Обзор технологии DWDM и компонентов системы DWDM
Телекоммуникации широко используют оптические методы, в которых несущая волна принадлежит классической оптической области. Волновая модуляция позволяет передавать аналоговые или цифровые сигналы с частотой до нескольких гигагерц (ГГц) или гигабит в секунду (Гбит / с) на несущей очень высокой частоты, обычно от 186 до 196 ТГц. Фактически, битрейт может быть дополнительно увеличен с использованием нескольких несущих волн, которые распространяются без значительного взаимодействия в одном волокне. Очевидно, что каждая частота соответствует разной длине волны. Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) зарезервировано для очень близкого разнесения частот. Этот блог знакомит с технологией DWDM и компонентами системы DWDM. Работа каждого компонента обсуждается индивидуально, а вся структура фундаментальной системы DWDM показана в конце этого блога.
Введение в технологию DWDM
Технология DWDM является расширением оптических сетей. Устройства DWDM (мультиплексор, или сокращенно Mux) объединяют выходные данные нескольких оптических передатчиков для передачи по одному оптическому волокну. На приемном конце другое устройство DWDM (демультиплексор или сокращенно DeMux) разделяет объединенные оптические сигналы и передает каждый канал на оптический приемник. Между устройствами DWDM используется только одно оптическое волокно (для каждого направления передачи). Вместо использования одного оптического волокна на пару передатчик и приемник DWDM позволяет нескольким оптическим каналам занимать один оптоволоконный кабель. Как показано ниже, используя высококачественную технологию AAWG Gaussian, FOCC DWDM Mux / Demux обеспечивает низкие вносимые потери (обычно 3,5 дБ) и высокую надежность. Благодаря обновленной структуре эти DWDM-мультиплексоры и демультиплексоры могут предложить более простую установку.
Ключевым преимуществом DWDM является то, что он не зависит от протокола и битрейта. Сети на основе DWDM могут передавать данные в IP, ATM, SONET, SDH и Ethernet. Следовательно, сети на основе DWDM могут передавать различные типы трафика по разным скоростям по оптическому каналу. Передача голоса, электронная почта, видео и мультимедийные данные являются лишь некоторыми примерами услуг, которые могут одновременно передаваться в системах DWDM. DWDM-системы имеют каналы на длинах волн, разнесенных на 0,4 нм.
DWDM - это тип мультиплексирования с частотным разделением (FDM). Фундаментальное свойство света гласит, что отдельные световые волны с разными длинами волн могут независимо сосуществовать в среде. Лазеры способны создавать световые импульсы с очень точной длиной волны. Каждая отдельная длина волны света может представлять отдельный канал информации. Комбинируя световые импульсы с разными длинами волн, можно передавать несколько каналов по одному волокну одновременно. В оптоволоконных системах используются световые сигналы в инфракрасном диапазоне (длина волны от 1 мм до 400 нм) электромагнитного спектра. Частоты света в оптическом диапазоне электромагнитного спектра обычно идентифицируются по их длине волны, хотя частота (расстояние между лямбдами) обеспечивает более конкретную идентификацию.
Компоненты системы DWDM
Система DWDM обычно состоит из пяти компонентов: оптических передатчиков / приемников, фильтров DWDM Mux / DeMux, оптических мультиплексоров ввода / вывода (OADM), оптических усилителей, транспондеров (преобразователей длины волны).
Оптические передатчики / приемники
Передатчики описываются как компоненты DWDM, поскольку они обеспечивают исходные сигналы, которые затем мультиплексируются. Характеристики оптических передатчиков, используемых в системах DWDM, очень важны для проектирования системы. В качестве источников света в системе DWDM используются несколько оптических передатчиков. Поступающие электрические биты данных (0 или 1) запускают модуляцию светового потока (например, вспышка света = 1, отсутствие света = 0). Лазеры создают импульсы света. Каждый импульс света имеет точную длину волны (лямбда), выраженную в нанометрах (нм). В системе на основе оптического носителя поток цифровой информации отправляется на устройство физического уровня, выход которого является источником света (светодиод или лазер), который соединяет оптоволоконный кабель. Это устройство преобразует входящий цифровой сигнал из электрической (электроны) в оптическую (фотоны) форму (электрическое преобразование в оптическое, ЭО). Электрические единицы и нули запускают источник света, который мигает (например, свет = 1, мало или нет света = 0) светом в сердцевину оптического волокна. EO конвертация не влияет на трафик. Формат основного цифрового сигнала не изменяется. Импульсы света распространяются через оптическое волокно посредством полного внутреннего отражения. На приемном конце другой оптический датчик (фотодиод) обнаруживает световые импульсы и преобразует входящий оптический сигнал обратно в электрическую форму. Пара волокон обычно соединяет любые два устройства (одно передающее волокно, одно принимающее волокно).
DWDM-системы требуют очень точных длин волн света для работы без межканальных искажений или перекрестных помех. Несколько отдельных лазеров обычно используются для создания отдельных каналов системы DWDM. Каждый лазер работает на немного другой длине волны. Современные системы работают с разносом 200, 100 и 50 ГГц. Более новые системы поддерживают разнос 25 ГГц, а разнос 12,5 ГГц находится в стадии изучения. Как правило, в настоящее время на рынке можно найти приемопередатчики DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP и т. Д.), Работающие на частотах 100 и 50 ГГц.
