В настоящее время разработка оборудования фотонной сети еще далека от завершения. Не решены вопросы полной регенерации оптических сигналов (3R) без преобразования их в электрическую форму, не найдены оптические методы обработки заголовков транспортных структур и, конечно, формирования самих структур оптическими методами. Однако, требования к оптическим полнофункциональным (междоменным) интерфейсам разработаны довольно полно [6], что позволяет производителям создавать оборудование, обладающее поперечной совместимостью.

Междоменный интерфейс IrDI (Inter-Domain Interface) IrDI может быть реализован как одноканальный или как многоканальный интерфейс. Многоканальные IrDI реализуются с применением оборудования для мультиплексирования и демультиплексирования по длине волны, и, как правило, с использованием оптических усилителей [3]. Пропускная способность линий при этом оказывается существенно выше, чем при использовании одноканальных IrDI. Многоканальные интерфейсы могут содержать до 16-и оптических каналов, с центральными частотами, соответствующими стандартной сетке частот [1]. Интерфейсы разделяются по скоростям передачи, и соответствуют классам, представленным в табл. 6.

 

Интерфейсы определяются для эталонных точек [4]:

– MPI-S – эталонная точка непосредственно после выходных оптических разъемов интерфейса каждого оптического сетевого элемента;

– MPI-R – эталонная точка в оптическом волокне непосредственно перед входным оптическим разъемом интерфейса каждого оптического сетевого элемента.

Эталонные точки многоканальных интерфейсов отмечаются индексом M.

Для интерфейсов определяются прикладные коды, которые идентифицируют сеть, реализацию и архитектурные характеристики приложения. Обозначения прикладных кодов строится следующим образом:

PnWx-ytz,

где:

Р – при наличии эта буква указывает на «множественный» прикладной код, относящийся к IrDI. Множественные коды применимы к любому оптическому трибутарному сигналу внутри определенного класса;

n – максимальное число каналов, поддерживаемых прикладным кодом;

W   буква, означающая длину интервала/коэффициент ослабления, например:

–I означает внутриофисное приложение (коэффициент ослабления на участке до 7 дБ);

–S означает малое расстояние (коэффициент ослабления на участке до И дБ);

–L означает большое расстояние (коэффициент ослабления на участке до 22 дБ);

–V означает очень большое расстояние (коэффициент ослабления на участке до 33 дБ);

х   максимальное число участков, допустимое прикладным кодом;

у   означает   наивысший   класс   поддерживаемого   оптического   трибeтарного сигнала:

1 означает класс NRZ 2.5G;

–2 означает класс NRZ 10G;

3 означает класс NRZ 40G;

7 означает класс RZ 40G.

В Приложение V объясняется порядок распределения этих чисел.

t   это буква, показывающей предположения об уровне мощности для прикладного кода, например:

A означает уровни мощности, подходящие для усилителя на передаче (бустерного) и уровни мощности, пригодные для входного усилителя приемника;

B означает уровни мощности, подходящие при использовании только бустерного усилителя;

C означает уровни мощности, подходящие при использовании только входного усилителя приемника;

D означает уровни мощности, подходящие для работы без использования усилителей;

z обозначает тип источника и волокна следующим образом:

1 означает источники для диапазона 1310 нм и волокно, соответствующее Рек. G.652;

2 означает источники для диапазона 1550 нм и волокно, соответствующее Рек. G.652;

3 означает источники для диапазона 1550 нм и волокно, соответствующее Рек. G.653;

5 означает источники для диапазона 1550 нм и волокно, соответствующее Рек. G.655.

В настоящее время определены физические параметры для IrDI только с одним участком, то есть без промежуточных усилителей  (x = 1).

Если система передачи двунаправленная, это будет обозначаться символом B перед прикладным кодом (BnWx-ytz).

В некоторых прикладных кодах в конце кода добавляется суффикс. Пять суффиксов определяются следующим образом:

F указывает, что этому приложению для передачи требуются байты FEC;

D указывает, что это приложение включает адаптивную компенсацию дисперсии;

r указывает на уменьшенное целевое расстояние из–за ограничения по дисперсии.

a указывает, что этот код имеет уровни мощности передатчика, соответствующие приемникам с лавинными фотодиодами ЛФД;

b указывает, что этот код имеет уровни мощности передатчика, соответствующие приемникам с p–i–n фотодиодами.

В табл. 7 приведены примеры прикладных кодов.

 

В табл. 8 приведена классификация многоканальных кодов приложений, стандартизированных в настоящее время.

