Огляд технологій DWDM та компонентів системи DWDM
Телекомунікації широко використовують оптичні методики, в яких несуча хвиля належить до класичної оптичної області. Хвильова модуляція забезпечує передачу аналогових або цифрових сигналів до декількох гігагерц (ГГц) або гігабіт в секунду (Гбіт / с) на носії дуже високої частоти, зазвичай від 186 до 196 ТГц. Насправді, бітрейт може бути збільшений далі, використовуючи кілька несучих хвиль, які поширюються без значної взаємодії на одному волокні. Очевидно, що кожна частота відповідає різній довжині хвилі. Мультиплексування з розподілом щільних хвиль (DWDM) зарезервовано для дуже близького інтервалу частот. Цей блог охоплює вступ до технології DWDM та компонентів системи DWDM. Робота кожного компонента обговорюється індивідуально, і вся структура фундаментальної системи DWDM показана в кінці цього блогу.
Вступ до технології DWDM
Технологія DWDM є розширенням оптичних мереж. Пристрої DWDM (мультиплексор, або Mux для короткого) поєднують вихід декількох оптичних передавачів для передачі по одному оптичному волокну. На приймальному кінці інше пристрій DWDM (демультиплексор, або DeMux для короткого) розділяє об'єднані оптичні сигнали і передає кожен канал на оптичний приймач. Тільки одне оптичне волокно використовується між пристроями DWDM (за напрямом передачі). Замість того, щоб вимагати одного оптичного волокна на пару передавачів і приймачів, DWDM дозволяє декільком оптичним каналам зайняти один волоконно-оптичний кабель. Як показано нижче, завдяки використанню високоякісної гауссової технології AAWG, FOCC DWDM Mux / Demux забезпечує низькі втрати при вставці (типові 3.5 дБ) і високу надійність. З оновленою структурою, ці DWDM мультиплексори і демультиплексори можуть запропонувати простіше встановлення.
Ключовою перевагою DWDM є незалежність протоколу та бітрейта. Мережі DWDM можуть передавати дані в IP, ATM, SONET, SDH і Ethernet. Таким чином, мережі на базі DWDM можуть здійснювати різні типи трафіку з різною швидкістю по оптичному каналу. Передача голосу, електронна пошта, відео та мультимедійні дані є лише деякими прикладами послуг, які можуть бути одночасно передані в системах DWDM. Системи DWDM мають канали на довжинах хвиль, розташованих на відстані 0,4 нм.
DWDM - це тип мультиплексування з частотним поділом (FDM). Фундаментальна властивість світла вказує, що індивідуальні світлові хвилі різних довжин хвиль можуть співіснувати незалежно в середовищі. Лазери здатні створювати імпульси світла з дуже точною довжиною хвилі. Кожна індивідуальна довжина хвилі світла може представляти інший канал інформації. Об'єднуючи світлові імпульси різної довжини хвиль, багато каналів можуть передаватися по одному волокну одночасно. Волоконно-оптичні системи використовують світлові сигнали в межах ІЧ-діапазону (від 1 мм до 400 нм) електромагнітного спектра. Частоти світла в оптичному діапазоні електромагнітного спектра зазвичай ідентифікуються за їх довжиною хвилі, хоча частота (відстань між лямбдами) забезпечує більш конкретну ідентифікацію.
Компоненти системи DWDM
Система DWDM зазвичай складається з п'яти компонентів: оптичних передавачів / приймачів, фільтрів DWDM Mux / DeMux, мультиплексорів оптичного додавання / падіння (OADM), оптичних підсилювачів, транспондерів (перетворювачів довжини хвиль).