Фильтры DWDM Mux / DeMux
Множественные длины волн (все в пределах полосы 1550 нм), создаваемые несколькими передатчиками и работающие на разных волокнах, объединяются в одно волокно с помощью оптического фильтра (фильтр Mux). Выходной сигнал оптического мультиплексора называется составным сигналом. На приемном конце оптический капельный фильтр (фильтр DeMux) разделяет все отдельные длины волн составного сигнала на отдельные волокна. Отдельные волокна передают демультиплексированные длины волн как можно большему количеству оптических приемников. Обычно компоненты Mux и DeMux (передача и прием) содержатся в одном корпусе. Оптические устройства Mux / DeMux могут быть пассивными. Компонентные сигналы мультиплексируются и демультиплексируются оптически, а не электронно, поэтому внешний источник питания не требуется. На рисунке ниже показана двунаправленная работа DWDM. N световых импульсов N различных длин волн, переносимых N различными волокнами, объединяются с помощью DWDM Mux . N сигналов мультиплексируются на пару оптических волокон. DWDM DeMux принимает составной сигнал и разделяет каждый из N компонентных сигналов и передает каждый в волокно. Стрелки переданного и полученного сигнала представляют оборудование на стороне клиента. Это требует использования пары оптических волокон; один для передачи, один для получения.
Оптические мультиплексоры ввода / вывода
Оптические мультиплексоры ввода / вывода (т. Е. OADM) имеют другую функцию «Добавить / удалить» по сравнению с фильтрами Mux / DeMuxfilters. Вот рисунок, который показывает работу 1-канального OADM. Этот OADM предназначен только для добавления или отбрасывания оптических сигналов с определенной длиной волны. Слева направо, входящий композитный сигнал разбивается на две составляющие: пропускающая и проходная. OADM сбрасывает только красный поток оптических сигналов. Потерянный поток сигналов передается на приемник клиентского устройства. Остальные оптические сигналы, которые проходят через OADM, мультиплексируются с новым потоком дополнительных сигналов. OADM добавляет новый поток красного оптического сигнала, который работает на той же длине волны, что и пропущенный сигнал. Новый поток оптических сигналов объединяется с проходными сигналами для формирования нового составного сигнала.
OADM, предназначенные для работы на длинах волн DWDM, называются DWDM OADM , а работающие на длинах волн CWDM называются CWDM OADM . Их обоих можно найти на рынке сейчас.
Оптические усилители
Оптические усилители увеличивают амплитуду или добавляют усиление к оптическим сигналам, проходящим по оптоволокну, напрямую стимулируя фотоны сигнала дополнительной энергией. Это устройства «внутри волокна». Оптические усилители усиливают оптические сигналы в широком диапазоне длин волн. Это очень важно для применения в системе DWDM. Волоконные усилители на основе эрбия (EDFA) являются наиболее распространенным типом волоконно-оптических усилителей. EDFA, используемые в системах DWDM, иногда называют EDFA DWDM по сравнению с теми, которые используются в системах CATV или SDH. Чтобы увеличить расстояние передачи вашей системы DWDM, вы можете получить все типы оптических усилителей в Fiberstore, включая DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA, рамановский усилитель и т. Д. (На этом рисунке показана работа DWDM EDFA.)
Транспондеры (преобразователи длин волн)
Приемоответчики преобразуют оптические сигналы от одной входящей длины волны к другой исходящей длине волны, подходящей для применений DWDM. Приемоответчики - это оптические, электрические и оптические преобразователи длины волны. Приемоответчик выполняет операцию OEO для преобразования длин волн света, поэтому некоторые люди называли их «OEO» для краткости. В системе DWDM транспондер преобразует клиентский оптический сигнал обратно в электрический сигнал (OE) и затем выполняет функции 2R (Reamplify, Reshape) или 3R (Reamplify, Reshape и Retime). На рисунке ниже показана работа двунаправленного транспондера. Транспондер расположен между клиентским устройством и системой DWDM. Слева направо ответчик принимает оптический поток битов, работающий на одной конкретной длине волны (1310 нм). Приемоответчик преобразует рабочую длину волны входящего потока битов в совместимую с ITU длину волны. Он передает свой вывод в систему DWDM. На приемной стороне (справа налево) процесс полностью изменен. Приемоответчик принимает ITU-совместимый поток битов и преобразует сигналы обратно в длину волны, используемую клиентским устройством.
Приемоответчики обычно используются в системах WDM (от 2,5 до 40 Гбит / с), включая не только системы DWDM, но также и системы CWDM. Fiberstore предоставляет различные приемоответчики WDM (преобразователи OEO) с разными портами модулей (SFP-SFP, SFP + -SFP +, XFP-XFP и т. Д.).
Как компоненты системы DWDM работают вместе с технологией DWDM
Как система DWDM состоит из этих пяти компонентов, как они работают вместе? Следующие шаги дают ответ (также вы можете увидеть всю структуру фундаментальной системы DWDM на рисунке ниже):
Используя технологию DWDM, системы DWDM обеспечивают пропускную способность для больших объемов данных. Фактически, пропускная способность систем DWDM растет с развитием технологий, позволяющих увеличить расстояние и, следовательно, большее количество длин волн. Но DWDM также выходит за рамки транспорта и становится основой полностью оптических сетей с обеспечением длины волны и защитой на основе ячеек. Переключение на фотонном уровне будет способствовать этой эволюции, так же как и протоколы маршрутизации, которые позволяют проходам света проходить через сеть так же, как это делают виртуальные каналы сегодня. С развитием технологий системам DWDM могут потребоваться более совершенные компоненты, чтобы обеспечить большие преимущества.
