Коммутация каналов на основе методов FDM и WDM

Техника частотного мультиплексирования (FDM) была разработана для теле­фонных сетей, но применяется она и для других видов сетей, например первич­ных сетей (микроволновые каналы) или сетей кабельного телевидения.

Основная идея этого метода состоит в выделении каждому соединению своего собственного диапазона частот в общей полосе пропускания линии связи.

На основе этого диапазона и создается канал. Данные, передаваемые в канале, модулируются с помощью одного из описанных выше методов с использованием несущей частоты, принадлежащей диапазону канала. Мультиплексирование вы­полняется с помощью смесителя частот, а демультплексирование — с помощью узкополосного фильтра, ширина которого равна ширине диапазона канала.

Рассмотрим особенности этого вида мультиплексирования на примере телефон­ной сети.

На входы FDM-коммутатора поступают исходные сигналы от абонентов теле­фонной сети. Коммутатор выполняет перенос частоты каждого канала в выде­ленный каналу диапазон за счет модуляции определенной несущей частоты. Чтобы низкочастотные составляющие сигналов разных каналов не смешивались между собой, полосы делают шириной в 4 кГц, а не в 3,1 кГц, оставляя между ними страховой промежуток в 900 Гц (рис. 9.11). В линии связи между двумя FDM-коммутаторами одновременно передаются сигналы всех абонентских кана­лов, но каждый из них занимает свою полосу частот. Такой канал называют уп­лотненным.

Выходной FDM-коммутатор выделяет модулированные сигналы каждой несу­щей частоты и передает их на соответствующий выходной канал, к которому не­посредственно подключен абонентский телефон.

FDM-коммутаторы могут выполнять как динамическую, так и постоянную ком­мутацию. При динамической коммутации один абонент инициирует соединение с другим абонентом, посылая в сеть номер вызываемого абонента. Коммутатор динамически выделяет данному абоненту одну из свободных полос своего уп­лотненного канала. При постоянной коммутации за абонентом полоса в 4 кГц за­крепляется на длительный срок путем настройки коммутатора по отдельному входу, недоступному пользователям.

Принцип коммутации на основе разделения частот остается неизменным и в се­тях другого вида, меняются только границы полос, выделяемых отдельному або­нентскому каналу, а также количество низкоскоростных каналов в высокоскоро­стном канале.

В методе волнового мультиплексирования (WDM) используется тот же прин­цип частотного разделения каналов, но только в другой области электромагнит­ного спектра. Информационным сигналом является не электрический ток и не радиоволны, а свет. Для организации WDM-каналов в волоконно-оптическом кабеле используются волны инфракрасного диапазона длиной от 850 до 1565 нм, что соответствует частотам от 196 до 350 ТГц.

В магистральном канале обычно мультиплексируется несколько спектральных каналов — до 16, 32, 40, 80 или 160, причем, начиная с 16 каналов, такая техника мультиплексирования называется уплотненным волновым мультиплексирова­нием (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM). Внутри такого спектрального канала данные могут кодироваться как дискретным способом, так и аналоговым. По сути WDM и DWDM — это реализации идеи частотного аналогового муль­типлексирования, но в другой форме. Отличие сетей WDM/DWDM от сетей FDM — в предельных скоростях передачи информации. Если сети FDM обычно обеспечивают на магистральных каналах одновременную передачу до 600 раз­говоров, что соответствует суммарной скорости в 36 Мбит/с (для сравнения с цифровыми каналами скорость пересчитана из расчета 64 Кбит/с на один разго­вор), то сети DWDM обеспечивают общую пропускную способность до сотен ги- габитов и даже нескольких терабитов в секунду.

Более подробно технология DWDM рассматривается в главе 11.