Tolali optik tarmoqlar, sdh/sonet iyerarxiyasini qo‘llagan holda uzatish tezliklarini oshirish bo‘yicha rivojlandi

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

“Optik aloqa tizimlari” fanidan

MUSTAQIL ISH
Mavzu: WDM tolali optik uzatish tizimlarida nochiqizli effektlar

Sotvoldiyev Javohirbek 044-19-gurux

TOSHKENT – 2023
Reja:

1. 
   To’lqin uzunligi bo’yicha ajratilgan tolali optik uzatish tizimlari ( WDM )
   
2. 
   Nochiziqli optika va undagi asosiy jarayonlar
   
3. 
   WDM tolali optik uzatish tizimlarida nochiziqli effektlar
   

To’lqin uzunligi bo’yicha ajratilgan tolali optik uzatish tizimlari ( WDM )

Tolali optik tarmoqlar, SDH/SONET iyerarxiyasini qo‘llagan holda uzatish tezliklarini oshirish bo‘yicha rivojlandi. Natijada kam kanalli uzatish tezliklaridan, tezligi 155 Mbit/s bo‘lgan sinxron raqamli iyerarxiyaning STM-1 tizimiga, undan keyin tezligi 622 Mbit/s bo‘lgan STM-4 tizimiga va tezligi 2.5 Gbit/s bo‘lgan STM-16 tizimiga o‘tish amalga oshdi. Jadallik bilan rivojlanish zaruriyati Internet trafiklariga yaʼni uning xizmat turlariga bo‘lgan qiziqish bilan boglikdir. Internet tarmoqlariga ulanuvchi kanallar hajmining oshishi uz navbatida foydalanuvchilarga multimediyalardan foydalanish imkonini beradi. Bu esa tarmoqqa ulanuvchi operatorlarning sonini oshirishga majbur kiladi va natijada kanallar soni singari ularning uzatish tezliklari ham oshadi. Bunday tezliklardan foydalanish uchun STM-64, STM-256 texnologiyalari yaratildi. Lekin maʼlumotlarni uzatish hajmining yana-da oshishi va mavjud bo‘lgan optik tolalar orqali o‘tkazuvchanlik qobiliyatining tez tulishi yana muammolarni yuzaga keltirdi.

Aloqa sohasida axborotlarni uzatish tezligini oshirish nuqtai nazaridan talablarning oshishi, shuningdek yangi regionlarni qamrab olishi yangi optik tolali texnologiyalarni, ayniqsa kanallarni to‘lqin bo‘yicha multipleksorlovchi (zichlovchi) WDM va DWDM deb ataluvchi texnologiyalarni yaratilishiga olib keldi. WDM (wavelength division multiplexing) to‘lqin uzunligi bo‘yicha ajratishga ega bo‘lgan multipleksorlash, DWDM (dense wavelength division multiplexing) - to‘lqin uzunligi bo‘yicha ajratishga ega bo‘lgan zich multipleksorlash maʼnosini anglatadi.
Bunday texnologiyalar, tolali optik kanallarning va aloqa tarmoqlarining o‘tkazuvchanlik qobiliyatini yuz martagacha oshirish imkonini beradi. Oxirgi yillarda ularni vaqtli zichlashtiruvchi texnologiya (TDM) lar bilan birgalikda qo‘llash orqali, bitta optik tola bo‘ylab axborotlarni uzatishni terabit tezligikga1 yetkazish mumkin. Yotqizilgan kabellar bo‘yicha tolaning optik utkazuvchanl! qobiliyatini ikki usul orqali oshirish mumkin: kanalning uzati tezligini, anchagina tez vaqtli zichlashtirishni qo‘llash hisobig yoki WDM-texnologiyalarini qo‘llab, bir optik tola bo’ylab signallarni uzatishni amalga oshiruvchi to‘lqinli kanallarni sonini oshirish hisobiga.
Tolali optik aloka liniyalari bo‘yicha axborotlarni uzatish tezligini yoki axborot hajmini oshirishning boshqa yo‘li ham mavjud. Bu to‘lqinlarni multipleksorlash, yaʼni WDM-texnologiyasini ko‘llashdir. WDM kullaniladigan tizimlar bir vaqtning o‘zida keng spektrdagi optik nurlanishlarni o‘tkazuvchi optik tola qobiliyatiga yoki interferensiyalanmaydigan va o‘zaro boglanmagan to‘lqin uzunliklarining juda katta majmuasiga asoslangan. Har bir to‘lqin uzunligi yoki shu spektrning to‘lqin uzunligining anik bir diapazoni, tola bo‘ylab axborotlarni uzatuvchi o‘zaro bog‘liq bo‘lmagan optik kanal bo‘lib xizmat qiladi.
WDM texnologiyasining afzalligi:
- kanallarning o‘tkazuvchanlik qobiliyatining yuqoriligi;
- maʼlumotlarni uzatish tezligining yuqoriligi;
- bitta optik tola orkali trafiklarni ikki tomonlama uzatish imkonining mavjudligi;
- tor oraliqli yarim o‘tkazgichli lezerlardan foydalanish imkoniga egaligi (spektrning nurlanish kengligi 0.1 nm);
- keng polosali kuchaytirgichlardan va yaqin kanallarni ajratishda optik filtrlardan foydalanish imkoniyati;
- qo‘llaniladigan multipleksor va demultipleksorlar narxinining arzonligi.
WDM texnologiyasi kamchiliklari:
- yaqin chastotalarni qo‘llaganda DWDM tizimlarining eni qimmatbaho elementlaridan biri bo‘lgan, ishlab chiqaradigan nurlarning yuqori moʻtadilli to‘lqin uzunligi bo‘lishini taʼminlovchi tor oraliqli yarim o‘tkazgichli lazerlarni talab qilishi;
- multipleksor/demultipleksorlarda signal quvvatining zaiflashishi;
- ko‘p hollarda WDM qurilmalarining va vaqtli multipleksorlash qurilmalarining ishchi to‘lqin uzunliklarini mos kelmasligi;
- kommutatsiya tugunlari sifatining pastligi;
- sanoat standartlarining mavjud emasligi;
- maʼlumotlarni uzatishda turli texnologiyalarning maʼlumotlarini multipleksorlash lozimligi tufayli boshqarish muammolarining yuzaga kelishi;
- bir nechta tashuvchilarni bir vaqtda uzatish nafaqat signalning zaiflashishiga, balki uning buzilishiga va boshqa kanallarning signallarini o‘tishiga ham olib keladi.


