Přehled technologie DWDM a komponent systému DWDM
Telekomunikace široce využívá optické techniky, ve kterých nosná vlna patří do klasické optické domény. Modulace vln umožňuje přenos analogových nebo digitálních signálů až do několika gigahertzů (GHz) nebo gigabitů za sekundu (Gbps) na nosiči velmi vysoké frekvence, typicky 186 až 196 THz. Ve skutečnosti může být datový tok dále zvýšen použitím několika nosných vln, které se šíří bez významné interakce na jediném vlákně. Je zřejmé, že každá frekvence odpovídá jiné vlnové délce. Multiplexování s hustou vlnovou délkou (DWDM) je vyhrazeno pro velmi úzké frekvenční odstupy. Tento blog pokrývá úvod do technologie DWDM a komponent systému DWDM. Provoz jednotlivých komponent je diskutován individuálně a celá struktura základního systému DWDM je uvedena na konci tohoto blogu.
Úvod do technologie DWDM
Technologie DWDM je rozšířením optické sítě. Zařízení DWDM (multiplexer nebo zkratka Mux) kombinují výstup z několika optických vysílačů pro přenos přes jediné optické vlákno. Na přijímacím konci odděluje další DWDM zařízení (demultiplexer, nebo DeMux zkrátka) kombinované optické signály a předává každý kanál optickému přijímači. Mezi zařízeními DWDM (na jeden směr přenosu) se používá pouze jedno optické vlákno. Namísto požadavku na jedno optické vlákno na pár vysílačů a přijímačů umožňuje DWDM několik optických kanálů zabírat jeden optický kabel. Jak je uvedeno níže, FOCC DWDM Mux / Demux díky použití vysoce kvalitní Gaussovy technologie AAWG poskytuje nízkou ztrátu vložení (typická 3,5dB) a vysokou spolehlivost. Díky modernizované struktuře mohou tyto multiplexery a demultiplexory DWDM nabídnout snadnější instalaci.
Klíčovou výhodou DWDM je, že je protokol a bitrate nezávislý. DWDM-založené sítě mohou přenášet data v IP, ATM, SONET, SDH a Ethernet. Proto sítě založené na DWDM mohou přenášet různé typy provozu při různých rychlostech přes optický kanál. Hlasový přenos, e-mail, video a multimediální data jsou jen některé příklady služeb, které lze současně přenášet v systémech DWDM. Systémy DWDM mají kanály o vlnových délkách s odstupem 0,4 nm.
DWDM je typ FDM (Frequency Division Multiplexing). Základní vlastnost světla uvádí, že jednotlivé světelné vlny různých vlnových délek mohou koexistovat nezávisle v médiu. Lasery jsou schopny vytvářet pulsy světla s velmi přesnou vlnovou délkou. Každá jednotlivá vlnová délka světla může představovat jiný kanál informací. Kombinováním světelných pulzů různých vlnových délek může být mnoho kanálů přenášeno přes jediné vlákno současně. Systémy s optickými vlákny používají světelné signály v infračerveném pásmu (vlnové délce 1 mm až 400 nm) elektromagnetického spektra. Frekvence světla v optickém rozsahu elektromagnetického spektra jsou obvykle identifikovány jejich vlnovou délkou, ačkoli frekvence (vzdálenost mezi lambdas) poskytuje více specifickou identifikaci.
DWDM Systémové komponenty
Systém DWDM se obecně skládá z pěti komponent: optických vysílačů / přijímačů, filtrů DWDM Mux / DeMux, optických multiplexerů s optickým zesilovačem (OADM), optických zesilovačů, transpondérů (převodníků vlnové délky).
