Асинхронное объединение и разделение цифровых потоков

МЦСП

Лекция 2

Асинхронное объединение/разделение цифровых потоков

КСС – команды согласования скоростей.

Рассмотрим принцип работы блоков асинхронного сопряжения (БАС) передающего и приёмного оборудования для оного из объединяемых потоков.

ИЗ (импульсы записи) в БАС передачи вырабатываются в ГО1, которое управляется тактовой частотой ИИ (исходные импульсы). ИС (импульсы считывания) формируются в ГО2, общем для всех БАС передачи. Разность скоростей ИЗ и ИС анализируется фазовым детектором (ФД), формирующей при необходимости в блок передачи КСС информацию о положительной или отрицательной . Если  положительно, формируется положительная КСС, которая поступает в ИО (импульсы объединённого потока), а также импульс, поступающий на вход схемы Запрет, в результате в этот момент запрещается считывание, то есть осуществляется  Вставка.

При наличии согласования ИЗ в БАС приёма вырабатываются ГО1, синхронизированным с ИО, и поступает на ЗУ (запоминающее устройство) через схемы ИЛИ и Запрет. ИС вырабатывается ГУН (генератор, управляемый напряжением). Частота ИС согласуется с частотой ИЗ посредством ФД и СУ (система управления), которые вместе с ГУН образуют замкнутую петлю ФАПЧ.

При приёме положительной КСС приёмник КСС вырабатывает импульс, который поступает на вход схемы Запрет и останавливает процесс записи на момент прохождения Вставки. При приёме отрицательной КСС импульс от приёмника КСС поступает через схему ИЛИ на ЗУ в момент прохождения служебной позиции служебной позиции, где находится информация, которая не успела быть переданной в информационной части потока.

Рекомендуемые материалы

В системах с двухсторонним согласованием скоростей используется 2 вида КСС (для положительного и отрицательного согласования). В случае равенства скоростей специальной команды не существует, а попеременно передаются команды положительного и отрицательного согласования.

Циклы передачи ЦСП ИКМ-120

Цикл передачи имеет длительность 125 мкс и состоит из 1056 (=256*4+32) позиций. Цикл разделён на 4 одинаковых по длительности субцикла.

Первые 8 позиций 1 субцикла – ЦС (цикловой синхросигнал). Остальные 256 позиций первого субцикла заняты информацией посимвольно объединённых исходных потоков.

Первые 4 позиции 2 субцикла заняты первыми символами КСС объединяемых потоков (положительная КСС – 111, отрицательная – 000). Следующие 4 позиции – служебная связь.

3 субцикл: 2-е символы КСС, ДИ, аварийная сигнализация, вызов служебной связи.

4 субцикл: 3-и символы КСС, далее в субцикле 4 передаётся информация объединяемых потоков при отрицательном согласовании скоростей. При положительном согласовании исключаются позиции 9-12 субцикла 4.

Разделение цикла на субциклы имеет ряд преимуществ: это позволяет разнести во времени символы КСС, что повышает помехозащищённость этих команд, снижается неравномерность информационного потока, так как при приёме служебной информации прекращается считывание из ЗУ. Кроме того, снижается ёмкость памяти ЗУ.

Лекция 3

Структурная схема цифровой волоконно-оптической системы передачи (ВОСП)

В состав ВОСП входят следующие устройства:

1) каналообразующее оборудование передачи (КОО), обеспечивающее формирование определённого числа типовых каналов или типовых групповых трактов со стандартной скоростью передачи;

2) оборудование сопряжения, необходимое для сопряжения (согласования) параметров многоканального сигнала с параметрами оптического передатчика;

3) оптический передатчик, который обеспечивает преобразование электрического сигнала в оптический, длина волны которого соответствует одному из окон прозрачности; в его состав входят источник оптического излучения и согласующее устройство для ввода излучения в ОВ с минимальными потерями; вместе они образуют единый блок, называемый передающим оптическим модулем (ПОМ);

4) ОК, который служит направляющей средой;

5) оптический ретранслятор, обеспечивающий компенсацию затухания сигнала и коррекцию искажений;

6) оптический приёмник, обеспечивающий приём оптического излучения и преобразования его в электрический сигнал; включает в себя согласующее устройство для вывода излучения из ОВ с минимальными потерями и приёмник оптического излучения; вместе они образуют единый блок, называемый ПрОМ (приёмный оптический модуль);

7) оборудование сопряжения приёма, преобразующее сигнал на выходе ПрОМ в многоканальный электрический сигнал;

8) каналообразующее оборудование приёма, осуществляющее обратные преобразования группового сигнала в сигналы типовых каналов и трактов.

Для модуляции оптической несущей электрическим сигналом модно использовать ЧМ, ФМ, АМ, поляризационную модуляцию (ПМ) и модуляцию по интенсивности (МИ). Чаше применяется МИ. Использование МИ приводи к простым техническим решениям устройств управления интенсивностью излучения источников и обратного преобразования оптического сигнала в электрический, то есть модуляции и демодуляции. При МИ интенсивность излучения, или средняя мощность излучения, изменяется в соответствии с модулирующим сигналом.

В зависимости от применяемого КОО ВОСП делятся на аналоговые ВОСП и цифровые.

В зависимости от способа модуляции оптического излучения ВОСП делятся на ВОСП с модуляцией интенсивности излучения и ВОСП с аналоговыми методами модуляции.

