Cuprins Întroducere ........................................... ...................... .................................... .................................... ......................... .... 4 comunicaţiilor prin fibra optică Capitolul 1 . Istoria dezvoltării comunicaţiilor
1.1 Utilizarea sistemelor DWDM ................................. ............................................. ................... ....... 5 1.2 Viitorul sistemelor WDM ....................... ................................... ........................ ....................... ........... 5
Capitolul 2 . Bazele tehnologiei WDM 2.1 Multiplexarea prin divizarea lungimii de undă undă .....................
6
2.2 Descrierea generală a sistemei DWDM ...................................
7
2.3 Componentele sistemei DWDM ................................. .............................................. ............... 8 2.3.1 Emiţătoare
...................... .................................. ......................... ......................... ........................ ............... ... 8
2.3.1.1 Lungimile de undă de transmisiune standart st andart ....... 11 2.3.1.2 Sabilizatoare de lungimi de undă ......................... 11 2.3.2 F otor eceptor ceptor i ..................... ................................. ......................... ......................... ....................... ...........
12
2.3.3 A tenuatoar tenu atoar e ......................... ..................................... ........................ ........................ ...................... ..........
14
2.3.4 Comu tatoar e ........................... ......................................... .......................... ........................ ................ ....
15
.5 Dispozitive Dispozitive optice optice de comutaţ comutaţ i e Cr oss 2.3 oss ......................... ............................. ....
15
2.3.5.1 Dispozitive de adresă de întroducere/ evi....................................... ................... ...... denţiere a canalelor ..........................
16
2.3.6 Rami f i catoar e de u n de ....................... ................................... ........................ ............... ...
17
2.3.7 Di D i spozi pozi ti ve de compensar compensar e a dis di sper per si ei ..................... .......................... .....
17
2.3.8 Multiplexoare şi demultiplexoare ...................... .................................. ............
18
2.3.9 Multiplexoare optice de int/ieş .....................................
19
2.3.10 Am pli pl i f i catoar e opti ce ....................... ................................. ...................... ............... ...
20
2.4 Compararea TDM şi WDM .............................................
22
2.4.1 Flexibilitatea structurii liniilor de comunicaţii
22
2.4.2 Viteza de transmisiune transmisiune ...................... ................................... ...............
22
Capitolul 3 Parametrii de bază a sistemei WDM
..............................................................
23
3.2 Multiplexoare şi demultiplexoare ......................................
23
3.1 Problemele de bază
3.2.1 3.2.1 Banda de tr ansmi ansmi si un e a canal canal ul ui ......................... ............................ ...
25
3.2.1.1 Lungimea de undă centrală .............................
25
3.2.1.2 Intervalul între canale ..................... ................................... ................. ...
26
3.2.1.3 Banda de transmisiune transmisiune ....................... .................................... .............
26
3.2.1.4 Izolarea şi perturbaţii încrucişate ....................
28
3.2.1.5 Neregularitatea Neregularitatea vîrfului de putere în spectrul canalului ......................... ...................................... .......................... .......................... .................. .....
30
3.2.2 Ef E f ecte de polar pol ar i zar e ............... ............................. ........................ ...................... .............. ..
30
3.2.2.1 Pierderi dependente de polarizare PDL .........
31
..................... ........... . 3.2.2.2 Dispersie modală de polarizare ..........
32
3.2.3 Pi er der der i într nt r odus odu se ........................... ....................................... ........................ ................ ....
33
3.2.4 Di r ecti vitatea vi tatea ................. ............................. ........................ ........................ ...................... ..........
34
3.2.5 Pi er der der i l a r ef l exi e .................... .................................. .......................... .................... ........
35
3.3 Fibra optică .................... ................................ .......................... .......................... ........................ ................
36
...................... ................................. ....................... ............... ...
36
3.3.2 3.3.2 Di sper per si a ondu ondull atori e .................................................
36
3.3.3 Dispersia materială
...................... .................................. ........................ .................. ......
37
3.3.4 Dispersie modală de polarizare PMD .......................
37
3.4 Amplificatoare optice ................... ................................ ......................... ....................... ...........
38
3.5 Emiţătoare .........................................................................
38
3.5.1 Emiţătoare optice .......................................................
39
3.5.2 Modulatoarele emiţătorului ....................... ................................... ................ ....
40
3.5.3 Stabilizatoare a lungimii de undă .............................
40
3.6 Receptoare ...................... .................................. ........................ ........................ ........................ ................
40
3.7 Compensatoare de dispersie ................... ............................... ......................... .............
41
3.3.1 Dispersia intermodală
Capitolul 3 Parametrii de bază a sistemei WDM
..............................................................
23
3.2 Multiplexoare şi demultiplexoare ......................................
23
3.1 Problemele de bază
3.2.1 3.2.1 Banda de tr ansmi ansmi si un e a canal canal ul ui ......................... ............................ ...
25
3.2.1.1 Lungimea de undă centrală .............................
25
3.2.1.2 Intervalul între canale ..................... ................................... ................. ...
26
3.2.1.3 Banda de transmisiune transmisiune ....................... .................................... .............
26
3.2.1.4 Izolarea şi perturbaţii încrucişate ....................
28
3.2.1.5 Neregularitatea Neregularitatea vîrfului de putere în spectrul canalului ......................... ...................................... .......................... .......................... .................. .....
30
3.2.2 Ef E f ecte de polar pol ar i zar e ............... ............................. ........................ ...................... .............. ..
30
3.2.2.1 Pierderi dependente de polarizare PDL .........
31
..................... ........... . 3.2.2.2 Dispersie modală de polarizare ..........
32
3.2.3 Pi er der der i într nt r odus odu se ........................... ....................................... ........................ ................ ....
33
3.2.4 Di r ecti vitatea vi tatea ................. ............................. ........................ ........................ ...................... ..........
34
3.2.5 Pi er der der i l a r ef l exi e .................... .................................. .......................... .................... ........
35
3.3 Fibra optică .................... ................................ .......................... .......................... ........................ ................
36
...................... ................................. ....................... ............... ...
36
3.3.2 3.3.2 Di sper per si a ondu ondull atori e .................................................
36
3.3.3 Dispersia materială
...................... .................................. ........................ .................. ......
37
3.3.4 Dispersie modală de polarizare PMD .......................
37
3.4 Amplificatoare optice ................... ................................ ......................... ....................... ...........
38
3.5 Emiţătoare .........................................................................
38
3.5.1 Emiţătoare optice .......................................................
39
3.5.2 Modulatoarele emiţătorului ....................... ................................... ................ ....
40
3.5.3 Stabilizatoare a lungimii de undă .............................
40
3.6 Receptoare ...................... .................................. ........................ ........................ ........................ ................
40
3.7 Compensatoare de dispersie ................... ............................... ......................... .............
41
3.3.1 Dispersia intermodală
3.8 Comutatoare ..................... ................................. ........................ ........................ ........................ ............
42
3.9 Atenuatoare ...................... .................................. ......................... ......................... ........................ ............
42
3.10 Izolatoare .................... ................................ ......................... ......................... ........................ ............... ...
43
Introducere În prezent prezent sistemele de comunicaţii stau la baza dezvoltării societăţii . Cerinţele faţă de serviciile de comunicaţii , de la linia telefonică obişnuită pînă la accesul la internet creşte . Aceasta înaintează noi cerinţe faţă de reţelele de comunicaţii moder ne , capacitatea lor de transmitere , siguranţă . Acum este recunoscut faptul , că pentru a satisface cerinţele societăţii în transmisiunea informaţiei se poate numai prin reţele de fibre optice . Creşterea cerinţelor faţă de banda de trecere are un caracter nedeterminat . Tehnologia ATM , IP , SDH în timpul apropiat pot să nu se descurce cu creşterea volumului de informaţie transmis tran smisăă . Aceasta impune căutarea soluţiilor , care au rezervă mare în capacitatea de transmisiune . Tehnologia care permite de a crea reţele optice flexibile ramificate cu posibilităţi nelimitate de creştere a benzii de frecvenţă , este tehnologia de multiple xare a lungimilor de undă WDM ( Wavelength Division Multiplexing ) . Esenţa tehnologiei WDM constă în faptul , că pe o fibră optică concomitent se transmit cîteva canale de inf ormaţie inf ormaţie la diferite lugimi de undă , ce permite de a utliza maxim efectiv fibra optică . optică . Tehnologia WDM permite de a mări de multe ori capacitatea de transmisiune a fibrelor optice fără a instala cabluri noi şi şi fără fără instalarea dispozitivelor noi . Primele sisteme WDM avea două canale în ferestrele 1330 şi 1550 nm . Apoi au apărut sisteme cu 4 canale , cu distanţa dintre canale 8 -10 nm în ferastra 1550 nm . Mai apoi a apărut tehnologia de multiplexare densă a lungimilor de undă DWDM ce a adus la apar iţia iţia sistemelor cu 8 , 16 , 32 , 64 de canale . În prezent distanţa standard între canale se consideră 0,8 nm .
Capitolul 1 Istoria dezvoltării comunicaţiilor prin fibra optică 1.1 Utilizarea sistemelor DWDM Sistemele DWDM se utilizează din anul 1996 în general la linii de comunicatie de distanţe mari , unde în primul rînd se cerea creşterea capacităţii de transmisie . În SUA companiile de telecomunicaţii locale CLEC ( Competitive Local Exange Carrier ) şi unii operatori a reţelelor de t ransmisiune a datelor utiliz ează sistemele DWDM pentru micşorarea sarcinii pe porţiunile r etelei mai activ utilizate . În ultimul timp au apărut sisteme DWDM elaborate în special pentru reţele locale şi regionale MAN ( Metropolitan Area Networks ) . Reconectarea la canalele de re zervă în caz de necesitate se efectiază cu mult mai repede ca în reţelele SDH/SONET , ce extinde posibilitătile de transmisiune a informatiei . Dezvolatarea tehnologiei DWDM permite de a spera , că mai degrabă sau mai tîrziu vor fi create şi se vor utiliza reţele complet optice AON ( All Optical Network ) , în care semnalele optice nu se vor transforma în electrice în nodurile intermediare .
