A vivőfrekvenciák Cwdm értéke. Milyen technológiákat használhatnak az üzemeltetők a meglévő optikai hálózatok képességeinek javítására? Vonalminőség értékelése
Gyakran felmerül a kérdés, hogy mi a különbség a CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) és a DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) technológiák között a különböző csatornák száma mellett. A technológiák a kommunikációs csatornák és a bemeneti-kimeneti csatornák szervezési elveiben hasonlóak, de technológiai pontosságuk teljesen eltérő, ami jelentősen befolyásolja a vonal paramétereit és a megoldások költségét.
Hullámhosszak és csatornák száma CWDM és DWDM
A CWDM hullámhosszosztásos multiplexelési technológia 18 hullámhossz 1) használatát foglalja magában, míg a precíziós hullámhosszosztásos multiplexelés DWDM 40 vagy több hullámhosszt is használhat.
CWDM és DWDM frekvencia rács
A CWDM technológia csatornái hullámhosszal vannak osztva, a DWDM-ben a 2-es frekvenciával. A hullámhosszt másodlagosan a vákuumban lévő fénysebesség és a frekvencia arányából számítják ki. A CWDM-hez 20 nm-es hullámhosszú rácsot használnak, a szabványos DWDM-rendszereknél a 100 GHz-es és 50 GHz-es frekvencia rácsokat, a nagy sűrűségű DWDM-hez pedig 25 és 12,5 GHz-es rácsokat használnak.
CWDM és DWDM hullámhosszak és frekvenciák
A CWDM technológia 1270 és 1610 nm közötti hullámhosszokat használ. A szűrők tűréseit és sávszélességét figyelembe véve a tartomány 1262,5 - 1617,5-re bővül, ami 355 nm. 18 hullámhosszt kapunk.
A 100 GHz-es ráccsal rendelkező DWDM esetében a vivők a 191,5 (1565,50 nm) THz és 196,1 THz (1528,77 nm) közötti tartományban helyezkednek el, azaz. 4,6 THz vagy 36,73 nm széles tartományban. Összesen 46 hullámhossz 23 duplex csatornához.
Az 50 GHz-es ráccsal rendelkező DWDM esetében a jelfrekvenciák a 192 THz (1561,42 nm) – 196 THz (1529,55 nm) tartományba esnek, ami 4 THz (31,87 nm). Itt 80 hullámhossz van.
CWDM és DWDM erősítési képesség
A CWDM technológián alapuló hullámhosszosztásos multiplexelési rendszerek nem tartalmaznak többkomponensű jel erősítését. Ennek oka az ilyen széles spektrumban működő optikai erősítők hiánya.
A DWDM technológia ezzel szemben jelerősítést jelent. A többkomponensű jel szabványos erbium-erősítőkkel (EDFA) erősíthető.
Működési tartomány CWDM és DWDM
A CWDM rendszereket viszonylag rövid, körülbelül 50-80 kilométeres vonalakon való működésre tervezték.
A DWDM rendszerek 100 kilométernél jóval nagyobb távolságra is lehetővé teszik az adatátvitelt. Ezenkívül a jelmoduláció típusától függően a DWDM csatornák 1000 kilométernél nagyobb távolságban is működhetnek regenerálás nélkül.
Megjegyzések
1) 2015 elején az optikai modulok gyártói, köztük a SKEO, bevezették az 1625 nm hullámhosszú CWDM SFP modulokat. Ezt a hullámhosszt az ITU G.694.2 nem határozza meg, de a gyakorlatban használatos.
2) A CWDM frekvenciarácsait az ITU G.694.2 szabvány írja le, a DWDM esetében a G.694.1 szabvány (2. változat).
Gyakran felmerül a kérdés, hogy mi a különbség a CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) és a DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) technológiák között a különböző csatornák száma mellett. A technológiák a kommunikációs csatornák és a bemeneti-kimeneti csatornák szervezési elveiben hasonlóak, de technológiai pontosságuk teljesen eltérő, ami jelentősen befolyásolja a vonal paramétereit és a megoldások költségét.
Hullámhosszak és csatornák száma CWDM és DWDM
A CWDM hullámhosszosztásos multiplexelési technológia 18 hullámhossz 1) használatát foglalja magában, míg a precíziós hullámhosszosztásos multiplexelés DWDM 40 vagy több hullámhosszt is használhat.
CWDM és DWDM frekvencia rács
A CWDM technológia csatornái hullámhosszal vannak osztva, a DWDM-ben a 2-es frekvenciával. A hullámhosszt másodlagosan a vákuumban lévő fénysebesség és a frekvencia arányából számítják ki. A CWDM-hez 20 nm-es hullámhosszú rácsot használnak, a szabványos DWDM-rendszereknél a 100 GHz-es és 50 GHz-es frekvencia rácsokat, a nagy sűrűségű DWDM-hez pedig 25 és 12,5 GHz-es rácsokat használnak.
CWDM és DWDM hullámhosszak és frekvenciák
A CWDM technológia 1270 és 1610 nm közötti hullámhosszokat használ. A szűrők tűréseit és sávszélességét figyelembe véve a tartomány 1262,5 - 1617,5-re bővül, ami 355 nm. 18 hullámhosszt kapunk.
A 100 GHz-es ráccsal rendelkező DWDM esetében a vivők a 191,5 (1565,50 nm) THz és 196,1 THz (1528,77 nm) közötti tartományban helyezkednek el, azaz. 4,6 THz vagy 36,73 nm széles tartományban. Összesen 46 hullámhossz 23 duplex csatornához.
Az 50 GHz-es ráccsal rendelkező DWDM esetében a jelfrekvenciák a 192 THz (1561,42 nm) – 196 THz (1529,55 nm) tartományba esnek, ami 4 THz (31,87 nm). Itt 80 hullámhossz van.
CWDM és DWDM erősítési képesség
A CWDM technológián alapuló hullámhosszosztásos multiplexelési rendszerek nem tartalmaznak többkomponensű jel erősítését. Ennek oka az ilyen széles spektrumban működő optikai erősítők hiánya.
A DWDM technológia ezzel szemben jelerősítést jelent. A többkomponensű jel szabványos erbium-erősítőkkel (EDFA) erősíthető.
Működési tartomány CWDM és DWDM
A CWDM rendszereket viszonylag rövid, körülbelül 50-80 kilométeres vonalakon való működésre tervezték.
A DWDM rendszerek 100 kilométernél jóval nagyobb távolságra is lehetővé teszik az adatátvitelt. Ezenkívül a jelmoduláció típusától függően a DWDM csatornák 1000 kilométernél nagyobb távolságban is működhetnek regenerálás nélkül.
Megjegyzések
1) 2015 elején az optikai modulok gyártói, köztük a SKEO, bevezették az 1625 nm hullámhosszú CWDM SFP modulokat. Ezt a hullámhosszt az ITU G.694.2 nem határozza meg, de a gyakorlatban használatos.
2) A CWDM frekvenciarácsait az ITU G.694.2 szabvány írja le, a DWDM esetében a G.694.1 szabvány (2. változat).
A technológiával csomagolt hullámhosszosztásos multiplexelést (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) úgy tervezték, hogy több terabites sebességgel működő optikai gerinchálózatok új generációját hozza létre. A száloptikás kommunikációs vonalakon lévő információ egyidejűleg nagyszámú fényhullámon ment keresztül. A DWDM hálózatok a csatornaváltás elvén működnek, minden fényhullám egyetlen spektrális csatorna és alapvető információ.
A DWDM lehetőségei
A csatornák száma egyetlen szálban - 64 fénysugár az 1550 nm-es ablak átlátszóságában. Minden fényhullám 40 Gb/s sebességgel továbbítja az információt. Hardverfejlesztés is folyamatban van 100 Gbit/s-ig terjedő adatátviteli sebességgel, és a Cisco már folyamatban van az ilyen technológia fejlesztésén.
A DWDM technológia elődje - hullámhosszosztásos multiplexelési technológia (Wave Division Multiplexing, WDM), amely négy spektrális csatorna átviteli ablakot használ, 1310 nm és 1550 nm, 800-400 GHz vivőtávolsággal. A DWDM multiplexelést "sűrítettnek" nevezik, mivel lényegesen kisebb távolságot használ a hullámhosszok között, mint a WDM.
Frekvenciatervek
Jelenleg a frekvenciaterv közül kettő (azaz egymástól állandó értékkel elválasztott frekvenciák halmaza) a G.692 szektor ITU-T ajánlása szerint meghatározott:
- A frekvenciaterv osztása (a szomszédos frekvenciacsatornák közötti távolság) 100 GHz (0,8 nm = IGEN), ahol a 41 adatátviteli hullám 1528,77 (196,1 THz) és 1560,61 nm (192,1 THz) közötti tartományban kerül alkalmazásra;
- Frekvenciaterv 50 GHz-es lépésekben (IGEN = 0,4 nm), amely lehetővé teszi az átvitelt ugyanabban a 81 hullámhossz-tartományban.
