Cwdm dwdm отличие. Технология WDM

Оптическое волокно обладает огромной пропускной способностью. Еще лет двадцать назад людям казалось, что им вряд ли потребуется и сотая ее часть. Однако время идет и потребности в передаче больших объемов информации растут все быстрее. Такие технологии как ATM, IP, SDH (STM-16/64) уже в ближайшей перспективе могут не справится с “взрывным” ростом передаваемой информации. На смену им пришла технология DWDM.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) – технология плотного мультиплексирования с разделением по длине волны. Суть технологии DWDM заключается в том, что по одному оптическому волокну передаются несколько информационных каналов на различных длинах волн, что позволяет максимально эффективно использовать возможности волокна. Это позволяет максимально увеличить пропускную способность ВОЛС, не прокладывая новые кабели и не устанавливая новое оборудование. Кроме того, работать с несколькими каналами в волокне намного удобнее, чем работать с разными волокнами, так как для обработки любого числа каналов требуется один мультиплексор DWDM.

Системы DWDM основаны на способности оптического волокна одновременно передавать свет различных длин волн без взаимной интерференции. Каждая длина волны представляет отдельный оптический канал. Поясним для начала понятие интерференции.

Интерференция света – перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности.

В определении интерференции есть важное понятие когерентности. Световые волны когерентны, когда разность их фаз постоянна. Если волны будут накладываться в противофазе – амплитуда итоговой волны равна нулю. В противном случае, если волны накладываются в одной фазе – то амплитуда результирующей волны будет больше.

На этом этапе важно понять, что если две волны имеют разные частоты они уже не будут когерентны. Соответственно влияния друг на друг оказывать не должны. Исходя из этого, становится понятно, что мы можем передавать одновременно по одной среде модулированные сигналы с разными длинами волн (частотами) и они не будут оказывать друг на друга никакого влияния. Именно эта идея лежит в основе технологии DWDM. На сегодняшний день технология DWDM позволяет передавать по одному волокну каналы с разницей длин волн между соседними каналами всего в доли нанометра. Современное оборудования DWDM поддерживает десятки каналов, каждый емкостью 2,5 Гбит/с.

Казалось бы, что если волны разных частот не накладываются друг на друга, то в оптическое волокно можно ввести практически бесконечное число каналов, ведь спектр света огромен. В теории это так, но на практике есть определенные проблемы. Во-первых ранее мы рассматривали строго монохроматическую волну (одной частоты). Добиться такой монохроматичности весьма тяжело, так как световые волны генерируются лазерами – электронными компонентами, которые подвержены такому явлению как тепловой шум. При генерации световой волны лазер будет неосознанно искажать выходной сигнал, что приведет к небольшим вариациям частоты. Во-вторых монохроматическая волна имеет ширину спектра, равную нулю. На графике ее можно представить как одну единственную гармонику. В реальности же спектр светового сигнала отличен от нуля. Об этих проблемах стоит помнить, когда мы говорим про системы DWDM.

Суть технологии спектрального (оптического) уплотнения заключается в возможности организации множества раздельных клиентских сигналов (SDH, Ethernet) по одному оптическому волокну. Для каждого отдельного клиентского сигнала необходимо изменить длину волны. Данное преобразование выполняется на DWDM-транспондере. Выходной сигнал с транспондера будет соответствовать конкретному оптическому каналу со своей длиной волны. Затем при помощи мультиплексора сигналы смешиваются и передаются в оптическую линию. В конечном пункте происходит обратная операция – при помощи демультиплексора сигналы выделяются из группового сигнала, меняют длину волны на стандартную (на транспондере), и передаются клиенту. Из-за оптический сигнал имеет свойство затухать. Для того, чтобы его усилить на оптической линии используются усилители.

Мы рассмотрели работу системы DWDM в общем виде. Далее будет более подробное изложение компонентов DWDM системы.

Транспондер DWDM – частотный преобразователь, обеспечивает интерфейс между оборудованием оконечного доступа и линией DWDM. Изначально транспондер предназначался для преобразования клиентского сигнала (оптического, электрического) в оптический сигнал с длиной волны в диапазоне 1550 нм (характерной для DWDM-систем). Однако со временем в транспондерах появилась функция регенерации сигнала. Регенерация сигнала быстро прошла три стадии развития – 1R, 2R, 3R.

