56Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Передача сигналов с использованием DWDM-технологии


О. Носов, М. Товкало Теле-Спутник - 11(85) Ноябрь 2002 г.


С момента изобретения кварцевого волокна в начале 1970-х гг., интерес к оптоволоконным системам связи увеличивался день ото дня, поскольку они позволяют решить проблему постоянно возрастающей нехватки полосы частот. Можно предложить два решения этой проблемы: одномодовое оптоволокно с использованием технологии временного уплотнения — Time Division Multiplexing (TDM) или технологии мультиплексирования по длине волны высокой плотности — Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM).

Компании, осуществляющие свою деятельность в области дальней связи, используют технологию DWDM уже в течение нескольких лет, так что ее можно считать отработанной. Сегодня с падением цен на оборудование, пришло время представить данную технологию и на вещательном рынке. Эту задачу взяла на себя норвежская компания-поставщик оборудования Network Electronics AS. На IBC2000 в Амстердаме на норвежском стенде была проведена практическая демонстрация системы DWDM серии flashlink.

Огромная полоса частот одномодового оптоволокна означает, что компрессия и декомпрессия цифрового видеосигнала с использованием MPEG-сжатия больше не требуются. Сигналы SDI можно передавать по оптоволокну без сжатия. Это обеспечивает лучшее качество изображения и отсутствие существенной временной задержки. Естественно, оборудование на обоих концах оптоволоконной линии должно быть способно работать с SDI-сигналом. Это не обеспечивается в стандартном связном оборудовании DWDM, но DWDM-система Network flashlink позволяет использовать эти сигналы без дополнительного скремблирования.

DWDM — технические аспекты

Системы мультиплексирования по длине волны высокой плотности (DWDM) широко применяются во всем мире в магистральных сетях дальней связи. Стоимость системных компонентов в настоящее время снизилась, и поэтому системы DWDM внедряются в региональных сетях — Metropolitan Area Networks (для городской и междугородной связи). Сегодня технология DWDM выходит на вещательную арену.

Рис. 1. Использование полосы частот в системах WDM (а) и DWDM (b)

DWDM — метод уплотнения, обеспечивающий одновременную передачу нескольких различных сигналов по одному одномодовому волокну. Техника мультиплексирования не зависит от протокола и формата, что позволяет одновременно передавать сигналы различных форматов на разных длинах волн.

Предшественник DWDM — система WDM ("мультиплексирование по длине волны") обеспечивала передачу двух сигналов, одного во втором оптическом окне (около 1310 нм), а другого — в третьем оптическом окне (около 1550 нм). Принцип WDM показан на рис. 1а. Двухканальная передача осуществляется по одному и тому же волокну, по одному сигналу в каждом окне. Таким образом, пропускная способность оптоволокна удваивается.

Как следует из рис. 1б, пропускная способность оптоволокна при использовании принципа DWDM многократно увеличивается, поскольку в третьем окне компактно располагается много каналов, обеспечивающих одновременную передачу сигналов по одному одномодовому оптоволокну.

Средняя длина волны каждого канала, а также допустимый интервал между каналами четко определены Международным Советом Электросвязи (МСЭ) в Рекомендации ITU-T G.692. Оборудование DWDM для дальней связи в настоящее время выпускается в соответствии с характеристиками, указанными в этой рекомендации, и по причинам совместимости оборудование для вещательного рынка также должно следовать рекомендации МСЭ.

Сравнивая системы WDM и DWDM (рис.1), можно видеть, что требования к стабильности длины волны и к ширине полосы частот лазеров в этих системах существенно различаются.

Системы DWDM требуют значительно более высокой точности длины волны, чем системы WDM.

Типовая точность средней длины волны стандартного лазера (не DWDM-типа) составляет 1550±40нм.

Для сравнения: интервал между каналами в 16-канальной системе DWDM составляет 1,6 нм, то есть обычный (не DWDM-лазер) в ней использовать нельзя. В системе DWDM стабильность длины волны имеет исключительно большое значение, поскольку даже малый дрейф средней длины волны одного из DWDM-лазеров может привести к искажениям сигнала в соседнем канале. Допустимость дрейфа длины волны DWDM-лазера и отсутствие ошибок при передаче большого числа SDI-сигналов по одному оптоволокну — несовместимые условия.

Чтобы исключить возможную причину возникновения ошибок, необходима тщательная разработка схемы стабилизации DWDM-лазера, включая монтажную схему печатной платы, как это, например, сделано в DWDM-системе flashlink. Это единственный путь, позволяющий обеспечить отсутствие влияния окружающей температуры на длины волн, на которых передаются сигналы различных каналов.