1.1 rasm WDM texnologiyasini tuzilish sxemasi

To'lqin uzunligi bo'linadigan multiplekslash (WDM) texnologiyasi optik tolali suv osti tarmoqlari uchun juda muhimdir . WDM texnologiyasi tizimni uzatish imkoniyatlarini sezilarli darajada oshirish va ko'p nuqtali tarmoqlarni yaratish mexanizmini ta'minlash uchun ishlatilishi mumkin . Laboratoriya muhitida va tijorat maqsadida o'rnatilgan dengiz osti tarmoqlarida texnologiyaning maqsadga muvofiqligini ko'rsatadigan ko'plab tajribalar o'tkazildi.54a54bUshbu natijalar dengiz osti optik tolali tizimlarning keyingi avlodi dizaynini ishlab chiqadi . AT&T tomonidan transokeanik tarmoqlar uchun yetarli boʻlgan masofalarda tolaga 100 Gb/s gacha boʻlgan quvvatlarda laboratoriyada oʻtkazilgan uzatish tajribalari natijalari haqida xabar berilgan.

WDM uzatish uchun kuchaytirgichlarni loyihalashda eng muhim tashvish uzatish diapazonining tekisligi hisoblanadi. Yildan passband davriy Erbiyum-katkılandırma tolali ham ko'taruvchidir tomonidan taqdim to'lqin uzunligi bir vazifasi sifatida DBS o'nlab ko'ra farq qiladi, WDM tizimlarida ishlatiladigan Kuchaytirgichlar barcha kanallar uchun etarli ish faoliyatini ta'minlash uchun ehtiyot dizayn talab qiladi. Transmitterni oldindan ta'kidlash kabi usullar ba'zi kanallarni tenglashtirishni ta'minlashi mumkin , lekin ko'pincha qo'shimcha choralar ko'rish kerak. Kanallarni tenglashtirishning keng tarqalgan usuli - kuchaytirgichga o'tish diapazoni tenglashtiruvchi filtrlarni (EDFA va tolalar oralig'i birikmasining teskari xarakteristikasiga yaqin bo'lgan filtrlar) kiritishdir. Ushbu filtrlarni yaratish uchun turli xil texnologiyalar mavjud: ultrabinafsha tolali panjaralar, yupqa plyonkali interferentsiya filtrlari yoki hatto samarium qo'shilgan tolalar (faqat o'tish chizig'ining qiyaligini tuzatish uchun).
WDM transmissiyasi dengiz osti tizimlarida ishlatiladigan kuchaytirgichlarga qo'shimcha talab qo'yadi. Yagona kanalli, uzoq masofali uzatish tizimlarida ko'pincha optik nochiziqliklarning kiritilishi tufayli kuchaytirgichlarning chiqish quvvatini cheklash kerak bo'ladi (masalan, 9000 km uzatish uchun taxminan +3 dBm gacha).
Ko'p to'lqin uzunliklarida optik tashuvchilar bilan ta'minlanganda , ba'zida har bir tashuvchining quvvati bitta kanalli tizimda bo'lgani kabi katta bo'lishi maqsadga muvofiqdir. Sakkiz kanalli WDM tizimi uchun bu 10 dBm dan ortiq umumiy chiqish quvvatini ta'minlay oladigan kuchaytirgichlarni talab qiladi.
Dengiz osti tarmoqlarining sig'imini oshirish uchun WDM dan foydalanishning afzalligi uzoq masofalarni bosib o'tadigan tizimlarga xos emas. Repetitorlarga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etish uchun etarlicha qisqa tizimlar ham WDM texnologiyasi uchun tabiiy ilovalardir.
Laboratoriya tajribasida AT&T 8 ta WDM tashuvchisini 352 km masofaga 10 Gb/s tezlikda uzatishni namoyish etdi. 54c Ushbu natijaga bitta tashuvchini 529 km dan ortiq masofaga uzatish imkonini beradigan texnologiyalardan foydalangan holda erishildi ("Repeatersiz tizimlar" bo'limiga qarang). Takroriy tizimlarda birlashtirilgan kuchaytirgichlar zanjiri mavjud emasligi sababli, tarmoqli shaklini himoya qilish uchun favqulodda choralar talab qilinmaydi. Hech qanday daromadni tenglashtirish moslamasi talab qilinmadi va transmitterga atigi 0,9 dB ga oldindan urg'u berish kerak edi.