1R – ретрансляция. Восстанавливается только амплитуда. Это ограничивало протяженность ранних систем DWDM, так как по сути остальные параметры (фаза, форма) не восстанавливались и в итоге получался “мусор на входе – мусор на выходе”.
2R – восстановление амплитуды сигнала и его длительности. В этих транспондерах использовался триггер Шмидта для очистки сигнала. Не получили большой популярности.
3R – восстановление амплитуды сигнала, его длительности и фазы. Полностью цифровое устройство. Способен распознавать служебные байты управляющего уровня SONET/SDH – сетей.

Мукспондер DWDM (мультиплексор-транспондер) – это система, выполняющая временное мультиплексирование низкоскоростного сигнала в высокоскоростную несущую.

(Де)мультиплексор DWDM – это устройство, которое с помощью различных методов волнового разделения объединяют несколько оптических сигналов для передачи сигналов по оптическому волокну и разделяют эти сигналы после передачи.

Часто требуется добавить в составной сигнал и выделить из него только один канал, не меняя при этом всю структуру сигнала. Для этого применяются мультиплексоры ввода/вывода каналов OADM (Optical Add/Drop Multiplexer), которые выполняют эту операцию, не преобразуя сигналы всех каналов в электрическую форму.

Усилители на волокне, легированном эрбием EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) за последние несколько лет произвели революцию в телекоммуникационной промышленности. Усилители EDFA обеспечивают непосредственное усиление оптических сигналов без из преобразования в электрические сигналы и обратно, обладают низким уровнем шумов, а их рабочий диапазон длин волн практически точно соответствует окну прозрачности кварцевого оптического волокна. Именно благодаря появлению усилителей с таким сочетание качеств линии связи и сети на основе систем DWDM стали экономичными и привлекательными.

В линии связи после оптического передатчика часто устанавливают аттюнюаторы, которые позволяют уменьшать их выходную мощность до уровня, соответствующего возможностям расположенных далее мультиплексоров и усилителей EDFA.

Оптическое волокно и некоторые компоненты систем DWDM обладают хроматической дисперсией. Показатель преломления волокна зависит от длины волны сигнала, что приводит к зависимостям скорости распространения сигнала от длины волны (материальная дисперсия). Даже если показатель преломления не зависил бы от длины волны, сигналы разных длин волн все равно распространялись бы с разной скоростью из-за внутренних геометрических свойств волокна (волноводная дисперсия). Результирующее воздействие материальной и волноводной дисперсий называется хроматической дисперсией.

Хроматическая дисперсия приводит к уширению оптических импульсов по мере их распространения по волокну. При большой протяженности линии это приводит к тому, что близко идущие импульсы начинают перекрываться, ухудшая сигнал. Устройства компенсации дисперсии DCD придают сигналу равную по величине, но противоположную по знаку дисперсию и восстанавливают первоначальную форму импульсов.

Системы DWDM имеют множество топологий: кольцевая, ячеистая, линейная. Рассмотрим наиболее популярную сегодня кольцевую топологию. Кольцевая топология обеспечивает живучесть сети DWDM за счет резервных путей. Для того, чтобы какое-либо соединение было защищено, между его конечными точками устанавливаются два пути – основной и резервный. Мультиплексор конечной точки сравнивает два сигнала и выбирает сигнал лучшего качества (или сигнал, заданный по-умолчанию).

Подписывайтесь на нашу

Технология DWDM

Плотное спектральное уплотнение DWDM (dense wavelength-division multiplexing) - это современная технология передачи большого числа оптических каналов по одному волокну , которая лежит в основе нового поколения сетевых технологий. В настоящее время телекоммуникационная индустрия претерпевает беспрецедентные изменения, связанные с переходом от голосо-ориентированных систем к системам передачи данных, что является следствием бурного развития Internet технологий и разнообразных сетевых приложений. С крупномасштабным развертыванием сетей передачи данных происходит модификация самой архитектуры сетей. Именно поэтому требуются фундаментальные изменения в принципах проектирования, контроля и управления сетями. В основе нового поколения сетевых технологий лежат многоволновые оптические сети, базирующиеся на плотном волновом мультиплексировании DWDM (dense wavelength-division multiplexing).

