Дипломный проект - Проектирование транспортной сети с технологией DWDM на участке Алматы - Караганды (на казахском языке) - файл n1.doc

Дипломный проект - Проектирование транспортной сети с технологией DWDM на участке Алматы - Караганды (на казахском языке)
скачать (2504.6 kb.)
Доступные файлы (13):
n1.doc1296kb.18.04.2010 18:31скачать
n2.doc24kb.15.04.2010 20:40скачать
Microsoft PowerPoint Presentation.ppt1391kb.16.04.2010 01:43скачать
OSYMShA_B.doc25kb.15.04.2010 20:39скачать
n5.db
n6.doc38kb.15.04.2010 20:40скачать
unit Unit1.doc26kb.15.04.2010 20:40скачать
n8.doc23kb.15.04.2010 20:40скачать
n9.doc29kb.15.04.2010 20:40скачать
n10.doc26kb.14.04.2010 23:26скачать
n11.doc45kb.18.04.2010 18:43скачать
n12.doc34kb.15.04.2010 20:39скачать
n13.doc782kb.18.04.2010 18:10скачать

n1.doc

  1   2   3   4
1 Алматы–ҚАРАҒАНДЫ қалалар арасындағы қазіргі таңдағы байланыс жүйесін талдау

1.1 Қазіргі қолданылып жүрген желілер туралы баяндама

2008 жылы ҰАСМ негізінде 622 Мбит/с өту қабілеттілігімен IP/MPLS деректерін тарату ұлттық магистральдік желі құрылды. Желі республиканың барлық аудандық орталықтарын қамтиды және Metro Ethernet желілерін құру мен Қазақстан бойынша барлық қалаларда Интернет желісіне қолжетерлік қызметтерін пайдалануына беру үшін негіз болып қызмет етеді, қоса келесі NGN буынының желілерін құру үшін транспорттық орта болып келеді.

Қазіргі жоғары жылдамдықты магистралдық IP/MPLS желілерінің құрылуы деректер таратудың әртекті желілері мен қолжетерлік желілерінің жуықтамаларын қамтамасыз етуге және қазақстан инфрақұрылымыеың Интернет желі секторының дамуына бағытталған. Магистралдық деректер тарату желілері кез-келген масштабты тапсырысшылар үшін, шағын бизнестен мемлекеттік құрылымдарға дейін, қажетті желілер қорғанысын және өту қабілеттілігін қамсыздандырып, виртуалды жеке желілер құруын қамтамасыз етеді.

Қазіргі кезде қарастырылатын аймақ Алматы және Қарағанды қалалары. Ішкіаумақтық алғашқы желілік облыстар кабелдік және радиорелейлік байланыс сызықтары арқылы негізделеді. Ішкіаймақтық алғашқы желі 3232 км құрады, оның ішінде: кабельдік байланыс сызығы – 2659 км, радиорелейлік сызығы – 573 км.

Ішкіаймақтық коммуникациялық желі жергілікті жүйелер мен радиалды үлгі бойынша АҚТС-ті орталық бекеттермен байланыстыратын А АҚТС коммуникациялық бекетінің байланыстырылған жолдармен бірлігін білдіреді. Бүгінгі күні аймақта Алматы мен Қарағанды қалаларында орналасқан екі қалааралық станциялар жұмыс атқарып жатыр. Станциялар арасындағы байланыс халықаралық арналар арқылы жүзеге асады.

Алматы-Қарағанды аумағында Siemens өндірген SMA-4 сандық жүйе берілімінің жұмысы орындалатын A-DF(ZN)2Y5x4E9/125 0,36F3,5 талшықты-оптикалық кабель орналастырылған. Берілудің негізгі жылдамдығы — 155,250 Мбит/с (STM-1). Одан да көп жылдамдық STM-1: STM-4- 622 Мбит/с, STM-16 — 2488,32 Мбит/с, STM-64 — 9953,28 Мбит/с еселілері ретінде анықталады. Уақыт бойынша мультиплексирлеу (TDM) әдісін және тайм-слоттардың кросс-коммутациясын қолдануды ұсынады. Бұл жағдайда клиенттік құрылғылар қосылатын E1 (2,048 Мбит/с) ағымдар SDH соңғы құрылғыларына тіреледі. Негізгі құрылғы ретінде SDH-мультиплексорлары есептеледі. Алматы-Қарағанды бағытында 990 арналар, соның ішінде 17 ағым – автоматы, 33 Е1 ағымы ұйымдастырылған.

Транспорттық желінің құрылымы STM-16 деңгейлі сақинадан тұратын сақиналық топологияда негізделген [1].

1.2 Алматы мен Қарағанды қалалары жайлы жалпы мәліметтер

Қазіргі Алматы қаласындағы қызмет атқарып жатқан станцияның халықаралық және қалааралық телефондық станция (ХҚТС) статустары бар. Осы кезде аудандық ХҚТС-тер өзара ҚР-ның облыстары мен Алматы қаласының халықаралық байланыстар транзиті болып табылады, сонымен қоса аумақтық транзиттік станциялардың функцияларын атқарады.

Алматы қаласында 5ESS құрылғысын қолданатын ХҚТС пайдаланылады. AT&T компаниясы шығарған 5ESS станциясы 1992 жылы қолдануға берілді, 1995-96жылдары станция кеңейтілсе, 2001 жылы ОКС-7 сигнализациясының пакеттік коммуникациялық жүйелерінің модулі алмастырылды. Қазіргі уақытта кеңдіктегі құрастырылу 10380 жазықтық нүктесінен тұрады. 2001 жылы ескірген бағдарламалық қамтамасыз ету жаңасымен ауыстырылды. Жергілікті станция ретінде ол 35000 абоненттік жолдарға дейін немесе 90000 байланыстырушы жолдарды қамтамасыз етеді, ол интеллектуалды желі үшін коммутациондық түйін ретінде, қалааралық және халықаралық станция функцияларын атқара алады.

Алматы қаласындағы ҚТО «Қазақтелеком» желісінің жалпы жағдайы:

Қазіргі кезде ҚТО «Қазақтелеком» келесі қызмет түрлерін ұсынады:

Қарағанды облысының ірі өнеркәсіп орталығы – Қарағанды қаласы. Қала тұрғындарының саны – 498100 адам.

Қарағанды қаласында көптеген АТС түрлері бар,олар қазіргі заман талабына сай жүмыс атқаруда.АТСК-100/2000,АТСКУ-100/2000 және басқа АТС түрлері қаладағы байланысты қамтамасыз етіп тұр.

Қазіргі уақытта СТЖ талшықты-оптикалық байланыс жолының өткізу қабілеттілігі өсіп келе жатқан тұтынушылардың сұранысын қанағаттандырмайды. Таратылатын мәліметтердің көлемі өскен сайын ТОБЖ арқылы таралатын сигналдың жылдамдығын арттыру керек [2].

1.3 Құрылғыларды талдау
Бүгінгі күнде DWDM-құрылғыларын байланыс құрал-жабдықтарын шығаратын өндірушілердің көбісі шығарады: ADC, Alcatel, Bosch, DSC, Ericsson, Fujitsu, GPT-Siemens, Hitachi, Lucent Techologies, NEC, Nortel Networks, NTT, Pirelli, Tellabs және тағы да басқалары. Толқындық мультиплексорды да ІВМ корпорациясы да ұсынады. Құрылғаннан кейін бір жыл ішінде 196 млн. доллар пайда тапқан жас Сіеnа компаниясы ерекше жетістіктерге жетті.
1.4 Жұмыс мақсаты

Бітіру жұмысын орындаудың алдында келісі мақсаттар қойылған:

2 ҚҰРЫЛҒЫНЫ СИПАТТАУ
2.1 DWDM технологиясының негізгі бағыттары

Тығыз толқындық мультиплексорлеу DWDM (dense wavelength-division multiplexing) – бұл желілік технологиялардың жаңа дәуірінің негізінде жатқан көп санды оптикалық арналарды бір талшықпен таратудың қазіргі кездегі технологиясы.

Жіктеуге содан кейін қайтадан жинауға болатын әр түрлі түстерден тұратын адам көзімен көретін жарық секілді DWDM технологиясымен таралатын жарық ағыны да әртүрлі толқын ұзындықтарынан (?) тұрады.

Яғни бір талшықпен бірнеше жүздеген стандартты арналарды таратуға болады. ТрансТелеКом компаниясында DWDM желісін құру кезінде қолданылған аппаратура максимал үйлесімде 160-қа дейін толқын ұзындығына іске кірісуге мүмкіндік береді.

DWDM принципиалды сұлбасы өте қарапайым. Бір талшықта бірнеше оптикалық арналарды ұйымдастыру үшін SDH сигналдары «бояйды», яғни әрбір сигнал үшін оптикалық толқын ұзындығын өзгертеді. «Боялған» сигналдар мультиплексор көмегімен араласады да, оптикалық линияға беріледі. Ақырғы пунктте кері операция - «боялған» SDH сигналдардың топтық сигналдардан бөлінуі жүреді және тұтынушыларға таратылады.

Әрине бір оптикалық талшықпен көптеген толқындық ағындарды тарату үшін DWDM технологиясы аса дәл қондырғылармен қамтамасыз етілген. Телекоммуникацияда колданылатын стандартты лазер қамтамасыз ететін толқын ұзындығы қателігі DWDM жүйесі қателігінен жүз есе үлкен.


Сурет 2.1 - DWDM технологиясының жалпы көрінісі
Берілген технологиялар талшықты-оптикалық арналардың және байланыс желілерінің тасымалдау қабілеттілігін жүз есе өсіруге мүмкіндік береді. Олардың уақыттық тығыздау (TDM) технологияларымен бірге қолданылуы бір оптикалық талшық бойымен ақпараттарды терабиттік жылдамдықтарға тасымалдауға жеткізді.

Таралатын мәліметтер көлемінің ұлғайтуы бар оптикалық талшықтың тасымалдау мүмкіндігін бірте-бірте сарқа пайдалануға әкеліп, оның өсуі туралы сұрағын қырымен қойды. Оны үш тәсілмен шешуге болады: жаңа кабель салу, аса өндіргішті уақыттық мультиплексирлеу аспабына көшу немесе WDM-ді қолдану.

Толқын ұзындығы бойнша бөлінумен оптикалық мультиплексирлеу (WDM) – оптикалық тығыздаудың салыстырмалы жаңа технологиясы, 1970-1980 жылдары өңделген болатын. Қазіргі кезде WDM оптикалық синхрондық жүйелер үшін қандай орында болса, жиілік бойынша бөлінумен мультиплексирлеу (FDM) ақпарат таратудың аналогты жүйесі үшін сондай орын алады. WDM технологиясының басты артықшылығы арнаның тасымалдау қабілеттілік шегін асып өтуде және маңызды түрде мәліметтер тарату жылдамдығын жоғарлатуда. Осыған қоса бұрынғы салынған талшықты-оптикалық кабель мен уақыттық мультиплексирлеудің стандартты аппаратурасы қолданылады, ал жеке арна бойынша тасымалдау жылдамдығын 10 Гбит/с және одан да жоғары көтеру қажет емес. WDM арқасында бір талшықпен екі жақты көпарналы тасымалдау ұыймдастыруға болады (қарапайым жолдарда қос талшықтар қолданылады – тура және кері бағыттарда тарату үшін).

Маңыздысы, SONET/SDH желілерінде әртүрлі тарату әдістерінде жылдамдыққа байланысты емес жеке арнаның жылдамдық мәні (иерархия деңгейі) үшін таңдауға мүмкіндік пайда болады. Ақырында, WDM таралуын соңғы технологиялық жетістіктер итермелейді: таржолақты шалаөткізгішті 0,1 нм-ден кем сәулелену спектірінің кеңдігі бар лазерлердің, кеңжолақты оптикалық күшейткіштер мен жақын арналарды ажырату үшін оптикалық сүзгілердің шығуы. Осы айтылған сөздерге сүйенетін болсақ, WDM технологиясы тасымалдау өту қабілдеттілігін жоғарлату мәселесінің универсалды шешімі болып табылады деген көз-қарас пайда болады, глобальдік желі пайдаланушыларына кездесетін бәлелерден қорғану сенімді. Дегенмен, оның қолданылуы экономиялық та, сондай-ақ техникалық сипатты факторлар ретімен тежеледі.

Егер де экономикалық жағын айтсақ, онда жергілікті желілерде WDM еңгізілуі сәйкес құрылғылардың жоғарғы бағаларымен тыйылады, әсіресе тасымалдаушы құрылғылар, және трафиктің коммутациялау күрделігі. Осыған қоса зерттеулердің көрсететіні, WDM негізіндегі шешімдер кішкентай масштабты желілерде де экономикалық жағынан тиімді бола алады. Ол үшін, жергілікті және тіректі желілері түйіндесетін жерлерде орналастырылатын қымбат емес кіріс/шығыс мультиплексорларды қолдану керек.

DWDM технологиясын іске асыру үшін аппаратураның жоғарғы баға факторы одан аса маңызды болады екен. Жақын жиіліктерді қолдану кезінде сәуле шығарудың жоғарғы тұрақтылықты толқын ұзындығы бар таржолақты шалаөткізгішті лазерлер керек қылады, бұл DWDM жүйесінің ең қымбат және оның таралуын баяндайтын элементі болып келеді. Дегенмен, барлық айтылған жеткіліксіздіктерінде DWDM желілерінің негізгі жетістіктері болып қалады:

Қазіргі кезде DWDM желілері ұлттық масштабты операторларының жоғарғы жылдамдықты тасымалдау желілерін құру үшін, жоғарғы жылдамдықта тарату және түрлі протоколдарды қолдану мұқтаждығы бар үлкен санды пайдаланушылар пайдалана алатын «нүкте-нүкте» немесе «сақина» топологиясы және қуатты қалалық тасымалдау магистральдар негізінде қолданылады.

Оптикалық байланыс желілерін ұйымдастыру мамандары WDM технологиясында TDM-ге тән көптеген шектеулер мен технологиялық қиындықтар жоқ екенін айқындайды.

Тарату қабілеттілігін жоғарлату үшін, TDM-дегідей іске асырылған жалғыз құрама арнада тарату жылдамдығын көбейтудің орнына сияқты, WDM технологиясында тарату жүйелерінде қолданылатын арналар санын (толқын ұзындығын) көбейтеді [3].

WDM технологиясын пайдаланғанда өту қабілеттілігін жоғарлату үшін қымбат тұратын оптикалық кабельдің ауыстырылуысыз іске асады. WDM технологиясының қолданылуы тек қана оптикалық кабельдерді немесе талшықты ғана емес, және де жеке толқын ұзындықтарын жалға беруге мүмкіндік береді, яғни «виртуалды талшық» концепциясын іске асыру. Бір талшық бойымен әртүрлі толқын ұзындықтарында бір уақытта түрлі қосымшаларды таратуға болады – кабельдік теледидар, телефония, Интернет трафигі, оптикалық кабельде қажет талшық бойымен видеоны қор ретінде пайдалануға болады. WDM технологиясының қолданылуы қазіргі желіге қосымша оптикалық кабельді салуды болғызбауға мүмкіндік береді. Егер де келешекте талшық құны жаңа технологиялардың қолданылуымен азайса да, талшықты-оптикалық инфрақұрылым әрқашан қымбат тұратын болады. Оның тиімді пайдалануы үшін оптикалық кабельдің ауыстырылусыз ұзақ уақыт мезетінде желінің өту қабілеттігін өсіру және көрсетілетін қызметтер терімін өзгерту мүмкіндігін қажет етеді. WDM технологиясы осындай мүмкіншілікті келтіреді.

WDM технологиясы әзірше негізінде үлкен өту жолағын қажет ететін алыс қашықтықты байланыс жолдарында қолданылады, қалалық пен аймақты масштабты желілері және кабельдің теледидар жүйелері де WDM технологиясы үшін кең нарық болып табылады. Жатқан кабельді тиімді пайдалану қажеттілігі бір талшықпен таралатын арналардың санын маңызды түрде өсіруіне және олардың арасындағы қашықтықты азайтуға алып келді. Қазіргі кезде арналар арасында 100 ГГц (-0,8 нм) немесе одан да кем жиілікті интервалы бар жүйелер DWDM тығыз толқындық мультиплексирлеу жүйелерін айтады. Теория бойынша толқын ұзындығының әр диапазонында таратуға болады, бірақ WDM жүйелерінде қолдану үшін практикалық шектеу толқын ұзындығы 1500 нм маңайында тар диапазоны болып отыр. Бірақ осы диапазонда мәліметтер тарату үшін үлкен мүмкіндіктер береді. [4]

Осы мезетте де DWDM технологиясының қолданылуы жол жабдықтары мен құраушыларына маңызында аса жоғарғы талаптар қояды және, сәйкесінше, олардың параметрлерінің есептелу нақтылығына. ОТБЖ мүмкіндіктері нарық талаптарына сәйкес болуы үшін, ең маңыздысы олардың дамуын дұрыс жоспарлау керек.

2.2 Оптикалық күшейткіштер

Тығыз толқындық мультиплексирлеу технологиясының ең маңызды сипаттамасы, әрине, көрші арналар арақашықтығы болып табылады. Арналардың кеңістікті орналасу стандартизациясы оның негізінде әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын үйлесімге тексеру үшін керек. ITU-I электробайланыс боынша Халықаралық одағының телекоммуникация стандартизациялық бөлімі көршілес арналар арақашықтығы 100 ГГц DWDM жиілікті жоспарын қабылдайды, сәйкесінше толқын ұзындықтары айырмашылығы 0,8 нм. Тағы ақпаратты толқын ұзындықтары 0,4 нм айырмашылықта тарату мәселесін қарап отыр. Осыдан да кем айырмашылықтарды жасауға болатын болып көрінеді, осымен үлкен өту қабілеттілігіне қол жете, бірақ осы кезде тек технологиялық қиындықтар туындайды, монохроматикалық сигналды ғана шығаратын лазерлер мен түрлі толқын ұзындықтарына сәйкес келетін кеңістіктегі максимумдерге бөлінетін дифракциондық тор даярлаумен байланысты. 100 ГГц бөлінуін пайдаланғанда барлық араналар қолданылатын диапазонды біркелкі толтырады, бұл жабдықтың орнату кезінде және оның қайта пішімделуіне ыңғайлы болады. Бөліну интервалының таңдалуы керекті өту қабілеттілігімен, лазер түрімен және жолдағы бөгеуілдер деңгейімен анықталады. Бірақ та мынаны ескеру керек, мынандай тар диапазонда (1530-1560 нм) жұмыс істегенде сызықсыз бөгеуілдер әсері осы аймақтың шегараларында маңызды болады. Бұл былай түсіндіріледі, арналар санын өсірумен лазер қуатын үлкейту керек, бірақ бұл, өз кезегінде, «сигнал/шу» қатынасының төмендеуіне алып келеді. Ақырында одан да тығыздау әзірше стандартталмаған және зерттелу сатысында тұр. Тығыздауды үлкейтудің тағы бір айқын кемшілігі – күшейтусіз немесе қайташығарумен сигналдың таратыла алатын қашықтығының азаюы.

Жоғарыда айтылған сызықсыз мәселесі кремний негізіндегі күшейту жүйелеріне тән екенін айқындайық. Қазіргі кезде күшейту коэффициентінің жоғарғы сызықтығын (барлық аймақта 1530-1560 нм) қамтамасыз ететін аса сенімді фтор-цирконатты жүйелер шығарылып жатыр. EDFA жұмыс ауданының көбейуімен 100 ГГц интервалды талшыққа есептегенде жалпы көлемі 400 ГГЦ STM-64-тің 40 арналарын мультиплексирлеуге мүмкін болады.


2.2 Cурет – Талшықтағы арналардың спектральді орналасуы
Кестеде 100/50 ГГц жиілікті жоспар пайдаланылатын мультиплексті жүйелердің қуаттының бірінің техникалық сипаттамалары келтірілген, Ciena Corp фирмасының өндірісі.

Оптикалық күшейту жүйелерінде толығырақ тоқтайық. Мәселе неде? Әдепкі сигнал лазерден шығады және талшыққа жіберіледі. Он талшық бойымен өзгерістер сигналдың жайылуы (дисперсия) болып табылады. Ол ортада толқындық дестенің өтуі кезінде туындайтын және орта кедергісімен айқын түрде түсіндірілетін сызықсыз құбылыстармен байланысты. Осымен үлкен қашықтықтарға тарату мәселесі туындайды. Үлкен жүздеген немесе мыңдаған километрлер түсінігінде.

Бұл толқын ұзындығынан 12 есе үлкен, сондықтан, егер сызықсыз құбылыстар аз болса, онда қосындысында бұл қашықтықта онымен санасу керек. Қоса сызықсыздық лазердің өзінде болуы мүмкін. Сигналдың сенімді таратуын алудың екі әдісі бар. Біріншісі – сигналды қабылдап, оны декодалап, алдыңғы келгеніне ұқсас сигналды шығарып, және оны ары жіберетін қайтаөндіргішті қондыру. Мұндай әдіс сенімді, бірақ осындай құрылғылар қымбат болып келеді, және олардың өту қабілеттілігін жоғарлату мен олар өңдейтін жаңа араналардың қосылуы жүйені қайта кескін үйлесімі бойынша қыйындықтармен байланысты. Екінші әдіс – бұл сигналдың жай оптикалық күшейтілуі, музыкалық орталықтағы дыбысты күшейткенге толығымен ұқсас. Осындай күшейту негізінде EDFA технологиясы жатыр. Сигнал декодаланбайды, тек оның амплитудасы өседі. Бұл күшейту түйіндерінде жылдамдықты жоғалтудан құтылуға мүмкіндік береді, қоса жаңа арналарды қосу мәселесін алып тастайды, өйткені күшейткіш барлығы берілген диапазонда күшейтеді.

Сәйкестік 2.3-суретте келтірілген. Осындай байланыс жолындағы күшейткіштер өзінің көрсеткіштерінің ерекшеліктері мен артықшылығына қарай DWDM жүйесінде және оптикалық тарату желілерінде кең қолданылады.


2.3 Cурет – EDFA күшейткішінің күшейту коэффициентінің

толқын ұзындығына тәуелділігі


2.4 Cурет – EDFA күшейткішінің құрылымдық сұлбасы
EDFA күшейткіші эрбилі қоспасы бар талшық бөлігінен тұрады, оның құрылымдық сұлбасы 2.4–суретте келтірілген. Мұндай талшықтарда белгілі толқын ұзындығындағы сигналдар сыртқы сәулеленудің қанығу энергиясының көмегімен күшейтеді. EDFA құрылысының қарапайым құрылымында қүшейтулер тар толқын ұзындығының диапазонында – шамамен 1525 нм және 1565 нм болады. Осы 40 нм кеңдікке бірнеше ондаған DWDM арнасы сыйып кетеді. Қарапайым электронды қайталағыштар, ұзын байланыс жолындағы сигнал деңгейін қалпына келтіру үшін талшықтан сигналды оқып алады, оқылған сигналды электр импульсіне айналдырып күшейтеді, содан соң күшейген сигналды оптикалық сигналға түрлендіре отырып байланыс жолы арқылы ары қарай таратады. Бұларға қарағанда EDFA күшейткіші түгелімен мөлдір – қолданылатын протоколдар, форматтар, тарату жылдамдығына және өткізу жолағындағы толқын ұзындығына тәуелді емес. Күшейткіштері жүйелік протоколдарға тәуелді болмағандықтан, оларды әрқандай қондырғыларға - олар бір-біріне бөгет болады демей, АТМ коммутаторларына немесе IP протоколының компоненттеріне қосуға болады. Мұндай ыңғайлылық EDFA күшейткішінің ең маңызды ерекшелігі, сол себептен жүйеде оларды қолдану кең тараған. Сонымен қоса, EDFA күшейткіштерін қолдану кезінде олардың бір текті емес спектралды күшейтуіне және кездейсоқ эммисиялық күшейтуін ASE (Amplified Spontaneous Emission) мұқият ескеру қажет. EDFA күшейткіштері бар жүйелер көптеген артықшылыққа ие. Мұндай жүйелердің өткізу қабілетін қажеттіліктің өсуіне қарай жаңа арналарды қоса отырып экономды түрде және біртіндеп өсіруге болады. EDFA күшейткіштерін қолдану толығымен оптикалық жүйені құруға мүмкіндік береді, онда сигналдың электронды компоненттермен өңделуі жүйенің бастапқы (жүйеге мәлімет бірінші рет түскенде) мен соңғы (мәлімет соңғы алушысына жеткенде) бөліктерінде ғана жүзеге асырылады. ОС-48 деңгейіндегі байланыс жолының әрқайсысы жеке толқын ұзындығында жеке арна ретінде DWDM жүйесінде өңделеді, бар жүйенің барлық қондырғылары DWDM жүйесінің құрамына кіреді. Осы себептен DWDM жүйесін қолданысқа енгізудің бастапқы құны жеткілікті төмен болады. Қуатты қанығу сұлбаларының әртүрлі өңдеуі кең жолақты жұмыс диапазоны 1570нм ден 1605 нм (L-диапазон) дейінгі жаңа EDFA күшейткіштерін құрды. Мұндай күшейткіштер сонымен қатар ұзын толқынды күшейткіштер LWEDFA (Long Wavelength EDFA) деп аталады.

EDFA негізінде жолдағы қуат жоғалтуы оптикалық күшейту жолымен жетеді. Мұндай «мөлдір» күшейту қайтаөндірушіге қарағанда сигналдың биттік жылдамдығына байланбаған, бұл ақпартты аса жоғары жылдамдықтарда таратуға және хроматикалық дисперсия мен поляризациондық модалық дисперсия сияқты басқа шектейтін құбылыстар кіріспегенше дейін өту қабілеттігін жоғарлатуға болады. Қоса EDFA күшейткіштері өту сыймдылығына тағы бір өлшеулікті қоса көпарналы WDM-сигналын күшейте алады.

Лазерлік таратушымен шығарылатын оптикалық сигнал белгілі бір поляризацияға ие болғанымен, оптикалық сигнал жүретін жолдағы барлық қалған тораптар, оптикалық қабылдағышты қосқанда, өз сипаттамаларының поляризация бағытынан азғана тәуелділігн көрсету керек. Бұл мағынада күшейту коэффициентінің аз поляризациондық тәуелділігімен сипатталатын оптикалық EDFA күшейткіштері шалаөткізгішті күшейткіштер алдында сезінетін артықшылыққа ие болады. Суретте екі әдістің жұмыс сұлбасы көрсетілген.

Қайтаөндіргішке қарағанда оптикалық күшейткіштер қосымша шулар еңгізеді, оны міндетті түрде есепке алу керек. Сондықтан, күшейту коэффицентімен қоса EDFA сипаттамаларының маңыздысының бірі шу коэффициенті болып келеді. EDFA технологиясы арзандау болады, осы себеппен нақты тәжірибеде жиі қолданылады.