- Egyes cégek olyan berendezéseket is gyártottak, az úgynevezett hullámhosszosztásos multiplexelő berendezéseket (High-Dense WDM, HDWDM), amelyek akár 25 GHz-es lépésekben is képesek működni.
A szupersűrű DWDM rendszerek felépítésénél az a fő probléma, hogy a frekvencialépcső csökkenésével a szomszédos csatornák spektruma átfed, és a fénysugár elmosódik. Ez a hibák számának növekedéséhez és a rendszeren történő információtovábbítás képtelenségéhez vezet
A DWDM frekvenciatervei
Az alábbi csatornatervek jelenleg különböző típusú DWDM-rendszerekhez használatosak, CWDM, HDWDM, WDM.
Frekvenciatervek DWDM
Optikai szálas erősítők
A DWDM technológia gyakorlati sikere sok tekintetben meghatározta a száloptikai erősítők megjelenését. Az optikai eszközök közvetlenül erősítik fel a fényjeleket az 1550 nm-es sávban, így nincs szükség közbenső elektromos formára történő átalakításra, akárcsak az SDH hálózatban használt regenerátorok. Az elektromos jelregeneráló rendszerek hátránya, hogy bizonyos típusú kódolást kell alkalmazniuk, ami meglehetősen drágává teszi őket. Az optikai erősítők, az "átlátszó" átviteli információk lehetővé teszik a vonalsebesség növelését anélkül, hogy az erősítőegységeket frissíteni kellene. Az optikai erősítők közötti szakasz hossza elérheti 150 km vagy több, ami gazdaságos DWDM-gerinceket biztosít, amelyekben a multiplex szakasz hossza ma 600-3000 km, 1-7 köztes optikai erősítők használatával.
Az ITU-T G.692 ajánlás három típusú erősítő szakaszt definiált, azaz két szomszédos multiplexer közötti szakaszokat, DWDM:
- L (hosszú)- a telek legfeljebb 8 szál optikai kommunikációs vezetékből és 7 optikai erősítőből áll, az erősítők közötti maximális távolság - 80 km-ig, a szakasz maximális hossza 640 km;
- V (nagyon hosszú)- a telek legfeljebb 5 szál száloptikai kommunikációs vezetékből és 4 optikai erősítőből áll, az erősítők közötti maximális távolság - 120 km-ig, maximális teljes hossza 600 km szakasz;
- U (ultra hosszú)- átjátszó nélküli telek 160 km-ig
Korlátozások a szabadonfutás mértékére és az optikai jel leromlásával járó hosszú időre az optikai erősítésben. Az optikai erősítő ugyan visszaállítja a jelerősséget, de nem kompenzálja teljes mértékben a kromatikus diszperzió (vagyis a különböző hullámhosszúság eltérő sebességű terjedése, ami miatt a vevő végén a jel "elkenődött" szálak) és egyéb nemlineáris hatások hatását. Ezért egy nagyobb autópálya építéséhez a megerősítő részek közé DWDM multiplexereket kell telepíteni, amelyek jelregenerálást hajtanak végre úgy, hogy azt elektromos formává alakítják és vissza. A nemlineáris hatások csökkentése érdekében a DWDM jel korlátozása az energiaellátó rendszerekre is vonatkozik.
Tipikus topológiák
Ultrahosszú kétpontos csatlakozás terminál multiplexerek, DWDM alapján
DWDM áramkör bemenettel-kimenettel a közbenső csomópontokban
Gyűrű topológia
A gyűrűs topológia redundáns útvonalakon keresztül biztosítja a DWDM-hálózat túlélését. a DWDM-ben használt forgalomvédelmi módszerek, hasonlóan az SDH módszereihez. Egyesek számára a kapcsolat biztosított volt, két út van kialakítva a végpontjai között: a fő és a tartalék. A multiplexer végpontja összehasonlítja a két jelet, és kiválasztja a legjobb jelminőséget.
Ring DWDM multiplexerek
A háló topológia
A DWDM-hálózatok fejlődésével egyre gyakrabban használnak mesh-topológiát, amely rugalmasság, teljesítmény és rugalmasság tekintetében a legjobb teljesítményt nyújtja, mint más topológiák. A mesh topológia megvalósításához azonban optikai keresztcsatlakozásokkal (Optical Cross-Connector, PL) kell rendelkeznie, amelyek nemcsak hullámokat adnak hozzá a teljes tranzitjelhez és kiadják azokat, akárcsak a multiplexer bemeneti-kimeneti, hanem támogatják az tetszőleges tetszőleges átvitelt is. az optikai jelek közötti váltás különböző hosszúságú hullámokat továbbított.
Hálós DWDM
Optikai multiplexerek IO
DWDM hálózatokban használt passzív muliplexerek (tápellátás és aktív átalakítás nélkül) és aktív multiplexerek, demultipleszkoy.
| Passzív multiplexerek | Aktív multiplexerek |
| A kibocsátott fényhullámok száma alacsony | A fényhullámok száma az alkalmazandó frekvenciatervre és egy fényhullámkészletre korlátozódik |
| Lehetővé teszi egy fényhullám megjelenítését és bemeneti jelét anélkül, hogy megváltoztatná a fénysugár teljes spektrumát | Nem vezet be további csillapítást, mert az összes csatorna teljes demultiplexelését és elektromos formába való átalakulását eredményezi |
| További csillapítást vezet be | Magas költséggel jár |
| Ennek költségvetési költsége van |
Optikai keresztkötések
A mesh topológiájú hálózatokban rugalmasság biztosítása szükséges a hálózati előfizetők közötti kapcsolati hullám útvonalának megváltoztatásához. Az ilyen képességek optikai keresztkapcsolatokat biztosítanak, amelyek bármelyik kimeneti porton elvezetik a hullámokat az egyes bemeneti portok jeleiből (persze, feltéve, hogy ennek a portnak egyetlen másik jele sem használja a hullámot, más sugárzott hullámhosszt kell végrehajtania).
Kétféle optikai keresztcsatlakozás létezik:
- Optoelektronikus keresztcsatlakozók közbenső elektromos formává alakítással;
- teljesen optikai keresztcsatlakozók vagy fotonikus kapcsolók.
MicroElectro Mechanical System, MEMS
A DWDM rendszerek felépítésénél figyelembe veendő tényezők
Kromatikus diszperzió
Kromatikus diszperzió- hatása következtében a szálon keresztül terjedve az optikai jelet alkotó impulzusok szélesednek. A jelek nagy távolságra történő továbbításakor impulzusok kerülhetnek a szomszédos jelekre, ami megnehezíti a pontos helyreállítást. Az átvitel sebességének növekedésével az optikai szál hossza és a kromatikus diszperziós hatás növekszik. A kromatikus diszperziónak az átvitt jelekre gyakorolt hatásának csökkentése érdekében diszperziókompenzátorokat alkalmaznak.
Polarizációs módú diszperzió
PMD egy optikai szálban a két egymásra merőleges polarizációs móduskomponens terjedési sebességének különbsége miatt fordul elő, ami az átvitt impulzusok torzulásához vezet. Ennek a jelenségnek az oka az optikai szál geometriai alakjának heterogenitása. A polarizációs módus diszperzió hatása a továbbított optikai jelekre növekvő sebességgel a csatornaszám növekedésével és a tömítőrendszerre növekvő szálhosszúsággal.
Stimulált visszaszórás Mandelstam - Brillouin, ennek a jelenségnek a lényege, hogy változó törésmutatójú periodikus tartományokból álló optikai jelet hozzon létre - egyfajta virtuális diffrakciós rácsot, amelyen keresztül a jelek akusztikus hullámként terjednek. Ezt tükrözve a virtuális rácsjeleket hozzáadják és felerősítik, hogy fordított optikai jelet képezzenek a Doppler-frekvenciával. Ez a jelenség a zajszint növekedéséhez vezet, és megakadályozza az optikai jel terjedését, mivel a teljesítmény nagy része fordított irányban disszipálódik. Ezt a jelenséget gyakran tévesen visszaverődő akusztikus hullámnak nevezik.
Fázis moduláció a lézerjel nagy teljesítményszintjein a jel saját fázisának modulációja következhet be. Ez a moduláció kiterjeszti a tartományt és időben kiszélesíti vagy tömöríti a jelet, a kromatikus diszperzió előjelétől függően. Sűrű WDM rendszerekben az önmodulációs jel kiterjesztett spektrumú jelekkel szuperponálható a szomszédos csatornákra. A fázismodulációs jel a teljesítmény növelésével, az átviteli sebesség növelésével és a negatív kromatikus diszperzióval növekszik. A fázismoduláció hatása nulla vagy kis pozitív kromatikus diszperzió esetén csökken
Keresztfázisú moduláció a jelenség eredő jele modulálja a szomszédos csatornák egyik csatorna jelének fázisát. A keresztfázisú modulációt befolyásoló tényezők, a befolyásoló tényezőkkel egybeeső fázismoduláció. Ezenkívül a keresztfázisú modulációs hatás a rendszerben lévő csatornák számától függ.