Примеры применения DWDM в вещании

Для системы DWDM можно найти много интересных применений в вещании. Можно, например, проложить оптоволоконные линии прямой связи емкостью 16 каналов на одну жилу. Таким образом, каждая линия свяжет две студии. Это позволит иметь большее число SDI-каналов для одновременной передачи видео и звуковых сигналов и многократно увеличит пропускную способность оптоволокна.

Рис. 2. По одному оптоволокну можно передавать 16 независимых каналов

На рис. 2 показан принцип построения 16-канальной системы. Конструктивный блок системы — субмодуль на четыре канала DWDM на каждом конце оптоволоконной линии. Поэтому можно начать с создания 4-канальной системы, а позднее осуществить ее расширение. Процесс модернизации системы можно осуществлять постепенно, добавляя по четыре канала, и так наращивать систему до 16 каналов. Компания Network Electronics на основе изучения потребностей рынка в оптических компонентах выбрала для серии flashlink 5-канальный конструктивный элемент.

Система поддерживает следующие форматы сигналов и не требует дополнительного скремблирования.

Вещание:

  • интегрированные АЕS-звук и данные;
  • 143 Мбит/с, цифровой сигнал NTSC;
  • 177 Мбит/с, цифровой сигнал PAL;
  • 270 Мбит/с, SDI;
  • 360 Мбит/с, ТВЧ;
  • 540 Мбит/с, ТВЧ;
  • ЦТВ, асинхронный последовательный стык;
  • SDTI.

Связь:

  • 140 Мбит/с, Е4;
  • 155 Мбит/с, STM-1 (OC-3);
  • 622 Мбит/с, STM-4 (ОС-12).

Являясь одним из небольшого числа поставщиков, компания Network Electronics предлагает DWDM-систему flashlink, позволяющую использовать одну и ту же стойку для передачи вещательных сигналов и сигналов дальней связи.

Рис. 3. Вещательное применение технологии DWDM. Для каждого направления используется одна длина волны (один канал)

На рис. 3 показано типовое применение оптоволоконной системы для вещания, которое может быть реализовано путем применения DWDM-системы flashlink. Четыре канала аналогового звука и один канал аналогового видеосигнала преобразуются в цифровую форму, после чего звуковые каналы интегрируются в SDI-поток, а затем электрический сигнал преобразуется в оптический, на определенной длине волны DWDM. Этот процесс может быть осуществлен для каждого из имеющихся 16 каналов.

Соединение двух цифровых матричных видеокоммутаторов с помощью оптоволоконной линии — другой пример применения, представляющий практический интерес. Узлы ADM (Add-Drop-Multiplex — Ввод-Вывод-Мультиплексирование) могут быть легко построены путем объединения концепции DWDM на базе flashlink и цифровых матричных видеокоммутаторов, например, компании Network Electronics (рис. 4).

Комбинация устройств, показанная на рис. 4, дает много преимуществ вещательным компаниям при создании сложных сетей. Применяя оптоволоконные линии для организации соединений между зданиями и матричные коммутаторы SDI-сигналов, подсоединенные к системе DWDM в каждой конечной точке, можно получить очень простую конфигурацию с вводом и выводом каналов на обоих концах. Создание кольцевой региональной сети (Metropolitan Area Network — MAN) дает возможность соединить друг с другом различные организации и компании внутри города, как показано на рис. 5.

Рис. 4. Узел ADM, построенный с использованием продукции компании Network

Передача информации из одного места в другое без внесения ошибок может быть легко осуществлена с использованием технологии DWDM. Таким образом, открывается много возможностей для применения систем DWDM в области вещания. Более сложные структуры подачи материала могут быть созданы с использованием оптоволоконных систем комбинации различных устройств серии flashlink, причем возможны смешанные варианты линий — 16-канальные DWDM, двухканальные WDM и одноканальные.

Почему стоит задуматься над приобретением оборудования DWDM?

Можно назвать несколько причин, почему стоит приобретать оборудование DWDM. Прежде всего, это позволит в 16 раз увеличить пропускную способность одной жилы одномодового оптоволоконного кабеля. Вместо того чтобы передавать по одному оптоволокну всего один или два канала SDI, можно довести число каналов до 16, а с созданием более совершенного оборудования системы DWDM станут еще более эффективными. При использовании в комбинации с устройством интегрирования цифровых звуковых и видеосигналов (SDI/AES/embedder) становится возможной одновременная передача на большие расстояния нескольких каналов цифрового звука и видео.