Optik tolali uzatish tizimlarining katta potentsial tarmoqli kengligi bir necha o'n yillar davomida tushunilgan; ammo, yaqinda bu salohiyat sezilarli natijalarga aylantirildi. Erbiy qo'shilgan tolali kuchaytirgich texnologiyasi bilan bir qatorda to'lqin uzunligini bo'linadigan multiplekslash usullari ushbu ulkan tarmoqli kengligidan foydalanishga imkon beradi. Endi qisqa va uzoq masofali tizimlar uchun hayajonli natijalar haqida xabar beriladi. Dengiz ostidagi optik tolali tarmoqlarning keyingi avlodi o'z sig'imi va tarmoq moslashuvchanligini sezilarli darajada oshirish uchun WDM texnikasidan foydalanadi. Bugungi kunda ishlab chiqilayotgan WDM uzatish texnikasi kelgusi o'n yillikda xalqaro telekommunikatsiya sig'imiga bo'lgan talabni to'liq qondirishga va global ulanishni yanada yaxshilashga va'da beradi.
Telekommunikatsiyaning odatdagi texnologiyasi, bir optik tola bo‘yicha bitta signal uzatish imkonini beradi. To‘lqinli yoki optik zichlashtirish usullarining maʼnosi shundan iboratki bunda bitta tola bo‘ylab SDH ning juda ko‘p alohida signallarini uzatishni amalga oshirish mumkin va shunga mos holda aloqa liniyasining o‘tkazuvchanlik qobiliyati ham oshadi. Bunday texnologiya, to‘lqinlarni yuqori zichlashtiruvchi texnologiya tarkibiga kiradi va bu AT&T kompaniyasi tomonidan yaratilgan. DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) - transport texnologiyasi bitta optik juftlik orqali uncha katta bo‘lmagan tezlikni taʼminlaydi. Bunga yuqori tezlikli to‘lkin uzunligini multipleksorlash orqali erishiladi. Bunda har bir optik juftlik orqali bir-biriga bogliq bo‘lmagan bir necha oqim uzatiladi va ularning har biri o‘zining optik diapazoniga ega. Bunday qurilma 16-128 kanalni kullash imkoniga ega va uning har birida shaffof holdagi tezligi 100 Mbit/s dan 100 Tbit/s gacha bo‘lgan axborotli oqimlarni uzatishi mumkin. DWDM magistrallarini qurishda, yuqori tezlikli abonentni ulovchi interfeyslarga ega bo‘lgan DWDM multipleksorlarini qo‘llash lozim. Multipleksorlar orasidagi masofa 100 km ni, regeneratorlar orasidagi masofa esa 500 ch-600 km va undan ko‘pni tashkil kiladi. Mustahkam DWDM tarmoqlarini qurish uchun esa Add-Drop (OADM) (kirish-chiqishni taʼminlovchi) multipleksorlari kullaniladi va bunday optik satxdagi DWDM magistrallari (optik signalni elektrik signalga o‘zgartirmasdan) tarqaluvchi optik transport tarmogini tashkil qilish imkonini beradi.
CWDM tizimlari odatdagi WDM tizimlariga nisbatan an1 qupol yaʼni 20 nm chastotalar to‘rida kullaniladi. Agar 8 tadg ortiq WDM kanallari talab qilinsa, unda qimmatbaho flWD] tizimlarini o‘rin almashtiruvchi sifatida qaraladi. Bunday tizimlar birinchi navbatda shahar tarmoqlarida et “Metro” (yaʼni ingliz adabiyotlarida oldingi 1EYeE 802.6, ISO/IE 8802-6 standartlari bo‘yicha MAN-Metropolitan Area Networl sinfli, uch satxli (LAN, MAN, WAN) tarmoqlarda qo‘llani; boshlagan. ITU-T ning G.694. 2 taklifiga binoan 20 nm qadamli ] tashuvchigacha qo‘llash tavsiya etilgan. CWDM texnologiyasi Gigabit Ethernet ning bir nech‘ kanallarini, fizikaviy optik tolaning bir juftiga to‘lqinl (spektral) zichlash uchun kullaniladi, bu esa tola resursik tejaydi va optik multipleksorlardan foydalanib yang topologik yechimlarga ega bo‘lish imkoniyatini beradi.