Négyhullámú keverés, A lézer küszöbteljesítményszintjénél látható, ebben az esetben a szál nemlineáris karakterisztikája három hullám és az új megjelenés negyedik hullámának kölcsönhatásához vezet, amely egybeeshet egy másik csatorna frekvenciájával. Az ilyen átfedési frekvencia növeli a zajszintet és megnehezíti a jelvételt
Beillesztési EDFA erősítő zaj, Ennek a jelenségnek az oka - az erősített spontán emisszió ereje, amely az edfa erősítők tervezési jellemzői miatt következik be. A folyamat során áthalad az erősítőn a hasznos komponens az optikai jel hozzáadódik a zajhoz, ezáltal csökken a „jel / zaj” aránya, mivel a jel hibásan fogadható. Ez a jelenség korlátozza az in-line erősítők számát.
DWDM technológia
A sűrű hullámhossz-osztásos multiplexelés (DWDM) az modern technológia nagyszámú optikai csatorna átvitele egy szálon keresztül, ami az új generáció alapját képezi hálózati technológiák. Jelenleg a távközlési ipar példátlan változásokon megy keresztül a hangalapú rendszerekről az adatátviteli rendszerekre való átállással összefüggésben, ami az internetes technológiák és a különféle hálózati alkalmazások gyors fejlődésének következménye. Az adathálózatok nagyarányú kiépítésével maga a hálózati architektúra is módosul. Éppen ezért alapvető változtatásokra van szükség a hálózattervezés, -vezérlés és -menedzsment elveiben. A hálózati technológiák új generációja a sűrű hullámhossz-osztásos multiplexelésen (DWDM) alapuló több hullámhosszú optikai hálózatokon alapul.A technológia leírása
A sűrűhullámú multiplexelési technológia legfontosabb paramétere kétségtelenül a szomszédos csatornák közötti távolság. A csatornák térbeli elrendezésének szabványosítására már csak azért is szükség van, mert ennek alapján meg lehet kezdeni a különböző gyártók berendezéseinek kölcsönös kompatibilitásának vizsgálatát. A Nemzetközi Távközlési Unió ITU-T Távközlési Szabványügyi Szektora jóváhagyott egy 100 GHz-es (nm) csatornatávolságú DWDM frekvenciatervet (1. táblázat). Ugyanakkor nagy vita folyik egy még kisebb, 50 GHz-es (nm) csatornatávolságú frekvenciaterv elfogadása körül. Az egyes spektrumtervek korlátainak és előnyeinek megértése nélkül a hálózati kapacitásuk bővítését tervező szolgáltatók és szervezetek jelentős kihívásokkal és szükségtelen beruházásokkal szembesülhetnek.
100 GHz-es hálózat.
A jobb oldali táblázatban a 100 GHz-es frekvenciaterv-rácsok láthatók különböző fokú csatornaritkasággal. Egy 500/400 kivételével minden rácsnak egyenlő távolságra lévő csatornái vannak. A csatornák egységes elosztása lehetővé teszi a hullámkonverterek, hangolható lézerek és más, teljesen optikai hálózat egyéb eszközeinek működésének optimalizálását, valamint megkönnyíti a kiépítését.
Egy adott frekvenciaterv-hálózat megvalósítása nagymértékben három fő tényezőtől függ:
a használt optikai erősítők típusa (szilícium vagy fluor-cirkonát);
csatornánkénti átviteli sebesség - 2,4 Gbit/s (STM-16) vagy 10 Gbit/s (STM-64);
nemlineáris hatások hatása.
A szabványos szilíciumszálas EDFA-knak van egy hátránya – nagy erősítési ingadozás az 1540 nm alatti tartományban, ami alacsonyabb jel-zaj arányt és nemlinearitást eredményez ebben a régióban. Mind a nagyon alacsony, mind a nagyon magas erősítési értékek egyformán nemkívánatosak. A sávszélesség növekedésével nő a szabvány által megengedett minimális jel-zaj viszony - például az STM-64 csatornánál ez 4-7 dB-lel magasabb, mint az STM-16-nál. Így a szilícium EDFA erősítés nemlinearitása erősebben korlátozza a zóna méretét az STM-64 multiplex csatornáknál (1540-1560 nm), mint az STM-16 csatornáknál és kisebb kapacitásnál (ahol szinte a teljes szilícium EDFA erősítési zóna használható, annak ellenére a nemlinearitás).
50 GHz-es hálózat. 
A sűrűbb, de nem szabványosított frekvenciahálózati terv 50 GHz-es intervallummal lehetővé teszi az 1540-1560 nm-es zóna hatékonyabb használatát, amelyben a szabványos szilícium EDFA-k működnek. Ezen előny mellett ennek a rácsnak vannak hátrányai is.
Ban ben- első, a csatornaközi intervallumok csökkenésével növekszik a négyhullámú keverőhatás hatása, ami kezd korlátozni maximális hossza inter-regenerációs vonal (csak optikai erősítőkön alapuló vonal).
Ban ben- második,A rövid, 0,4 nm-es csatornák közötti távolság korlátozhatja az STM-64 csatornák multiplexelésének lehetőségét. Amint az ábrán látható, az STM-64 csatornák 50 GHz-es intervallumú multiplexelése nem megengedett, mivel ekkor a szomszédos csatornák spektrumai átfedik egymást. Csak akkor, ha csatornánként alacsonyabb az átviteli sebesség (STM-4 és ez alatti), akkor nem fordul elő spektrumátfedés.
BAN BEN- harmadik 50 GHz-en a hangolható lézerekkel, multiplexerekkel és egyéb alkatrészekkel szemben támasztott követelmények szigorodnak, ami csökkenti a potenciális berendezésgyártók számát, és költségnövekedéshez is vezet.
DWDM multiplexerek
A DWDM multiplexerek (a hagyományos WDM-mel ellentétben) két megkülönböztető tulajdonsággal rendelkeznek:
csak egy 1550 nm-es átlátszósági ablakot használunk az 1530-1560 nm-es C-sáv és az 1570-1600 nm-es L-sáv tartományán belül;
kis távolság a multiplex csatornák között, 0,8 vagy 0,4 nm.
Ezen túlmenően, mivel a DWDM-multiplexereket úgy tervezték, hogy nagyszámú, akár 32-ig terjedő csatornával működjenek, valamint olyan DWDM-eszközökkel, amelyekben az összes csatorna egyidejű multiplexelése (demultiplexelése) történik, az új eszközök, amelyeknek nincs analógja a WDM-rendszerekben, és működnek a Az összeadási mód is megengedett, vagy egy vagy több csatorna kimenete egy nagy számú egyéb csatorna által képviselt fő multiplex adatfolyamhoz/ból. Mivel a demultiplexer kimeneti portjai/pólusai meghatározott hullámhosszokhoz vannak hozzárendelve, az eszköz passzív hullámhossz-útválasztást hajt végre. A csatornák közötti kis távolságok és a nagyszámú egyidejű munkavégzés szükségessége miatt a DWDM multiplexerek gyártása lényegesen nagyobb pontosságot igényel a WDM multiplexerekhez képest (általában 1310 nm-es, 1550 nm-es átlátszósági ablakokkal, vagy ezen felül a hullámhossz-régióval) 1650 nm környékén). Az is fontos, hogy a DWDM-eszköz pólusain magas közeli (irányított) és nagy hatótávolságú (izolációs) áthallási teljesítményt biztosítsunk. Mindez a DWDM-eszközök magasabb költségéhez vezet a WDM-hez képest.
Az "a" ábra egy tipikus DWDM multiplexer áramkört mutat tükör-visszaverő elemmel. Tekintsük a működését demultiplexelés üzemmódban. A bejövő multiplex jel eléri a bemeneti portot. Ez a jel ezután áthalad a lemezes hullámvezetőn, és eloszlik több hullámvezető között, amelyek egy AWG (arrayed waveguide grating) diffrakciós szerkezetet képviselnek. Mint korábban, a jel mindegyik hullámvezetőben multiplexelt marad, és minden csatorna képviselve marad az összes hullámvezetőben. Ezt követően a jelek visszaverődnek a tükör felületéről, és ennek eredményeként a fényáramok ismét a hullámvezető-lemezben gyűlnek össze, ahol fókuszálják és interferálják őket - különböző csatornáknak megfelelő, térben elválasztott interferenciaintenzitás-maximumok jönnek létre. A hullámvezető lemez geometriáját, különösen a kimeneti pólusok elhelyezkedését és az AWG szerkezet hullámvezető hosszát úgy számítjuk ki, hogy az interferencia maximumai egyezzenek a kimeneti pólusokkal. A multiplexelés fordítottan történik.
A multiplexer felépítésének másik módja nem egy, hanem egy pár hullámvezető lemezen alapul (b. ábra). Egy ilyen eszköz működési elve hasonló az előző esethez, kivéve, hogy itt egy további lemezt használnak a fókuszáláshoz és az interferenciához.
A DWDM multiplexerek passzív eszközökként nagy csillapítást visznek be a jelbe. Például egy demultiplexelési módban működő eszköz (1a. ábra) vesztesége 4-8 dB, nagy hatótávolságú áthallással.