Следует также отметить, что передача сигналов SDI по арендуемым у провайдеров услуг связи одномодовым оптоволоконным линиям теперь может обойтись значительно дешевле (для сведения: годовая арендная плата за один канал SDI одномодовой оптоволоконной линии длиной 25 км превышает стоимость 8-канального оборудования DWDM).

Рис. 5. Пример кольцевой конфигурации “метро”

Технология оптического мультиплексирования хорошо отработана и широко применяется в системах дальней связи. В отличие от поставщиков DWDM-оборудования для дальней связи, компания Network Electronics с большим пониманием отнеслась к нуждам вещательной промышленности. Устройства серии flashlink позволяют передавать сигналы SDI без дополнительного скремблирования.

Тот факт, что система DWDM работает независимо от формата и протоколов сигналов, означает, что подобные системы обладают уникальной гибкостью по сравнению с передачей видеосигналов с временным уплотнением — Time Division Multiplexing (TDM). Системы TDM позволяют передавать только один тип сигналов — SDI 270 Мбит/с и ничего более. В отличие от них, DWDM-система flashlink обеспечивает передачу любых цифровых потоков — 140...622 Мбит/с.

DWDM и альтернативные решения

DWDM — технология, не зависящая от протокола, и поэтому сигнал SDI может быть передан без каких-либо изменений (даже нестандартные сигналы передаются без дополнительного скремблирования), в то время как в известных на сегодня TDM-решениях для электрического мультиплексирования сигналов SDI используются специальные протоколы. Далее, DWDM не зависит от используемого формата сигнала (любые цифровые потоки от 140 до 622 Мбит/с могут быть переданы без преобразования тактовой частоты). Это означает, что DWDM-система flashlink обладает значительно большей гибкостью по сравнению с системой видео-TDM, которая позволяет осуществлять только нестандартизированную передачу сигналов SDI.

Система DWDM может быть легко расширена до 16 каналов путем ввода в нее дополнительных четырехканальных блоков с использованием оптического порта расширения на задней стороне стойки субмодуля. При этом не требуется никакого изменения конфигурации существующего оборудования, нужно просто соединить устройства вместе, и система заработает!

Network Electronics AS выпускает продукцию под торговыми марками Network VikinX и Network flashlink.

Продукция серии flashlink обеспечивает возможность передачи без сжатия видеосигналов, звуковых сигналов и сигналов связи на короткие и средние расстояния, от нескольких сотен метров до более чем 150 км без использования промежуточных усилительных станций. Компания Network предлагает серию различных преобразователей электрического сигнала в оптический и оптического сигнала в электрический. При использовании WDM-модуля по одному оптоволокну можно осуществлять двухканальную передачу, используя длины волн 1310 и 1550 нм. Далее модульная конструкция оборудования flashlink позволяет ввести в его состав новый DWDM-мультиплексор, который обеспечивает возможность увеличения числа каналов до 16 для передачи по одному оптоволокну сигналов связи и вещательных сигналов.

В общем, WDM — это ключевое экономичное решение для расширения вашей системы без больших затрат на увеличение пропускной способности оптоволоконной линии. Network — один из немногих поставщиков в мире, предлагающих решения по передаче сигналов связи и вещательных сигналов без сжатия, по одному оптоволокну. Другая важная особенность концепции flashlink — применение устройства интегрирования звукового сигнала в видеосигнал — ЕМВ (embedder/de-embedder). В серии flashlink также предлагаются уникальные интерфейсы SNMP и HTTP/web с открытым протоколом, позволяющим работать со всеми известными системами управления, производимыми третьими фирмами.

Продукция серии VikinX — это матричные коммутаторы 8х8...64х64, панели управления, компьютерное программное обеспечение и целый ряд систем управления, производимых широко известными в мире третьими фирмами, которые работают с использованием открытого и простого в применении протокола Network. Серия VikinX может применяться для распределения и коммутации широкополосных аналоговых видео- и звуковых сигналов, цифровых видео- и звуковых сигналов, сигналов данных и сигналов связи различных форматов. Эти устройства являются одними из самых компактных в мире (например, матричный коммутатор SDI 8x8, размещаемый в 19" стойке, имеет высоту 1 RU и глубину 4 см, включая переднюю панель XY). Начиная с середины 1997 г. было продано более 18 тыс. устройств VikinX, которые эксплуатируются более чем в 55 странах, что делает эту серию матричных коммутаторов одной из самых популярных в мире.

Статья опубликована на правах рекламы по материалам, предоставленным компанией "И.С.П.А.-Инжиниринг".



 
Теле-Спутник Ноябрь 2002
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт