Katsaus DWDM-tekniikkaan ja DWDM-järjestelmäkomponentteihin
Televiestinnässä käytetään laajalti optisia tekniikoita, joissa kantoaallon kuuluu klassiseen optiseen alueeseen. Aaltomodulaatio sallii analogisten tai digitaalisten signaalien lähetyksen jopa muutaman gigahertsin (GHz) tai gigabittien sekunnissa (Gbps) erittäin korkean taajuuden kantoaallolla, tyypillisesti 186 - 196 THz. Itse asiassa bittinopeutta voidaan lisätä edelleen käyttämällä useita kantoaalloja, jotka etenevät ilman merkittävää vuorovaikutusta yhdellä kuidulla. On selvää, että kukin taajuus vastaa eri aallonpituutta. Tiheä aallonpituuden jako multipleksointi (DWDM) on varattu hyvin läheisille taajuuseroille. Tämä blogi sisältää DWDM-tekniikan ja DWDM-järjestelmän komponenttien esittelyn. Kunkin komponentin toimintaa käsitellään erikseen, ja koko DWDM-järjestelmän rakenne näkyy tämän blogin lopussa.
DWDM-tekniikan esittely
DWDM-tekniikka on optisen verkon laajennus. DWDM-laitteet (multiplekseri tai lyhyt Mux) yhdistävät useiden optisten lähettimien lähdön lähetettäväksi yhden optisen kuidun läpi. Vastaanottopäässä toinen DWDM-laite (demultiplekseri tai lyhyt DeMux) erottaa yhdistetyt optiset signaalit ja kulkee kukin kanava optiseen vastaanottimeen. DWDM-laitteiden välillä (vain lähetyssuunta) käytetään vain yhtä optista kuitua. Sen sijaan, että DWDM tarvitsee yhtä optista kuitua lähetin- ja vastaanotinparia kohden, DWDM sallii useita optisia kanavia yhden kuituoptisen kaapelin. Kuten alla on esitetty, FOCC DWDM Mux / Demux tarjoaa laadukkaita AAWG Gaussin -tekniikoita käyttäen alhaisen lisäyshäviön (tyypillinen 3,5 dB) ja korkea luotettavuus. Uudistetun rakenteen ansiosta nämä DWDM-multiplekserit ja demultiplekserit voivat tarjota helpomman asennuksen.
DWDM: n keskeinen etu on se, että se on protokolla ja bittinopeus riippumaton. DWDM-pohjaiset verkot voivat lähettää dataa IP, ATM, SONET, SDH ja Ethernet. Siksi DWDM-pohjaiset verkot voivat kuljettaa eri liikennemuotoja eri nopeuksilla optisen kanavan yli. Äänilähetys, sähköposti, video- ja multimediatiedot ovat vain muutamia esimerkkejä palveluista, joita voidaan samanaikaisesti lähettää DWDM-järjestelmissä. DWDM-järjestelmissä on kanavia aallonpituuksilla, joiden etäisyys on 0,4 nm.
DWDM on taajuusjakomultipleksointi (FDM). Valon perusominaisuus osoittaa, että erilaiset aallonpituudet omaavat yksittäiset valon aallot voivat esiintyä rinnakkain väliaineen sisällä. Laserit pystyvät luomaan valon pulsseja, joilla on hyvin tarkka aallonpituus. Jokainen valon aallonpituus voi edustaa erilaista informaatiokanavaa. Yhdistämällä eri aallonpituuksien valopulsseja, useita kanavia voidaan lähettää yhden kuidun läpi samanaikaisesti. Kuituoptiset järjestelmät käyttävät valosignaaleja sähkömagneettisen spektrin infrapunakaistalla (1 - 400 nm). Valon taajuudet sähkömagneettisen spektrin optisella alueella tunnistetaan tavallisesti niiden aallonpituuden mukaan, vaikkakin taajuus (etäisyys lambdojen välillä) antaa tarkemman tunnisteen.
DWDM-järjestelmän osat
DWDM-järjestelmä koostuu yleensä viidestä osasta: optiset lähettimet / vastaanottimet, DWDM Mux / DeMux -suodattimet, optiset lisä- / pudotusmultiplekserit (OADM), optiset vahvistimet, transponderit (aallonpituuden muuntimet).
Optiset lähettimet / vastaanottimet
Lähettimet kuvataan DWDM-komponenteiksi, koska ne tarjoavat lähdesignaalit, jotka sitten multipleksoidaan. DWDM-järjestelmissä käytettyjen optisten lähettimien ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä järjestelmän suunnittelussa. DWDM-järjestelmän valonlähteinä käytetään useita optisia lähettimiä. Saapuvat sähköiset databitit (0 tai 1) käynnistävät valovirran moduloinnin (esim. Valon salama = 1, valon puuttuminen = 0). Laserit luovat valon pulsseja. Jokaisella valopulssilla on tarkka aallonpituus (lambda) ilmaistuna nanometreinä (nm). Optisen kantoaaltoon perustuvassa järjestelmässä lähetetään digitaalisen informaation virta fyysisen kerroksen laitteeseen, jonka lähtö on valonlähde (LED tai laser), joka liittää kuituoptisen kaapelin. Tämä laite muuntaa tulevan digitaalisen signaalin sähköstä (elektronista) optiseen (fotoni) muotoon (sähköinen optiseen muuntamiseen, EO). Sähköiset ja nollat käynnistävät valonlähteen, joka vilkkuu (esim. Valo = 1, vähän tai ei lainkaan valoa = 0) valokuidun ytimessä. EO-muuntaminen vaikuttaa liikenteeseen. Alustavan digitaalisen signaalin muoto on muuttumaton. Valon pulssit leviävät optisen kuidun läpi täydellisen sisäisen heijastuksen avulla. Vastaanottopäässä toinen optinen anturi (fotodiodi) havaitsee valopulssit ja muuntaa tulevan optisen signaalin takaisin sähköiseen muotoon. Tavallisesti pari kuitua yhdistää kaikki kaksi laitetta (yksi lähetyskuitu, yksi vastaanottaa kuitua).
DWDM-järjestelmät vaativat erittäin tarkkoja valon aallonpituuksia toimiakseen ilman kanavien välisiä vääristymiä tai ylikuulumista. Useita yksittäisiä lasereita käytetään tyypillisesti DWDM-järjestelmän yksittäisten kanavien muodostamiseen. Jokainen laser toimii hieman eri aallonpituudella. Nykyaikaiset järjestelmät toimivat 200, 100 ja 50 GHz: n etäisyydellä. Uudemmat järjestelmät tukevat 25 GHz: n etäisyyttä ja 12,5 GHz: n etäisyyttä tutkitaan. Yleensä DWDM-lähetin-vastaanottimet (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, jne.), Jotka toimivat 100 ja 50 GHz: n taajuudella, ovat markkinoilla nykyään.
DWDM Mux / DeMux -suodattimet
Useat lähettimet muodostavat usean aallonpituuden (kaikki 1550 nm: n kaistalla), jotka toimivat eri kuiduilla, yhdistetään yhdelle kuidulle optisen suodattimen (Mux-suodatin) avulla. Optisen multiplekserin lähtösignaalia kutsutaan komposiittisignaaliksi. Vastaanottopäässä optinen pudotussuodatin (DeMux-suodatin) erottaa kaikki yhdistetyn signaalin yksittäiset aallonpituudet yksittäisille kuiduille. Yksittäiset kuidut siirtävät demultipleksoidut aallonpituudet niin monelle optiselle vastaanottimelle. Tyypillisesti Mux- ja DeMux-komponentit (lähetys- ja vastaanottokomponentit) sisältyvät yhteen koteloon. Optiset Mux / DeMux-laitteet voivat olla passiivisia. Komponenttisignaalit multipleksoidaan ja demultipleksoidaan optisesti, ei elektronisesti, joten ulkoista virtalähdettä ei tarvita. Alla oleva kuva on kaksisuuntainen DWDM-toiminta. N: n eri kuitujen kantaman N eri aallonpituuksien N-valoimpulssit yhdistetään DWDM Mux: n avulla . N-signaalit multipleksoidaan optisen kuidun pariin. DWDM DeMux vastaanottaa komposiittisignaalin ja erottaa kukin N-komponenttisignaaleista ja kulkee kukin kuituun. Lähetetyt ja vastaanottavat signaalinuolet edustavat asiakkaan puolella olevia laitteita. Tämä edellyttää optisten kuitujen parin käyttöä; yksi lähetettäväksi, yksi vastaanottoa varten.
Optiset lisä- / pudotusmultiplekserit
Optisten lisäys- / pudotusmultiplekserien (eli OADM: ien) funktio "Add / Drop" on erilainen kuin Mux / DeMux-suodattimilla. Tässä on kuva, joka esittää 1-kanavaisen OADM: n toimintaa. Tämä OADM on suunniteltu vain lisäämään tai pudottamaan optisia signaaleja tietyllä aallonpituudella. Vasemmalta oikealle saapuva komposiittisignaali on jaettu kahteen osaan, pudota ja läpikulkua. OADM putoaa vain punaisen optisen signaalivirran. Pudotettu signaalivirta välitetään asiakaslaitteen vastaanottimelle. Jäljellä olevat optiset signaalit, jotka kulkevat OADM: n läpi, multipleksoidaan uudella lisäyssignaalivirralla. OADM lisää uuden punaisen optisen signaalivirran, joka toimii samalla aallonpituudella kuin pudotettu signaali. Uusi optinen signaalivirta yhdistetään läpivirtaussignaaleihin uuden komposiittisignaalin muodostamiseksi.
OADM: ää, joka on suunniteltu toimimaan DWDM-aallonpituuksilla, kutsutaan DWDM OADM: ksi , kun taas CWDM-aallonpituuksia kutsutaan CWDM OADM: ksi . Molemmat löytyvät nyt markkinoilta.
Optiset vahvistimet
Optiset vahvistimet lisäävät kuitua kulkevien optisten signaalien amplitudia tai lisäämään vahvistusta suoraan stimuloimalla signaalin fotoneja ylimääräisellä energialla. Ne ovat "kuitu" -laitteita. Optiset vahvistimet vahvistavat optisia signaaleja laajalla aallonpituusalueella. Tämä on erittäin tärkeää DWDM-järjestelmän sovelluksessa. Erbium-seostetut kuituvahvistimet (EDFAs) ovat yleisimmin käytettyjä kuituoptisten vahvistimien tyyppiä. DWDM-järjestelmissä käytettyjä EDFA: eja kutsutaan toisinaan DWDM EDFA: ksi verrattuna CATV- tai SDH-järjestelmissä käytettyihin. DWDM-järjestelmän lähetysetäisyyden laajentamiseksi voit saada kaikki optisten vahvistimien tyypit Fiberstore-järjestelmässä, mukaan lukien DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA ja Raman-vahvistin jne. (Tässä on kuva, joka näyttää laitteen toiminnan. DWDM EDFA.)
Transponderit (aallonpituuden muuntimet)
Transponderit muuttavat optisia signaaleja yhdestä tulevasta aallonpituudesta toiseen lähtevään aallonpituuteen, joka sopii DWDM-sovelluksiin. Transponderit ovat optisia-sähkö-optisia (OEO) aallonpituuden muuntimia. Transponderi suorittaa OEO-operaation valon aallonpituuksien muuntamiseksi, joten jotkut kutsuvat niitä "OEO: ksi" lyhyeksi. DWDM-järjestelmässä transponderi muuntaa asiakkaan optisen signaalin takaisin sähköiseksi signaaliksi (OE) ja suorittaa sitten joko 2R (Reamplify, Reshape) tai 3R (Reamplify, Reshape ja Retime) toiminnot. Alla oleva kuva esittää kaksisuuntaista transponderin toimintaa. Transponderi sijaitsee asiakaslaitteen ja DWDM-järjestelmän välillä. Vasemmalta oikealle transponderi vastaanottaa optisen bittivirran, joka toimii yhdellä tietyllä aallonpituudella (1310 nm). Transponderi muuntaa tulevan bittivirran toiminta-aallonpituuden ITU-yhteensopivaksi aallonpituudeksi. Se lähettää lähdönsä DWDM-järjestelmään. Vastaanottopuolella (oikealta vasemmalle) prosessi peruutetaan. Transponderi vastaanottaa ITU-yhteensopivan bittivirran ja muuntaa signaalit takaisin asiakaslaitteen käyttämään aallonpituuteen.
Transpondereja käytetään yleensä WDM-järjestelmissä (2,5 - 40 Gbps), mukaan lukien DWDM-järjestelmät, mutta myös CWDM-järjestelmät. Fiberstore tarjoaa erilaisia WDM-transpondereita (OEO-muuntimia), joilla on eri moduuliportit (SFP SFP: lle, SFP + SFP +: lle, XFP: lle XFP: lle jne.).
Miten DWDM-järjestelmän komponentit toimivat yhdessä DWDM-tekniikan kanssa
Koska DWDM-järjestelmä koostuu näistä viidestä osasta, miten ne toimivat yhdessä? Seuraavat vaiheet antavat vastauksen (voit myös nähdä koko DWDM-järjestelmän koko rakenteen alla olevassa kuvassa):
DWDM-tekniikan avulla DWDM-järjestelmät tarjoavat kaistanleveyden suurille tietomäärille. Itse asiassa DWDM-järjestelmien kapasiteetti kasvaa teknologioiden kehittyessä, jotka mahdollistavat aallonpituuksien lähemmät etäisyydet ja siten myös suuremmat numerot. DWDM on kuitenkin siirtymässä liikenteen ulkopuolelle niin, että siitä tulee pohja optisten verkkojen muodostamiselle, jossa on aallonpituus ja verkkopohjainen suojaus. Kytkeminen fotonikerrokselle mahdollistaa tämän kehityksen, samoin kuin reititysprotokollat, jotka mahdollistavat valopolkujen kulkevan verkon läpi samalla tavalla kuin virtuaalipiirit tänään. Teknologioiden kehittyessä DWDM-järjestelmät saattavat tarvita kehittyneempiä komponentteja, jotta ne voisivat hyötyä suuremmista eduista.