Transzponderek és adó-vevők
A DWDM rács hullámhosszúságú adatátviteléhez kétféle eszköz használható - adó-vevő és DWDM transzponder. A DWDM adó-vevők többféle formában kaphatók, és passzív DWDM megoldásokban használhatók.
Az adó-vevőkkel ellentétben a transzponderek lehetővé teszik a termináleszköz sugárzási hullámhosszának átalakítását DWDM-hullámhosszra a multiplexerhez való továbbításhoz. Az optikai multiplexer bemenetei olyan optikai jeleket fogadnak, amelyek paraméterei megfelelnek a G.692 ajánlásokban meghatározott szabványoknak. A transzpondernek különböző számú optikai be- és kimenete lehet. De ha tetszőleges transzponder bemenetre lehet optikai jelet szolgáltatni, aminek a paramétereit a rec. G.957, akkor a kimeneti jeleinek paraméterekben meg kell felelniük a rec. G.692. Sőt, ha m optikai jelet tömörítünk, akkor a transzponder kimenetén az egyes csatornák hullámhosszának csak az egyiknek kell megfelelnie az ITU frekvenciaterv rácsának megfelelően.
Optikai erősítők alkalmazása
Az EDFA-alapú optikai erősítő technológia fejlődése nagymértékben megváltoztatta az optikai kommunikációs rendszerek tervezési módszertanát. A hagyományos száloptikai rendszerek regenerátor ismétlőket használnak, amelyek növelik a jel teljesítményét (3a. ábra). Amikor a távoli csomópontok közötti hossz a jelcsillapítás tekintetében kezd túllépni a szomszédos csomópontok közötti maximális repülési hosszt, további regenerátorokat szerelnek fel a közbülső pontokon, amelyek elfogadják. gyenge jel, az optoelektronikai átalakítás során felerősítik, visszaállítják az impulzusismétlés munkaciklusát, frontjait és időkarakterisztikáját, majd optikai formára alakítva továbbítják a megfelelő felerősített jelet, abban a formában, ahogyan az impulzusismétlésnél volt. az előző regenerátor. Bár az ilyen regeneráló rendszerek jól működnek, meglehetősen drágák, és telepítésük után nem tudják növelni a vezeték kapacitását.
Az EDFA alapján a vonal teljesítményveszteségét optikai erősítéssel küszöböljük ki (3b. ábra). A regenerátorokkal ellentétben ez az „átlátszó” erősítés nincs a jel bitsebességéhez kötve, lehetővé téve az információ nagyobb sebességű átvitelét és az áteresztőképesség növelését mindaddig, amíg más korlátozó tényezők, például a kromatikus diszperzió és a polarizációs módú diszperzió nem lépnek életbe. Az EDFA erősítők a többcsatornás WDM jelet is képesek erősíteni, ezzel újabb dimenziót adva a sávszélességhez.
Bár az eredeti lézeradó által generált optikai jelnek jól meghatározott polarizációja van, az optikai jelút mentén lévő összes többi csomópont, beleértve az optikai vevőt is, paramétereinek gyenge függőséget kell mutatnia a polarizáció irányától. Ebben az értelemben az EDFA optikai erősítők, amelyeket az erősítés gyenge polarizációfüggése jellemez, kézzelfogható előnnyel rendelkeznek a félvezető erősítőkhöz képest.
A regenerátorokkal ellentétben az optikai erősítők további zajt okoznak, amelyet figyelembe kell venni. Ezért az erősítéssel együtt az EDFA egyik fontos paramétere a zajadat.
ROADM eszközök alkalmazása
Az újrakonfigurálható optikai add/drop multiplexer (ROADM) használata lehetővé teszi a spektrumcsatornák rugalmas telepítését és távoli konfigurálását. A ROADM hálózat bármely csomópontján lehetőség van a spektrumcsatorna állapotának átkapcsolására bemenetre/kimenetre és végpontok közötti átvitelre a meglévő szolgáltatások megszakítása nélkül. Hangolható lézerrel végzett munka során a ROADM rugalmasan szabályozza a spektrális csatornákat. A ROADM-ek lehetővé teszik több gyűrűs vagy vegyes hálózatok kiépítését: spektrumválasztó kapcsolási (WSS) technológia alapján.
DWDM hálózatok kiépítése
A városi DWDM-hálózatok általában gyűrűs architektúrával épülnek fel, amely lehetővé teszi a DWDM szintű védelmi mechanizmusok használatát legfeljebb 50 ms helyreállítási sebességgel. A Metro DWDM berendezésen alapuló további elosztási szinttel több beszállító berendezésére is lehet hálózati infrastruktúrát építeni. Ezt a szintet a hálózatok közötti forgalom megszervezésére vezették be különböző cégek berendezéseivel.
A DWDM technológiában a minimális jelfelbontás az optikai csatorna vagy a hullámhossz. A 2,5 vagy 10 Gbit/s csatornakapacitású teljes hullámhosszok alkalmazása az alhálózatok közötti forgalom cseréjére indokolt nagy közlekedési hálózatok kiépítéséhez. A transzponder-multiplexerek azonban lehetővé teszik az alhálózatok közötti forgalom megszervezését az STM-4/STM-1/GE jelek szintjén. Az elosztási szint SDH technológia alapján is felépíthető. De a DWDM-nek nagy előnye van a vezérlőcsatornák és a szolgáltatási csatornák (például a szolgáltatási kommunikáció) átláthatóságával kapcsolatban. Ha az SDH/ATM/IP jeleket optikai csatornába csomagolják, a csomagok szerkezete és tartalma nem változik. A DWDM rendszerek csak az egyes bájtokat figyelik, hogy biztosítsák a jelek megfelelő áramlását. Ezért az alhálózatok DWDM-infrastruktúrán keresztül egyetlen hullámhosszon történő összekapcsolása egy pár optikai kábellel történő csatlakozásnak tekinthető.
Különböző gyártók berendezéseinek használatakor az egyik gyártó két adatátviteli alhálózata egy másik gyártó DWDM-hálózatán keresztül csatlakozik. Az egyik alhálózathoz fizikailag kapcsolódó vezérlőrendszer egy másik alhálózat működését is vezérelheti. Ha SDH berendezéseket használnának az elosztási szinten, ez nem lenne lehetséges. Így a DWDM hálózatok alapján lehetőség nyílik a különböző gyártók hálózatainak kombinálására heterogén forgalom továbbítására.
SFP (WDM, CWDM, DWDM) – MI AZ? MIRE SZÜKSÉGESEK?
Hullámhossz-osztásos multiplexelési (WDM) technológiák.
A spektrum multiplexelés az optikai csatornák multiplexelésének módszerén alapul. Elv ez a módszer abban rejlik, hogy minden információáramot egy-egy optikai szálon különböző hullámhosszon (más vivőfrekvencián) továbbítanak, egymástól 20 nm távolságra.
Speciális eszközök - optikai multiplexerek - segítségével a folyamokat egyetlen optikai jellé egyesítik, amelyet az optikai szálba vezetnek. A vevő oldalon a fordított műveletet hajtják végre - demultiplexelés, amelyet optikai demultiplexerekkel hajtanak végre. Ez valóban kimeríthetetlen lehetőségeket nyit mind a vonalkapacitás növelésére, mind a komplex topológiai megoldások egyetlen szál felhasználásával történő építésére. 
A csatornák számának megválasztásakor ügyeljen a használt egymódusú szál típusára!
Például a G.652B szálak (1383 nm-en vízcsúcsos szál) nagy sugárzási veszteséggel rendelkeznek rövid hullámhosszon, így a megengedett átviteli távolság csökken, és a spektrális csatornák száma is kevesebb lesz a szükségesnél.
A Coarse WDM rendszerekben az ITU G.694.2 ajánlásának megfelelően legfeljebb 18 vivőt szabad használni 20 nm-es hangosztással: 1270, 1290, 1310 ... 1570, 1590, 1610, azaz. ha a teljes szükséges hullámhossz-tartomány nem haladja meg a 340 nm-t. Figyelembe kell venni, hogy ilyen széles tartomány szélein a csillapítás meglehetősen nagy, különösen a rövid hullámhosszú tartományban. A csatornák számát 18-ra növeltük úgynevezett nulla vízcsúcs szálak (ZWPF, Zero Water Peak Fiber; LWPF, Low Water Peak Fiber) felhasználásával, amelyek paramétereit az ITU-T G.652.C/ ajánlás határozza meg. D. Rostokban ebből a típusból Az 1383 nm-es hullámhosszú abszorpciós csúcs megszűnt, és a csillapítási érték ezen a hullámhosszon körülbelül 0,31 dB/km.
A G.653 szál alkalmatlannak bizonyult az új, gyorsan fejlődő WDM hullámhosszosztásos multiplexelési technológiához, mivel 1550 nm-en nulla diszperziója volt, ami a négyhullámú keverésből eredő jeltorzulás meredek növekedéséhez vezetett ezekben a rendszerekben. A sűrű és nagy sűrűségű WDM-hez (DWDM és HDWDM) a legalkalmasabb optikai szál a G.655 volt, a ritka WDM-hez pedig a nemrég szabványosított G.656 optikai szál.