EDFA жүйесі тартымды болып көрінетіндіктен, негізгі сипаттамаларын талқылайық. Бұл күшейткіштің шығыс қуатын сипаттайтын қанығу қуаты (ол 4 Вт-қа дейін жете алады және одан асып кете алады); кіріс және шығыс сигналдардың қуаттарының қатынасымен анықталатын күшейту коэффициенті; күшейткіштің өзі шығаратын шудың деңгейін анықтайтын күшейтілген спонтанды сәулеленудің қуаты. Мұнда музыкалдық орталық мысалын айтсақ орынды, барлық бұл сипаттамалар тән. Әсіресе үшіншісі маңызды (шу деңгейі), және ол аз болу керек. Ұқсастықты қолдана сіздер музыкалдық орталықты ешқандай күйтабақсыз қосып, дауыс тұтқасын ең жоғарғы деңгейге дейін бұрау керек. Көптеген сәттерде сіз бір шуды естисіз. Бұл шу күшейту жүйелерімен пайда болады, өйткені оларға жай қоректену беріледі. Сәйкес біздің жағдайда спонтаннды сәулелену туады, бірақ күшейткіш толқынды белгілі диапазонда таратуға есептелгендіктен, осы диапазонның фотондары үлкен ықтималдықпен жолға таратылады. Осыған қоса (біздің жағдайда) жарықтық шу пайда болады. Бұл максималды жол ұзындығына және оптикалық күшейткіштер санына шектеу қояды. Күшейту коэффициенті алдыңғы сиганлды қалпына келтіретіндей ғылып таңдалады.

Күшейткіш сипаттамасы кезінде қолдануға ыңғайлы тағы бір сипаттама шу-фактор болады – бұл күшейткіштің кірісі мен шығысындағы «сигнал/шу» сипаттамаларының қатынасы. Мұратты күшейткіштерде бұл сипаттама берге тең болу керек.

EDFA күшейткіштеріне үш пайдалану әдістері бар: күшейткіш алды, сызықты күшейткіштер және қуат күшейткіштері. Біріншілері қабылдағыш алдында қондырылады. Бұл «сигнал/шу» қатынасын үлкейту үшін жасалады, ол арзандау қабылдағыштарды қолдану мүмкіндіктерін қамтамасыз етеді және қондырғының бағасын төмендетеді. Сызықты күшейткіштер сигналдың бойланған жолдарда немесе осы жолдардың тармақталуы кезінде қарапайым күшейту мақсатына ие болады. Қуат күшейткіштерін лазердан кейінгі шығыс сигналын күшейту үшін қолданылады. Бұл лазер қуаты шектелгенімен байланысты және кейде аса қуатты лазер қондырғанша күшейткіш қою жеңіл болады.

2.5 Сурет – Оптикалық күшейткіштердің әртүрлі үлгілері
Оптикалық күшейткіш туралы жоғарыда айтылғанға қоса, қазіргі кезде рамандық күшейту құбылысын қолданылатын және Белла лабораторияларында (Bella Labs) шығарылған күшейту құрылғысы нарыққа шығуға дайындалып жатыр. Бұл құбылысытың мәні мынада, қабылдау нүктесінен сигналға қарсы білгілі толқын ұзындықты лазерлік сәуле беріледі, ол толқынжолының кристаллдық торын кең жиілік спектірінде фотондар сәулелене бастайтындай қылып тербетеді. Бүгінгі күндерде бұл қашықтық 160-180 км құрайды, рамандық күшейтусіз 70-80 км-ге қарағанда. Бұл Lucent Technologies өнімінің құрылғылары нарықта 2001 жылдан бастап шықты.

Жоғарыда айтылғандар технология жайлы болды. Енді жұмыс жасайтын және тәжірибеде белсенді қолданылудағы іске асырулар туралы біраз сөз. Alcatel 1664 OA оптикалық күшейткіші Alcatel құрылғылар тобына жатады және синхронды сандық иерархияның негізгі бөлігі болып табылады. Alcatel 1664 OA оптикалық күшейткіштер STM-4 және STM-16 ағындарында қолдана аламыз. Бұл қарастырылатын оптикалық күшейткіш көп жағдайда магистральды алыс қашықтықтарда қолданылады.Күшейткішті басқару SDH құрылғысығың интерфейсі арқылы жүзеге асады. Біріншіден, белгілейтініміз, оптоталшықты желілер қолданылуы – бұл тек қана Интернет емес және, мүмкін, Интернет болмауы да. Оптоталшықты желілер бойымен дауыс пен телеарналар таратуға болады. Екіншіден, бірнеше желі үлгілері бар екенін айтайық. Бізді қашықтық байланысының магистральді желілері қызықтырады, қоса жергілікті желілер, мысалы, бір қаланың ішінде (метрополитен-шешімі деп аталатын). Осымен магистральді желілері үшін, «құбыр қалай қалыңдау болса, солай жақсы» деген тәртіптер керемет жұмыс істейтін, DWDM технологиясы тиімді және тиянақт шешімі болып келеді. Басқа жағдай қалалық желілерде қалыптасады, бұларда трафик тарату сұраулары магистральдік арналарға қарағанда аса үлкен емес. Мұнда операторлар 1310 нм толқын ұзындығының диапазонында жұмыс істейтін бұрынғы SDH/SONET негізіндегі тасымалдаушыны пайдаланады. Бұл жағдайда өту қабілеттілігінің жеткіліксіздік мәселесін шешу үшін, қоса, қалалық желілері үшін қырымен тұрмайтын, жаңа CWDM технологиясын қолдануға болады. Бұл SDH/SONET және DWDM арасындағы өзіне тән ымыра болып келеді. Бұл технологиямен сәйкесінше талшықты-оптикалық сақинаның барлық түйіндері 1310 нм толқын ұзындықтағы бірарналық мәліметтер таратуын да, 1550 нм диапазонындағы спектральдік тығыздауын да сүйемелдейді. Экономия қосымша толқын ұзындығының «қосылуы» салдарынан жетеді, бұл үшін сәйкес құрылғыға модульдің қосылуы керек.


Сурет 2.6 - DWDM технологиясында күшейткіштерді пайдалану

DWDM жетістіктері анық. Бұл технология неғұрлым талшықты-оптикалық арналардың өткізу жолағын жүздеген есе кеңейтудің масштабты және рентабельді әдісін алуға мүмкіндік береді. DWDM жүйесі негізіндегі оптикалық линиялардың өткізу жолақтарын желілердің даму барысында орнатылған қондырғыларға жаңа оптикалық арналарды біртіндеп үстемелеу арқылы өсіруге болады.

Клиенттерді жоғары сапалы және жылдам байланыспен қамтамасыз ету үшін негізгі телекоммуникациялық маршруттардың қуатын біршама өсіру қажет.

ТК желілерінің өткізу жолағын өсірудің екі жолы бар: Біріншісі – SDH арналарын STM-64 (10 Гбит/с) деңгейіне өсіру және осындай арналардың санын арттыру арқылы. Бірақ әрбір келесі STM-64 арнасы жаңа қондырғыларды қондыруды және магистралдың барлық түйіндерінде құрылыстық-монтаж жұмыстарын жүргізуді талап етеді, ал үшінші арна үшін жаңа кабел жүргізу қажет болады. Клиенттердің өсіп жатқан қажеттіліктерін қамтамасыз ету үшін өте жақын арада STM-64 деңгейінің төрт арналы реті қажет болады.

Оптикалық талшықпен таралу барысында сигнал біртіндеп өше бастайды. Оны күшейту үшін оптикалық күшейткіштер қолданылады. Бұл мәліметтерді оптикалық сигналды электрлікке ауыстырмай 4000 км дейін қашықтыққа беруге мүмкіндік береді (SDH жүйесінде бұл 200 км-ден аспайды).


Сурет 2.7 – SDH технологиясы негізінде өткізу жолағын өсіру
Екінші жолы – желілерді бір талшық бойымен 40 STM-64 арнасы таратылатын болғандықтан, желілердің өткізу жолағын 160 есе өсіруге мүмкіндік беретін DWDM технологиясы негізінде құру.


Сурет 2.8 - DWDM технологиясы негізінде өткізу жолағын өсіру
2.3 Толқындық мультиплексорлар WDM
Толқындық мультиплексорлар немесе спектрлік тығыздау деп аталатын толқын ұзындығы бойынша бөлінетін мультиплексорлар (Wavelength Division Multiplexing, WDM) жақсы белгілі арналары жиілікпен бөлінген, бірақ таратудың оптикалық ортасында орындалатын мультиплексорларды еске түсіреді. Бұл технологияның жетістігі болып «тығыз» WDM (dense WDM, DWDM) табылады. WDM технологиясын 1980 жылы Дж. П. Лауде (компания Instruments SA) ұсынған болатын және басында оның қолданысы қалааралық телефон байланысы және телетарату саласымен шектелген болатын.

WDM технологиясының таралу жетістіктері американың телекоммуникациялық байланыс қызметі рыногындағы жағдайдың түбегейлі өзгерісінен кейін (90-ыншы жылдардың ортасы) көріне бастады. Ертеректе байланыс жолдары негізінен дыбысты тарату үшін пайдаланылып келсе, қазіргі таңда онымен берілетін трафиктің негізгі бөлігін көлемі едәуір озық қарқынмен дамып келе жатқан (дыбыс трафигінің жылдық өсімі -8%, ал мәліметтер трафигінің жылдық өсімі-35%) мәліметтер құрайды. Әсіресе жылына 80-100 % -ке дейін Internet трафигінің көлемі тез өсті, сондықтан бұл процесс қиын болжанатын сипатқа ие болды.