Описание технологии

Самым важным параметром в технологии плотного волнового мультиплексирования бесспорно является расстояние между соседними каналами. Стандартизация пространственного расположения каналов нужна, уже хотя бы потому, что на ее основе можно будет начинать проведение тестов на взаимную совместимость оборудования разных производителей. Сектор по стандартизации телекоммуникаций Международного союза по электросвязи ITU-T утвердил частотный план DWDM с расстоянием между соседними каналами 100 ГГц (нм), (табл. 1). В тоже время большие дебаты продолжаются вокруг принятия частотного плана с еще меньшим расстоянием между каналами 50 ГГц (нм). Без понимания того, какие ограничения и преимущества имеет каждый частотный план, операторы связи и организации, планирующие наращивание пропускной способности сети, могут столкнуться со значительными трудностями и излишними инвестициями.

Сетка 100 ГГц.

В таблице справа показаны сетки частотного плана 100 ГГц с различной степенью разреженности каналов. Все сетки кроме одной 500/400 имеют равноудаленные каналы. Равномерное распределение каналов позволяет оптимизировать работу волновых конвертеров, перестраиваемых лазеров и других устройств полностью оптической сети, а также позволяет легче выполнять ее наращивание.

Реализация той или иной сетки частотного плана во многом зависит от трех основных факторов:

типа используемых оптических усилителей (кремниевого или фтор-цирконатного);
скорости передачи на канал - 2,4 Гбит/с (STM-16) или 10 Гбит/с (STM-64);
влияния нелинейных эффектов.

Причем все эти факторы сильно взаимосвязаны между собой.

Стандартные EDFA на кремниевом волокне имеют один недостаток - большую вариацию коэффициента усиления в области ниже 1540 нм, что приводит к более низким значениям соотношения сигнал/шум и нелинейности усиления в этой области. Одинаково нежелательны как сильно низкие, так и сильно высокие значения коэффициента усиления. С ростом полосы пропускания минимальное допустимое по стандарту соотношение сигнал/шум возрастает - так для канала STM-64 оно на 4-7 дБ выше, чем для STM-16. Таким образом, нелинейность коэффициента усиления кремниевого EDFA сильней ограничивает размер зоны для мультиплексных каналов STM-64 (1540-1560 нм), нежели чем для каналов STM-16 и меньшей ёмкости (где можно использовать практически всю зону усиления кремниевого EDFA, несмотря на нелинейность).

Сетка 50 ГГц.

Более плотный, пока нестандартизированный частотный план сетки с интервалом 50 ГГц позволяет эффективней использовать зону 1540-1560 нм, в которой работают стандартные кремниевые EDFA. Наряду с этим преимуществом у данной сетки есть свои минусы.

Во - первых , с уменьшением межканальных интервалов возрастает влияние эффекта четырехволнового смешивания, что начинает ограничивать максимальную длину межрегенерационной линии (линии на основе только оптических усилителей).

Во - вторых , малое межканальное расстояние0,4 нм может ограничить возможность мультиплексирования каналов STM-64. Как видно из рисунка, мультиплексирование каналов STM-64 c интервалом 50 ГГц не допустимо, поскольку тогда возникает перекрытие спектров соседних каналов. Только если имеет место меньшая скорость передачи в расчете на канал (STM-4 и ниже), перекрытия спектров не возникает.

В - третьих , при интервале 50 ГГц требования к перестраиваемым лазерам, мультиплексорам и другим компонентам становятся более жесткими, что снижает число потенциальных производителей оборудования, а также ведет к увеличению его стоимости.

Мультиплексоры DWDM

Мультиплексорам DWDM (в отличии от более традиционных WDM) присущи две отличительные черты:

использование только одного окна прозрачности 1550 нм, в пределах области С-band 1530-1560 нм и L-band 1570-1600 нм;
малые расстояние между мультиплексными каналами, 0,8 или 0,4 нм.