A „vízcsúcs” nélküli szálak létrehozása lehetővé tette az 1260 és 1625 nm közötti tartományban lévő összes hullám felhasználását kommunikációs rendszerekben, pl. ahol a kvarc optikai szál a legnagyobb átlátszóságú.
ALAPVETŐ FELSZERELÉS
Multiplexerek/demultiplexerek (MUX/DEMUX); lehetővé teszi az optikai jelek összegzését és elkülönítését. 
lehetővé teszi a jel kiválasztását és hozzáadását a szálhoz bizonyos vivőfrekvenciákon.
Az adott feladattól függően a multiplexer/demultiplexer (Mux/Demux) konfigurációját a következő jellemzők határozzák meg:
Kétszálas multiplexer
(2 rost)
Egyszálas multiplexer(1 szál (egyszálas) vagy kétirányú)
4 vagy 8 csatornás multiplexer(8 vagy 16 hullámhossz), működő egy szálon
8 vagy 16 csatornás, két szálon működik
multiplexer két "közös"(GYAKORI) következtetéseket„gyűrűs” topológia megvalósításához
A „Point-to-Point” vagy „Ring” topológiákhoz „páronkénti” (Tx–Rx portok) multiplexerek szükségesek – Mux/Demux Type I, Mux/Demux Type II
Csatlakozók – FC,SC,LC,ST,FA,SA
A multiplexerek a következő változatokban szállíthatók:
Rack 19" 1RU
Műanyag tokban(falra vagy dobozra szerelhető)
Csatlakozó típusa szerint– LC, SC stb.
SFP (Small Form Factor Pluggable) adó-vevők (SFP, SFP+, X2, XFP) – optikai jelek (bizonyos hullámhosszúságú) előállítása és vétele CWDM rendszerben; átalakítja a jelet elektromosról optikaira és fordítva. SFP modul adót és vevőt egyaránt kombinál. Ezért támogatja az adatok egyidejű átvitelét és fogadását két kapcsolaton keresztül egyetlen csatornán belül. A rádió korszaka óta az ilyen eszközöket adó-vevőknek hívják. Ezért nevezik az SFP modulokat adó-vevőknek. 
Minden SFP adó-vevő két szálon működik, és a szabványos kétszálas 1000Base LX adó-vevőkkel ellentétben két különböző hullámhosszon működik. szélessávú vevő az egyik hullámhosszal működik, az adó pedig egy másikkal.
Az SFP rendszerben adatcsatorna létrehozásához az adó-vevőket párban kell konfigurálni.
Az adó-vevők jelerősségükben (futásteljesítményben) is különböznek egymástól, azaz különböző távolságokon működnek.
Az erősebb optikai jeltömörítés érdekében „színes” SFP modulokat használnak, amelyek egy bizonyos hullámhossz-tartományban működnek. (CWDM). Az ilyen SFP adó-vevőket úgy tervezték, hogy „fővivő” optikai jeleket állítsanak elő 1270 és 1610 nm között (20 nm-es lépésekben).
SFP modulok állnak rendelkezésre, amelyek egy és két szálon is működnek, 1,25, 2,5 és 4,25 Gbps átviteli sebességgel. Ezek a modulok gyakorlatilag bármely gyártó kapcsolóberendezésébe közvetlenül beépíthetők, lehetővé téve a CWDM zökkenőmentes integrálását a meglévő infrastruktúrába. Ugyanez a modul szolgálhat Gigabit Ethernet, Fibre Channel vagy SDH interfészként, ami jelentősen növeli a megoldás rugalmasságát.
Lehetőség van CWDM SFP modulok telepítésére is a médiakonverter házába. Az alváz használata a legrugalmasabb megoldás, amely teljesen kiküszöböli a berendezések inkompatibilitásával kapcsolatos problémákat. A ház használatával szabványos 1000BASE-T Gigabit Ethernet portokat kap, így nincs szükség drága SFP-portokkal rendelkező kapcsolókra.
Különös figyelmet kell fordítani a 10 Gbit/s-os csatornák tömörítésére. Alig három éve még nem voltak 10 Gbit/s-os sebességgel és a ritka spektrumú multiplexelő rendszerek frekvenciahálózatának hullámhosszát támogató adó-vevők, mára megjelentek ilyen modulok, azonban használatuk jelentős megszorításokat ró a rendszer képességeire. a csatorna multiplexeléshez képest 1,25 Gbit/s és 2,5 Gbit/s.
Az 1350-1450 nm-es hullámhossz tartományban jelenleg nem működnek 10 Gbps-os lézerek, így a 10 Gbps-os multiplex csatornák maximális száma nem haladhatja meg a 12-t két G.652D szál használata esetén. Ezenkívül a 10 Gbit/s-os csatornák használatakor figyelembe kell venni, hogy az ilyen modulok maximális optikai költségvetése jelenleg nem haladja meg a 28 dBm-t, ami körülbelül 80 kilométeres működési tartománynak felel meg egymódusú optikai szálon. Azokban az esetekben, amikor 12 10 Gbit/s-nál több csatorna tömörítésére és továbbítására van szükség, beleértve a 80 kilométernél nagyobb távolságokon DWDM berendezést használnak.
OADM modulok - bemeneti/kimeneti multiplexerek; lehetővé teszi, hogy kiválasszon és jelet adjon hozzá bizonyos hordozókhoz.
Alapvető tulajdonságok:
Egycsatornás bemenet/kimenet
Passzív optika
Alacsony beillesztési veszteség a backhaul linkeknél
Dedikált hullámhossz a végfelhasználó számára
Alapvetően megkülönböztetünk egycsatornás és kétcsatornás OADM modulokat. Különbségük abban rejlik, hogy képesek egy vagy két multiplexerből optikai jelet fogadni és fogadni, és fizikailag egy vagy két adó-vevő egység jelenlétének köszönhető. Ennek megfelelően egy egycsatornás OADM modul egy adó-vevő egységgel rendelkezik, és csak egy multiplexerrel képes egy irányban dolgozni. A kétcsatornás OADM modul két adó-vevő egységgel rendelkezik, és két multiplexerrel/demultiplexerrel képes „két irányban” dolgozni.
Az egycsatornás OADM modul adó-vevő egysége négy interfésszel rendelkezik:
Com port – jelet vesz a multiplexertől
Express port – továbbítja a jelet a rendszer többi elemének
Port hozzáadása – egy adott hullámhosszú csatornát ad a vonalhoz,
Drop port – egy bizonyos hullámhosszú csatornát von ki a vonalból. 
Az ilyen eszközök nem korlátozzák a protokollokat vagy a sávszélességet.
Ennek megfelelően a kétcsatornás OADM modul két további Add és Drop porttal rendelkezik.
Kétszálas rendszer használata esetén Com2 és Express2 portok is hozzáadásra kerülnek.
Egy egycsatornás OADM modul együtt működik egy SFP adó-vevővel, egy kétcsatornás OADM - kettővel
OADM terminál tranzit modul ( drop/pass modul) vesz egy csatornát a fővonalból, és a helyi portra irányítja. A fennmaradó csatornák közvetlenül a többi hálózati csomóponthoz kerülnek.
Az egycsatornás OADM multiplexelő modul (drop/add modul) két helyi interfésszel rendelkezik. Az első egy csatornát vesz a trönkből és a helyi portra irányítja, a második ezt a csatornát az ellenkező irányban visszaadja a trönkhöz. Egy ilyen modulra szükség van egy „gyűrűs” topológia hálózat felépítéséhez.
Az OADM modulok a következő verziókban szállíthatók:
Rackbe szerelhető 19” 1RU
Műanyag tokban (falra vagy hüvelybe szerelhető)
Csatlakozók – LC, SC stb.
A fő hullámhosszosztásos multiplexelési rendszerek a következők:
- WDM (hullámhosszosztásos multiplexelés)
- CWDM (durva hullámhosszosztásos multiplexelés)
Tehát mi az a WDM?
Különböző hullámhosszú optikai jelek hozzáadására szolgáló technológia, amelyeket egy szál mentén egyidejűleg továbbítanak, 2 vagy több jelet a távoli végén hullámhosszon elválasztva. A legjellemzőbb (2-csatornás WDM) 1310 nm és 1550 nm hullámhosszokat kombinál egyetlen szálban.
A kétcsatornás WDM (és háromcsatornás) segítségével gyorsan és egyszerűen hozzáadhat további (vagy két további) hullámhosszt. Nagyon könnyen telepíthető és csatlakoztatható, és nagyon olcsó. A legtöbb esetben a WDM a legköltséghatékonyabb megoldás kábelhiány esetén, amely 2:1 vagy 3:1 szálerősítést biztosít az 1310 nm, 1550 nm és 1490 nm hullámhosszok egyetlen szálba történő kombinálásával.
Azokban az esetekben, amikor több csatornára van szükség a meglévő száloptikai infrastruktúra bővítéséhez, a CWDM hatékony megoldást nyújt rövid optikai fesztávokra (akár 80 km-ig). A CWDM egyszerűen és gyorsan 18 további hullámhosszt tud hozzáadni az ITU szabványosított frekvenciáin. Ideális közepes méretű hálózatokhoz, legfeljebb 100 km-es keresztmetszettel. Mivel a hullámhossz távolság 20 nm, olcsóbb lézerek is használhatók, ami nagyon alacsony költséget eredményez. A CWDM rendszerek, bár többcsatornásak, nem rendelkeznek optikai erősítő mechanizmussal, és a tartomány korlátozásait a maximális csillapítású csatorna határozza meg. Ezenkívül az 1360–1440 nm-es régió csatornái tapasztalhatják a legnagyobb csillapítást (1–2 dB/km), mivel bizonyos típusú optikai kábelek esetében ebben a régióban van a vízcsúcs.
Ahol nagy kapacitású vagy nagy távolságú átvitelre van szükség, megoldások DWDM az előnyben részesített módszer a szálkapacitás növelésére. Az 1550 nm-es ablakban való működésre optimalizált nagy pontosságú lézereivel (a veszteség csökkentése érdekében) a DWDM rendszerek ideális megoldás igényesebb hálózatokhoz. A DWDM-rendszerek az EDFA segítségével felerősíthetik a DWDM-ablakban lévő összes hullámhosszt, és akár 500 km-re is kiterjeszthetik az átviteli hosszt.
A DWDM-rendszerek tartománya jellemzően 4-5 erősítési szakaszra korlátozódik az EDFA-ban található Amplified Spontaneous Emissions (ASE) zaj miatt. Szimulációs eszközök állnak rendelkezésre annak meghatározására, hogy pontosan hány EDFA telepíthető. Hosszú szakaszokon (>120 km) problémát jelenthet a diszperzió, amely diszperziókompenzáló modulok beépítését igényli. A DWDM sáv az 1530 nm és 1565 nm közötti hullámhosszokra korlátozódik az EDFA erősítési tartományban.
A megoldások típusai:
1. Pont - pont.
Pont-pont spektrális rendszer hozzáadása egy optikai rendszerhez egyszerű és költséghatékony megoldás a szálhiány problémájára. 
A hasonló topológiájú rendszerek jellemzőek a nagyszámú adatfolyam egyidejű átvitelének problémáinak megoldására a nyújtott szolgáltatások (videó, hang stb.) számának növelése érdekében. Ebben az esetben egy már meglévő optikai átviteli hálózatból származó szálakat használnak. Ebben az üzemmódban az információ két pont közötti csatornákon keresztül történik. Az akár 50-80 km-es távolságban történő sikeres adatátvitelhez multiplexerekre/demultiplexerekre van szükség azokban a csomópontokban, ahol az információáramlásokat egyesítik, majd szétválasztják.
Elágazó kapcsolat
Ez az architektúra valósítja meg az információ átvitelét egyik csomópontról a másikra ezen az útvonalon lévő közbenső csomópontokkal, ahol az egyes csatornák OADM modulok segítségével be- és kimenete történhet. Az elágazások maximális számát a duplex átviteli csatornák száma határozza meg (például 4 vagy és a vonal optikai költségvetése. A számításnál figyelembe kell venni, hogy minden OADM modul csillapítást vezet be, aminek következtében a teljes hossz Az optikai csatorna az út bármely pontján kinyerhető.
Ebben az esetben az OADM modulokat (kétcsatornás) két multiplexer / demultiplexer közé kell telepíteni.
Ebben az esetben minden kétcsatornás OADM modult két SFP adó-vevővel kell felszerelni. 
Pont az ágakkal.
Az alapvető különbség az első opcióhoz képest a második multiplexer/demultiplexer hiánya. Így a jelek cseréje a központi kommunikációs központ és a végberendezés között a vonal különböző szakaszain történik. Ez az építészet gazdasági szempontból ígéretesnek tűnik, mert valójában lehetővé teszi az aggregációs réteg kapcsolójának megszüntetését a hálózatból, jelentős üvegszál-megtakarítás mellett. Ebben az esetben az OADM modul (egycsatornás) és a végső berendezés (kapcsoló, útválasztó, médiaátalakító) helye közötti távolságot csak a vonalban lévő jelteljesítmény és a multiplexelő berendezés beillesztési veszteségei korlátozzák. 
Előnyök
Optikai szál megtakarítás – a spektrummultiplexáló rendszer lehetővé teszi akár 8 csatorna átvitelét egy szálon keresztül, csatornánként akár 2,5 Gb/s átviteli sebességgel
Tápellátástól való függetlenség - csak az aktív berendezésekhez van szükség tápellátásra
Nincs probléma az összeomlással, újraindítással stb.
Nincs szükség állandó hozzáférés megszervezésére a rendszerelemek helyéhez - vannak OADM modulok, amelyeket optikai csatolásokba helyeznek
Az „emberi tényező” befolyásának csökkentett szintje - olyan aktív összetevők hiánya, amelyek konfigurációt, kezelést stb.
Jelentős csökkenés a birtoklási költségekben – alacsonyabb működési költségek
Viszonylag alacsony költség, az aggregációs szintű berendezések kiiktatásának lehetősége
A maximális működési hatótáv 80 kilométer vagy több
Függetlenség a kliens protokolloktól – akár 18 független szolgáltatás átvitele két optikai szálon keresztül; átláthatóság minden adatátviteli protokoll esetében
Elérhetőség különféle típusok berendezések különféle körülmények között történő beépítéshez: állványba, csatlakozóba, falra.
Bizonyára mindenki hallott már az optikai hálózatokon történő információtovábbításról, és arról is, hogy ez a módszer biztosítja az eddigi legnagyobb sebességet. Ez utóbbi ad jó okot az optikai szálon keresztüli adatátviteli technológiák fejlesztésére. Az átviteli sebesség már ma is elérheti a terabitet (1000 gigabit) másodpercenként.
Más információátviteli módszerekkel összehasonlítva a TB/s nagyságrend egyszerűen elérhetetlen. Az ilyen technológiák másik előnye az átviteli megbízhatóság. A száloptikai átvitelnek nincsenek az elektromos vagy rádiójelátvitel hátrányai. Nincs olyan interferencia, amely károsíthatná a jelet, és nincs szükség a rádiófrekvencia használatának engedélyezésére. Azonban nem sokan képzelik el, hogy általában hogyan továbbíthatók az információk az optikai szálon keresztül, és még inkább nem ismerik a technológiák konkrét megvalósításait. Ebben a cikkben ezek egyikét nézzük meg - a DWDM (sűrű hullámhossz-osztásos multiplexelés) technológiát.
Először is nézzük meg, hogyan továbbítják az információkat általában az optikai szálon. Az optikai szál egy hullámvezető, amely hordoz elektromágneses hullámok ezer nanométer (10-9 m) nagyságrendű hullámhosszal. Ez az emberi szem számára nem látható infravörös sugárzás területe. A fő gondolat pedig az, hogy a szál anyagának és átmérőjének bizonyos megválasztásával olyan helyzet áll elő, amikor ez a közeg bizonyos hullámhosszokon szinte átlátszóvá válik, és még akkor is, ha eléri a szál és a külső környezet határvonalát, az energia nagy része visszaverődik a szálba. Ez biztosítja, hogy a sugárzás nagy veszteség nélkül haladjon át a szálon, és a fő feladat ennek a sugárzásnak a befogadása a szál másik végén. Természetesen egy ilyen rövid leírás sok ember hatalmas és nehéz munkáját rejti magában. Ne gondolja, hogy ilyen anyagot könnyű létrehozni, vagy hogy ez a hatás nyilvánvaló. Ellenkezőleg, nagyszerű felfedezésként kell kezelni, mivel most jobb módot biztosít az információtovábbításra. Meg kell értenie, hogy a hullámvezető anyag egyedülálló fejlesztés, és az adatátvitel minősége és az interferencia mértéke a tulajdonságaitól függ; A hullámvezető szigetelést úgy tervezték, hogy a kifelé irányuló energia minimális legyen. Konkrétan a „multiplexelésnek” nevezett technológiáról szólva ez azt jelenti, hogy egyszerre több hullámhosszt is továbbít. Nem lépnek kölcsönhatásba egymással, és az információ fogadásakor vagy továbbításakor az interferenciahatások (egyik hullám szuperpozíciója a másikra) jelentéktelenek, mivel több hullámhosszon jelentkeznek a legerősebben. Pont itt arról beszélünk közeli frekvenciák használatáról (a frekvencia fordítottan arányos a hullámhosszal, tehát nem mindegy, miről beszélünk). A multiplexernek nevezett eszköz egy olyan eszköz, amely információt kódol vagy dekódol hullámformákra és vissza. E rövid bevezető után térjünk át a DWDM technológia konkrét leírására.
A DWDM multiplexerek főbb jellemzői, amelyek megkülönböztetik őket a WDM multiplexerektől:
- csak egy 1550 nm-es átlátszósági ablak használata az 1530-1560 nm-es EDFA erősítési tartományon belül (EDFA - optikai erősítő rendszer);
- kis távolságok a multiplex csatornák között - 3,2/1,6/0,8 vagy 0,4 nm.
Referenciaként tegyük fel, hogy a látható fény hullámhossza 400-800 nm. Ezenkívül, mivel maga a név a csatornák sűrű átviteléről beszél, a csatornák száma nagyobb, mint a hagyományos WDM-sémákban, és több tucat is eléri. Emiatt olyan eszközöket kell létrehozni, amelyek képesek egy csatorna hozzáadására vagy eltávolítására, szemben a hagyományos sémákkal, ahol az összes csatorna kódolása vagy dekódolása egyszerre történik. A passzív hullámhossz-útválasztás fogalma olyan eszközökhöz kapcsolódik, amelyek a sok közül egy csatornán működnek. Az is világos, hogy a nagyszámú csatornával való munkavégzés nagyobb pontosságot követel meg a jelkódoló és dekódoló eszközöktől, és magasabb követelményeket támaszt a vonalminőséggel szemben. Ebből adódik az eszközök költségének nyilvánvaló emelkedése - miközben csökkenti az egységnyi információ továbbításának árát, mivel az immár nagyobb mennyiségben továbbítható.
Így működik egy tükörrel ellátott demultiplexer (1a. ábra). A bejövő multiplex jel eléri a bemeneti portot. Ez a jel ezután áthalad a hullámvezető lemezen, és eloszlik sok hullámvezető között, amelyek egy AWG (arrayed waveguide grating) diffrakciós szerkezet. A korábbiakhoz hasonlóan a jel mindegyik hullámvezetőben multiplexelt marad, és minden csatorna képviselve marad az összes hullámvezetőben, vagyis eddig csak párhuzamosítás történt. Ezt követően a jelek visszaverődnek a tükör felületéről, és ennek eredményeként a fényáramok ismét a hullámvezető lemezben gyűlnek össze, ahol fókuszálják és interferálják őket. Ez egy térben elkülönülő maximumokkal rendelkező interferenciamintázat kialakulásához vezet, és általában a lemez és a tükör geometriáját úgy számítják ki, hogy ezek a maximumok egybeessenek a kimeneti pólusokkal. A multiplexelés fordítottan történik.
A multiplexer felépítésének másik módja nem egy, hanem egy pár hullámvezető lemezen alapul (1b. ábra). Egy ilyen eszköz működési elve hasonló az előző esethez, kivéve, hogy itt egy további lemezt használnak a fókuszáláshoz és az interferenciához.
A DWDM multiplexerek, mivel tisztán passzív eszközök, nagy csillapítást visznek be a jelbe. Például egy demultiplexelési módban működő eszköz (lásd az 1a. ábrát) veszteségei 10-12 dB, a nagy hatótávolságú áthallás interferenciája –20 dB-nél kisebb, a jelspektrum fele pedig 1 nm (anyagtól függően). az Oki Villamosipartól). A nagy veszteségek miatt gyakran szükséges optikai erősítő felszerelése a DWDM multiplexer előtt és/vagy után.
A sűrűhullámú multiplexelési technológia legfontosabb paramétere kétségtelenül a szomszédos csatornák közötti távolság. A csatornák térbeli elrendezésének szabványosítására már csak azért is szükség van, mert ennek alapján meg lehet kezdeni a különböző gyártók berendezéseinek kölcsönös kompatibilitásának vizsgálatát. A Nemzetközi Távközlési Unió (ITU-T) távközlési szabványosítási szektora 100 GHz-es csatornatávolságú DWDM frekvenciatervet hagyott jóvá, ami 0,8 nm-es hullámhossz-különbségnek felel meg. A 0,4 nm-es hullámhossz-különbséggel történő információtovábbítás kérdését is tárgyalják. Úgy tűnik, hogy a különbség még kisebbre csökkenthető, ezáltal nagyobb áteresztőképesség érhető el, de ebben az esetben tisztán technológiai nehézségek merülnek fel a szigorúan monokromatikus jelet (interferencia nélkül állandó frekvenciát) generáló lézerek és a maximumokat elválasztó diffrakciós rácsok gyártásával kapcsolatban. térben, különböző hullámhosszoknak megfelelő. 100 GHz-es elválasztás esetén minden csatorna egyenletesen kitölti a használható sávot, ami kényelmes a berendezés beállításakor és újrakonfigurálásakor. Az elválasztási intervallum kiválasztását a szükséges sávszélesség, a lézer típusa és a vonalon tapasztalható interferencia mértéke határozza meg. Figyelembe kell azonban venni, hogy még ilyen szűk tartományban (1530-1560 nm) történő működés esetén is nagyon jelentős a nemlineáris interferencia hatása ennek a tartománynak a határain. Ez magyarázza azt a tényt, hogy a csatornák számának növekedésével növelni kell a lézerteljesítményt, ez viszont a jel-zaj arány csökkenéséhez vezet. Ennek eredményeként a merevebb tömítés használata még nem szabványosított, és fejlesztés alatt áll. A sűrűség növelésének másik nyilvánvaló hátránya, hogy csökken a távolság, amelyen a jel erősítés vagy regenerálás nélkül továbbítható (erről az alábbiakban részletesebben lesz szó).
Megjegyezzük, hogy a fent említett nemlinearitási probléma a szilícium alapú erősítő rendszerek velejárója. Megbízhatóbb fluor-cirkonát rendszereket fejlesztenek ki, amelyek nagyobb linearitást biztosítanak (a teljes 1530-1560 nm-es tartományban). Az EDFA működési területének növekedésével lehetővé válik 40 STM-64 csatorna multiplexelése 100 GHz-es időközönként szálonként 400 GHz teljes kapacitással (2. ábra).
A táblázat mutatja specifikációk az egyik nagy teljesítményű, 100/50 GHz-es frekvenciatervet használó multiplex rendszer, amelyet a Ciena Corp.
Nézzük meg közelebbről az optikai erősítő rendszert. Mi a probléma? Kezdetben a jelet lézer állítja elő, és továbbítja a szálhoz. A rost mentén terjed, változásokon megy keresztül. A fő változás, amellyel foglalkozni kell, a jelszórás (diszperzió). Nemlineáris hatásokkal jár, amelyek akkor keletkeznek, amikor egy hullámcsomag áthalad egy közegen, és nyilvánvalóan a közeg ellenállásával magyarázható. Ez felveti a távolsági átvitel problémáját. Nagy - több száz vagy akár több ezer kilométeres értelemben. Ez 12 nagyságrenddel hosszabb, mint a hullámhossz, így nem meglepő, hogy ha kicsik is a nemlineáris hatások, akkor összességében ilyen távolságon kell ezeket figyelembe venni. Ráadásul magában a lézerben is lehet nemlinearitás. A megbízható jelátvitel kétféleképpen érhető el. Az első a regenerátorok telepítése, amelyek jelet fogadnak, dekódolnak, új, a beérkezővel teljesen azonos jelet generálnak és továbbküldik. Ez a módszer hatékony, de az ilyen eszközök meglehetősen drágák, és kapacitásuk növelése vagy új csatornák hozzáadása, amelyeket kezelniük kell, nehézségekkel jár a rendszer újrakonfigurálásakor. A második módszer egyszerűen a jel optikai erősítése, teljesen hasonló a zeneközpontban végzett hangerősítéshez. Ez az erősítés az EDFA technológián alapul. A jelet nem dekódolják, hanem csak az amplitúdóját növelik. Ez lehetővé teszi, hogy megszabaduljon az erősítő csomópontok sebességveszteségétől, és eltávolítja az új csatornák hozzáadásának problémáját, mivel az erősítő mindent felerősít egy adott tartományban.
Az EDFA alapján a vonali teljesítményveszteséget optikai erősítéssel küszöböljük ki (3. ábra). Ellentétben a regenerátorokkal, ez az átlátszó erősítés nincs a jel bitsebességéhez kötve, lehetővé téve az információ nagyobb sebességű átvitelét és növeli az áteresztőképességet, amíg más korlátozó tényezők, például a kromatikus diszperzió és a polarizációs módú diszperzió nem lépnek életbe. Az EDFA erősítők a többcsatornás WDM jelet is képesek erősíteni, ezzel újabb dimenziót adva a sávszélességhez.
Bár az eredeti lézeradó által generált optikai jelnek jól meghatározott polarizációja van, az optikai jel útja mentén lévő összes többi csomópont, beleértve az optikai vevőt is, paramétereinek gyenge függőséget kell mutatnia a polarizáció irányától. Ebben az értelemben az EDFA optikai erősítők, amelyeket az erősítés gyenge polarizációfüggése jellemez, észrevehető előnnyel rendelkeznek a félvezető erősítőkhöz képest. ábrán. A 3. ábra mindkét módszer működési diagramját mutatja.
A regenerátorokkal ellentétben az optikai erősítők további zajt okoznak, amelyet figyelembe kell venni. Ezért az erősítés mellett az EDFA egyik fontos paramétere a zaj. Az EDFA technológia olcsóbb, ezért a gyakorlatban is gyakrabban használják.
Mivel az EDFA, legalábbis az árát tekintve, vonzóbbnak tűnik, nézzük meg ennek a rendszernek a főbb jellemzőit. Ez a jellemző telítési teljesítmény kimeneti teljesítmény erősítő (elérheti és meg is haladhatja a 4 W-ot); erősítés, a bemeneti és kimeneti jelek teljesítményének arányaként definiálva; az erősített spontán emisszió ereje határozza meg zajszint, amelyet maga az erősítő hoz létre. Itt célszerű példát hozni egy zenei központra, ahol ezekben a paraméterekben analógiákat lehet nyomon követni. A harmadik (zajszint) különösen fontos, és kívánatos, hogy ez a lehető legalacsonyabb legyen. Egy analógiával élve megpróbálhatod belefoglalni zenei központ, anélkül, hogy elindítaná a lemezt, ugyanakkor forgassa a hangerő gombot maximumra. A legtöbb esetben némi zajt fog hallani. Ezt a zajt az erősítőrendszerek keltik egyszerűen azért, mert tápellátásuk van. Hasonlóképpen a mi esetünkben is előfordul spontán emisszió, de mivel az erősítőt úgy tervezték, hogy egy bizonyos tartományban hullámokat bocsásson ki, ezért az adott tartományba tartozó fotonok nagyobb valószínűséggel kerülnek ki a vonalba. Ez (esetünkben) fényzajt fog létrehozni. Ez korlátozza a vezeték maximális hosszát és a benne lévő optikai erősítők számát. Az erősítést általában úgy választják meg, hogy visszaállítsák az eredeti jelszintet. ábrán. A 4. ábra a kimenő jel összehasonlító spektrumát mutatja a bemeneti jel jelenlétében és hiányában.
Egy másik paraméter, amely kényelmesen használható az erősítő jellemzésekor, a zajtényező - ez az erősítő bemenetén és kimenetén lévő jel-zaj paraméterek aránya. Ideális erősítőben ennek a paraméternek egyenlőnek kell lennie az egységgel.
Az EDFA erősítőknek három alkalmazása létezik: előerősítők, vonalerősítők és teljesítményerősítők. Az elsők közvetlenül a vevő elé vannak felszerelve. Ennek célja a jel-zaj arány növelése, ami lehetővé teszi az egyszerűbb vevőegységek használatát, és csökkentheti a berendezés árát. A lineáris erősítők arra szolgálnak, hogy egyszerűen erősítsék a jelet hosszú vonalakban vagy ilyen vonalak elágazása esetén. A teljesítményerősítők a kimenő jelet közvetlenül a lézer után erősítik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a lézer teljesítménye is korlátozott, és néha könnyebb egyszerűen beszerelni egy optikai erősítőt, mint egy erősebb lézert. ábrán. Az 5. ábra sematikusan mutatja az EDFA használatának mindhárom módját.
A fent leírt közvetlen optikai erősítés mellett jelenleg a Bell Labs-nál kifejlesztett Raman erősítő effektust használó erősítő készülék készül a piacra. A hatás lényege, hogy a vételi pontról egy meghatározott hullámhosszú lézersugarat küldenek a jel felé, amely úgy ringatja a hullámvezető kristályrácsát, hogy az széles frekvenciatartományban kezd fotonokat kibocsátani. Így a hasznos jel általános szintje emelkedik, ami lehetővé teszi a maximális távolság enyhén növelését. Ma ez a távolság 160-180 km, szemben a Raman-javítás nélküli 70-80 km-rel. Ezek a Lucent Technologies által gyártott eszközök 2001 elején kerülnek a piacra.
A fent leírtak technológia. Most néhány szó a már létező és a gyakorlatban aktívan használt implementációkról. Először is megjegyezzük, hogy az optikai hálózatok használata nem csak az internet, és talán nem is annyira az internet. Az optikai hálózatok hang- és TV-csatornákat hordozhatnak. Másodszor, tegyük fel, hogy több is van különböző típusok hálózatok. Érdekelnek minket a távolsági gerinchálózatok, valamint a lokalizált hálózatok, például egy városon belül (az ún. metrómegoldások). Ugyanakkor a fővonali kommunikációs csatornák esetében, ahol a „minél vastagabb a cső, annál jobb” szabály tökéletesen működik, a DWDM technológia az optimális és ésszerű megoldás. Más a helyzet a városi hálózatokban, ahol a forgalomátviteli igények nem olyan nagyok, mint a trönkcsatornáké. Itt az üzemeltetők a jó öreg SDH/SONET alapú átvitelt használják, amely az 1310 nm-es hullámhossz-tartományban működik. Ebben az esetben az elégtelen sávszélesség problémájának megoldására, amely egyébként a városi hálózatok esetében még nem túl akut, használhatja az új SWDM technológiát, amely egyfajta kompromisszum az SDH/SONET és a DWDM között (további információ az SWDM technológiáról CD-ROM-unkon). Ezzel a technológiával ugyanazok a szálgyűrűs csomópontok támogatják az egycsatornás adatátvitelt 1310 nm-en és a hullámhosszosztásos multiplexelést 1550 nm-en. A megtakarítás egy további hullámhossz „bekapcsolásával” érhető el, amelyhez modult kell hozzáadni a megfelelő eszközhöz.
DWDM és forgalom
Az egyik fontos pontokat DWDM technológia használata esetén ez az átvitt forgalom. A tény az, hogy a legtöbb jelenleg létező berendezés csak egyfajta forgalom továbbítását támogatja egy hullámhosszon. Emiatt gyakran adódik olyan helyzet, hogy a forgalom nem tölti ki teljesen az üvegszálat. Így például az STM-16-tal egyenértékű formális áteresztőképességű csatornán kevésbé „sűrű” forgalom kerül továbbításra.
Jelenleg olyan berendezések jelennek meg, amelyek megvalósítják a hullámhosszok teljes terhelését. Ilyenkor egy hullámhosszt „meg lehet tölteni” heterogén forgalommal, mondjuk TDM, ATM, IP. Példa erre a Lucent Technologies Chromatis berendezéscsaládja, amely egyetlen hullámhosszon képes továbbítani az I/O interfészek által támogatott összes típusú forgalmat. Ez a beépített TDM keresztkapcsolóval és ATM kapcsolóval érhető el. Ráadásul a kiegészítő ATM-kapcsoló nem ármeghatározó. Más szavakkal, a berendezés további funkcionalitása közel azonos költséggel érhető el. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy előre jelezzük, hogy a jövő az univerzális eszközökben rejlik, amelyek képesek bármilyen forgalmat továbbítani a sávszélesség optimális kihasználásával.
DWDM holnap
Simán áttérve ennek a technológiának a fejlődési trendjeire, biztosan nem fedezzük fel Amerikát, ha azt mondjuk, hogy a DWDM a legígéretesebb optikai adatátviteli technológia. Ez nagyobb mértékben az internetes forgalom rohamos növekedésének tudható be, melynek növekedési üteme megközelíti a több ezer százalékot. A fejlesztés fő kiindulópontja a maximális átviteli hossz növelése optikai jelerősítés nélkül, valamint a nagyobb számú csatorna (hullámhossz) megvalósítása egy szálon belül. A mai rendszerek 40 hullámhossz átvitelét biztosítják, ami egy 100 gigahertzes frekvencia rácsnak felel meg. Az akár 80 csatornát támogató 50 GHz-es hálózattal rendelkező eszközök következnek a piacra lépés sorában, ami a terabites adatfolyamok egyetlen optikai szálon történő átvitelének felel meg. Ma pedig már hallani olyan fejlesztő cégek laboratóriumaitól származó nyilatkozatokat, mint a Lucent Technologies vagy a Nortel Networks a 25 GHz-es rendszerek küszöbön álló létrehozásáról.
A mérnöki és kutatás ilyen gyors fejlődése ellenére azonban a piaci mutatók maguk módosítják. Az elmúlt évet az optikai piac komoly visszaesése jellemezte, amit a Nortel Networks részvényárfolyamának jelentős (29%-os kereskedési napon belüli) esése is bizonyít, miután bejelentette termékei értékesítési nehézségeit. Más gyártók is hasonló helyzetbe kerültek.
Ugyanakkor, miközben a nyugati piacok némi telítettséget tapasztalnak, a keleti piacok csak most kezdenek kibontakozni. A legszembetűnőbb példa a kínai piac, ahol egy tucat országos szintű szolgáltató versenyez a gerinchálózatok kiépítésén. És ha „ők” gyakorlatilag megoldották a gerinchálózatok kiépítésének kérdéseit, akkor hazánkban, bármilyen szomorú is, egyszerűen nincs szükség vastag csatornákra a saját forgalom továbbításához. Ennek ellenére a kiállítás „Osztályi és vállalati hálózatok Communications" feltárta a hazai távközlési szolgáltatók óriási érdeklődését az új technológiák, köztük a DWDM iránt. És ha az olyan szörnyek, mint a Transtelecom vagy a Rostelecom már rendelkeznek állami méretű közlekedési hálózatokkal, akkor a jelenlegi energiaszektor még csak most kezdi ezeket kiépíteni. Tehát minden baj ellenére az optika a jövő. És a DWDM itt jelentős szerepet fog játszani.
ComputerPress 1"2001