В зависимости от способа демодуляции ВОСП делятся на ВОСП с непосредственным приёмом (с прямой демодуляцией) и когерентные ВОСП, в которых применяется гетеродинное преобразование частоты, осуществляемое на промежуточной частоте.

По способу организации двухсторонней связи ВОСП делятся на двухволоконную однополосную однокабельную, одноволоконную однополосную однокабельную и одноволоконную двухполосную однокабельную.

По дальности передачи: магистральные ВОСП, зоновые ВОСП, ВОСП для местных сетей, распределительные ВОСП.

Лекция 4

Повторить всё про волоконные системы: затухание, дисперсия (см. НСЭ).

Методы уплотнения ВОЛС

В основе методов уплотнения ВОЛС лежит процесс мультиплексирования. По способу мультиплексирования ВОСП делятся на:

1) ВОСП с частотным, или гетеродинным, уплотнением;

2) ВОСП с временным уплотнением;

3) ВОСП со спектральным уплотнением.

В ВОСП с частотным уплотнением для получения нескольких спектральных каналов обычно используется один высокостабильный источник оптического сигнала. Спектрально-разнесённые несущие от этого источника получают с помощью сдвига оптической несущей. В результате повышается коэффициент использования пропускной способности ОВ. Недостатком является необходимость использования ряда дополнительных устройств: сдвигателей частоты, оптических фильтров и усилителей и других.

Временное уплотнение предполагает объединение нескольких низкоскоростных потоков в один высокоскоростной.

Уплотнение может производиться на уровне как электрических, так и оптических сигналов. При передаче как на уровне электрических, так и оптических сигналов требуется формировать короткие импульсы.

Технология спектрального уплотнения каналов позволяет значительно повысить пропускную способность ОВ при использовании существующего оборудования. Метод WDM состоит в одновременной передаче по одному ОВ нескольких спектрально-разнесённых оптических несущих, каждая из которых модулируется многоканальным электрическим сигналом. В результате каналы с одной длиной волны имеют отдельные передатчик и приёмник.

Первыми стали двухволновые WDM системы, использующие оптические несущие длины волн 1310 и 1550 нм из 2 и 3 окон прозрачности. Это позволило удвоить скорость передачи по одному ОВ. Такие системы широко используются в сетях доступа и в частности в PON. К двухволновым WDM системам можно подключить ещё один канал с длиной волны 1650 или 1490 нм.

Использование оптических усилителей на основе волокон, легированных эрбием (EDFA) позволило реализовать технологию спектрального мультиплексирования с плотным расположением спектральных каналов DWDM.

Лекция 5

Широкое распространение получили системы, в которых каналы располагаются с частотным интервалом 100 ГГц (спектральный интервал
 ).

Можно выделить следующие преимущества технологии WDM:

1) пропускную способность сети можно наращивать, увеличивая число длин волн, применяемых в системах передачи;

2) сети на основе WDM обладают большой гибкостью; например, каждый спектральный канал можно использовать независимо для передачи разных видов трафика (на  Internets, на  SONET, на  ATM);

3) сигналы во всех спектральных каналах можно усиливать с помощью одного ОУ.

 В соответствии с Рек G694.2 установлены обозначения спектральных диапазонов:

1) O – первичный ( нм);

2) E – расширенный ( нм);

3) S – коротковолновый ( нм);

4) C – стандартный ( нм);

5) L – длинноволновый ( нм).

Источники оптического излучения

Структурная схема ПОМ (передающего оптического модуля).

Рис 1

ФМС – формирователь многоканального сигнала.

СВД – система встроенной диагностики.

МОИ – модулятор оптического излучения.

ИОИ – источник оптического излучения

ОР – оптический разветвитель.

ЛОС – линейный оптический сигнал.

СУ – согласующее устройство и оптический соединитель.

ОС – оптический соединитель.

СРРИОИ – стабилизатор режима работы ИОИ.

Требования к ИОИ:

1)  должна совпадать с одним из окон прозрачности ОВ;

2) необходимая мощность ОИ;

3) большой срок службы;

4) высокий КПД;

5) простота технологии изготовления;

6) минимальное потребление энергии;

7) другие

Основные параметры ИОИ:

1) .

2)  – ширина спектра излучения;

3) мощность, мВт, или абсолютный уровень мощности, дБм;

4) минимальный ток возбуждения, инжекции, накачки ИОИ;

Характерным для оптических усилителей является широкополосный собственный шум, рис. 6. Этот шум, которого избежать невозможно, главным образом связан со спонтанным излучением инверсно-заселенных уровней на примесных атомах.

Рис. 6. Мощность выходного сигнала и шума в EDFA

Лекция 9

Усилители на фтор-цирконатной основе

Имеют более плоскую передаточную характеристику, в частности в диапазоне 1530-1540 нм, что позволяет использовать их в системах D-WDM.

Недостатком является достаточно высокий уровень шума.

Пассивные компоненты ВОЛС

Аттенюатор

Рекомендуем посмотреть лекцию "Социально-медицинская работа в системе реабилитации инвалидов".

Устройство, уменьшающее интенсивность светового сигнала. Используется для согласования выходной мощности лазерного передатчика с требуемым уровнем.

Изоляторы

Устройства, для которых потери оптического излучения малы при распространении в одном направлении и велики – в противоположном. Используются для уменьшения уровня отражённого сигнала.

В основе принципы работы используется эффект Фарадея.

Волоконно-оптические фильтры

Используются для разделения длин волн. Фильтры могут быть рассчитаны на выделение фиксированной длины волны и настраиваемые фильтры.