Оптичні передавачі / приймачі
Передавачі описуються як компоненти DWDM, оскільки вони забезпечують сигнали джерела, які потім мультиплексуються. Характеристики оптичних передавачів, що використовуються в системах DWDM, дуже важливі для проектування системи. Кілька оптичних передавачів використовуються як джерела світла в системі DWDM. Вхідні електричні біти даних (0 або 1) ініціюють модуляцію світлового потоку (наприклад, спалах світла = 1, відсутність світла = 0). Лазери створюють імпульси світла. Кожен світловий імпульс має точну довжину хвилі (лямбда), виражену в нанометрах (нм). У системі на основі оптичних несучих потік цифрової інформації надсилається на пристрій фізичного рівня, вихід якого є джерелом світла (світлодіод або лазер), який взаємодіє з волоконно-оптичним кабелем. Цей пристрій перетворює вхідний цифровий сигнал з електричного (електрони) на оптичний (фотони) форму (електричний до оптичного перетворення, ЕО). Електричні та нульові запускають джерело світла, який спалахує (наприклад, світло = 1, мало або зовсім не світло = 0) в ядро оптичного волокна. Перетворення EO не впливає на трафік. Формат базового цифрового сигналу не змінився. Імпульси світла поширюються по всьому оптичному волокну шляхом повної внутрішньої рефлексії. На приймальному кінці інший оптичний датчик (фотодіод) виявляє імпульси світла і перетворює вхідний оптичний сигнал назад в електричну форму. Пара волокон зазвичай з'єднує будь-які два пристрої (одне передавальне волокно, одне приймаюче волокно).
Системи DWDM вимагають дуже точних довжин хвиль світла для роботи без міжканального спотворення або перехресних перешкод. Кілька індивідуальних лазерів зазвичай використовуються для створення індивідуальних каналів системи DWDM. Кожен лазер працює з дещо іншою довжиною хвилі. Сучасні системи працюють на відстанях 200, 100 і 50 ГГц. Нові системи підтримують відстань в 25 ГГц і досліджують відстань 12,5 ГГц. Загалом, на сьогоднішній день на ринку можна знайти приймачі DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP і т.д.), що працюють на частотах 100 і 50 ГГц.
DWDM Mux / DeMux фільтри
Кілька довжин хвиль (все в межах діапазону 1550 нм), створених кількома передавачами, які працюють на різних волокнах, об'єднуються на одне волокно за допомогою оптичного фільтра (фільтр Mux). Вихідний сигнал оптичного мультиплексора називається композитним сигналом. На приймальному кінці оптичний фільтр падіння (фільтр DeMux) відокремлює всі окремі довжини хвилі композитного сигналу від окремих волокон. Окремі волокна пропускають демультиплексовані довжини хвиль до стільки оптичних приймачів. Як правило, компоненти Mux і DeMux (передачі і прийоми) містяться в одному корпусі. Оптичні пристрої Mux / DeMux можуть бути пасивними. Компонентні сигнали мультиплексируются і демультиплексируются оптично, а не електронним способом, тому зовнішнє джерело живлення не потрібно. На малюнку нижче показано двонаправлену роботу DWDM. N світлових імпульсів N різних довжин хвиль, що переносяться N різними волокнами, об'єднані за допомогою DWDM Mux . N сигналів мультиплексируются на пару оптичного волокна. DWDM DeMux отримує складений сигнал і відокремлює кожен з N компонентних сигналів і передає кожному з них волокно. Передані і приймаючі сигнали стрілок являють собою обладнання на стороні клієнта. Це вимагає використання пари оптичних волокон; один для передачі, один для прийому.
Оптичні мультиплексори додавання / скидання
Оптичні мультиплексори add / drop (тобто OADM) мають різну функцію "Add / Drop", порівняно з Mux / DeMuxfilters. Ось цифра, яка показує роботу 1-канального OADM. Ця OADM призначена лише для додавання або видалення оптичних сигналів з певною довжиною хвилі. Зліва направо вхідний композитний сигнал розбивається на дві складові - падіння і прохід. OADM відкидає тільки червоний потік оптичного сигналу. Потік скинутого сигналу передається в приймач клієнтського пристрою. Інші оптичні сигнали, які проходять через OADM, мультиплексируются з новим потоком сигналу додавання. OADM додає новий потік червоного оптичного сигналу, який працює на тій же довжині хвилі, що і скинутий сигнал. Новий потік оптичного сигналу об'єднаний з прохідними сигналами для формування нового композитного сигналу.
OADM, призначений для роботи на довжинах хвиль DWDM, називаються DWDM OADM , при роботі на хвилях CWDM називаються CWDM OADM . Обидва з них можна знайти на ринку зараз.
Оптичні підсилювачі
Оптичні підсилювачі підвищують амплітуду або додають посилення до оптичних сигналів, що проходять по волокну, безпосередньо стимулюючи фотони сигналу з додатковою енергією. Вони є «в-волокнами» пристроями. Оптичні підсилювачі посилюють оптичні сигнали в широкому діапазоні довжин хвиль. Це дуже важливо для застосування системи DWDM. Найбільш часто використовувані в волоконно-оптичних підсилювачах використовуються підсилювачі волокон з ербієм (EDFAs). EDFA, що використовуються в системах DWDM, іноді називаються DWDM EDFA, порівняно з тими, що використовуються в системах CATV або SDH. Щоб розширити відстань передачі від системи DWDM, ви можете отримати всі типи оптичних підсилювачів у Fiberstore, включаючи DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA та комбінаційний підсилювач тощо. DWDM EDFA.)
Транспондери (перетворювачі довжин хвиль)
Транспондери перетворюють оптичні сигнали від однієї довжини хвилі, що надходить, до іншої вихідної довжини хвилі, придатної для додатків DWDM. Транспондери - оптико-електричні оптичні (OEO) перетворювачі довжини хвилі. Транспондер виконує операцію OEO для перетворення довжини хвилі світла, тому деякі люди називають їх "OEO" для короткого. У системі DWDM транспондер перетворює оптичний сигнал клієнта назад в електричний сигнал (OE), а потім виконує або 2R (Reamplify, Reshape) або 3R (Reamplify, Reshape і Retime) функції. На малюнку нижче показано двонаправлену роботу транспондера. Транспондер розташований між клієнтським пристроєм і системою DWDM. Зліва направо приймач приймає оптичний бітовий потік, що працює на одній конкретній довжині хвилі (1310 нм). Транспондер перетворює робочу довжину хвилі вхідного потоку бітів до довжини хвилі, сумісної з МСЕ. Вона передає свою продукцію в систему DWDM. На стороні прийому (справа наліво) процес повертається назад. Транспондер приймає ITU-сумісний бітовий потік і перетворює сигнали назад до довжини хвилі, що використовується клієнтським пристроєм.
Транспондери зазвичай використовуються в системах WDM (від 2,5 до 40 Гбіт / с), включаючи не тільки системи DWDM, але і системи CWDM. Fiberstore надає різні транспондери WDM (перетворювачі OEO) з різними портами модуля (SFP до SFP, SFP + до SFP +, XFP до XFP і т.д.).
Як компоненти системи DWDM працюють разом з технологією DWDM
Як система DWDM складається з цих п'яти компонентів, як вони працюють разом? Наступні кроки дають відповідь (також можна побачити всю структуру фундаментальної системи DWDM на малюнку нижче):
Використовуючи технологію DWDM, системи DWDM забезпечують пропускну здатність для великих обсягів даних. Насправді, потужність систем DWDM зростає, оскільки технології просуваються вперед, що дозволяє більш тісні відстані, а отже, і більшу кількість довжин хвиль. Але DWDM також виходить за межі транспорту, щоб стати основою загальнооптичної мережі з забезпеченням довжини хвилі і захистом на основі сітки. Перемикання на фотонному шарі дозволить цю еволюцію, так само як і протоколи маршрутизації, які дозволять світловим трактам пройти по мережі так само, як і віртуальні схеми. З розвитком технологій, системам DWDM можуть знадобитися більш просунуті компоненти для більших переваг.