 

 

В табл. 9 дана классификация кодов применения одноканальных междоменных интерфейсов для сигналов классов NRZ 2.5G и NRZ 10G, а в табл. 10 – для сигналов классов NRZ 40G и RZ 40G.

Максимальный коэффициент битовых ошибок (BER) относится к каждому оптическому каналу при наибольшем ослаблении на оптическом пути при заданных условиях дисперсии. В случае прикладных кодов, требующих передачу байтов FEC (то есть кодов с суффиксом F), BER должен вычисляться только после коррекции ошибок (если она используется). Для всех других прикладных кодов BER должен вычисляться без использования FEC.

Максимальная и минимальная средняя выходная мощность в канале – средняя мощность псевдослучайной последовательности данных, введенных в волокно из передающего оборудования. Диапазон между максимальным и минимальным значениями предусматривает допуски для работы в стандартных условиях, деградацию разъема, погрешность измерения и эффекты старения.

Центральная частота выбирается по сетке частот, приведенной в Рекомендации МСЭ-Т G.694.1. Допустимые центральные частоты для многоканального IrDI определены в таблице 14.9. При пересчете частоты и длины волны должно использоваться значение скорости света с = 2,99792458 × 108 м/с.

Межканальный интервал определяется как номинальная разность частот между двумя соседними каналами.

Максимальное отклонение центральной частоты – разность между номинальной центральной частотой и фактической центральной частотой. В отклонение центральной частоты включены все процессы, которые влияют на мгновенное значение центральной частоты источника. Это скачки частоты излучения источника (chirp), пропускная способность канала, изменение частоты в результате самомодуляции,  влияние температуры и старения.

Максимальная среднеквадратичная (RMS) ширина или стандартное отклонение σ (в нм) спектрального распределения лазера MLM учитываются все лазерные моды, частоты которых ниже пиковой моды и отличаются от нее не больше, чем на 20 дБ. Этот параметр определяется  только в системах с MLM лазером с длиной волны 1310 нм.

Максимальная ширина спектра на уровне –20 дБ SLM лазера определяется максимальной полной шириной центрального пика длины волны, измеряемой на уровне -20 децибел от максимальной амплитуды центральной длины волны при стандартных условиях работы.

Максимальная (оптическая) спектральная плотность мощности определяется как максимальный усредненный во времени уровень мощности в интервале 10 МГц в любой части модулированного спектра оптического сигнала.

Этот параметр обычно используется для подавления режима бриллюэновского рассеяния для мощных источников с потенциально узкой собственной шириной спектра излучения, например, систем типа «лазер-усилитель-модулятор».

Минимальный коэффициент экстинкции в канале (коэффициент гашения) EX определяется как

EX=10lg(A/B),

где А – средний уровень оптической мощности в центре логической «1» – эмиссия света, и В – средний уровень оптической мощности в центре логического «0» – отсутствие света.

Маска «глаза» определяется в виде диаграммы на выходе передатчика и характеризует общую форму импульса сигнала, включая время нарастания, время спада, выброс импульса, отрицательный выброс перед фронтом импульса и переходной процесс («звон»). Эти параметры должны управляться для предотвращения чрезмерного снижения чувствительности приемника. 

Максимальный коэффициент ослабления на оптическом пути, при котором обеспечивается заданное значение BER при наихудшем сигнале на передающей стороне и максимальной дисперсии. Целевые расстояния для IrDI получены при коэффициенте потерь в волокне 0,275 дБ/км (с учетом сростков и разъемов) в диапазоне 1530-1565 нм и при коэффициенте потерь 0,55 дБ/км на длине волны 1310 нм. Для практического применения определены коэффициенты ослабления, равные 11 дБ на участке 40 км, 22 дБ на участке 80 км при длине волны 1550 нм, 11 дБ на участке 20 км и 22 дБ на участке 40 км при длине волны 1310 нм.

Минимальный коэффициент ослабления на оптическом пути, при котором обеспечивается заданное предельное значение BER (приемник не перегружен).

Максимальная хроматическая дисперсия установлена равной произведению целевого расстояния на 20 пс/нм км для волокна, отвечающего Рек. G.652 МСЭ-Т, 3,3 пс/нм км, и для волокна, отвечающего Рек. G.653 МСЭ-Т, в диапазоне 1550 нм, а также для волокна, отвечающего Рек. G.653 МСЭ-Т, в диапазоне 1310 нм. Это рассматривается как максимальное значение дисперсии для соответствующих типов волокон. При этом обеспечивается некоторый запас по чувствительности приемника, что позволяет увеличить расстояния передачи для волокон с малыми потерями.