Optické vysílače / přijímače
Vysílače jsou popsány jako komponenty DWDM, protože poskytují zdrojové signály, které jsou pak multiplexovány. Vlastnosti optických vysílačů používaných v systémech DWDM jsou velmi důležité pro návrh systému. Jako světelné zdroje v systému DWDM se používají více optických vysílačů. Vstupní elektrické datové bity (0 nebo 1) spouští modulaci světelného toku (např. Záblesk světla = 1, nepřítomnost světla = 0). Lasery vytvářejí pulsy světla. Každý světelný puls má přesnou vlnovou délku (lambda) vyjádřenou v nanometrech (nm). V systému na bázi optického nosiče je proud digitálních informací odeslán do zařízení fyzické vrstvy, jehož výstupem je světelný zdroj (LED nebo laser), který propojuje optický kabel. Toto zařízení převádí příchozí digitální signál z elektrické (elektronové) na optickou (fotonovou) formu (elektrická na optickou konverzi, EO). Elektrické a nuly spouštějí světelný zdroj, který bliká (např. Světlo = 1, malé nebo žádné světlo = 0) světlo do jádra optického vlákna. Konverze EO nemá vliv na provoz. Formát základního digitálního signálu se nemění. Pulsy světla se šíří přes optické vlákno prostřednictvím celkového vnitřního odrazu. Na přijímacím konci druhý optický senzor (fotodioda) detekuje světelné impulsy a převádí vstupní optický signál zpět na elektrickou formu. Dvojice vláken obvykle spojuje libovolná dvě zařízení (jedno vysílací vlákno, jedno přijímá vlákno).
Systémy DWDM vyžadují velmi přesné vlnové délky světla, aby fungovaly bez mezikanálového zkreslení nebo přeslechů. Pro vytvoření jednotlivých kanálů systému DWDM se obvykle používá několik jednotlivých laserů. Každý laser pracuje s mírně odlišnou vlnovou délkou. Moderní systémy pracují s roztečí 200, 100 a 50 GHz. Novější systémy podporují rozestupy 25 GHz a rozestupy 12,5 GHz. Obecně platí, že DWDM transceivery (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP atd.) Pracující na 100 a 50 GHz lze v současné době nalézt na trhu.
DWDM Mux / DeMux filtry
Vícenásobné vlnové délky (všechny v pásmu 1550 nm) vytvořené více vysílači a pracující na různých vláknech jsou kombinovány na jedno vlákno pomocí optického filtru (Mux filtr). Výstupní signál optického multiplexeru je označován jako složený signál. Na přijímacím konci optický kapkový filtr (DeMux filter) odděluje všechny jednotlivé vlnové délky kompozitního signálu na jednotlivá vlákna. Jednotlivá vlákna předávají demultiplexované vlnové délky tolika optickým přijímačům. Typicky jsou komponenty Mux a DeMux (vysílací a přijímací) obsaženy v jediném krytu. Optická zařízení Mux / DeMux mohou být pasivní. Komponentní signály jsou multiplexovány a demultiplexovány opticky, nikoliv elektronicky, proto není vyžadován žádný externí zdroj napájení. Níže uvedený obrázek je obousměrná operace DWDM. N světelné pulsy N různých vlnových délek nesených N různými vlákny jsou kombinovány DWDM Mux . Signály N jsou multiplexovány na pár optických vláken. DWDM DeMux přijímá složený signál a odděluje každý signál N komponentu a předává každý vlákno. Vysílané a přijímané signálové šipky představují zařízení na straně klienta. To vyžaduje použití dvojice optických vláken; jeden pro vysílání, jeden pro příjem.
Optické Add / Drop Multiplexery
Optické add / drop multiplexery (tj. OADM) mají jinou funkci "Add / Drop" ve srovnání s Mux / DeMuxfilters. Zde je obrázek, který ukazuje provoz 1-kanálového OADM. Tento OADM je určen pouze pro přidávání nebo vypínání optických signálů s určitou vlnovou délkou. Zleva doprava je příchozí složený signál rozdělen do dvou komponent, drop a pass-through. OADM pouze sníží červený optický signál. Přerušený signálový proud je předán přijímači klientského zařízení. Zbývající optické signály, které procházejí OADM, jsou multiplexovány s novým proudem přidaného signálu. OADM přidává nový červený optický signál, který pracuje se stejnou vlnovou délkou jako klesající signál. Nový tok optického signálu je kombinován s průchodnými signály za vzniku nového kompozitního signálu.
