От O до L: эволюция оптических полос длин волн
В волоконно-оптической системе связи несколько полос передачи были определены и стандартизированы, от первоначального диапазона O до диапазона U / XL. E- и U / XL-диапазонов обычно избегают, поскольку они имеют области с высокими потерями при передаче. E-полоса представляет область пика воды, тогда как полоса U / XL находится в самом конце окна пропускания для кварцевого стекла.
Междугородное и городское оптоволокно уже передают сигналы на нескольких длинах волн для увеличения ширины полосы. Волокна, входящие в дом, скоро сделают то же самое. В настоящее время разработано несколько типов оптических телекоммуникационных систем, некоторые из которых основаны на мультиплексировании с разделением по времени (TDM), а другие на мультиплексировании с разделением по длине волны (WDM), либо на мультиплексировании с разделением по длине волны (DWDM), либо на мультиплексировании с разделением по длине волны (CWDM). Эта статья может представить эволюцию оптических диапазонов длин волн в основном путем описания этих трех высокопроизводительных систем.
Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны
Системы DWDM были разработаны для удовлетворения растущих потребностей в пропускной способности магистральных оптических сетей. Узкий интервал (обычно 0,2 нм) между полосами длин волн увеличивает число длин волн и обеспечивает скорость передачи данных в несколько терабит в секунду (Тбит / с) в одном волокне.
Эти системы были впервые разработаны для длин волн лазерного излучения в С-диапазоне, а затем в L-диапазоне, используя длины волн с наименьшими скоростями ослабления в стекловолокне, а также возможность оптического усиления. Волоконные усилители на основе эрбия (EDFA, работающие на этих длинах волн) являются ключевой технологией для этих систем. Потому что системы WDM используют много длин волн одновременно, что может привести к значительному затуханию. Поэтому технология оптического усиления вводится. Рамановское усиление и волоконные усилители на основе эрбия являются двумя распространенными типами, используемыми в системе WDM.
Чтобы удовлетворить спрос на «неограниченную полосу пропускания», считалось, что DWDM придется расширить на большее количество полос. В будущем, однако, L-диапазон также окажется полезным. Поскольку EDFA менее эффективны в L-диапазоне, использование технологии рамановского усиления будет пересмотрено с соответствующими длинами волн накачки, близкими к 1485 нм.
Грубое Волновое Деление Мультиплексирование
CWDM является недорогой версией WDM. Обычно эти системы не усиливаются и поэтому имеют ограниченный диапазон. Обычно они используют менее дорогие источники света, которые не стабилизированы по температуре. Необходимы большие промежутки между длинами волн, обычно 20 нм. Конечно, это уменьшает количество длин волн, которые можно использовать, и, таким образом, также уменьшает общую доступную полосу пропускания.
Современные системы используют S-, C- и L-полосы, потому что эти полосы населяют естественную область для низких оптических потерь в стекловолокне. Несмотря на то, что расширение в диапазоны O и E (от 1310 до 1450 нм) возможно, охват системы (расстояние, которое свет может проходить по волокну и все же обеспечивать хороший сигнал без усиления) будет страдать в результате потерь, понесенных при использовании 1310 нм области в современных волокнах.
Мультиплексирование с временным разделением
Системы TDM используют либо одну полосу длин волн, либо две (с одной полосой длин волн, выделенной для каждого направления). Решения TDM в настоящее время находятся в центре внимания благодаря внедрению технологий волоконно-оптического интерфейса (FTTH). И EPON, и GPON являются системами TDM. Стандартное распределение полосы пропускания для GPON требует от 1260 до 1360 нм в восходящем направлении, от 1440 до 1500 нм в нисходящем направлении и от 1550 до 1560 нм для видео кабельного телевидения.
Чтобы удовлетворить растущий спрос на пропускную способность, эти системы потребуют обновления. Некоторые предсказывают, что TDM и CWDM (или даже DWDM) должны будут сосуществовать в одних и тех же установленных сетевых волокнах. Чтобы достичь этого, в органах стандартизации ведется работа по определению фильтров, которые блокируют длины волн не-GPON для установленных в настоящее время клиентов. Это потребует, чтобы часть CWDM использовала полосы длин волн далеко от тех, которые зарезервированы для GPON. Следовательно, им придется использовать L-диапазон или C- и L-диапазоны, и при условии, что видео не используется.
Заключение
В каждом случае была продемонстрирована достаточная производительность для обеспечения высокой производительности для современных и будущих систем. Из этой статьи мы узнаем, что оригинальная полоса O-диапазона больше не удовлетворяет стремительному развитию высокой пропускной способности. А эволюция оптических диапазонов длин волн означает, что потребуется больше и больше полос. В будущем, с ростом применения FTTH, нет сомнений, что C- и L-диапазоны будут играть все более важную роль в оптической системе передачи.