Благодаря технологии DWDM стало возможным использовать ресурсы оптического волокна намного эффективнее, более чем в десятки раз по сравнению с одноканальными трассами, емкость которых, зачастую не превышает 10Гбит/с. Как известно, участок передачи оптического сигнала не может быть бесконечным, ограничение накладывает бюджет мощности оптических модулей примерно равный 23 дБ, типовое значение максимальной длина DWDM трассы 60-70 км в зависимости от количества каналов.
Оптические усилители EDFA (англ. Erbium Doped Fiber Amplifier) применяемые на высокоскоростных сетях DWDM позволяют исключить проблему нехватки оптического бюджета для «прострела» участка между оконечными пунктами.
Структурная схема EDFA
На данной схема отображена структурная схема EDFA, которая включает в себя:
Проще говоря, принцип действия EDFA-усилителя, это перераспределение мощности от лазера накачки в мощность полезного сигнала, сам процесс происходит следующим образом: Лазер накачки светит в волокно тем самым заряжая ионы эрбия, далее, в это волокно поступает информационный сигнал с линии, заряженные ионы эрбия при взаимодействии с информационным сигналом высвобождают свою энергию в виде света, при чем с той же частотой и фазой что и полезный сигнал, таким образом создавая усиление в полосе частот полезного сигнала. Разряженные примеси снова попадает под влияние лазера накачки, то есть заряжается, и при взаимодействии с полезным сигналом так же отдают свою энергию в спектре информационного сигнала, этот процесс происходит непрерывно по всей длине примесного волокна.
Вторым важным аспектом такого усиления являются шумы, их возникновение описывается тем, что заряженные ионы могут отдать свою энергию самостоятельно - без воздействия линейного сигнала, такое спонтанное излучение уже не будет согласованным по характеристикам и несет за собой только ухудшение параметров линии, этот процесс характеризуется величиной Шум-фактор, чем он меньше – тем лучше усилитель.
Основными характеристиками EDFA является:
Для 80 длин волн (50 ГГц) или 40 длин волн (100 ГГЦ) DWDM
Решение о том нужно ли закладывать усилители в проект или нет, принимается после расчета бюджета мощности системы. Если затухание линии, включая потери на пассивных сетевых элементах, превышает бюджет мощности приемопередатчиков, чаще всего он варьируется в пределах 23-24 дБ, то без EDFA не обойтись.
Возьмём за пример такую задачу:
Организовать передачу 10-ти дуплексных каналов 10G по одному ОВ на расстояние 100 км.
Составим комплектацию для требуемой сети без учета усилителей:
Как видно, с учетом потерь на элементах и вносимого затухания в кабеле, уровень на приеме принимает значение ниже порога чувствительности и равен значению в -35 дБ, следовательно, требуется применить усилители EDFA на передаче и приеме, для увеличения мощности полезного сигнала до величины выше порога чувствительности.
Устанавливаем усилители на передающих и приемных сторонах сети и приступает к расчету коэффициента усиления.
Для определения коэффициента усиления EDFA на передающей стороне стоит обратить внимание на суммарную оптическую мощность, вводимую в волокно, она не должна превышать 18 дБм. Согласно схеме, на вход усилителя поступают 10 каналов с уровнем -4 дБм* каждый, воспользуемся несложной формулой для вычисления суммарной мощности всех входящих потоков
*уровень равняется -4 дБм так как вносимое затухание мультиплексора составляет около 4 дБ.
Где, Рсумм – суммарная мощность
N каналов – количество каналов, в нашем примере 10 шт
Р каналов – уровень мощность одного канала, в данном случае -4 дБ
Рсумм=10 lg(10)+(-4)= 6 дБм
Что дает нам это значение?
Выше говорилось о максимально вводимой мощности в волокно, которое равняется 18 дБм, на входе усилителя имеется 6дБм, следовательно, коэффициент усиления не должно превышать 18-6=12 дБ, иначе в ОВ возникнут нелинейные эффекты пагубно влияющие на состояние системы, заметьте, что каналы по отдельности будут иметь уровень Р1ch = (-4)+12 = 8 дБм.
После прохождении всей трассы, уровень сигнала Р1ch на входе предусилителя будет равняться -19 дБм, с учетом последующего мультиплексора, который внесет 4 дБ, уровень на приеме будет -23 дБ, что на пороге чувствительности приемника, следовательно стоит подбирать такой коэффициент усиления, при котором уровень на приемнике SFP модуля будет в диапазоне между порогом перегрузки(-8 дБм) и чувствительности(-24 дБм). К примеру, усилим на 10 дБ и получим значение Rx на SFP модуле равным -13 дБ.
Читайте также