Қазіргі уақытта WDM оптикалық синхронды жүйелер үшін аналогты мәліметтер тарату жүйелері үшін арналған жиілікпен бөлінген мультиплексорлардың (FDM) қызметін атқарады. Осы себептен WDM жүйелерін көп жағдайда жиілікпен бөлінген оптикалық мультиплексорлар жүйелері деп те атайды (OFDM). Бірақ бұл технологиялар бір-бірінен ерекшеленеді. Олардың айырмашылығы оптикалық немесе (OFDM) немесе электрлік (FDM) сигналдарды пайдалануында ғана емес. FDM кезінде бір бүйірлі жолақты және модуляциялаушы сигналдары ТЖ-тегі стандартты арналар жиынтығынан тұратын болғандықтан құрылымы бойынша бірдей болатын тасымалдау жүйесі таңдалынған АМ модуляциясы механизмі пайдаланылады. OFDM кезінде FDM кезінде тасымалдаушыны ығыстыру үшін қажет болған модуляция механизмі мүлдем қолданылмайды, тасымалдаушылар сигналдары жәй ғана мультиплексор көмегімен біркелкі көп жиілікті сигналға біріктірілетін бөлек көздермен (лазерлермен) генерацияланады. Әрбір тасымалдаушы құраушысы негізінде әртүрлі синхронды технологиялар заңдары бойынша қалыптасқан цифрлық сигнал ағындарын тарата алады. Мысалы бір тасымалдаушы АТМ трафигін, екіншісі SDH, басқасы PDH және т.с.с. тарата алады. Бұл үшін тасымалдаушылар таратылатын трафикке сәйкес цифрлық ағындармен модуляцияланады.
2.4 DWDM мультиплексорлары

DWDM мультиплексорларына ( дәстүрлі WDM айырмашылығы ) өзіне тән екі ерекше белгісі бар:

- тек бір ғана EDFA (1530-1560 нм) күшейту аймағы шегіндегі мөлдірлік терезені 1550 нм пайдаланады

- мультиплексті арналар арасындағы аз қашықтық, 3,2 / 1,6 / 0,8 немесе 0,4 нм.

Бұдан басқа DWDM мультиплексорлары 32 және одан да саны көп арналар жұмысына арналған болғандықтан, бір уақытта барлық арналар мультиплексорланатын (демультиплексорланатын) DWDM қондырғыларымен бірге олардың қатарында WDM жүйелерінде аналогы жоқ және басқа арналардың көптеген санымен көрсетілетін негізгі мультиплексті арналарға бір немесе бірнеше арналарды үстемелеу немесе шығару режимінде жұмыс істейтін жаңа қондырғылар да пайдаланылады. Демультиплексорлардың шығыс порты/полюсі белгілі толқын ұзындықтарымен бекітілген, мұндай қондырғылар толқын ұзындығы бойынша пассивті маршрутизацияны жүзеге асыруы да мүмкін.Тағы бір мултиплексорды қарастыратын болсақ ол SMA-16.Ол өзінің өткізу жолағының кеңдігімен ерекшелінеді. SMA-16 ақырғы мултиплексор және кросс-коммутатор ретінде қарастыруға болады. Бұл аппаратура қазырғы заман талабына сай резервті механизм қабілетіне ие және таңдап алынған топологияға байланысты, жоғарғы сенім параметрлерін қамтамасыз етеді.Арналар арасындағы қашықтық аз және біруақытта бірнеше арналар санымен жұмыс істеу қажет болғандықтан, DWDM мультиплексорларын жасау кезінде WDM мультиплексорларына қарағанда үлкен дәлдікті талап етеді. Сонымен қатар DWDM қондырғылары полюстарындағы жақын (бағытталу коэффициенті) және алыс (оқшаулау) өтпелі бөгеуілдер бойынша жоғары сипаттамаларды қамтамасыз етудің де маңызы зор. Бұлардың барлығы WDM-мен салыстырғанда DWDM қондырғыларының қымбат тұруына әкеп соғады.

2.9 а-суретте DWDM айналы шағылдырғыш элементі бар мультиплексорының типтік сұлбасы келтірілген. Оның жұмысын демультиплексорлау режимінде қарастырайық. Келген мультиплексті сигнал кіріс портқа келіп түседі. Сосын бұл сигнал толқынөткізгіш-пластина арқылы өтіп, дифракциялық AWG (arrayed waveguide grating) құрылғылардан тұратын толқынөткізгіштер арқылы таратылады. Әдеттегідей әрбір толқын өткізгішіндегі сигнал мультиплексті болып қалады, ал әрбір арна ?1, ?2,… барлық толқын өткізгіштерінде солай қалады. Ары қарай айна жазықтығынан сигналдардың шағылысуы жүзеге асады және соңында жарық ағындары қайтадан фокусталу жүзеге асатын толқын өткізгіш-пластинаға жинақталады және әртүрлі арнаға сәйкес интенсивтіліктің интерференциялық максимумдарын кеңістікте таралу интерференциясы пайда болады.

Толқынөткізгіш-пластина геометриясы, дәлірек айтсақ, AWG құрылымы толқынөткізгіштерінің шығыс полюстары мен ұзындықтары интерференциялық максимум шығыс полюстармен сәйкес болатындай етіп

есептелінеді. Мультиплексорлау кері жолмен іске асады.

Мультиплексорды құрудың басқа әдісі бір емес, бір жұп толқынөткізгіш-пластинаға негізделген (Сурет 2.9 б). Мұндай құрылғының жұмыс істеу принципі алдыңғы жағдаймен бірдей, айырмашылығы-фокустау және интерференция үшін қосымша пластина қолданылады.


Сурет 2.9 - DWDM мультиплексыр сұлбасы:

а) шағылыстырғыш элементі бар мультиплексыр сұлбасы:

б) екі толқынөткізгіш-пластинасы бар мультиплексыр сұлбасы:
DWDM мультиплексорлары таза пассивті элемент бола отырып, сигналға үлкен өшулікті енгізеді. Мысалы, демультиплексорларлау режимінде жұмыс істейтін құрылғы үшін жоғалту 10-12 дБ, алыс өтпелі өшулік кезінде <-20 дБ. Жоғалту шамасы үлкен болған кезде DWDM мультиплексоры алдына және/немесе артына оптикалық күшейткішті орнату қажеттілігі туындайды.
2.4.1 Таратқыш

ХЭБ-Т G.681 ұсынысына сәйкес 2.10 - суретте таратқыштың кескін үйлесімі келтірілген. Мұнда STM-16-ның функционалдық блоктары, транспондерлер (ТХn), мультиплексорлар (ОМ/ОА), интерфейстер мен оптикалық жалғағыштар көрсетілген.

STM-16-ның функционалдық блоктары:

- RST - регенерациялық секция соңы;

- SPI - физикалық интерфейс;

Транспондердің функционалдық блоктары:

- SPI - физикалық интерфейс;

- OCA - оптикалық арнаның адаптациясы;

- OCT - оптикалық арнаның соңы;

- OMS-1 - адаптация және бірарналы мультиплексорлық секцияның соңы;

-OAS-1 - адаптация және оптикалық күшейту секциясының соңы;

Шығысына оптикалық ақырғы күшейткіш (ОМ/ОА) қосылған оптикалық мультиплексордың функционалдық блоктары:

- OAS-1, OMS-1 - транспондер блоктары секілді блоктар;

- OMS-m - адаптация және көпарналы мультиплексорлық секцияның соңы;

- OAS-m - адаптация және ақырғы оптикалық күшейту секциясының соңы.

Таратқыш сұлбасын жеңілдетуге жол беріледі. Дәлірек айтсақ регенерациялық секция соңын (RST шығысы, B нүктесі) транспондердің ОСА/ОСТ блогы кірісіне (В’ нүктесіне ) тура қосуға болады. Ары қарай ?0 толқын ұзындығын ?n толқын ұзындығына түрлендіру транспондердің ОСА/ОСТ блогында жүзеге асатын болғандықтан, осы блоктың шығысын ( Ас нүктесі) OMS-m ОМ/ОА блогының кірісіне (Ас’ нүктесі) тура қосуға мүмкіндік береді.


Сурет 2.10 - G.681 ұсынысы бойынша таратқыштың кескін үйлесімі


Сурет 2.11 – WDM-ТОТЖ арналарының ОМ/ОА блогына оңайлатылған қосылуы
2.11 -суретте төрт арналы WDM-ТОТЖ-нің арналарын ОМ/ОА блогына жеңілдетілген қосылуы көрсетілген.

Бұл жерде STM-16 модулінің регенерациялық секция соңы (RST) транспондердің ОСА/ОСТ блогына тура қосылған. Бұл блоктарда түрленген ?1 ?4 толқын ұзындықтарымен сипатталатын арналық сигналдар OMS-m (m=4) мультиплексорында біріктіріледі. Топтық оптикалық сигнал OMS-m және ОСА/ОСТ (68 дБ ретті) блоктары енгізген жоғалтуларды компенсациялайтын OAS-m бустерімен күшейтіледі және MPI-S интерфейсіне қажетті оптикалық қуатты қамтамасыз етеді. Соңғы кездегі жетілдірулерде конверторлар блогы (ОСА/ОСТ) STM-16 қорапшасына орналастырылып жүр. Бұндай жағдайдағы S1 Sn интерфейстерін «түрлі-түсті» деп атайды.
2.4.2 Қабылдағыш

2.13-суретте функционалды блоктары бар қабылдағыштың кескін үйлесімі көрсетілген.

Транспондердің функционалдық блоктары SPI, OCA, OMS-1, OAS-1, OMS-m, OAS-m. Оптикалық күре жолдың шығысынан топтық сигнал OAS-m оптикалық күре жол адаптациясы және аяғы функционалдық блогында алдын-ала ОА күшейткішпен күшейтіледі. OAS-m көп арналы мультиплексорлық секция адаптациясы және аяғы блогында демультиплексорлау жүзеге асады, яғни арналық сигналардар бөлінеді. Әрбір арналық сигнал OAS-1 бір арналы мультиплексорлық секция адаптациясы және аяғы блогында өңделеді, SDn және Rn қосқыштары арқылы RX қабылдағыш транспондерге жіберіледі.Бұл жерде ОСА/ОСТ оптикалық арнаның адаптациясы және аяғы блогында ?n толқын ұзындығын ?0 толқын ұзындығына айналдыру жүзеге асады. Алынған оптикалық цифрлық ағын SPI физикалық интерфейсі арқылы STM-16 физикалық интерфейсіне шығарылады. Таратқыш секілді RST регенерациялық секцияның аяғын тура ОСА/ОСТ (В нүктесін В’ нүктесіне қосу арқылы) блогының RХ қабылдау транспондеріне қосу жолымен STM-16-ны қысқаша қосуға болады. Мысал үшін 2.13 - суретте 4 арналы ТОТЖ-WDM құрылымдық сұлбасы келтірілген.

Сурет 2.12 - ТОТЖ-WDM қабылдағышының үйлесім сұлбасы.




Сурет 2.13 - 4-арналы ТОТЖ-WDM қабылдағышының құрылымдық сұлбасы
2.5 Сәуле түсіру көздері

Қазір DWDM жүйесінде белгіленген толқындық сәулеленуінің 3 типті лазерлік диодтары қолданылады:

Баға/сапа көрсеткштері бойынша DFB лазерлері оптималды болып табылады. DBR лазерінің құрылымы кері байланыс механизмі арқасында толқын ұзындғын таңдау мүмкіндігін береді. Кері байланыс бір жерде орнықтырылмаған, резонатор үстімен бөлінген. Бұл лазер түрі дифракциондық торлар қадамымен анықталатын анықталған толқын ұзындығындағы кері байланыс үшін екі лазерлік құрамдық қабаттар арасындағы периодты дифракциондық торлардан тұрады. Бұл үлгі көрсеткіштеріндегі күрт өзгерістердің периодтылығына сәйкес.

DFB лазерлері оптикалық кері байланысқа өте сезімтал, әсіресе талшық пен лазерлер арасындағы интерфейстер және негізгі байланыс сызық талшықтары ретінде қызмет атқаратын оптикалық көлемдерге. Тіпті салыстырмалы аз оптикалық кері байланыс лазерді тұрақтылығынан шығарып, жүйенің сипаттамасына әсерін тигізеді. Мысалы, егер, сызықтың ені өсетін болса, үлгі секірмелі түрде өзгеріп, шуылдың (RIN) интенсивтілігіне (DFB лазерлерінің кепілдігімен) қатысты шуылдың артады. Кері байланыстың интенсивтілігін азайту немесе оның әсерінің әлсірету үшін бірнеше қадамдарды қолдануға болады.

Осындай қадамдардың біріне керішағылыстратын қаптамаларды қолдну болып табылады. Кері байланысты сондай-ақ талшықтар ұшын түсірілген жарық осындай активті лазер аймағына түспеуі үшін аз бұрышпен түйреп бекіту керек. Тағы бір тиімді қадамға лазер мен оптикалық интерфейстер бөлімі арасына ажыратқыш орнату жатады.

DFB лазерінің маңызды параметрі болып үлгі коэффициентінің тықсырылуы саналады. Осындай жартылай өткізгішті лазерлерді жобалаудағы басты мақсат жанама бойлық үлгілері әлсірету және доминантты үлгіден(МSR ) максималды мүмкін қуат алу болып табылады. > 30 дБ DFB лазері үшін үздіксіз сәулелеу деңгейіндегі МSR мәнін күтуге болады. Бұл жерде бізді қызықтыратын жалғыз және спектрлық сызықпен желілік сигналды лазермен жеткізу. Керемет жағдайларда бұндай лазерлерден жартылай қуаттылық деңгейінде (FWНМ) 0,2 нм ретінде (25 ГГц ретінде) жолақтық енді күтуге болады.

Егер DFB жүйесі лазермен кепілдендірілетін сызық енін жақсарту үшін МQW жүйесімен байланысады, сол жағдайда сызық ені жүздеген кГц-ке дейін кеми алады. Ал егер сызық ені өсетін болса, онда хроматикалық шашырау өседі. Бұл 1 Гбит/с жылдамдықтағы берілу жүйесі үшін қалаусыз. DFB лазерлерде нарықтағы барлық танымал лазерлер типтері ішінде ең жіңішке спектральді сызықтар бар. Олар ұзын және асаұзын бөлімдер аралықтарымен жұмыс істейтін жүйелердің барлығында қолданылады.

DFB лазері ТОТЖ үшін өмірлік маңызды құрылғы болғанымен өте қымбат. DFB лазерінің оптималды жұмысына сенімді болу және мониторлау үшін құрастыру барысында бірнеше компоненттерді қоса құраған жөн. Мысал ретінде, оның шығуына мониторлау үшін фотодиондар (РIN-диодндық қабылдау); лазердің интегралдық үлгісіндегі температураны бақылайтын термоэлектрондық салқындатқыш (ТЕС); оның шығысы мен керекті жиелікті ұстап тұратын кері байланыс үлгісі. ИС лазерінің ең қолайлы температурасы 25°С.[6]
2.6 ТОТЖ-ін ұйымдастыру қағидалары

ХЭТК G.692 ұсынысына сәйкес ТОТЖ-WDM-нің құрылымдық сұлбасы 2.6 - суретте көрсетілген.

Мұндағы ТХi,, RХi (i=1,2,…,n)- N-арналы ТОТЖ-WDM әрбір арнасының

таратқыш және қабылдағыш (қабылдап-таратқыштың) транспондерлері;

ОМ - оптикалық мультиплексор;

ОА - оптикалық күшейткіш;

ОD - оптикалық демультиплексор;

i - i-інші таратқыш транспондердің кірісіндегі бақылау нүктесі (интерфейс);

i - i-інші қабылдағыш трансподердің шығысындағы бақылау нүктесі;

SiSn – 1 …n арналары үшін таратқыш трансподерлердіің оптикалық жалғағыштары (ОЖ) шығысындағы бақылау нүктесі;

RM1RMn – ОМ/ОА блогы алдындағы ОЖ кірісіндегі бақылау нүктесі;

MPI-S- ОМ/ОА блогынан кейінгі ОЖ шығысындағы бақылау нүктесі (интерфейс);

S’ - сызықты оптикалық күшейткіштен (LOA) кейінгі ОЖ шығысындағы бақылау нүктесі;

R’ - сызықты оптикалық күшейткіштің (LOA) алдындағы ОЖ кірісіндег бақылау нүктесі;

MPI-R - ОD оптикалық демодуляторы кірісіндегі оптикалық күшейткіш ОА алдындағы ОЖ кірісіндегі бақылау нүктесі (интерфейс);

SD1 SDn - ОА/ОD блогынан кейінгі ОЖ шығысындағы бақылау нүктесі;

OSC - оптикалық қызметтік арнаны қосу нүктелері;

OADM - оптикалық арналарды енгізіп-шығару мультиплексоры;

S, R - таратқыш шығысындағы және STM-N (әдетте N=16, немесе 64 ) немесе АТМ аппаратуралары қабылдағыштары шығысындағы интерфейстер.



Сурет 2.14 – WDM- ТОТЖ-ның құрылымдық сұлбасы
2.14-суреттен ТОТЖ-WDM-нің құрылымдық сұлбасы оптикалық таратқыштан (ТХ), оптикалық қабылдағыштан (RХ) және негізгі оптикалық күре жолдан (ОР) тұратынын көреміз.

Оптикалық таратқыш дәлірек айтсақ, STM-N (немесе АТМ) толқын ұзындықтарын арна спектрлерінің ?1?n толқын ұзындығына түрлендіретін ТХ1ТХn арналық қабылдап-таратқыштардан (транспондерлер) тұрады. Негізінен түрлендіру операциясын транспондер құрамына кіретін конвертор орындайды. ТХi шығысында спектрі STM-N тарату жылдамдығына сәйкес болатын арналық сигнал түзіледі. Арналық сигналдар және олардың спектрлары оптикалық мультиплексордың (ОМ) көмегімен біріктіріледі, ал оның шығысында спектрлері арналық сигналдар спектрлері қосындысынан тұратын топтық сигналдар түзіледі.
(2.1)

мұндағы - топтық сигнал спектрі;

- арналық сигнал спектрі;

- арнаның номинал жиіліктік таралуы (НЖТ).