Кроме этого, поскольку мультиплексоры DWDM рассчитаны на работу с большим числом каналов до 32 и более, то наряду с устройствами DWDM, в которых мультиплексируются (демультиплексируются) одновременно все каналы, допускаются также новые устройства, не имеющие аналогов в системах WDM и работающие в режиме добавления или вывода одного и более каналов в/из основного мультиплексного потока, представленного большим числом других каналов. Так как выходные порты/полюса демультиплексора закреплены за определенными длинами волн, говорят, что такое устройство осуществляет пассивную маршрутизацию по длинам волн. Из-за малых расстояний между каналами и необходимости работы с большим числом каналов одновременно, изготовление мультиплексоров DWDM требует значительно большей прецизионности по сравнению c WDM мультиплексорами (использующими обычно окна прозрачности 1310 нм, 1550 нм или дополнительно область длин волн в окрестности 1650 нм). Также важно обеспечить высокие характеристики по ближним (коэффициент направленности) и дальним (изоляция) переходных помех на полюсах DWDM устройства. Все это приводит к более высокой стоимости DWDM устройств по сравнению WDM.

На рисунке "а" показана типовая схема DWDM мультиплексора с зеркальным отражательным элементом. Рассмотрим его работу в режиме демультиплексирования. Приходящий мультиплексный сигнал попадает на входной порт. Затем этот сигнал проходит через волновод-пластину и распределяется по множеству волноводов, представляющих дифракционную структуру AWG (arrayed waveguide grating). По-прежнему сигнал в каждом из волноводов остается мультиплексным, а каждый канал остается представленным во всех волноводах. Далее происходит отражение сигналов от зеркальной поверхности и в итоге световые потоки вновь собираются в волноводе-пластине, где происходит их фокусировка и интерференция - образуются пространственно разнесенные интерференционные максимумы интенсивности, соответствующие разным каналам. Геометрия волновода-пластины , в частности расположение выходных полюсов, и длины волноводов структуры AWG рассчитываются таким образом, чтобы интерференционные максимумы совпадали с выходными полюсами. Мультиплексирование происходит обратным путем.

Другой способ построения мультиплексора базируется не на одной а на паре волноводов-пластин, (рис. б). Принцип действия такого устройства аналогичен предыдущему случаю, за исключением того, что здесь для фокусировки и интерференции используется дополнительная пластина.

DWDM мультиплексоры, являясь пассивными устройствами, вносят большое затухание в сигнал. Например, потери для устройства (рис. 1а), работающего в режиме демультиплексирования составляют 4-8 дБ, при дальних переходных помехах

Транспондеры и трансиверы

Для передачи данных на длине волны из сетки DWDM можно использовать два типа устройств - трансиверы и транспондеры DWDM. Трансиверы DWDM обладают различными форм-факторами и могут использоваться в пассивных решениях DWDM.

В отличии от трансиверов, транспондеры позволяют преобразовать длину волны излучения оконечного устройства в длину волны DWDM для передачи в мультиплексор. На входы оптического мультиплексора поступают оптические сигналы, параметры которых соответствовуют стандартам, определённым рекомендациями G.692. Транспондер может иметь имеет разное количество оптических входов и выходов. Но если на любой вход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рек. G.957, то выходные его сигналы должны по параметрам соответствовать рек. G.692. При этом, если уплотняется m оптических сигналов, то на выходе транспондера длина волны каждого канала должна соответствовать только одному из них в соответствии с сеткой частотного плана ITU.

Применение оптических усилителей

Развитие технологии оптического усиления на основе EDFA сильно изменило методологию конструирования волоконно-оптических систем связи. Традиционные волоконно-оптические системы используют повторители-регенераторы, повышающие мощность сигнала, (рис. 3а). Когда длина между удаленными узлами начинает превосходить по условиям затухания сигнала максимальную допустимую длину пролета между соседними узлами , в промежуточных точках устанавливаются дополнительные регенераторы, которые принимают слабый сигнал, усиливают его в процессе оптоэлектронного преобразования, восстанавливают скважность, фронты и временные характеристики следования импульсов, и после преобразования в оптическую форму передают дальше правильный усиленный сигнал, в том же виде, в каком он был на выходе предыдущего регенератора. Хотя такие системы регенерации работают хорошо, они являются весьма дорогими и, будучи установленными, не могут наращивать пропускную способность линии.