OADM navržený pro provoz na vlnových délkách DWDM se nazývá DWDM OADM , zatímco operace na vlnových délkách CWDM se nazývají CWDM OADM . Oba z nich lze nyní nalézt na trhu.
Optické zesilovače
Optické zesilovače zvyšují amplitudu nebo přidávají zisk optickým signálům procházejícím vláknem přímou stimulací fotonů signálu extra energií. Jedná se o "in-fiber" zařízení. Optické zesilovače zesilují optické signály v širokém rozsahu vlnových délek. To je velmi důležité pro aplikaci systému DWDM. Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA) jsou nejčastěji používané typy optických zesilovačů. EDFA používané v systémech DWDM se někdy nazývají DWDM EDFA ve srovnání s systémy používanými v systémech CATV nebo SDH. Chcete-li rozšířit přenosovou vzdálenost systému DWDM, můžete získat všechny typy optických zesilovačů ve Fiberstore, včetně DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA a Raman Amplifier atd. (Zde je obrázek, který ukazuje fungování systému DWDM EDFA.)
Transpondéry (měniče vlnových délek)
Transpondéry převádějí optické signály z jedné příchozí vlnové délky na jinou výstupní vlnovou délku vhodnou pro aplikace DWDM. Transpondéry jsou opticko-elektrické-optické (OEO) měniče vlnové délky. Transpondér provádí operaci OEO pro převod vlnových délek světla, takže někteří lidé je zkrátka nazývali "OEO". V systému DWDM převaděč převádí klientský optický signál zpět na elektrický signál (OE) a poté provádí funkce 2R (Reamplify, Reshape) nebo 3R (Reamplify, Reshape a Retime). Níže uvedený obrázek ukazuje provoz obousměrného transpondéru. Transpondér je umístěn mezi klientským zařízením a systémem DWDM. Zleva doprava transpondér přijímá optický bitový proud pracující při jedné konkrétní vlnové délce (1310 nm). Transpondér převádí provozní vlnovou délku příchozího bitového toku na vlnovou délku odpovídající ITU. Přenáší svůj výstup do systému DWDM. Na přijímací straně (zprava doleva) je proces obrácen. Transpondér přijímá bitový tok kompatibilní s ITU a převádí signály zpět na vlnovou délku používanou klientským zařízením.
Transpondéry se obecně používají v systémech WDM (2,5 až 40 Gbps), včetně systémů DWDM, ale také systémů CWDM. Fiberstore poskytuje různé WDM transpondéry (OEO převodníky) s různými porty modulů (SFP na SFP, SFP + na SFP +, XFP na XFP, atd.).
Jak fungují komponenty systému DWDM společně s technologií DWDM
Jak DWDM systém se skládá z těchto pěti složek, jak pracují společně? Následující kroky uvádějí odpověď (na obrázku níže můžete vidět i celou strukturu základního systému DWDM):
Pomocí technologie DWDM poskytují systémy DWDM šířku pásma pro velká množství dat. Kapacita systémů DWDM ve skutečnosti roste s pokrokem v technologii, který umožňuje užší odstup, a tedy vyšší počet vlnových délek. DWDM se však pohybuje i mimo dopravu, aby se stal základem celoobvodové sítě s poskytováním vlnové délky a ochranou na bázi sítě. Přepínání na fotonické vrstvě umožní tento vývoj, stejně jako směrovací protokoly, které umožňují světelným cestám procházet síť podobně jako virtuální obvody. S vývojem technologií mohou systémy DWDM potřebovat pokročilejší komponenty, které by přinášely větší výhody.