Минимальные оптические возвратные потери на передаче вызываются неоднородностями показателя преломления вдоль оптического тракта. Если их не контролировать, то они могут ухудшить работу системы путем влияния на работу оптического излучателя или в результате многочисленных отражений, которые приводят к интерференционному шуму в приемнике. Оптические возвратные потери – это отношение падающей оптической мощности к суммарной обратной оптической мощности для всего волокна, включая как дискретные отражения, так и распределенное обратное рассеяние, например, рэлеевское.

Максимальный дискретный коэффициент отражения определяется как отношение отраженной оптической мощности в точке к оптической мощности падающего света в этой точке. Для снижения влияния множественных отражений (например, интерференционных шумов) максимальное значение дискретного коэффициента отражения между эталонными точками источника и эталонными точками приемника принято -27 дБ. Это значение выбрано так, чтобы гарантировать приемлемые потери из-за множественных отражений для всех вероятных конфигураций систем, включая несколько соединителей и так далее.  В системах, где используется меньшее количество разъемов или применяются более качественные разъемы, формируется меньше множественных отражений и, следовательно, в них можно использовать приемники с более высоким коэффициентом отражения.

Максимальная дифференциальная групповая задержка (DGD) – это разность времени между частями импульса, которые переданы в двух основных модах поляризации оптического сигнала. Для расстояний, превышающих несколько километров, и при сильном взаимодействии между поляризационными модами можно статистически моделировать DGD в волокне с помощью распределения Максвелла.

В данном случае максимальная дифференциальная групповая задержка определяется как допустимая, при которой происходит увеличение  потерь в оптическом тракте приблизительно на 1 дБ.

Минимальная средняя входная мощность (в канале) является минимальной средней выходной мощностью канала минус максимальный коэффициент ослабления оптического тракта без учета оптических потерь на оптическом пути.

Максимальные потери на оптическом пути – это наблюдаемое снижение чувствительности приемника (или эквивалентной чувствительности в случае многоканальных интерфейсов) из-за искажения формы волны сигнала. Для интерфейсов со скоростями передачи в канале, соответствующих классам NRZ 2.5G и NRZ 10G, допускаются максимальные потери в пути, равные 1 дБ для систем с малой дисперсией и – 2 дБ для систем с высокой дисперсией. Потери на оптическом пути не считаются пропорциональными целевому расстоянию.

Для интерфейсов со скоростями передачи в канале, соответствующих классу NRZ 40G, значение оптических потерь в пути на 1 дБ выше, чем для более низких скоростей. Это должно позволить учесть потери, связанные с PMD (как первого, так и второго порядка).

Снижение отношения сигнал/шум из-за применения оптических усилителей не считается потерями в пути.

Минимальная эквивалентная чувствительность на входе оптического приемника, это мощность, которая потребовалась бы для помещенного в эту точку приемника многоканального интерфейса для достижения заданного максимума BER прикладного кода при удалении всех каналов, кроме одного (с идеальным фильтром, не имеющим потерь). При этом учитываются потери мощности, вызванные использованием передатчика при стандартных условиях работы с наихудшими значениями коэффициента гашения, времени нарастания и спада импульса. А также оптических возвратных потерь в точке передачи, деградации разъемов, перекрестных помех со стороны передатчика, оптического шума усилителя и погрешностей измерения. Она не включает потери мощности, связанные с дисперсией, флуктуацией, нелинейностью или отражениями на оптическом пути. При этом  минимальная средняя мощность на передаче должна превышать минимальную эквивалентную чувствительность на значение оптических потерь в пути.

Минимальная чувствительность – это минимальное значение средней получаемой мощности оптического сигнала в точке приема для достижения заданного максимума BER прикладного кода. Она учитывает потери мощности, вызванные передатчиком при стандартных режимах работы с наихудшими значениями коэффициента гашения, времени нарастания и спада импульса. А также оптических обратных потерь в точке передачи, деградации разъемов, перекрестных помех, оптического шума усилителя и погрешностей измерения. Она не включает потери мощности, связанные с дисперсией, флуктуацией и отражениями на оптическом пути; эти эффекты характеризуются отдельно при определении максимальных оптических потерь. Минимальная средняя оптическая мощность в приемнике должна превышать минимальную чувствительность на значение оптических потерь. Минимальная чувствительность указывается для наихудшего случая и окончания срока эксплуатации.