На основе EDFA потери мощности в линии преодолеваются путем оптического усиления, (рис. 3б). В отличии от регенераторов, такое "прозрачное" усиление не привязано к битовой скорости сигнала, что позволяет передавать информацию на более высоких скоростях и наращивать пропускную способность до тех пор, пока не вступают в силу другие ограничивающие факторы, такие как хроматическая дисперсия и поляризационная модовая дисперсия. Также усилители EDFA способны усиливать многоканальный WDM сигнал, добавляя еще одно измерение в пропускную емкость.

Хотя оптический сигнал, генерируемый исходным лазерным передатчиком, имеет вполне определенную поляризацию все остальные узлы на пути следования оптического сигнала , включая оптический приемник, должны проявлять слабую зависимость своих параметров от направления поляризации. В этом смысле оптические усилители EDFA, характеризуясь слабой поляризационной зависимостью коэффициента усиления, имеет ощутимое преимущество перед полупроводниковыми усилителями.

В отличии от регенераторов оптические усилители вносят дополнительный шум, который необходимо учитывать. По этому наряду с коэффициентом усиления одним из важных параметров EDFA является коэффициент шума.

Применение устройств ROADM

Использование перенастраиваемого оптического мультиплексора ввода/вывода (ROADM) дает возможность гибкого развертывания и удаленного конфигурирования спектральных каналов. На любом узле сети ROADM возможно переключение состояния спектрального канала на ввод/вывод и сквозную передачу без прерывания действующих услуг. При работе с перестраиваемым лазером ROADM обеспечивает гибкое управление спектральными каналами. ROADM позволяют строить сети с несколькими кольцами или смешанные сеть: на основе технологии селекторного переключения спектральных каналов (WSS).

Построение сетей DWDM

Городские DWDM сети, как правило, строят с использованием кольцевой архитектуры, что позволяет применять механизмы защиты на уровне DWDM при скорости восстановления не более 50 мс. Возможно построение сетевой инфраструктуры на оборудовании нескольких поставщиков с дополнительным уровнем распределения на базе оборудования Metro DWDM. Этот уровень вводится для организации обмена трафиком между сетями с оборудованием разных фирм.

В технологии DWDM минимальная дискретность сигнала - это оптический канал, или длина волны. Использование целых длин волн с емкостью канала 2,5 или 10 Гбит/с для обмена трафиком между подсетями оправдано для построения больших транспортных сетей. Но транспондеры-мультиплексоры позволяют организовать обмен трафиком между подсетями на уровне сигналов STM-4/STM-1/GE. Уровень распределения можно строить и на базе SDH-технологии. Но DWDM имеет большое преимущество, связанное с прозрачностью каналов управления и служебных каналов (например, служебной связи). При упаковке SDH/ATM/IP-сигналов в оптический канал структура и содержимое пакетов не изменяются. Системы DWDM проводят только мониторинг отдельных байтов для контроля правильности прохождения сигналов. Поэтому соединение подсетей по инфраструктуре DWDM на отдельно взятой длине волны можно рассматривать как соединение парой оптических кабелей.

При использовании оборудования разных производителей, две подсети передачи данных одного производителя соединяют через DWDM-сеть другого производителя. Система управления, подсоединенная физически к одной подсети, может управлять и работой другой подсети. Если бы на уровне распределения использовалось SDH-оборудование, то это было бы невозможно. Таким образом, на базе DWDM сетей можно объединять сети разных производителей для передачи разнородного трафика.

SFP (WDM, CWDM, DWDM) – ЧТО ЭТО? ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ?

Технологии спектрального уплотнения (WDM).

Спектральное уплотнение основывается на методе уплотнения оптических каналов. Принцип данного метода заключается в том, что каждый информационный поток передается по одному оптическому волокну на разной длине волны (на разной несущей частоте), отстоящей друг от друга на расстоянии 20 нм.

С помощью специальных устройств – оптических мультиплексоров – потоки объединяются в один оптический сигнал, который вводится в оптическое волокно. На приемной стороне производится обратная операция – демультиплексирование, осуществляемая с применением оптических демультиплексоров. Это открывает поистине неисчерпаемые возможности как для увеличения пропускной способности линии, так и построению сложных топологических решений с использованием одного волокна.

При выборе количества каналов следует обратить внимание на тип используемого одномодового волокна!
Например, в волокнах типа G.652B (волокно с водяным пиком на длине волны 1383 нм) на коротких длинах волн большие потери на излучение, в связи с этим допустимое расстояние передачи сокращается и количество спектральных каналов будет меньше требуемого.

В системах Coarse WDM, в соответствии с рекомендацией МСЭ G.694.2 следует использовать не более 18 несущих с шагом 20 нм: 1270, 1290, 1310 … 1570, 1590, 1610, т.е. если общая требуемая ширина диапазона длин волн не превышает 340 нм. Следует учесть, что на краях такого широкого диапазона затухание достаточно велико, особенно в области коротких волн. Увеличить число каналов до 18 позволили так называемые волокна с нулевым водяным пиком (ZWPF, Zero Water Peak Fiber; LWPF, Low Water Peak Fiber), параметры которых определяет рекомендация ITU-T G.652.C/D. В волокнах данного типа устранен пик поглощения на длине волны 1383 нм и величина затухания на этой длине волны составляет порядка 0,31 дБ/км.

Волокно G.653 оказалось непригодным для новой стремительно развивающейся технологии спектрального мультиплексирования WDM из-за нулевой дисперсии на 1550 нм, приводившей к резкому возрастанию искажений сигнала от четырехволнового смешения в этих системах. Наиболее приспособленным для плотного и высокоплотного WDM (DWDM и HDWDM) оказалось оптическое волокно G.655, а для разреженного WDM – недавно стандартизованное оптическое волокно G.656
Создание волокон без «водяного пика», позволило использовать в системах связи все волны в диапазоне от 1260 до 1625 нм, – т.е. там, где кварцевое оптическое волокно обладает наибольшей прозрачностью.

ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мультиплексоры/демультиплексоры (MUX/DEMUX); позволяют суммировать и разделять оптические сигналы.

позволяют выделить и добавить в волокно сигнал по определенным несущим частотам.

В зависимости от поставленной задачи конфигурация мультиплексора/демультиплексора (Mux/Demux) определяется по следующим характеристикам:

Двухволоконный мультиплексор (2 fiber)
Одноволоконный мультиплексор (1 fiber (single fiber) или bidirectional)
4-х или 8-ми канальный мультиплексор (8 или16 длин волн), работающий на одном волокне
8-ми или 16-ти канальный, работающий на двух волокнах
мультиплексор с двумя «общими» (COMMON) выводами для реализации «кольцевой» топологии
Для топологий «Точка-Точка» или «Кольцо» необходима «попарная» (порты Tx–Rx) комплектация мультиплексоров – Mux/Demux Type I , Mux/Demux Type II
Коннекторы – FC,SC,LC,ST,FA,SA

Поставка Мультиплексоров возможна в следующих вариантах исполнения:
Стоечные 19” 1RU
В пластиковом корпусе (для монтажа на стену или в муфту)
По виду разъема – LC, SC, проч.

SFP (Small Form Factor Pluggable) трансиверы (SFP,SFP+, X2, XFP) – формируют и принимают оптические сигналы (определенных длин волн) в CWDM-системе; переводят сигнал из электрического в оптический и обратно. Модуль SFP объединяет в себе сразу передатчик (transmitter) и приемник (receiver). Поэтому он поддерживает одновременную передачу и прием данных по двум линкам в рамках единого канала. Еще со времен радио, такие устройства называются transceiver. Именно поэтому модули SFP называют трансиверами.

Каждый SFP трансивер работает по двум волокнам и, в отличие от стандартных двухволоконных трансиверов 1000Base LX, оперирует двумя разными длинами волн – широкополосный приемник работает с одной длиной волны и передатчик с другой.
Для образования канала данных в системе SFP трансиверы комплектуются «попарно».

Трансиверы так же отличаются по мощности сигнала (километражу), т.е работают на разные расстояния.

Для более сильного уплотнения оптического сигнала используются «цветные» SFP модули, работающие в определенном диапазоне длин волн (CWDM) . Такие SFP трансиверы предназначены для формирования оптических сигналов «основной несущей» с 1270 по 1610нм (шаг 20нм).

Доступны SFP-модули, работающие как по одному, так и по двум волокнам с пропускной способностью 1.25, 2.5 и 4.25Gbps. Данные модули могут быть установлены непосредственно в коммутирующее оборудование практически любого производителя, делая возможной бесшовную интеграцию CWDM в существующую инфраструктуру. Один и тот же модуль может служить интерфейсом Gigabit Ethernet, Fibre Channel или SDH, что существенно добавляет гибкости решения.

Также возможна установка CWDM SFP модулей в шасси медиаконвертеров. Использование шасси – наиболее гибкое решение, полностью исключающее проблемы несовместимости оборудования. Используя шасси, вы получаете на выходе стандартные порты 1000BASE-T Gigabit Ethernet, что позволяет отказаться от дорогостоящих коммутаторов с SFP-портами.

Отдельное внимание стоит обратить на уплотнение каналов 10 Гбит/с. Еще три года назад не существовало трансиверов, работающих на скоростях 10 Гбит/с и поддерживающих длины волн частотной сетки систем разреженного спектрального уплотнения, в настоящее время такие модули появились, однако, их использование накладывает существенные ограничения на возможности системы, по сравнению с уплотнением каналов 1,25 Гбит/с и 2,5 Гбит/с.

В настоящее время не существует лазеров, поддерживающих скорость 10 Гбит/с и работающих в диапазоне длин волн 1350-1450 нм, поэтому максимальное количество уплотняемых каналов 10 Гбит/с не может превышать 12 при использовании двух волокон стандарта G.652D. Помимо этого, при использовании каналов 10 Гбит/с необходимо учитывать, что максимальный оптический бюджет таких модулей в настоящий момент составляет не более 28 dBm, что соответствует дальности работы примерно в 80 километров по одномодовому волокну. В случаях, если необходимо уплотнить и передать более 12 каналов 10 Гбит/с, в т.ч. на расстояния больше 80 километров, используется оборудование DWDM.

OADM модули -мультиплексоры ввода/вывода; позволяют выделить и добавить в волокно сигнал по определенным несущим.

Основные свойства:
Ввод/вывод одного канала
Пассивная оптика
Низкие вносимые потери для транзитных каналов
Выделенная длина волны конечному пользователю

Принципиально выделяются OADM модули одноканальные и двухканальные. Их отличие заключается в способности принимать и получать оптический сигнал от одного или двух мультиплексоров и физически обусловлено наличием одного или двух приемо-передающих блоков. Соответственно одноканальный OADM модуль имеет один приемо-передающий блок и способен работать только с одним мультиплексором в «одну сторону». Двухканальный OADM модуль имеет два приемо-передающих блока и способен работать «в две стороны» с двумя мультиплексорами / демультиплесорами.

Приемо-передающий блок одноканального OADM модуля имеет четыре интерфейса:

Com порт – получает сигнал со стороны мультиплексора
Express порт – пропускает сигнал на другие элементы системы
Add порт – добавляет в линию канал на определенной длине волны,
Drop порт – извлекает из линии канал на определенной длине волны.

Ограничений по протоколам или ширине полосы такие устройства не имеют.
Соответственно двухканальный OADM модуль обладает двумя дополнительными портами Add и Drop.
В случае использования двухволоконной системы так же добавляются порты Com2 и Express2.
Одноканальный OADM модуль работает в паре с одним SFP трансивером, двухканальный OADM – с двумя

Терминально-транзитный модуль OADM (модуль drop/pass ) отводит один канал из магистрали и направляет его к локальному порту. Остальные каналы пропускаются непосредственно к другим узлам сети.