Топтық сигнал MPI-S интерфейсінде линиялық сигналдың жалпы орташа қуатын орнататын ақырғы оптикалық ОА (бустермен) күшейткішпен күшейтіледі.

Негізгі оптикалық күре жол (ОР) ұзындықтары l1… li… lk оптикалық талшықтар аймақтары енгізген өшуліктерді компенсациялайтын сызықты оптикалық күшейткіштерден (LOA) тұрады. Күшейткіштердің кез келгенінің орнына оптикалық күшейткіштер сияқты S’ және R’ интерфейстерден тұратын, арналарды енгізіп/шығаратын OADM мультиплексорлар қосылуы мүмкін.

Қабылдағыш (RX) линиялық сигналды күшейтетін оптикалық алдын-ала күшейткіштен (ОА), топтық сигналды арналық сигналға бөлетін демультиплексордан (OD), құрамына STM-N немесе АТМ-ге сәйкес ?1 ?n толқын ұзындығын ?0 толқын ұзындығына түрлендіретін конвертор кіретін RХi қабылдағыш транспондерлерден тұрады

Оптикалық қызметтік арна (OSC) WDM спектрі диапазонынан тыс немесе диапазонда жатқан толқын ұзындығында ұйымдастырылады. OSC оптикалық таратқыш пен қабылдағыштағы сияқты оптикалық күре жолдың сызықты күшейткіштері мен (OADM) енгізіп/шығару мультиплексорларына енгізіліп, шығарылады.

2.7 Транспондер
Қалалық IP-желілері мен талшықты-оптикалық байланыс жолдарына шешім жабдықтаушы MRV компаниясы жаңа Lambda Drive үлгілерінің толқындық WDM мультиплексирлеу платформалары үшін жаңа төрт арналы STM-16 транспондерлердің шығарылуы туралы хабарлады. Олар DWDM желілерін құру үшін арналған және DWDM-нің бір арнасымен (ITU-T жиілік торына сәйкес толқын ұзындықтарында) 4 STM-16/OC-48 ағындардың таратуын қамтамасыз етеді. Бұл оптикалық талшықтың бір жұбының өту қабілеттілігін төрт есе өсіре, оның бойымен 256-ға дейін және одан көп STM-16 қосылыстарын ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

TM-OCM48D модульдері қарапайым оптикалық мультиплексирлеу жүйелерімен салыстырғанда шешім құнын маңызды түрде азайтады, осыған қоса оптикалық кабельдің өту қабілеттілігін өсіреді. Олар DWDM-нің бір толқын ұзындығында беріле алатын 10 Гбит/с бір арна бойымен STM-16 ағындарының 4-нің TDM-мультирлексирлеуін қамтамасыз етеді, сол уақытта қарапайым толқындық мультиплексирлеу жүйелері STM-16-ның әр арнасы үшін жеке толқын ұзындығының орнын алу керек болады.

Модульдердің кіріс порттарында шешімнің үлкен икемділігін қамтамасыз ету үшін ауыстырылатын SFP интерфейстері қолданылады. SFP кең спектрі әртүрлі толқын ұзындықты және жұмысы қашықтықты бірмодалы мен көпмодалы кабельдері үшін қолдауда болады, бұл модульдердің қолданылуына мүмкіндік береді.

TM-OCM48D транспондерлері бірнеше түрлендіруде шығады. Белгіленген толқын ұзындықты лазермен қамтамасыздандырылған модельдер 80 км-ге дейін қашықтықта жұмыс істеу және 40 км (TM-OCM48D4 моделі) мен 80 км-ге (TM-OCM48D8) дейінгі алыстық үшін жеткілікті оптикалық қаражатқа ие болады. Тағы DWDM-нің С-диапазонынан кез-келген толқын ұзындықта жұмыс істеуге қамтамасыз ететін бағдарламасы бапталатын лазерлер модельдері шығарылды. Бұл 80, 160 және 200 км-ге дейінгі қашықтықты оптикалық желілерде қолдануға есептелген, сәйкесінше дисперсияның есесін қайтару қажеттілігісіз (160және 200 км-ге дейінгі қашықтықта жұмыс істеу үшін оптикалық күшейткіштерді қолдану керек) TM-OCM48D8Т, TM-OCM48D16Т және TM-OCM48D20Т транспондерлері.

TM-OCM48D модульдері қуатты диагностика құрал-жабдығына ие болады, олар әр порттағы CRC қателіктерінің есептелуін және әр арнаның өнімділік мониторингін қамтамасыз етеді. ALS (Automatic Laser Shutdown) функциясы WDM арнасында сигналдың болмауы және керісінше кездерде қол жетерлік интерфейстерде таратушы лазерлерді бөліп тастап, ақырғы қондырғыны байланыстағы қателіктер туралы хабарлайды.

TM-OCM48D транспондерлері Lambda Drive (LD400, LD800 немесе LD1600) үлгілерінің кез-келген шассисінде қондырылуы мүмкін, олардың қолданылуы кезінде бір LD1600 шассиінің максималды сыйымдылығы STM-16-ның 64 арнасына дейін өседі. [8]

2.8 Алкатель 1686 WM жүйесінің сипаттамалары


Сурет 2.15 - тағанының жалпы көрінісі
Alcatel 1686 WM – магистралды, аймақтық және ірі қалалық желілер үшін арналған, оптикалық сәлеленудің толқын ұзындығы бойынша бөлінген 32-арналы DWDM жүйесі.

Алкатель 1686 WM DWDM құрылғысы Алкатель компаниясының OPTINEX құрылғылар тобына жатады. Алкатель 1686 WM талшық жұбымен 32 - арнаға дейін екі жақты бағытталған сигналдарды тарату үшін арналған көпарналы оптикалық тарату жүйесі болып табылады. Бұл тарату жүйесі ақырғы құрылғылар орналасқан екі станциямен және бірнеше аралық құрылғылар орналасқан линиялық станциялармен құрастырылады. Ақырғы станцияның оптикалық мультиплексор/ демультиплексоры көмегімен мұндай жүйе 32 оптикалық сигналдарды біріктіріп, бір ОТ тарата алады. Жүйе сонымен қатар, SDH, IP, ATM құрылғыларымен тікелей қосыла алады, бірақ қажет болса Алкатель 1686 WM құрылғысын ашық ортада желінің қуатын өсіру үшін пайдаланған кезде бірнеше толқын ұзындықтары адаптерлерінің қосымша типтерін қондыруға болады. Толқын ұзындықтары адаптерлерінде қатені табатын және жөндейтін кодтар байты (Forward Error Correction code, FEC) жүйенің жұмысын жақсарту үшін және әрбір арнадағы сипаттамаларды бақылау функциясын жүзеге асыру үшін шығыс сигналға үстемеленуі мүмкін.

Әдетте жүйе ұлттық магистралды желілер фрагменті ретінде байланыс желілерінде, линиялық конфигурация желілері мен халықаралық шлюзді түйіндерде, яғни трафик көлемі бойынша бір оптикалық сигналдан көп таратуды қажет ететін желілерде қондырылады.

Қашықтығы 180 км-ден асатын тарату аймақтары линиялық аралық күшейткіштердің көмегінсіз, ал 700 км-ге дейінгі аймақ хроматикалық дисперсия компенсациясынсыз жүзеге аса алады.

Жүйені толық бақылау мен басқару құрылғыға F интерфейсі арқылы қосылатын, MS-DOS/Windows бағдарламалары негізінде (R-ECT) құрылғысының портативті терминалдарын қамтамасыз ететін стандартты компьютерлер көмегімен жүзеге асады.

Құрылғы құрылымы.1686 WM құрылғысы тұтас модулді құрылым. Жүйе екі бөлікке бөлінеді, олардың біріншісі терминалдық құрылғы қызметін атқарады, екіншісі линиялық құрылғы қызметін атқарады. Жүйе Алкатель S9 тағанында немесе Алкатель Optinex тағанында орналаса алады және ETSI стандартының ETS 300119 талаптарына жауап береді.

Ақырғы құрылғылар түйіндері. S9 немесе Optinex тағанында үш 1686WM секциясы орналасуы мүмкін.

Оның құрамын келесі түйіндер кіреді:

- бір бағытта 16 толқын ұзындығын біріктіру және қарама-қарсы бағытта оларды бөлу үшін арналған мультиплексорлау және демультиплексорлау екі платасынан тұрады;

- бір бағытта бустер ретінде қолданатын және қарама-қарсы бағытта алдын ала күшейту ретінде қолданылатын екі оптикалық күшейткіштен тұрады;

- қосымша құрылғы платасы (AUX) және F пен Q интерфейстері арқылы басқару мен бақылауды қамтамасыз ететін сондай-ақ мәлімет таратудың қосымша арналарын қамтамасыз ететін бақылаушы платалардан тұрады;

Электрқоректендіру көздері 1+1 қорғаныс қосылысына ие. Стандартты кескін үйлесімде барлық платалар FC/SPC, SC/SPC немесе SC2/SPC алмалы-салынбалы аспаптармен жабдықталған.

