Principiile de Bază ale Sistemelor de Telecomunicații prin Fibra Optică DWDM

Introducere

În prezent sistemele de comunicaţie stau la baza dezvoltării societăţii. Cerinţele faţă de aceste servicii, de la linia telefonică obişnuită pînă la accesul la internet creşte. Aceasta înaintează noi cerinţe faţă de reţelele de comunicaţii moderne, capacitatea lor de transmitere, siguranţă. Acum este recunoscut faptul că, pentru a satisfacerea cerinţelor societăţii în transmisiunea informaţiei se poate numai prin reţele de fibre optice.

Tehnologia care permite de a crea reţele optice flexibile ramificate cu posibilităţi nelimitate de creştere a benzii de frecvenţă, este tehnologia de multiplexare densă a lungimilor de undă DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). Esenţa tehnologiei DWDM constă în faptul, că pe o fibră optică concomitent se transmit mai multe canale de informaţie la diferite lugimi de undă, ce permite de a utiliza maxim efectiv fibra optică. Tehnologia DWDM permite de a mări de multe ori capacitatea de transmisiune a fibrelor optice fără a instala cabluri noi şi fără instalarea dispozitivelor noi.

Primele sisteme WDM (Wavelength Division Multiplexing, de la care au provenit sistemele DWDM) 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 apariţia 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 Creşterea cerinţelor în tansmisiunea informaţiei

În ultimii zece ani cerinţele oamenilor în schimbul de informaţie a crescut. Cu mult a crescut viteza reţelelor de transmitere a informaţiei. Transmiterea rapidă şi sigură a semnalelor video, sunetului şi datelor a căpătat o importanţă deosebită în dezvoltarea societăţii.

La sfîrşitul anilor 1990 volumul de transmitere a informaţiei prin reţele internaţionale de comunicaţii a crescut multiplu pe baza fenomenului numit Internet. Cînd a apărut reţeaua globală World Wide Web şi a apărut posibilitatea de acces la resurse nalimitate de informaţie în Internet , capacitatea lui de a cuprinde orice bandă liberă accesibilă a devenit evidentă. Creşterea capacităţii de transmisiune a canalelor de comunicaţii cu mult a depăşit cele mai mari prognoze ( fig. 1.1 ).

Fig. 1.1 Creşterea vitezei de transmisiune în reţele în ultimii zece ani ( se observă că perioada

de timp între elaborarea noilor tehnologii şi întroducerea lor în utilizare se micşorează

Fibrele optice a devenit anume acel mijloc de transmisiune, care a putut să ţină faţă acestor fluxuri mari de informaţie. La început pentru divizarea benzii de transmisiune a unei fibre în canalele de comunicaţii se utiliza multiplexarea în timp TDM ( Time Division Multiplexing ). Dar din cauza că dispozitivele de modulare şi multiplexare deveneau tot mai complicate, cu creşterea vitezei de transmisiune a datelor, utilizarea acestei tehnologii a fost limitată. Creşterea benzii de transmisiune în continuare a impus necesitatea de utilizare a unei metode alternative - multiplexarea prin divizarea lungimii de undă ( Wavelength Division Multiplexing- WDM ).

1.2 Multiplexarea prin divizarea lungimii de undă

Sistemele WDM sînt bazate pe capacitatea fibrei optice de a transmite concomitent lumina diferitor lungimi de undă (culori) fără interferenţă reciprocă. Fiecare lungime de undă prezintă în fibra optică un canal optic aparte. Există diferite metode optice pentru a uni cîteva canale într-o singură fibră, iar pe urmă de a le diviza în anumite puncte ale reţelei. În prezent tehnologia WDM permite transmiterea printr-o singură fibră, canale cu diferenţa lungimilor de undă de 1 nm, această tehnologie are denumirea de DWDM (Dense WDM ).

Dezvoltarea tehnologiei WDM a permis de a crea reţele în care prin fibre optice se transmit peste o sută de canale independente, şi chiar reţele în care transmisiunea informaţiei se efectuiază în ambele direcţii, în una şi aceiaşi fibră optică.

Aceste succese a tehnologiei WDM au fost atinse datorită amplificatoarelor pe fibră optică EDFA ( Erbium Doped Fiber Amplifier ). În aceste dispozitive pe baza energiei laserului de injecţie se produce amplificarea tuturor canalelor care vin la intrare, lungimile de undă a cărora se află în banda lungimilor de undă 1530-1565 nm - banda de lucru a amplificatorului.

În prezent se elaborează sisteme DWDM cu capacitatea de cîteva zeci de canale. Există şi sisteme experimentale care pot transmite prin fibra optică sute de canale cu viteza sumară de 1Tbit/s. În figura de mai jos sînt arătate posibilitatile creşterii capacităţii de transmitere a reţelei prin utilizarea sistemei WDM.

Fig.1.2 Creşterea rapidă a capacităţii de transmisiune a liniilor de comunicaţii cu creşterea numărului de canale

1.3 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 transmisiune a datelor utilizează sistemele DWDM pentru micşorarea sarcinii pe porţiunile retelei 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 rezervă 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.