Proiectarea retelelor WDM: Puterea , Crosstalk

Proiectarea retelelor WDM

1 Canalele

In este important numarul de lungimi de unda folosite. O abordare este aceea in care se proiecteaza reteaua cu numarul maxim de canale realizabile, iar alta este repartizarea unei lungimi de unda diferite fiecarui nod. Latimea de banda este limitata pentru regiunea cu atenuare scazuta 1300-1550 nm. Exista insa limitari de banda datorate componentelor optice. Astfel laserele acordabile in curent de injectie au un interval de acord de 10 nm. Intervalul de acord al receptoarelor acordabile variaza de la intrega zona de atenuare a fibrei pentru filtrele Fabry-Perot pana la aproximativ 16 nm la filtrele electro-optice. Amplificatoarele au latimea de banda optica de 35-40 nm.

Alti factori care afecteaza canalele sunt: debitul canalelor, neliniaritatile fibrei, puterea optica, rezolutia emitatoarelor si receptoarelor.

2 Puterea (consideratii)

Pentru a avea o detectie buna la receptor trebuie mentinut un bun raport semnal/zgomot. Datorita pierderilor de split si de cuplaj sau atenuarii in fibra optica puterea semnalului intr-o retea WDM se degradeaza. Pot aparea pierderi prin folosirea amplificatoarelor optice, de aceea in proiectarea retelei WDM, plasarea si proiectarea amplificatoarelor au un rol important. Pentru a se asigura un semnal de putere mare in retea imediat dupa emitator se amplaseaza un amplificator pentru amplificarea puterii emitatorului. Receptorul preamplificare mareste puterea semnalului inainte de detectia la un receptor fotodetector. Amplificatorul in linie este folosit in interiorul retelei la amplificarea semnalelor degradate pentru a se putea propaga mai departe.

Spectrul de castig inegal pentru EDFA limiteaza latimea de banda utila a sistemelor WDM. O latime de banda initiala de 30 nm poate fi redusa sub 10 nm prin cascadarea a 50 de EDFA-uri.

Pentru evitarea pierderilor prin split in interconexiunile retelei o solutie poate fi folosirea mecanismelor de rutare a lungimii de unda in locul mecanismelor cu lungime de unda independente.

3 Crosstalk

Datorita interferentei semnalelor la diferite lungimi de unda sau la aceeasi lungime de unda pe alta fibra poate aparea crosstalk-ul. Exista un crosstalk interband care trebuie luat in considerare la determinarea spatiului canalelor si poate fi inlaturat prin folosirea filtrelor cu banda ingusta. Crosstalk-ul intraband apare in nodurile de comutare acolo unde mai multe semnale cu aceeasi lungime de unda sunt inversate de la diferite intrari catre diferite iesiri. Aceasta forma se poate acumula in multe noduri fiind greu de eliminat. Totusi prin introducerea in noduri a filtrelor selective de lungime de unda aditionale se poate reduce acest efect.

4 Elemente de proiectare a retelelor locale WDM

Cel mai simplu mecanism de interconectare pentru o retea locala WDM este cuplajul stea pasiv ce furnizeaza un mediu de transmisie. Dezavantajul acestui tip de cuplaj este ca nodurile retelei trebuie sa suporte procese aditionale si hardware aditional pentru a ruta si programa transmisiile.

Fiecare nod de retea consta intr-o statie de lucru conectata la mediul retelei prin fibra optica, nodul putand accesa oricare din canalele de lungimi de unda disponibile in fiecare fibra. In proiectarea retelei pentru fiecare nod trebuie selectat numarul de emitatoare si receptoare, tipul acestora, fixe sau acordabile, ce vor fi dispuse in fiecare nod. Insa aceste decizii se iau in functie de protocol, de gradul de acces, de conectivitatea dorita.

Cand comunicarea este directa intre doua noduri fara sa fie rutata prin noduri intermediare protocolul este mono-hop. Atunci cand informatia de la un nod sursa traverseaza noduri intermediare in retea avem de-a face cu un protocol multi-hop. Fiecare nod trebuie sa aiba cel putin un emitator si un receptor. Daca emitatorul si receptorul sunt fixate la anumite canale de lungimi de unda si daca exista mai mult de un canal, atunci trebuie stabilita o topologie statica multi-hop pe cuplajul pasiv stea. Se stabilesc conexiuni intre perechi de noduri pe lungimi de unda date.

Latenta de acord a emitatoarelor si receptoarelor acordabile reprezinta un factor important in alegerea componentelor. O retea mono-hop foloseste in general componente acordabile pentru realizarea conexiunilor cerute. Emitatorul nodului sursa si receptorul nodului destinatie trebuie sa fie acordate la acelasi canal pe durata unui transfer de informatie.

Astfel timpul de acord afecteaza performanta retelei. Pe cand in cazul retelelor multi-hop timpul de acord nu este critic, acestea necesitand acord pentru rare reconfiguratii de retea bazate pe tipare de trafic.

5 Probleme in cadrul proiectarii de retele de arie larga (wide area networks) WDM

Retelele WAN nu profita de toata latimea de banda oferita de folosirea fibrei optice prin faptul ca mecanismele de comutare electronica folosite nu fac comutarea volumului mare de date ce poate fi transmis prin fibra optica.

WDM permite ca multiple trasee de lumina sa imparta aceeasi fibra. In proiectarea WAN se mai utilizeaza metoda refolosirii lungimii de unda. Fiecare lungime de unda poate fi folosita pe fiecare legatura din fibra in retea. Astfel trasee de lumina multiple care nu impart orice legatura pot folosi aceeasi lungime de unda. Se tine seama in proiectare de tipul elementelor de comutare sau cross-connect utilizate in nodurile de acces sau nodurile de comutare. Daca se folosesc elemente cross-connect insensibile la lungimea de unda, atunci fiecare semnal de la o fibra de intrare trebuie rutat la aceeasi fibra de iesire. Mecanismele de comutare sensibile la lungimea de unda confera o flexibilitate mai mare astfel ca diferitele lungimi de unda ce sosesc pe o singura fibra de intrare sa fie directionate independent spre fibre de iesire diferite. Aceasta abordare poate crea conflicte la noduri daca doua semnale cu aceeasi lungime de unda ce ajung la diferite porturi de intrare trebuie rutate la acelasi port de iesire. Se poate rezolva situatia prin incorporarea de convertoare de lungime de unda la fiecare nod si conversia unuia din semnalele de intrare in alta lungime de unda. Daca insa la nodurile de comutare nu se poate face conversia, atunci traseul de lumina trebuie sa aiba aceeasi lungime de unda pe fiecare legatura din fibra pe care o traverseaza. Gasirea unei rutari alternative in retea pentru unul din cele doua trasee de lumina in conflict si uneori o lungime de unda alternativa reprezinta o altfel de posibila rezolvare.

Cross-connect-urile optice pot face comutarea informatiei optice pe baza porturilor de intrare sau a lungimii de unda. Ele nu pot demultiplexa date multiplexate prin divizarea timpului (time-division-multiplexed TDM) dintr-un flux optic.

Intr-un comutator optic reconfigurabil timpul necesar pentru reconfigurare este mai mare in comparatie cu viteza datelor ce-l traverseaza.