1.2 Viitorul sistemelor WDM Necesitatea în creşterea capacităţii de transmitere a reţelelor se dublează în fiecare an . Înafară de aceea , această necesitate , se răspîndeşte geografic . În prezent tehnologia DWDM asigură cea mai mare creştere a benzii de transmisiune .În multe cazuri datorită utilizării tehnologiei DWDM capacitatea de transmisiune prin fibra optică poate fi mărită de sute de ori . După cum se vede tehnologia DWDM încă nu degrabă va ajunge la limitele sale în ceea ce priveşte capacitatea de transmisie . Cum a fost spus mai sus , în sisteme experimentale sa ajuns la transmiterea a cîteva sute de canale prin fibra optică . Creşterea în continuare a numărului de canale poate fi asigurată pe baza micşorării intervalului spectral între ele , folosind amplificatoare EDFA cu o lărgime mai mare a spectrului ( de exemplu conectînd diapazonul L - de la1565 - 1625 nm ) , sau pe baza folosirii fibrelor speciale , care permit de efectuat transmisiunea în diapazonul 1200 nm fără preamplificare adăugătoare . Creşterea capacităţii de transmisie se asigură prin creşterea
vitezii de transmisiune a datelor în fiecare canal . În sistemele digitale contemporane de transmisiune această viteză este de 2,5 Gbit/s sau 10 Gbit/s . Cerinţele la transmisiunea prin Internet a semnalelor audio şi video în timp real , va duce la utilizarea largă a sistemelor DWDM şi micşorarea costului lor .
Fig.1.3 Evoluţia tehnologiei de comunicaţii în timpul apropiat va permite de a aduce fibra optică pînă la fiecare calculator
Capitolul 2 Bazele tehnologiei WDM 2.1 Multiplexarea prin divizarea lungimii de undă În tehnologia WDM lipsesc multe limitări şi greutăţi tehnologice , ce sînt caracteristice TDM . Pentru a mări capacitatea de transmisiune , în loc de a mări viteza de transmisiune într-un singur canal , cum este realizat în tehnologia TDM , în tehnologia WDM se măresc numărul de canale care se utilizează în sistema de transmisiune . Creşterea capacităţilor de transmitere se efectuiază în tehnologia WDM fără schimbarea cablului , ce prevede cheltuieli mari. Utilizarea tehnologiei WDM permite darea în arendă nu numai a cablului sau a fibrelor dar şi a lungimilor de undă . Pe unul şi acelaş canal la diferite lungimi de undă se poate de transmis concomitent informaţii diferite : televiziune prin cablu , telefonie , internet şi altele . Ca rezultat o parte din f ibre se pot utiliza ca rezervă . Tehnologia WDM se utilizeaza în prezent în general pe linii de comunicaţii de distanţă mare , unde se cere o bandă mare de trecere . În prezent sistemele cu intervalul de frecvenţă între canale 100GHz (0,8nm) şi mai puţin se numesc DWDM . Teoretic este posibilă transmiterea în orice diapazon a lungimilor de undă dar practic limitările lasă pentru utilizare un diapazon îngust , în sistemele WDM , în jurul lungimilor de undă 1550 nm . Însă şi acest diapazon asigură posibilităţi enorme de transmisiune a informaţiei .
Numeroasele avantaje a sistemelor DWDM se reflectă la pr eţul lor . În primul rînd devin destul de importante multe proprietăţi a componentelor optice . În al doilea rînd cerinţele către arhitectura reţelei şi alege rea componentelor sistemalor WDM sînt mult mai stricte . 2.2 Descrierea generală a sistemei DWDM
Sistema DWDM se aseamănă mult cu sistema TDM . Semnalele a diferitor lungimi de undă generate de unul sau cîteva emiţătoare optice se unesc cu ajutorul multiplexorului într-un semnal optic ce conţine multe canale care mai apoi se răspîndeşte prin fibra optică . Demultiplexorul recepţionează semnalul de bază , divizează din el canalalele iniţiale de diferite lungimi de undă şi le transmite la fotoreceptorii corespunzător i . La nodurile intermediare pot fi incluse sau excluse din semnalul de bază cu ajut orul multiplexoarelor de int/ext şi dispozitive de comutare Cross . (fig. 2.1 ) .
Fig. 2.1 Sistema tipică WDM cu posibilităţile de adăugare/evidenţiere şi comutaţie Cross
Principala diferenţă între sistemele DWDM şi TDM este faptul , că în sistemele DWDM transmiterea se efectuiază prin cîteva lungimi de undă . E important de menţionat că la fiecare lungime de undă în sistemele DWDM pot fi transmise semnalele multiplexate a sistemului TDM . Sistema DWDM constă din unul sau cîteva emiţătoare laser , multiplexor , unul sau cîteva asmplificatoare EDFA , multiplexor de int/ext ,fibre optice , demultiplexor , numărul corespunzător de fotoreceptori şi inclusiv aparataj electronic care prelucrează
datele transmise în corespundere cu protocoalele de leg ătură utilizate , şi sistema de comandă a reţelei .
2.3 Componentele sistemei DWDM Cerinţele de bază faţă de sistemele DWDM constau în faptul , că ele trebuie să prelucreze la fel toate canalele pe toată lungimea căii optice a liniilor de comunicatii . Pentru aceasta se cere alegerea strictă a emiţătoarelor optice , multiplexoarelor , demultiplexoarelor amplificatoarelor şi fibrelor . Toate caracteristicele optice a componentelor active şi pasive a reţelei - pierderi întroduse , pierderi la reflexie , dispersie , efecte de polarizaţie ş.a. trebuie să fie măsurate ca funcţie de lungimea de undă , în tot intervalul lungimilor de undă , utilizate pentru transmisiunea în sistemele DWDM . În sistemele DWDM des se folosesc dispozitive mult mai complicate , în comparaţie cu sistemele cu o singură lungime de undă lucrătoare . În multiplexoare , demultiplexoare , filtre de bandă îngustă a sistemelor DWDM se folosesc filtre cu pelicule subţiri , ramificatoare biconice sudate BFT ( Fused Biconic Tapered Coupler ) reţele pe baza masivului de fibre AWG ( Array Waveguide Grating ) , reţele Bragg şi reţele de difracţie . Este necesar de cercetat acţiunea componentelor active ( în special , a amplificatoarelor optice ) şi interferenţa canalelor la integritatea semnalului transmis pentru minimizarea posibilităţilor potenţiale de acţiune negativă . 2.3.1 Emiţătoare
În primele emiţătoare fibro-optice elementele electrice şi electro -optice reprezentau module aparte . Emiţătoarele contem porane au cnstructie hibridă . Laserele şi circuitele integrate , iluminarea modulatoare , sînt unite într-un modul compact ce permite de a atinge frecvenţe înalte de modulare şi stabilitate înaltă . Aşa modul reprezintă un modulator electro-optic în care intensitatea s emnalului de lumină de ieşire se modulează de către un semnal electric digital de intrare . La viteze mici de transmisiune se modulează curentul de comandă ( lasere cu modulare internă ) , la viteze înalte - însăşi semnalul optic (lasere cu modulare externă ). Emiţătorul pentru un singur canal de obicei reprezintă laser cu reacţie inversă distribuita DFB ( Distributed Feed Back ) , cu puterea
de ieşire din fibră nu nu mai mică de 0 dB m , şi modulator . La frecvenţe înalte de modulare modulatorul este extern .Optica integrată modernă permite de a crea module de transmitere ieftine şi comode în exploatare , c are unesc într-un cristal laserul , modulatorul şi amplificatorul pe bază de semicon ductor . Cîteodată după laser se utilizează un atenuator reglabil care micşorează lent puterea laserului . Nivelul de slăbire a semnalului laserului se alege din caracter isticele primului regenerator în liniile de comunicaţii . În caz , cînd în acelaş timp , se utilizează cîteva emiţătoare cu lungimi de undă diferite pentru îndreparea distribuţiei spectrale a puterii se cere utilizarea atenuatoarelor corespunzătoare . În sistemele DWDM cel mai des se utilizea ză lasere DFB cu rezonator Fabri-Pero . În acest caz reţeaua de difracţie este îndeplinită la suprafaţa laserului , ceea ce permite alegerea corectă a lungimii de undă a radiaţiei laser pe baza reacţiei optice inverse (fig. 2.2) . Cu ajutorul reţelei de difracţie se asigură amplificarea numai a unei mode a laserului , în aşa mod , toată puterea semnalului se concentrează într -o regiune îngustă a spectrului ( lăţimea liniei la jumătatea înălţimii nu mai puţin de 100MHz ) . În aşa fel modele marginale se suprimă pînă la nivelul nu mai mic de 40 dB ( fig. 2.3) . Raportul puterii amplitudinei de bază la puterea celei mai apropiate mode marginale se numeşte coeficientul de suprimare a modelor marginale . Ca şi în laser în rezonatorul Fabri -Pero , geometria fibrei asigură direcţionalitate înaltă şi nivelul înalt de polarizare a radiaţiei laser la ieşire .