Оптикалық интерфейстер. 1686 WM жүйесі Алкательдің SDH құрылғыларына тікелей қосылады немесе әртүрлі сигнал көздеріне толқын ұзындықтары адаптерлері арқылы қосылады. Алкатель STM-16 немесе STM-64 деңгейдегі SDH құрылғыларын пайдаланған кезде ITU-T ұсыныстары талаптарына жауап беретін интерфейс түрлері көп. Аталған оптикалық интерфейстер алкательдің SDH құрылғыларында орналасқан. Ал толқын ұзындықтары адаптерлерін пайдаланған жағдайда оптикалық интерфейстердің түрлері кіріс сигналға тәуелді болады. Толқын ұзындықтары адаптерлері S. 1.1, L. 1.2, S. 4.1, L. 4.2, S.16.1 интерфейстерімен үйлеседі.

Сипаттамалары:

- G.692 ITU-T ұсыныс талаптарына жауап береді;

- құрылғының негізінде амплитуда-жиіліктік сипаттамалары жазық болып келетін оптикалық күшейткіштер мен арналары тығыз оптикалық сәулелену толқын ұзындықтарымен бөлінетін мультиплексорлар жатыр;

- өткізу жолағы үлкен желілер үшін арналған;

- мәліметтер арналары саны-32;

- енгізу-шығару арналарының саны-16(8+8);

- талшық сиымдылығы -0,32 Тбит/с;

- компонентті сигналдарды тарату 100 Мб/с -тан 1,25 Гб/с, 2,5 Гб/с және 10 Гб/с-қа дейін;

- оптикалық ақырғы мультиплексорлар (1530 нм -ден 1560 нм-ге дейін) «нүкте-нүкте», «көпнүкте-көпнүкте» және «сақиналық» құрылым типтерін байланыстырады;

- сызықтық оптикалық күшейткіштерсіз немесе алыс емес қашықтыққа тарату кескін үйлесімдер үшін оңтайлы архитектура;

- аймақ саны көп және жалпы ұзындықтары үлкен желілер үшін аралық линиялық құрылғы: хроматикалық дисперсияның компенсация блогынсыз 700 км-ге дейінгі қашықтыққа тарата алады;

- оптикалық енгізу/шығару қызметін атқарады;

- G. 652 және G. 655 оптикалық талшықтарымен толығымен үйлесімді және G. 653 талшығымен шектеулі үйлесімді;

- сызықтық және сақиналы оптикалық қорғаныстық қосылу;

- қызметтік оптикалық арнаның болуы;

- бақылау және басқару функциясының болуы;

- G. 681 ұсынысы талаптарына сәйкес оптикалық қауіпсіздік;

- жүйе сипаттамаларын бақылау функциясы (Performance Monitoring).

3 ЕСЕПтеу бөлімі

3.1 Байланыс арналарының қажетті санын есептеу және мәліметті

тарату жылдамдығын негіздеу

Байланыс арналарының қажетті саны негізіне осы тұрғылықты жердің Алматы мен Қарағанды қалаларының тұрғындарының санына және жеке топтардың өзара байланыстарының қызығушылық деңгейлерінің жоғарылығында болып табылады. Кез-келген тұрғылықты мекеннің тұрғындарының саны соңғы халық санағындағы статистикалық мәліметтерден анықталады.

Алматы қаласында шамамен 1130068 тұрғын, ал Қарағанды қаласының тұрғындар саны шамамен 498100.

Әдетте тұрғындардың санағы бес жылда бір рет жүргізіледі, сол себептен болашаққа ауқымды жоба жасаған кезде тұрғылықты халық санының көбеюін ескеру керек.

Халық санының көбеюіне қарай берілген жерде және сол жер аймағындағы бағынышты жерлердің халық санының орташа көбеюі келесі формуламен анықталады:

(3.1)

мұндағы Н0– санақ жүргізген кездегі тұрғындардың саны, адам.;

Н– берілген аймақтағы жылдық орташа өсім, %

(2-3% деп қабылданады);

t – период, болашақтағы жоба жылының белгіленуі мен

тұрғындарды санаққа алу жылдарының айырмасы.

Ағындағы жылмен салыстырғанда болашақта жобалау жылы 5-10 жылға бұрын деп алынады.:
t=7+(tn-to), (3.2)
мұндағы tn – проектіні құру жылы; to – Но мәндеріне қатысты жыл.

tn = 2009 жыл

to = 2005 жыл
t=7+(2009-2005)=7+4=11 жыл
(3.1) формула бойынша Алматы және Қарғанды қалаларындағы тұрғындар санын есептейміз.



Қала аралық байланыс арналарының санын анықтау күрделірек екенін ескере отырып, алдымен берілген жерлер аралығындағы телефон арналарының санын анықтап аламыз. Телефондар арналарын анықтау үшін жақындатылған формуланы қолдануға болады:
(3.3)

мұндағы ,  – тұрақты коэффициенттер, берілген жоғалтулар және

қолайлығы тиісінше анықталған жоғалтулар

негізінде 5% ретінде беріледі және =1,3; =5,6 тең

болады;

у – меншікті жүктеме, немесе бір абоненттің тудыратын

орташа жүктемесі, у=0,15 Эрл.;

КТ – тартылыс коэффициенті, (0,1 до 12)% тең шамада

тербеледі. Жобада КТ=12% немесе КТ=0,12 деп

қабылдаймыз;

ma и mб – сол немесе басқа жердегі соңғы қызмет көрсетілудегі абоненттер саны қызмет көрсету аймағының тұрғындардың санымен анықталды. Телефон аппараттарымен жабдықталудың орташа коэффицентік мәнін 0,3 деп қабылдаған кезде абоненттер саны келесідей анықталады:
m =0.3Ht, (3.4)
ma=0.3= 0,32694082 = 808225 адам,
mб=0.3= 0,3*1187470 =356241 адам.
(3.3) формула бойынша nmлф анықтаймыз:
Nmлф ==5792 арна
Алматы мен Талдықорған қалалары өндірістік және әкімшілік орталықтар екенін ескере отырып, жобаланатын магистральды желіде 30 ағын бөлінеді.

5792/ 30 = 193 х 2Мб/с ағын немесе 5800 арна шығады.
NЖАЛ1=Nтлф + Nв + Nтр (3.5)

мұндағы Nв-сигналдарды тарату үшін тональдік жиіліктердің

арналар саны,1 х 2Мб/с ағынды;

Nтр-транзитты арналар саны. Транзитты арналар санына облыс

орталығын райондар орталықтарымен қосатын арналар жатады.Қортындылай келе жалпы Қазақстан бойынша 292 х 2Мб/с ағын болу керек,ал тартылған магистральдың өзі транзиттік жалғасуды қамтамасыз ететіндіктен қосымша 128 х 2 Мбит/с ағын керек.
NЖАЛ1=292+1+128=421 х 2 Мбит/с арналар

Біз оптиканы жартқандықтан толығымен 100%-дық барлық арналар қорын қарастыруымыз қажет, сонымен ол келесідей анықталады:

NЖАЛ2= 421 х 2= 842 х 2 Мб/с арналар
Тағыда бір сараптама жүргізейік:

STM-1-де 63 х 2 мегабиттік ағын бар, 1890 арна,

STM-4-те 63 х 4 мегабиттік ағын бар, 7560 арна,

STM-16-да 63 х 16 мегабиттік ағын бар, 30240арна.

Есептеулерден көрініп тұрғандай, сыйымдылығы 30240 арна болатын синхронды транспорттық модульді қолданған жөн, сәйкесінше бұл талапқа келесі синхронды транспорттық модуль жауап береді (STM-16).

Есептеулерден көрініп тұрғандай DWDM технологиясын еңгізу орынды және барлық талаптарға сай келеді. 2 Мбитті ағындардағы мәліметтерді таратқан кезде сенімді қызмет атқарады [10].
3.2 Таңдалған кабель параметрлерін есептеу

Алматы-Қарағанды қалалары арасында A DF(ZN) 2Y 2x4 E 9/125 0.22 H 18 2488,320 Мбит/с жылдамдықта ақпараттың таралуын қамтамасыз ететін,1550 нм толқын ұзындығында жұмыс істейтін талшықты-оптикалық кабел жүргіземін.Таңдап алынған кабель “SIEMENS” фирмасының 8 талшықты кабелі. Бұл кабел маркасының құрылымы мен параметрлері төмендегі келтірілген:

А - Сыртқы қолданыс үшін арналған кабел;

D - бірнеше талшықтан тұратын және гелмен толтырылған бос түтікше;

F - гелмен толтырылған бос жер мен кабел жүрекшесі;

(ZN) - металл емес күштік элемент;

2Y - қабықшасы полиэтилен;

Е - бірмодалы шыны талшық;

9 - бірмодалы талшық үшін модалар өрісінің диаметрі;

125 - қабықша диаметрі;

0,22 - өшу коэффициенті;

Н - толқын ұзындығы 1550нм;

18 - бірмодалы талшық дисперсиясы, пс/нм∙км.

Таңдап алынған кабел сипаттамалары келесідей:

-бірмодалы талшықтар;

-толқынның жұмыс ұзындығы 1550 нм;

-SZ типті еслуі бар оптикалық модулді;

-қуыстар мен оптикалық модулдер гидрофобты материалмен толтырылған;

-сыртқы қабықша полиэтеленнен жасалған;

-кабел толығымен диэлектрлік;
Кесте 1
  1   2   3   4


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации