей длиной волны, выделенной для определенного канала. Далее сигнал поступает на один из выходов двунаправленного (прозрачного) устройства объединения/разделения сигналов, пройдя через него, сигнал попадает в волокно, по которому распространяется как приемный, так и передающий сигнал данного канала. Далее сигнал распространяется по линейному тракту волоконно-оптической линии связи, на выходе из которого он поступает на общий вход двунаправленного (прозрачного) устройства объединения/разделения сигналов. В устройстве объединения/разделения сигналов информационный сигнал делится на две части. Одна часть сигнала поступает на оптический передатчик и гасится на изоляторе лазера, а вторая поступает на оптический приемник, который принимает и обрабатывает сигнал. Все пассивные элементы волоконно-оптической сети связи должны быть прозрачны и соответственно обеспечивать одновременную передачу сигналов в обоих направлениях. В случае использования данной схемы в сети с применением волнового уплотнения, все двунаправленные (прозрачный) оптические устройства объединения/разделения устанавливают за пределами распространения группового сигнала и соответственно они вносят затухания только в сигнал канала, а не линии.
Данная схема очень чувствительна к воздействию отраженных сигналов, так как отраженный сигнал, пройдя через устройство объединения/разделения сигналов, попадает не только на изолятор лазера (передатчика) но и на оптический приемник. Должно соблюдаться условие, при котором: отношение полезного сигнала на входе приемника к уровню отраженного сигнала больше, чем минимально допустимое отношение сигнал шум приемника. Поэтому крайне не желательно использовать разъемные соединения без компенсации отраженного сигнала в линейной части тракта.