Fig. 2.2 Forma simplificată a cristalului laserului DFB Fig. 2.3 Spectrul de radiere a laserului DFB
Modulul emiţătorului optic cu laser DFB poate conţine şi dispozitiv termoelectric de răcire , detector de temperatură , izolator optic şi fotodioda de control . Eficacitatea
laserelor DFB este destul de înaltă : puterea de ieşire de 0 dBm se asigură la curentul de injecţie 40 mA . Modularea iluminării laserului este problematică . La viteze mici de transmisiune se modulează curentul de injecţie a laserului . La viteze mari de transmisiuni se utilizează modularea externă a semnalului laserului, deoarece modularea curentului aduce la fluctuaţii prea mari . Modulaţia externă măreş te costul şi complexitatea sistemei , întroduce pierderi optice adăugătoare şi complică reglarea polarizaţiei la radiere . De obicei pentru modularea externă se utilizează interferometre Mach - Zhender sau dispozitive de absorbţie electrică . Absorbţia electrică este bazată pe tehnologia de reconectare . Pentru asigurarea frecvenţelor înalte de reconectare des se utilizează fibre pe bază de monocristale de niobat de litiu (LiNbO 3) sau fosfat de indiu (InP) datorită indicelui mare de refracţie . Costul înalt al dispozitivelor de optică integrală limitează utilizarea acesor modulatoare , dar performanţele procesului de producţie şi creşterea cerinţelor la ele trebuie să schimbe această situaţie . Utilizarea amplificatoarelor pe bază de fibre optice EDFA şi amplificatoarelor pe bază de semiconductor SOA (Semiconductor Optical Amplifier) a permis de a mări considerabil puterea , întrodusă în fibră după modulare ( pînă la nivelul + 17 dBm ) . Deoarece valoarea puterii mai mult de +17 dBm nu corespunde clasei de siguranţă | | | b , se urmăreşte întroducerea clasei de siguranţă 1M pentru lasere cu puterea de radiere , întrodusă în fibră , + 20 dBm şi mai mult . Laserele DFB au cîteva neajunsuri . Din cauza că lăţimea liniei de generare e ste îngustă , ele sînt sensibile la semnalul reflectat în linie , ce nimereşte înapoi pe regiunea activă de amplificare a laserului . Dacă în linie se crează suprafeţe paralele reflectante parţial în limitele lungimii de coerenţă a laserului , aceasta duce la apariţia semnalului reflectat , coerent cu iluminarea laserului . Nimerind în rezonatorul laserului , aşa semnal interferează cu semnalul util şi încalcă stabilitatea generării laserului . Intensitatea semnalului reflectat poate avea maximul la anumite temperaturi.
2.3.1.1 Lungimile de undă de transmisiune standart
Pentru ca componentele sistemei WDM să fie interschimbabile şi să poată interacţiona între ele , în sistemele WDM este necesar de utilizat um set de frecvenţe de generare a laserului . Cu toate întrebările legate de standardizarea sistemelor WDM se ocupă organul internaţional de standardizare - sectorul de standardizare în telecomulnicaţii a uniunii internaţionale de electrocomunicaţii ITU - T ( International Telecomunication Union ) a grupei de cercetare SG15 pe reţele de transport , sisteme şi dispozitive . Specificarea ITU-T G.692 pe interfeţe optice pentru sisteme multicanal cu amplificatoare optice determină setul standard de frecvenţe - planul de frecvenţe a sistemei WDM . Planul de frecvenţă ITU - este setul de frecvenţe standard ν pe baza frecvenţei de bază 193100 GHz . Frecvenţele standard se situiază mai sus şi mai jos de această frecvenţă cu intervalul de 50 GHz . În tabela 1 interval ul de frecvenţă este de 100 GHz . Pentru fiecare frecvenţă este dată lungimea de undă corespunzătoare λ .
Tabela 1 Planul de frecvenţă ITU 2.3.1.2 Sabilizatoare de lungimi de undă
Lucrul reuşit a sistemelor WDM şi DWDM în mare parte depind de stabilitatea sursei de alimentare . De aceea ,pentru ca receptoarele , filtrele , atenuatoarele şi ramificatoarele
optice să îndeplinească funcţiile sale corect , frecvenţa semnalului trebuie să se menţină cu o foarte mare exactitate . Aceasta se asigură de către stabilizatoarele lungimilor de undă (fig. 1 )
Fig. 2.4 Schema simplificată a lucrului stabilizatorului lungimii de undă
Lungimea de undă fixă de iluminare a laserului se determina pe baza schimbării temperaturii sau cu ajutorul injectării lui cu curent electric . În acelaş timp stabilizatorul lungimilor de undă dă un semnal de comandă pentru reglarea lungimii de undă de iluminare a laserului. De obicei stabilizatorul constă din două filtre dielectrice situate consecutiv . Un filtru este reglat la frecvenţa , puţin mai mare de cea nominală , iar altul la o frecvenţă cu aceaşi valoare dar mai mică de nominală . La trecerea semnalului optic prin aceste filtre se dă semnal de comandă el ectric , care arată , cît de mult , lungimea de undă , a deviat de la valoarea nominală . Filtrele dielectrice au o stabili tate înaltă şi pot fi reglate pentru transmisiunea unui diapazon îngust a lungimilor de unde exact po ziţionat . Sabilizatoare de lun gimi de undă , care utilizeaza filtre dielectrice , asigură stabilitate înaltă a lungimilor de undă necesare pentru sursele de radiaţie a sistemei WDM pe un timp îndelungat 2.3.2 F otoreceptori
Fotoreceptorul optic transformă semnalele optice de întrare în electrice şi efectuiază în aşa fel demodularea . Fotoreceptorul trebuie să fie total acordat cu emiţătorul atît în
regiunea spectrală a sensibilităţii în limitele lungimilor de undă nominale , cît şi în caracteristicele temporare de modulare a radierii . Înafară de aceasta fotoreceptorul trebuie să fie stabil la erori , care pot apărea în semnal la trecerea prin alte componente optice . Semnalul optic se transmite la fotoreceptor nemijlocit din fibră . Semnalul electric primit de la fotoreceptor este necesar de amplificat pînă la nivelul corespunzător , întroducînd cît mai puţin zgomot . Poate fi necesară şi filtrarea electronică , pentru atenuarea frecvenţei efective de răspuns a amplificatorului . Toate aceste operaţii de obicei se efectuiază de un modul hibrid ( care include şi modulul receptorului ) la care ajunge semnalul optic de intrare din fibră . Modulul formează la ieşire semnal electric filtrat , care apoi prin metoda necesară de demodulat . Complexitatea procesului de demodulare depinde de tehnologia de mlodular e utilizată . De exemplu la utili zarea tehnologiei TDM este necesar de evidenţiat din semnalul sosit semnale de sincronizare , pentru aceasta pot fi utilizate diferite circuite de determinare şi corectare a erorilor . De obicei în calitate de fotoreceptor se utilizează două tipuri de fotodiode : fot odiode p-i-n şi fotodiode în avalanşă APD ( Avalanche Photodiode ) . Fotodiode p -i-n lucrează cu surse de alimentare standarde de tensiune joasă ( 5 V ) , însa ele sînt mai puţin sensibile şi au o regiune spectrală de sensibilitate mai îngustă în comparaţie cu fotodiodele în avalanşă . Pînă la apariţia fotodiodelor cu avalanşă fotodiodele p-i-n de viteză mare se utilizau pe linii de comunicaţii cu viteze de transmisiuni 10 Gbit / s şi 40 Gbit / s . Fotodiodele î n avalanşă în general se utilizeaza pe linii de comunicaţii de distanţe mari , unde sînt justificate costurile mari şi utilzarea circuitelor mai complicate de înregistrare a semnalelor optice . Î nafară de aceasta , în multe cazuri utilizarea fotoreceptorilor cu fotodiodă în avalanşă nu cere utilizarea preamplificatorului optic , necesar în fotoreceptor cu fotodiodă p -i-n . Caraceristicele cele mai importante la alegerea fotoreceptorului - este sensibilitatea spectrală ( raportul puterii curentului la puterea semnalului optic A/W în dependenţă de lungimea de undă ) , sensibilitatea de prag ( nivelul semnalului de intrare , la care el nu se mai deosebeşte de zgomotele fotoreceptorului ), benzile de transmisiune spectrală şi electrică , diapazonul dinamic , nivelul zgomotului . Valoarea admisă a fiecărei caracteristici a fotoreceptorului depinde de utilizarea lui concretă . De exemplu caracteristicele de zgomot devin mai importante , cînd înainte de fotoreceptor este pus un preamplificator optic de putere mare . Înafară de aceasta , este important de luat în
consideraţie necesitatea filtrării optice - aşa ca şi în demultiplexor - pentru micşorarea amplificării emisiei spontane . 2.3.3 Atenu atoare
În linii de comunicaţii după emiţătorul optic deseori se utilizeaza atenuatoare , care permit de a micşora puterea lor optică pînă la nivelul , corespunzător posibilităţilor multiplexoarelor şi amplificatoarelor EDFA situate mai departe . (fig. 2. 5 )
Fig. 2.5 Atenuatoare utilizate între emiţător şi multiplexor
Fig. 2.6 a Slăbirea aleasă a diferitor
Fig. 2.6 b Slăbirea semnalului în
lungimi de undă
dependenţă de puterea lui (P1
Utilizarea laserelor de putere mare în emiţătoare este justificată în ca z cînd nu se utilizează amplificatoare intermediare a semnalului în linie . În ac elaş timp pe unele porţiuni a reţelei poate fi necesară micşorarea puterii semnalului cu ajutorul atenuatorului , pentru ca puterea mare a semnalului să nu aducă la efecte nelineice în unele componente a sistemei WDM . Micşorarea puterii semnalului des eori este necesară şi pentru " îndreptarea " spectrului semnalului la intrarea amplificatorului EDFA şi asigurarea amplificării uniforme pentru toate canalele (fig. 2.6 a ) Aceasta este deosebit important ,
cînd în amplificator se produce adăugarea sau evidenţierea canalelor . Micşorarea semnalului depinde şi de putere : cu cît este mai mare puterea semnalului , c u atît este mai mare radierea ca rezultat al efectelor neliniare , şi ca urmare , slăb irea mare a semnalului (fig. 2.6 b ) . 2.3.4 Comutatoar e
În reţelele WDM comutatoarele se utilizează pentru aceea , ca la apariţia neregularităţilor în reţele , de direcţonat semnalul pe alt drum optic sau prin altă reţea . La început comutarea în reţelele fibro - optice încludeaa în sine transformarea semnalului optic în formă electrica , îndeplinirea reconectărilor necesare şi transformarea inversa a semnalului în formă optică . Acest proces mare şi costisitor limita viteza de comutare şi micşora capacitatea de lucru a sistemelor WDM . Complexitatea reţelelor contemporane şi cerinţele către siguranta lor în ultimii ani au crescut . Înainte în reţeaua optică er au destule cîteva comutatoare c u posibilităţi simple de redirecţionare a semnalului , acum în reţele se cer sisteme puternice de comutaţie Cross de tipul N× N , care îndeplinesc operaţii complicate pentru reconfigurarea totală a N semnale optice . Capacitatea de a îndeplini comutaţia totală fără blocări a semnalelor devine o funcţie destul de vajnică pentru reţele optice . De aceea o importanţă practică mare au căpatat dispozitivele de comutaţie optică Cross ( Optical Cross Conect ) , în care se produce transformarea optoelectronică . Mai înainte se utilizau comutatoare de tipul 1×N cu r eglare electrică , care comutau semnalul din fibra de intrare între cît eva fibre de ieşire . În reţele optice ele îndeplineau funcţia de restabilire a comunicaţiei şi nu permiteau de efectuat evidenţierea dinamică sau redistribuirea benzii de transmisiune . .5 Dispozitive optice de comutaţ i e Cr oss 2.3
Pentru redirecţionarea cîtorva canale pot fi utilizate comutatoare optice simple . Dar ele nu pot fi utilizate în arhitecturi de reţele complicate (inelară , celulară ) cu un mare număr de noduri şi puncte de acces , unde este necesară comutare flexibilă şi rapidă
pentru un număr mare de canale . Cu cîţiva ani în urmă au început să se întroducă tehnologii de comutaţie Cross . La început comutaţia era opto - mecanică care se îndeplinea cu ajutorul unor oglinzi mici , situate în calea luminii optice . Utilizarea microtehnologiei şi tehnologiei pe bază de sisteme MEMS ( Micro - Electro - Mechanical System ) permite instalarea multor lentile de comutare şi microoglinzi pe un cristal de siliciu . Aşa dispozitive pot avea sute de porturi , au pierderi întroduse mici , şi o foarte înaltă izolare a canalelor (pînă la 80 dB ) şi pot fi folosite întrun diapazon larg a lungimilor de undă. În prezent cu scopul elaborării dispozitivelor de comutaţie Cross se studiază posibilităţile utilizării tehnologiilor complet optice pe bază de fibre op tice , cristalelor lichide şi tehnologiilor domeniilor magnetice cilindrice , parametrii cărora pot fi schimbaţi cu ajutorul schimbării temperaturii , curentului electric de reglare sau amplificatoarelor optice , care pot fi rapid conectate şi deconectate . Creşterea permanentă a cerinţelor la dispozitive rapide ,sigure şi ieftine pentru comutaţia optică va stimula în viitorul apropiat cercetările ştiinţifice în acest domeniu . 2.3.5.1 Dispozitive de adresă de întroducere/ evidenţiere a canalelor
Dispozitive de adresă de întroducere/ evidenţiere a canalelor ( Addresable Add/Drop Device ) asigură marşr utizarea selectivă a canalelor în sistemele DWDM . În aceste dispozitive comutatoarele optice se utilizează împreună cu alte componente , bazate pe tehnologia comutării fibrelor sau tehnologia comutării lungimilor de undă . Dispozitive de adresă de întroducere/ evidenţiere a canalelor dau posibilitatea de efectuat marşrutizarea în totalmente la nivel optic şi exclud în aşa fel necesitatea transformării semnalului optic în semnal electric şi invers . Un exemplu a acestei tehnologii este reţeaua masivului de fibre AWG . Schema generală a dispozitivului de comutaţie Cr oss este arătată în fig. 2.7 . În acest dispozitiv canalele optice cu diferite lungimi de undă , care ajung la porturile de intrare , se pot interconecta între toate porturile de intrare în mod spontan . Aşa dispozitiv poate fi utilizat şi cu port de reglare , care permite de efectuat marşrutizarea selectivă după lungimea de undă .
Fig. 2.7 Canal cu lungimea de undă λ i din orice port de intrare poate fi redirecţionat la orice port de ieşire
2.3.6 Ramif i catoare de un de
În sistemele WDM des este necesar de evidenţiat canale informaţionale aparte cu lungimea de undă dată . În prezent sînt dispozitive optice complet pasive , care îndeplinesc această funcţie . Dependenţa parametrilor de frecvenţă , car e poate fi exclusă , producînd aşa componente optice ca ramificatoare de ba ndă largă , în acelaş timp poate fi folosită pentru producerea componentelor cu dependenţă puternică a semnalului de ieşire de lungimea de undă la intrare , ceea ce are loc în cazul ramificatoarelor de unde . În primele sisteme WDM ramificatoarele de unde se utilizau pe larg pentru divizarea lungimii de undă 1310 nm şi 1550 nm sau pentru unirea cu semnalul de injecţie cu lungimea 980 nm sau 1480 nm cu semnalul de intrare cu lungimea de undă 1550 nm în fibra dopată cu erbiu , în amplificator ul EDFA . 2.3.7 Di spozi ti ve de compensar e a disper siei
Fibră optică şi careva componente a sistemei WDM au dispersie cromatică . Îndicele de refracţie depinde de lungimea de undă a semnalului , ceea ce aduce la dependenţa vitezei de propagare a semnalului de lungimea de undă ( dispersia materială ) . Chiar dacă indicele de refracţie nu depinde de lungimea de undă , semnalele de diferite lungimi de
undă se propaga tot cu viteză diferită , din cauza proprietăţilor geometrice interioare ale fibrei ( dispersia ondulatorie ) . Acţiunea rezultantă a dispersiei materiale şi ondulatorii se numeşte dispersie cromatică . Dispersia cromatică aduce la lărgirea impulsurilor optice la propagarea lor prin fibră . Dispozitive de compensare DCD a dispersiei îndreaptă forma semnalului după mărime dar opusă ca sens şi restabilesc forma iniţială a impulsurilor . Cele mai răspîndite DCD sint pe bază de fibre ce compensează dispersia şi pe bază de reţele ce compensează dispersia . 2.3.8 Multiplexoare şi demultiplexoare
Fiecare emiţător laser în sistemul WDM emite semnal pe o singură frecvenţă data . Toate aceste semnale sînt necesare de multiplexat într- un semnal de bază . Dispozitivul care îndeplineşte această funcţie se numeşte multiplexor optic MUX . Dispozitivul analogic de la alt capăt al liniei de legătură divizează semnalul de bază în canale aparte şi se numeşte demultiplexor DEMUX . Perechea multiplexor / demultiplexor este de bază pentru sistema WDM . Demultiplexorul cere utilizarea mecanismului de selecţie a lungimilor de undă . Aceste mecanisme se divizează în două categorii : demultiplexori pe bază de difracţie şi demultiplexor pe bază de interferenţă . În comparaţie cu TDM , în care asemenea operaţii de îngustare a canalelor se produc în timp şi atenţia de bază se acordă la sincronizarea receptorului şi emiţătorului , în sistemele WDM procesului de multiplexare şi demultiplexare se supun componentele spectrale ale unor semnale aparte caracteristicele cărora sînt cunoscute dinainte .
Fig. 2.8 Multiplexor şi demultiplexor
Multiplexarea optică şi demultiplexarea se bazează pe filtre de bandă îngustă combinate situate consecutiv unul după altul . În cazuri particulare pentru filtrare se utilizează filtre cu peliculă subţire pe bază de fibre sau reţele de difracţie Bragg de volum , ramificatoare biconice sudate pe bază de fibre , filtre pe bază de cuarţ lichid, dispozitive de optică integrală ( matrice ale reţelelor de difracţie de fază pe bază de fibre ) . În prezent cea mai mare răspîndire o au dispozitivele optice de multiplexare şi demultiplexare cu intervalul de frecvenţă între unele canale în perte dee 100GHz (~0,8nm), cel mai răspîndit în sistemele WDM existente . Dispozitivele de multiplexare care au apărut în ultimul timp pot asigura o densitate mare de canale cu intervalul de frecvenţă de 50 de GHz şi mai puţin . Multiplexoarele optice contemporane se crează pe baza filtrelor cu peliculă subţire , şi puţin mai r ar - pe matrice a reţelelor de difracţie pe fibre şin reţele Bragg . La creşterea continuă a densităţii canalelor în sistemele DWDM şi creşterea cerinţelor către dispozitive optice MUX şi DEMUX şi se va schimba şi spectrul tehnologiilor utilizate . 2.3.9 M ul ti plexoare optice de i nt/ext
Multiplexoarele şi demultiplexoarele cu ajutorul diferitor metode de divizare a undelor unesc cîteva semnale optice pentru transmiterea pe o singură fibră şi divizarea acestor semnale după transmisiune . Dar deseori este necesar de adăugat în semnalele de bază şi de evidenţiat din el numai un canal , neschimbînd toată structura semnalului . Pentru aceasta se utilizează multiplexoare de int/ext a canale or OAPM ( Optical Add/Drop Multiplexer ) care îndeplinesc această operaţie , ne tranformînd semnalele tuturor canalelor în formă electrică iar apoi invers ( fig. 2.17 ).
Fig. 2.17 Multiplexor de int/ext a canalelor
2.3.10 Ampl if icatoare opti ce
Amplificatoare pe bază de fibră , dopate cu erbiu EDFA ( Erbium -Doped Fiber Amplifier ) în ultimii cîţiva ani au efectuat revoluţie în industria telecomunicaţiilor . Amplificatoarele EDFA asigură amplificarea nemijlocită a semnalelor optice , fără transformarea lor în semnale electrice şi invers , deţin un nivel de zgomot mic , iar diapazonul de lucru a lungimilor de undă practi c corespund cu ferestrele de transparenţă a fibrelor
optice din cuarţ
( fig. 2.18 ) .
Anume datorită
apariţiei
amplificatoarelor cu aşa calităţi a liniilor şi reţelelor de comunicaţii pe baza sistemelor DWDM au devenit economic avantajoase . Amplificatoarele EDFA constau din o porţiune de fibră dopată cu erbiu . În aşa fibră semnalele anumitor lungimi de undă se pot amplifica pe baza energiei radierii externe de injecţie . În construcţiile simple EDFA , amplifica rea se produce în diapazonul destul de îngust a lungimilor de undă - aproximativ de la 1525 nm pînă la 1605 nm . În aceşti 40 de nm încap cîteva zeci de canale DWDM . Repetoarele electronice obişnuite , pentru a restabili nivelul semnalului de -a lungul liniei de comunicaţii , recepţionează semnalul din fibră , îl transformă în impulsuri electrice , le amplifică , iar pe urmă transformă semnalul amplificat din nou în formă optică şi îl transmite în continuare prin linia de comunicaţii . Spre deosebire de el e amplificatoarele EDFA sînt complet "transparente" - nu depind de protocoalele utilizate , formate , viteza de transmisiune şi lungimea de undă ( în limitele indicate ma i sus ) a semnalului optic . Deoarece amplificatoarele EDFA sînt independente de protocolul de reţea , ele se pot conecta nemijlocit către diferite dispozitive - comutatoare ATM sau componente a protocolului IP - fără a încurca unul altuia . Aşa flexibilitate este una din
priorităţile de bază de utilizare a sistemelor DWDM . Pe lîngă acestea , la folosirea amplificatoarelor EDFA se cere de luat î n consideraţie amplificarea spectrală a lor neuniformă şi zgomotul întrodus de ele pe bază de emisie spontană amplificată ASE (Amplified Spontaneos Emision ).Reţele cu amplificatoare EDFA au pr iorităţi multiple . Capacitatea de transmisiune poate creşte odată cu creşterea cerinţelor (prin adăugarea canalelor noi ) . Utilizarea amplificatoerelor EDFA permite de a realiza reţele complet optice , în care prelucrarea semnalelor de către componentele electronice se produce numai la etapa iniţială ( unde informaţia este întrodusă în reţea ) şi la etapa finală ( unde informaţia ajunge la punctul terminal ) . Fiecare linie de comunicaţii de nivelul OC -48 (STM-16 ) se prelucrează în sistemul DWDM ca un canal aparte , pe o lungime de undă aparte , datorită cărui fapt cea mai mare parte a utilajului de reţea existent se include nemijlocit în componenţa sistemelor DWDM . Pe baza acestui fapt costul iniţial de introducere a sistemelor DWDM în exploatare este destul de mic . Amplificatoarele optice se utilizează cu succes în reţele de televiziune prin cablu CATV , cînd un semnal comun se transmite unui număr mare de abonaţi . În prezent încă destul de rar se instalează fibre optice nemijlocit pînă la consumat or FTTH ( Fiber to the Home ) . Semnalul CATV se transmite de obicei prin fibra optică numai pînă la punctul local de distribuire în interiorul unei clădiri FTTB ( Fiber to the Building ) precum şi în apropierea unei grupe de case FTTC ( Fiber to the Curb ) , iar distribuţia finală se efectuiază prin cablu coaxial . Pentru a asigura recepţia bună a semnalelor analogice , care se utilizează în CATV , se cere raportul mare semnal zgomot la recepţie , în comparaţie cu sitemele digitale . Semnalul comun în reţelele CATV trebuie să aibă putere mare , deoarece energia lui se transmite între sute şi mii de abonaţi . Amplificatoarele optice se pot descurca uşor cu aşa cerinţe . Pentru ca tehnologia FTTH să devină economic avantajoasă este necesar de asigurat abonaţii cu receptoare ieftine şi respectiv cu sensibilitate mică. În aşa caz cerinţele reţelelor CATV în amlificatoare optice sînt destul de mari . Elaborarea diferitor circuite
de putere a permis crearea
amplificatoarelor EDFA cu diapazon de lucru extins de la 1570 nm pînă la 1605 nm ( diapazonul L ) . Aşa amplificatoare se numesc şi amplificatoare cu unde lungi LWEDFA ( Long Wavelength EDFA )
2.4 Compararea TDM şi WDM Ambele tehnologii WDM şi TDM se utilizează pentru mărirea capacităţ ii
de
transmisie informaţională a retelei . Cu toate că ele nu se exclud , dar se complectează una pe alta, se poate de comparat aşa caracteristici , ca flexibilitatea structurii liniilor de comunicaţii , viteza de transmisiune şi acţiunea erorilor de biţi . 2.4.1 Flexibilitatea structurii liniilor de comunicaţii
În principiu , tehnologia TDM dă posibilitatea transmisiunii pe linii de comunicaţii a canalelor , diferite după tipul datelor transmise . Tehnologia TDM permite de a diviză cablul optic în multe canale , prin care cu diferite viteze se transmit diferite tipuri de trafic . În tehnologia WDM canalele sînt absolut independente , de aceea are o flexibilitate mai mare în comparaţie cu tehnologia TDM . 2.4.2 Viteza de transmisiune
În tehnologia TDM capacitatea de transmisiune va creşte odată cu creşterea vitezei de transmisiune . Cît de mare poate fi această viteză depinde de componentel e electronice folosite . Fibra optică permite de a transmite datele cu viteza de cîţiva Tbit/s . În tehnologia TDM aşa viteză nu poate fi atinsă decît prin uilizarea unui număr mare de cabluri . Cea mai rapidă linie de legătură TDM care poate fi creată cu utilizarea celei mai noi tehnici , sistemele WDM pot fi transmise ca unul din multiplele canale .
Capitolul 3 Parametrii de bază a sistemei WDM 3.1 Problemele de bază
Apariţia tehnologiei WDM , ca oricare tehnologie nouă , odată cu numeroasele priorităţi a adus şi probleme noi . Problema de bază pentru operatorii sistemelor contemporane DWDM este lucrul lor sigur şi stabil . Foarte important devine controlul calităţii caracteristicelor optice . Factorii de bază care limitează productivitatea sistemelo r cu multiplexarea în timp TDM sînt : puterea laserului , pierderi în fibră şi pierderi întroduse de componente , dispersia modală de polarizare , dispersia cromatică şi modală nestabilitatea semnalului , adîncimea modulării laserului , neliniaritatea fibrei , intensitatea relativă de zgomot RIN ( Relativ Intensity Noise ) şi coreficientul de erori BER ( Bit Error Rate ) . Multiplexarea după lungimea de undă adaugă în spaţiul parametrilor o nouă măsurare - lungimea de undă - şi cu mult complică parametrii de de bază a sistemei WDM . Astfel se cunosc următorii parametri : stabilitatea spectrului , diapazonul spectral al amplificatorului EDFA , lungimea de undă centrală , lăţimea benzii de transmisiune , devierea frecvenţei laserului , dispersia cromatică , stabilitatea frecvenţei optice zgomote de fază ( automodularea de fază şi modularea de fază ) , radierea spontană amplificată ASE , amplificarea EDFA , perturbaţii , împrăştierea stimulată Raman , împrăştierea stimulată Brillouin . Cu toate că tehnologia WDM măreşte eficacitatea reţelelor , mărind banda de transmisiune şi numărul canalelor , utilizarea ei cere o prgătire minuţioasă . La etapele de planificare , elaborare , producere şi darea în exploatare a sistemelor WDM , toţi aceşti factori trebuie cercetaţi şi luaţi în consideraţie în măsura necesară .
3.2 Multiplexoare şi demultiplexoare Multiplexor MUX se utilizează pentru unirea întro fibră optică a cătorva canale cu diferite lungimi de undă fig. 3.1 . În calitate de multiplexor poate fi folosit ramificator de bandă largă . Dar pierderile întroduse în acest caz vor fi destul de mari - de la 4 dB în sisteme cu două canale , 7 dB în sisteme cu patru canale , şi 13 dB în sistemele cu 16 canale ş.a m.d. . De aceea pentru multiplexarea canalelor de intrare de obicei se utilizează alte metode bazate pe utilizarea filtrelor
optice
Multiplexoarele bandă
de îngustă
existente unesc
.
DWDM canalele
cu
diferite lungimi de undă întrun canal comun cu pierderi minimal posibile . Fig. 3.1 Lungimile de undă multiplexate trebuie să fie date exact cu intervaluri egale .
Demultiplexorul DEMUX invers divizează din canalul de bază mai multe canale . Cu toate că tehnologiile de producere a multiplexoarelor şi demultiplexoarelor , sînt asemănătoare , producerea demultiplexoarelor este o sarcină mai complicată . Din cauza că DEMUX în mare parte se caracterizează de parametrul care se numeşte izolaţie , iar MUX se caracterizează de directivitate . Cu cît este mai mică valoarea fiecărui parametru cu atît sînt mai înalte caracteristicele dispozitivului . Tehnologic este mai complicat de produs dispozitive cu valoare mică de izolaţie . În aşa caz DEMUX poate lucra în regim de multiplexare . Cu micşorarea intervalului între canale şi mărirea numărului de canale producerea multiplexorului devine o sarcină mai complicată .
3.2.1 Ban da de tr ansmi si un e a canal ul ui
Eficacitatea multiplexorului/demultiplexorului se determină de capacitatea lui de a izola unele de altele canalele de intrare sau de ieşire . Banda de transmisiune a fiecărui canal se
caracterizează de
parametrii
reprezentaţi în fig.
3.2 . La ele se referă
:
Fig. 3.2 Criteriile de eficacitate pentru multiplexor/ demultiplexor 3.2.1.1 Lungimea de undă centrală
Lungimea de undă centrală - unul din parametrii , care caracterizeaz ă canalul multiplexorului/demultiplexorului . Lungimea de undă centrală a canalului - este valoarea medie aritmetică a lungimii de undă de separare : λsupper +λlower /2 . Lungimea de undă de separare - de sus şi de jos - acestea sînt lungimile de undă , la car e pierderile întroduse ajung la nivelul necesar ( de obicei 3 dB ) . Lungimea de undă spectrală poate să nu corespundă cu lungimea de undă a maximului spectral . Lungimea de undă centrală a canalului este cel mai important parametru pentru filtrele optice cu forma simetrică ( sau aproape de ea ) a spectrului . Pentru spectrul ideal simetric a canalului optic lungimea de undă centrală corespunde cu lungimea de undă a maximului spectral , ceea ce poate avea loc destul de rar . Pentru curba spectrală mai complicată cu cîteva vîrfuri a lungimei de undă de separare se determină pe "aripile" curbei . Des devierile slabe a formei spectrului aduc la o schimbare vizibilă a lungimei de undă centrale . Compararea a două spectre sînt prezentate în fig 3.3 .
Fig. 3.3 Compararea a două spectre , care arată acţiunea schimbărilor slsbe la situaţia lungimii de undă centrale
Lungimea de undă nominală a emiţătorului trebuie să fie cît mai aproape de lungimea de undă centrală . De obicei aceasta este una din lungimile de undă , ce corespunde planului de frecvenţă ITU . 3.2.1.2 Intervalul între canale
Intervalul între canale trebuie să corespundă planului de frecvenţă WDM . În reţelele existente se poate de folosit plase de frecvenţă a canalelor regulate şi neregulate . Cel mai răspăndit este planul de frecvenţă ITU cu intervalul de frecvenţă regulat între canale 100 GHz . Intervalele neregulate între canale în general se utilizează pentru a minimiza sau a exclude deplasarea neliniară cu patru unde FWM , cînd în rezultatul interacţiunii neliniare a radierii în fibră pe două sau mai multe frecvenţe apar semnale cu frecvenţă nouă . La intervale regulate între canale semnalul nou parazit poate corespunde după frecvenţă cu semnalele existente a altor canale şi să aducă la apariţia perturbaţiilor încrucişate . La intervale neregulate între canale deplasarea cu patru unde poate aduce la zgomote suplimentere pe lungimile de undă ,
ne utilizate pentru transmisiunea
semnalului util . 3.2.1.3 Banda de transmisiune
Banda de transmisiune după nivelul -3 dB ( şi alte niveluri de prag , de obicei este 0,5dB, -20dB sau mai jos )
Banda de transmisiune - este partea spectrului a semnalului transmis ( sau semnalului reflectat pentru aşa dispozitive ca reţeaua de difracţie Bragg ) în limitele căreia toate componentele spectrale întrec un oarecare nivel de prag . De exemplu se poate de luat pragul după nivelul de -3 dB de la maximum sau lăţimea la jumătate de înălţime FWHM ( Full Width at Half Maximum ) . Banda de transmitere arată acel diapazon spectral, în limitele căruia dispozitivul poate fi folosit efectiv . Anumite benzi de transmisiune la două şi mai multe nivele de prag permit de a vedea forma ei la margini , care depinde de ordinea filtrului folosit (fig. 3.4) . Valoarea lăţimii benzii de transmisiune la o atenuare foarte mare ( -20dB sau -30dB ) sînt utile pentru
prognozarea
perturbaţiilor
nivelului
intercalate
în
canalele de ieşire a sistemei DWDM . Valoarea de prag concretă a lăţimii benzii de transmisiune de nivelul izolării canalelor vecine .
Fig. 3.4 Măsurarea benzii de transmisiune
Fig. 3.5 Măsurarea benzii de transmisiune a
a semnalului de bandă largă
semnalului de bandă largă
Banda de trecere a tuturor componentelor ( şi componentelor lor în cazu l multiplexoarelor ) este foarte importantă pentru determinarea împrăştierii canalelor şi caracteristicelor laserului . Unii producători pentru descrierea formei benzii de transmisiune a filtrului folosesc criteriul de calitate FOM ( Figure of Merit ) , ca re se determină ca raportul benzii de transmitere le raportul benzii reflectate . Pentru filtre cu caracteristica de frecvenţă ideală
unghiulară acest raport este egal cu unu . În general cu cît e mai înaltă ordinea filtrului , cu atît este mai dreaptă caracteristica de transmisiune şi respectiv este mai mare criteriul de calitate . 3.2.1.4 Izolarea şi perturbaţii încrucişate
Vom studia lucrul demultiplexorului , şi anume unul din canalele de ieşire cu lungimea de undă centrală λ i . O parte mare a radierii la această lungime de undă trece prin acest canal - semnal util . Dar o parte de radiere le acestă lungime de undă poate fi şi în alte canale de ieşire ( în canalele vecine de obicei puterea este mai mare ) în calitate de semnal parazit . În general izolarea canalului şi perturbaţiile intercalate determină nivelul slăbirii semnalului canalului dat şi altor canale , unde acest semnal este de bază . La măsurarea porţiunii semnalului micşorat care în componenta ideală trebuie să lipsească , iau în consideraţie caracteristicele benzii de trecere a fiecărui canal şi de obicei arată valoarea la condiţiile cele mai rele . Cu toate că nu sînt determinări de izolaţie stricte şi perturbatii încrucişate acestea diferă între ele . Izolarea ( se măsoară în dB ) se determină ca mărimea minimală de micşorare a puterii semnalului cu extragerea pe toate canalele particulare de ieşire raportate la canalul de ieşire de bază . Pentru canalul i cu lungimea de undă centrală λ i izolarea poate fi determina tă după formula : unde semnalului de intrare la lungimea de undă λ i ,
-
puterea
- puterea semnalului la lungimea
de undă λi , existent în canalul j ( j nu corespunde cu i ) . Izolarea de 30 dB înseamnă , că nivelul semnalului în fiecare din canalele vecine la lungimea de undă a canalului de bază este mai jos de nivelul semnalului canalului de bază la această lungime de undă minimum cu 30 dB . Perturbaţii încrucişate la fel se măsoară în dB şi se determină depăşirea nivelului puterii semnalului de intrare la lungimea de undă λ i pe toată puterea sumară a acestui semnal ce trece în canale prticulare :
În figura 3.6 sînt reprezentate spectrele pierderilor pentru trei canale A,B şi C . Acolo este arătat diapazonul de lucru a lungimilor de undă a canalului B , emiţătorul canalului B poate lucra la orice lungime de undă în acest diapazon . La măsursrea izolării canalului B se determină partea de putere a canalului B , care nimereşte în canalul A . Împreunînd spectrele pierderilor pentru aceste canale se poate de determinat valoarea izolaţiei în dB . De obicedi acest calcul se efectuiază pentru cel mai rău caz , ce corespunde în acest caz cu marginea benzi .
Fig. 3.6 Spectrul pierderilor în dispozitivul cu 3 canale
În fig 3.7 sînt reprezentate spectrele pierderilor reţelei pe bază de fibre cu 8 canale . Curbele benzii de transmisiune şi benzii de suprimare se deosebesc de curbele spectrale , dispozitivelor cu pelicule subţiri reprezentate mai înainte .
Fig. 3.7 Caracteristicele izolaţiei şi perturbaţiilor incrucişate în reţeaua pe bază de fibră cu 8 canale
Pe lîngă măsurarea şi determinarea nivelului celor mai mari pierderi încrucişate între canale în sistemele WDM , este necesar de determinat şi nivelurile lor admise . Izolarea canalelor vecine la nivelul 25dB şi mai mult se consideră destulă . În acelaş ti mp
reţelele devin mai complicate , iar receptorul trebuie să deosebească toate semnalele slabe . De aceea nivelul de izolare a canalelor este necesar de mărit . 3.2.1.5 Neregularitatea vîrfului de putere în spectrul canalului
La o studiere mai amănunţită sensibilitatea spectrală a dispozitivelor DWDM niciodată nu este ideal regulată . Valoarea de vîrf a pierderilor întroduse caracterizează nivelul de pierderi la lungimea de undă fixată , dar nu deterrmină împrăştierea nivelului de pierderi în toată banda de transmisiune sau ăntr -un canal aparte . Împrăştierea nivelurilor pierderilor - este diferenţa între nivelurile minimale şi maximale a pierderilor în banda de transmisiune măsurată sau nominală - se numeşte neregularitatea distribuirii pierderilor . Pentru descrierea acestui parametru des se utilizează caracteristica inversă .
Fig. 3.8 Partea mărită a specrului canalului multiplexorului . Se observă neregularitatea în
apropierea
de maximul caracteristicii spectrale
Neregularitatea distribuţiei pierderilor canalului arată informaţia despre posibilitatea împrăştierii nivelului puterii transmise la măsurarea lungimii de undă a emiţătorului în limitele benzii de transmisiune nominale Fig. 3.8 3.2.2 Ef ecte de polar izar e
Starea de polarizare a radierii optice în orice punct a reţelei pe bază de fibre optice niciodată nu este cunoscută exact . Ea depinde de calea geometrică a fibrei , caracterul de refracţie dublă în rezultatul asimetriei indicelui de refracţie şi a multor efecte optice în
componentele liniilor de comunicaţii . Refracţia dublă a mediului de transmisiune poate fi o proprietate a materialului fibrei , de întinderea lui , comprimarea şi tensiunii termice . Deoarece caracteristicele multor componente , folosite de obicei în reţele fibrooptice , depind de starea polarizării luminii , atunci şi caracteristicele canalului , pierderile întroduse , lungimea de undă centrală şi banda de transmisiune la fel depind de polarizare . De aceea pentru a garanta siguranţa caracteristicelor reţelei , trebuie de lua t în consideraţie cazul cel mai neavantajos de polarizare dependent de componentele pasive . Pierderi , banda de transmisiune şi lungimea de undă centrală - toţi aceşti parametri sînt sensibili la starea de polarizare a radiaţiei optice . Fiecare din parametrii descrişi mai sus tre buie să fie măsuraşi pentru diferite stări de polarizare . 3.2.2.1 Pierderi dependente de polarizare PDL
Pierderi dependente de polarizare PDL ( Polarisation Dependent Loss ) se determină ca variaţia nivelului de pierderi pe toate stările posibile de polarizare . Ele se determină din raportul puterii semnalelor transmise pentru cea mai bună şi cea mai rea stare de polarizare . ( fig. 3.9 ) se ia în dB . Cel mai rău caz de pierderi în componente pentru lungimea de
undă dată se obţine dacă dacă
jumătate de pierderi
PDL sînt adăugate le pierderi
întroduse , măsurate
pentru
cazul
radierii
nepolarizate . Fig. 3.9 polarizare pentru
În caz general
Dependenţa pierderilor întroduse de multiplexor şi demultiplexor
pierderile PDL au valoarea cea
mai mică în banda de transmisiune , mult mai înaltă în regiunea de trecere pe marginile benzii de transmisiune , şi cea mai înaltă înafara benzii de transmisiune a filtrului . Alte caracteristici a multiplexor ului dependente de polarizare , aşa ca lungimea de undă centrală şi lăţimea benzi de trecere ( fig. 3.10 ) se determină prin aceiaşi metodă ca şi la pierderi PDL .
Fig. 3.10 Dependenţa lungimii de undă centrală de polarizare pentru multiplexor şi demultiplexor 3.2.2.2 Dispersie modală de polarizare
Dispersie modală de polarizare PMD ( Polarization Mode Dispersion ) apare din cauza vitezii diferite de transmisiune a d ouă componente reciproc perpendiculare de radiere . Diferenţa de viteză este determinată de devierile formei geometrice a fibrei şi ca urmare de diferiţi indici de refracţie pentru două direcţii ortogonale de polarizare liniară . În aşa caz la propagarea luminii prin fibră se produce acumularea diferenţelor de fază de radiere cu diferite stări de polarizare ( fig. 3.11 ) . Acest efect înrăutăţit de pierderi dependente de polarizare şi fluctuaţii a frecvenţei emiţătorului
aduce la lărgirea
impulsurilor , acţionează la nivelul relativ de erori BER în sisteme digitale şi poate întroduce distorsiuni serioase a armonicilor şi sistemelor analogice , de exemplu în reţele CATV . În linii de comunicaţii optice PMD de obicei se ia ca rădăcina pătrată a lungimii drumului , şi nu creşte liniar . Valoarea totală a PMD are mărimea timpului ( se măsoară în ps ) şi se determină după formula
– coeficientul dispersiei de polarizare modală PMD ( ps/Km½) . Sensul
K DMP
fizic K
DMP
- este dispersia PMD la lungimea fibrei 1 Km .
Dispersia de polarizare modală poate fi fi întrodusă şi de componentele optice a liniei de comunicaţii , spre exemplu , conectori optice , multiplexori / demultiplexori . Pentru aşa componente de obicei se indică valoarea maxim admisă a PMD .
Fig. 3.11 Apariţia efectului PMD : creşterea reţinerii în timp între componenta semnalului rapidă şi lentă şi distorsiunea formei (lărgirea impulsului ) a semnalului obţinut 3.2.3 Pier der i într oduse
Pierderi întroduse IL ( Insertion Loss) de oarecare componentă a sitemei se măsoară în dB şi se determină după formula
unde Pin şi Pieş - puterea la intrarea şi ieşirea componentei sistemei . Pierderile întroduse cantitativ determină pierderile puterii în dispozitiv la o oarecare lungime de undă concretă sau în diapazonul spectral dat . Pierderile întroduse a componentelor sistemei DWDM deasemenea caracterizează şi banda de transmisiune . Pentru descrierea completă a pierderilor întroduse de dispozi tive DWDM se cere dependenţa pierderilor de lungimea de undă . În fig. 3.12 este arătată dependenţa spectrală a pierderilor unui din canalele multiplex a sistemei DWDM în regiunea lungimii de undă spectrală a canalului . Acolo este indicat unde se află lungimea de undă centrală a canalului în corespundere cu planul de frecvenţă ITU .
Fig. 3.12 Pierderile întroduse pentru multiplexor / demultiplexor
La compararea pierderilor optice pentru diferite dispozitive , trebuie de luat în consideraţie aşa factori importanţi ca acţiunea conectorilor şi distribuţia uniformă a pierderilor întroduse între canale . 3.2.4 Di rectivi tatea
Directivitatea ( Directivity ) , este măsura de izolaţie a porturilor de intrare în dispozitivul cu multe porturi ( fig. 3.13 ) .
Fig. 3.13 Ilustrarea scurgerii nedorite a semnalului din portul de intrare 1 în alte porturi
La măsurarea directivităţii este necesar de asigurat lipsa reflectărilor din partea de ieşire a dispozitivului . Destul de des schimbările directivităţii se îndeplinesc pentru lungimile de undă nominale a canalului . În fig. 3.14 este reprezentată schema acestei măsurări . La intrarea canalului 1 se transmite semnalul la lungimea de undă dată şi se măsoară puterea care se întoarce la alte porturi de intrare . Diferenţa în dB între puterea întrodusă şi întoarsă pe altă intrare este directivitatea pentru perechea dată de canale . Măsurarea directivităţii
este greu de automatizat în special pentru un număr mare de canale . Directivitatea în dependenţă de portul de intrare i se determină de relaţia
unde Pin i (λi) - puterea semnalului canalului λ i , care soseşte la portul de intrare i , Pout j (λi) - puterea semnalului la lungimea de undă λ i , ce iese prin alt port de ieşire j . 3.2.5 Pier der i l a refl exi e
La introducerea luminii optice în componenta optică ( conectorul , multiplexorul sau însăşi fibra ) partea de bază a puterii se transmite prin canalul fizic , o parte se absoarbe iar altă parte se reflectă . În sistemele optice lumina se reflectă în două cazuri: în rezultatul împrăştierii Relei sau reflexiei Frenel . Împrăştierea r elei apare în interiorul fibrei în rezultatul interacţiunii undelor de lumină transmise cu moleculele materialului fibrei . Deaceea împrăştierea relei depinde de componenţa materialului fibrei . Ea depinde şi de lungimea de undă . Amplitudinea împrăştierii relei conţine apro ape - 75 dB pe un metru a fibrei optice pe lungimea de undă 1550 nm , şi la distanţe mari acţiunea lui poate fi considerabilă . Reflecţia Frenel apare la graniţa divizării mediilor (conectorilor) decartamentului aerian , necorespunderea indicelor de refra cţie pe ambele părţi a graniţei de diviziune . Semnalul optic reflectat este nedorit din următoarele cauze .
Ele reprezintă o parte din pierderile generale de putere
Emiţătoare laser de putere , folosite în sistemele DWDM , sînt foarte sensibile la lumina reflectată , şi poate micşora considerabil stabilitatea laserului şi raportul semnal zgomot al sistemei . În cazuri particulare semnalul reflectat puternic poate deteriora emiţătorul laser .
Semnalul de lumină reflectat înapoi poate fi reflectat din nou înainte . Aşa copii întîrziete reflectate a semnalului iniţial la răspîndirea inainte formează
complicaţii la demodulare . Aşa efect se numeşte interferenţă cu multe raze MPI ( Multipath Interference ) .
Reflectările apar în interiorul amplificatorului EDFA - în
special , dacă
regiunea de amplificare este situată între graniţele de reflexie - pot aduce la interferenţă cu multe raze suplimentare şi să mărească esenţial zgomotele amplificatorului .
3.3 Fibra optică Se poate de evidenţiat următoarele efecte care au loc în fibra optică şi care limitează caracteristicele sistemei WDM : 3.3.1 Dispersia intermodală
Dispersia intermodală (sau modală) apare în fibrele multimod. Ea este condiţionată de existenţa numărului mare de mode, timpul de propagare al cărora este diferit. Pentru fibrele optice cu profilul indicelui de refracţie în trepte viteza de propagare a undelor electromagnetice cu lungimea de undă este aceeaşi: v
c / n1
unde c – viteza luminii, km/s. Dispersia intermodală a fibrelor optice gradient, de regulă, este mai mică în comparaţie cu fibrele cu profilul indicelui de refracţie în trepte. Aceasta este condiţionat de faptul, că din cauza micşorării indicelui de refracţie de la axa fibrei optice spre înveliş viteza de propagare a razelor de- a lungul traiectoriei lor se schimbă – deci, pe traiectoriile, mai aproape de axă ea este mai mică, iar cele mai îndepărtate, corespunzător, mai mare . 3.3.2 Di sper sia ondul atori e
Dispersia ondulatorie este condiţionată de procesele în interiorul modei. Ea se caracterizează de proprietăţile de direcţionare a miezului fibrei optice, şi anume: dependenţa vitezei de grup a modei de lungimea de undă a radiaţiei optice, ce duce la diferite viteze de propagar e a componentelor de frecvenţă a spectrului radiat. De aceea
dispersia ondulatorie, în primul rând, este determinată de profilul indicelui de refracţie a fibrei optice şi este proporţională lăţimii spectrului sursei de radiaţie
GU
, adică
L B
B(λ) - dispersia ondulatorie specifică . 3.3.3 Dispersia materială
Dispersia materială în fibrele optice este condiţionată de dependenţa indicelui de refracţie de lungimea de undă . Diferite lungimi de undă (culori) de asemenea se mişcă cu diferite viteze prin fibra optică, chiar şi în una şi aceeaşi modă . Deoarece fiecare lungime de undă se mişcă cu viteză diferită, atunci valoarea vitezei se schimbă pentru fiecare lungime de undă. In aşa mod, indicele de refracţie se schimbă în dependenţă de lungimea de undă. Dispersia, care este legată de acest efect, se numeşte dispersia materială . 3.3.4 Dispersie modală de polarizare PMD
Dispersie modală de polarizare PMD ( Polarization Mode Dispersion ) apare din cauza vitezii diferite de propagare a două mode a fibrei optice reciproc perpendiculare. Diferenţa de viteză este determinată de devierile formei geometrice a fibrei şi ca urmare de diferiţi indici de refracţie pentru două direcţii ortogonale de polarizare liniară . În aşa caz la propagarea luminii prin fibră se produce acumularea diferenţelor de fază de radiere cu diferite stări de polarizare . În linii de comunicaţii opti ce PMD de obicei se ia ca rădăcina pătrată a lungimii drumului , şi nu creşte liniar . Valoarea totală a PMD are mărimea dependentă de timp ( se măsoară în ps ) şi se determină după formula
– coeficientul dis persiei de polarizare modală PMD ( ps/Km½) .
K DMP
3.4 Amplificatoare optice Amplificatoare optice pe bază de fibră dopate cu erbiu EDFA sînt de bază pentru construcţia reţelelor DWDM . Amplificatoarele EDFA asigură amplificarea tuturor canalelor independent de protocoale şi circuite de modulare a semnalelor . Amplificatoarele EDFA deschid posibilităţile transmisiunii semnalului optic modulat la distanţe foarte mari fără necesitatea de restabilire şi regenerare a informaţiei . Dar la proiectarea reţelelor este necesar de determinat şi luat în consideraţie dependenţa coeficientului de amplificare a amplificatorului EDFA de lungimea de undă , în special la transmisiunea unor canale aparte prin cîteva amplificatoare . Înafară de aceasta acumularea zgomotului pe baza apariţiei factorului de zgomot în cîteva amplificatoare EDFA situate consecutiv în liniile de comunicaţii poate aduce la distorsionarrea semnalului optic . Determinarea exactă a factorului de zgomot a amplificatoarelor este necesar pentru determinareă numărului limită de cascade de amplificare , şi respectiv a lungimii liniilor de comunicaţii .
3.5 Emiţătoare Banda de transmisiune a sistemei DWDM se distribuie între canale cu diferite lungimi de undă . Toate aceste lungimi de undă trebuie să se situieze în regiunea de lucru a amplificatorului EDFA . Dacă în sistemă sînt multe canale , atunci fiecare din ele sînt necesare de controlat . Rezolvarea acestei sarcini se determină de caracteristicele surselor de lumină a fiecărui canal . Dar pentru sistemele WDM cu număr mic de canale se păstrează necesitatea controlului ctrict a caracteristicelor emiţătorului . Ea este dictată de necesitatea compatibilităţii cu reţelel e vecine .
Fig. 3.14 Formele spectrului şi banda de transmisiune a diodei electroluminiscente LED , laserului cu rezonator Fabri-Pero şi laser DFB diferă mult între ele
Sisteme DWDM cu canale cu intervalul de frecvenţă mic poate fi folosit numai la utilizarea lasrului cu linie de iluminare îngustă . Lăţimea îngustă a liniei minimizează distorsiunile impulsurilor , produse de dispersia fibrei , şi permite de utilizat filtre de bandă îngustă la intrare înainte de receptor p4entru îmbunătăţirea raportului semnal zgomot . Pentru ca semnalul sursei să nu interacţioneze cu alte canale , este necesar de efectuat atenuarea benzilor laterale a sursei de lumină . Puterea limită şi lungimea de undă a iluminării maxime a sursei de radiere trebuie să rămînă în limitele admise atît la utilizarea de scurtă durata cit şi lunga durata . La deplasări scurte a parametrilor sursei de lumină de la acţiunea temperaturii şi a altor factori trebuie să fie nesemnificative . În caz contrar ar trebui de utilizea detectoare de aşa deplasări şi compensarea lor . Modulele laser sînt scumpe şi schimbarea lor este complicată şi costisitoare . deaceea cerinţa de bază trebuie să fie lucrul stabil şi îndelungat a sursei de lumină . Acea parte a energiei care n u se transformă în lumina se împrăştie sub formă de căldură şi influenţează la caracteristica laserului şi produce nestabilitate . Modulatorul trebuie să asigure fluctuaşii minime a frecvenţei laserului . , în caz ideal mai puţin , decît lăţimea benzii a frecvenţelor modulate . Pierdeile întroduse de modulator trebie să fie minim posibile . .1 Emiţătoare optice 3.5
Sursa optică de radiere trebuie să corespundă unui număr mare de condiţii . Mărimea lui trebuie să fie raportată la mărimea cablului optic . Pentru întroducerea puterii sursei în fibră cu eficacitate înaltă este necesară utilizarea dispozitivelor corespunzătoare Pentru a exclude problemele la instalar ea sistemei DWDM , în care modulele emiţătoarelor vor fi amplasate foarte des , sursa de alimentare trebuie să aibă mărimi mici , masă mică şi să fie foarte sigur . Sursa de lumină trebuie să asigure semnal optic de putere necesară , pentru a satisface cer inţele după nivelul relati de erori BER , iar modularea semnalului de
ieşire trebuie să se efectuieze cu viteza necesară . Dacă puterea de ieşire a sursei de radiere trebuie să fie variabilă atunci liniaritatea caracteristicii watt - amperice a sursei de lumină se pune pe părimul plan . .2 Modulatoarele emiţătorului 3.5
Pentru transmisiunea informaţiei pe linia de comunicaţii radierea optică a sursei este necesar de modulat . Aceasta modulaţie trebuie să fie destul de liniară pentru ca în spectrul de ieşire să nu apară armonici adăugătoare şi distorsiuni de intermodulare . Aşa distorsiuni pot efectua acţiune dăunătoare în oricare loc al reţelei şi pot aduce la perturbaţii la demodulare . Sînt multe metode de modulare , însă cea mai răspîndită este modularea intensităţii frecvenţei purtătoare . La viteze de transmisiune de pînă la 2,5 Gbiţi/s se utilizează modulaţia de impulsuri a curentului de injecţie a sursei . izatoare a lungimii de undă 3.5.3 Stabil
Stabilizatoare a lungimii de undă - sînt dispozitive , care formează semnalul de erori cu amplitudinea proporţională deplasării lungimii de undă a sursei de lumină laser de la valoarea nominală a planului de canale aitu . În majoritatea cazurilor de stabil izare se utilizează compararea nivelului optic a puterii de radiere , trecuta prin filtre optice de bandă îngustă banda de transmisiune a cărora cuprind din ambele părţi lungimea de undă de bază .
3.6 Receptoare Funcţia receptorului se utilizează pen tru transformarea semnalului optic primit în semnal electric şi transmiterea lui la demodulator fără întroducerea zgomotelor . Eficacitatea receptorului se măsoară de către nivelul relativ de erori pe biţi , pe care îl poate asigura . Pentru fiecare semnal nivelul de erori BER , la răndul său depinde de sensibilitatea receptorului , banda lui de transmisiune şi nivelul zgomotelor care sînt întroduse în semnal înainte de demodulare .
Fig. 3.15 Dependenţa tipică a nivelului relativ de erori BER de nivelul slăbirii puterii semnalului ( cu valoarea 10 )
Eficacitatea totală a receptorului se descrie cu ajutorul curbei receptivităţii lui , care reprezintă dependenţa nivelului relativ de erori BER de nivelul semnalului optic primit. Aşa dependenţă a receptorului este numai pentru anumite condiţii de lucru , şi în aşa fel include , acţiunea benzii de transmisiune , zgomotelor detectorului şi posibilităţ ii de demodulaţie. Este necesar de luat în consideraţie condiţiile înconjurătoare şi deosebirile de constructie .
3.7 Compensatoare de dispersie Compensator de dispersie reprezintă o porţiune de fibră optică . Dispersia lui este negativă , în timp ce fibra de bază are dispersie pozitivă . Mărimea specifică a dispersiei compensatorului , la o unitate de lungime , este mult mai mare decît dispersia fibrei de bază . Aceasta permite uilizarea porţiunilor de fibră scurte necesare pentru compensare . Compensarea dispersiei se poate de efectuat cu componente discrete ca reţele de difracţie Bragg .
Fig. 3.16 Diagrama compensării dispersiei
3.8 Comutatoare Comutatoarele se utilizează în reţele pentru comutarea liniilor de comunicaţii . Ele permit efectuarea marşrutizării semnalelor optice şi se folosesc la configurarea tractului sau restabilirea liniilor de comunicaţii . Comutatoarele se utilizează la fel şi în reţele împreună cu multiplexoare de int/ev optice . Parametrii de bază care determină caracteristicele comutatoarelor sînt :
Pierderi întroduse şi pierderi la conectare
Pierderi la reflexie
Pierderi dependente de polarizare
Perturbaţii intercalate şi izolaţia
Siguranţa
Timpul conectării
Stabilitatea
3.9 Atenuatoare Funcţiile de bază a atenuatoarelor în sistemele WDM - reglarea puterii în fiecare canal în aşa fel , ca semnalul ce vine la primul amplificator EDFA , să aibă spectru uniform . Respectiv uniformitatea spectrului de absorbţie în limitele de lăţime a canalul ui este unparametru important a atenuatorului . Printre alţi parametri mai sînt :
Stabilitatea
Siguranţa
Pierderi la reflexie
Pierderi dependente de polarizare
Dispersie de polarizare modală
Precizie
Repetitivitate
Pierderi întroduse
3.10 Izolatoare Izolatoare se folosesc în acele cazuri , cînd radierea optica împrăştiată înapoi sau reflectată poate înrăutăţi caracteristicele de lucru a componentelor sensibile a sistemei . Proprietăţile optice a materialelor folosite şi particularităţile constructive asigură transmisiunea radierii optice la propagarea întro direcţie şi atenuarea la propagarea în direcţie opusă . Următorii parametri importanţi determină caracteristicele izolatoarelor :
Dependenţa de lungimea de undă în special pentru izolatoare de bandă îngustă , utilizate pentru lucru în banda spectrală nu mai mică de 20 nm . Izolatoarele se caracterizează atît de coeficientul de atenuare , în direcţie inversă , cît şi de banda de transmisiune a semnalului invers după nivelul 3 dB mai jos de nivelul maximal .
Pierderi întroduse mici in sen sul direct ( mai puţin de 1 dB ) , şi mai mult de 35 dB ( cu o cascadă ) sau 60 dB ( cu dopuă cascade ) pentru direcţia inversă la dependenţă mică de polarizare .
Dispersia modală de polarizare PMD . Izolatoare cu o cascadă sînt îndeplinite cu elemente cu refracţie a două raze . Izolatoare cu două cascade sînt îndeplinite în aşa fel ,ca PMD apărut la primul cascad să fie compensat la al doilea cascad .
Pierderi dependente de polarizare PDL , care înrăutăţesc caracteristicele izolatoarelor optice .