Одноканальный мультиплексирующий модуль OADM (модуль drop/add) имеет два локальных интерфейса. Первый отводит один канал из магистрали и направляет его к локальному порту, второй – добавляет этот канал обратно в магистраль в противоположном направлении. Такой модуль необходим при построении сети топологии «кольцо».

Поставка OADM модулей возможна в вариантах исполнения:
Стоечные 19” 1RU
В пластиковом корпусе (для монтажа на стену или в муфту)
Разъемы – LC, SC, проч.

Основными системами спектрального уплотнения являются:

- WDM (Wavelength Division Multiplexing)

- CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

Так что такое WDM ?

Технология для добавления оптических сигналов с разными длинами волн , передающихся одновременно по одному волокну 2 и более сигнала разделяемых на дальнем конце по длинам волн. Наиболее типичные (2- канальный WDM) комбинируют длины волн 1310 нм и 1550 нм в одном волокне.

Двух-канальный WDM (и трех канальный) может быть использован для быстрого и простого добавления дополнительной (или двух дополнительных) длин волн. Он очень прост для установки и подключения и очень недорогой. В большинстве случаев, WDM наиболее экономичное решение при нехватке волокна в кабеле, дающее выигрыш волокна 2 к 1 или 3 к 1 за счет объединения длин волн 1310 нм, 1550 нм и 1490 нм в одном волокне.

В случае, когда требуется больше каналов для расширения существующей волоконно-оптической инфраструктуры, CWDM обеспечивает эффективное решение для оптических пролетов небольшой длины (до 80 км). CWDM может просто и быстро добавить до 18 дополнительных длин волн на стандартизованных ITU частотах. Она идеальна для сетей умеренных размеров с поперечными размерами до 100 км. Так как расстояния между длинами волн составляет 20 нм, то менее дорогие лазеры могут использоваться, что обеспечивает очень низкую стоимость. Системы CWDM, хотя и являются многоканальными, но не имеют никаких механизмов оптического усиления и ограничения в дальности определяются по каналу с максимальным затуханием. Более того, каналы из области от 1360нм до 1440 нм могут испытывать наибольшее затухание (от 1 до 2 dB/км) из-за водяного пика в этой области для некоторых типов оптического кабеля.

Там где требуется высокая емкость или передача на большие расстояния, решения DWDM - предпочтительный метод для увеличения емкости волокна. С ее высоко-точными лазерами, оптимизированными для работы в окне 1550 нм (для уменьшения потерь), системы DWDM являются идеальным решением для более требовательных сетей. Системы DWDM могут использовать EDFA для усиления всех длин волн в DWDM окне и увеличение длины передачи до 500 км.

Системы DWDM обычно ограничены по дальности 4-5 участками усиления из-за шумов усиленного спонтанного излучения (ASE, Amplified Spontaneous Emissions) в EDFA. Имеются средства моделирования, позволяющие точно определить сколько EDFA может быть установлено. На длинных участках (> 120 км) может создавать проблемы дисперсия, что требует установки модулей компенсации дисперсии. Полоса DWDM ограничена длинами волн в пределах от 1530 нм до 1565 нм диапазоном усиления EDFA.

Типы решений:

1. Точка – точка.

Добавление спектральной системы с топологией «точка-точка» в оптическую систему является простым и экономически выгодным решением проблемы нехватки волокон.
Системы с подобной топологией характерны в решении задач одновременной передачи большого числа потоков данных для увеличения количества предоставляемых сервисов (видео, голос и т.д.). При этом используются волокна уже существующей оптической транспортной сети. При этом режиме работы информация передается по каналам между двумя точками. Для успешной передачи данных на расстояние до 50-80 км необходимы мультиплексоры/демультиплексоры в тех узлах, где будет происходить объединение информационных потоков и последующее их разъединение.

Соединение с ответвлениями

Такая архитектура реализует передачу информации от одного узла к другому с промежуточными узлами на этом пути, где возможен ввод и отвод отдельных каналов с применением модулей OADM. Максимальное количество ответвлений определяется количеством дуплексных каналов передачи (например, 4 или и оптическим бюджетом линии. При расчетах нужно помнить о том, что каждый OADM модуль вносит затухание, в результате чего общая протяженность тракта соответственно снижается. Оптический канал можно извлечь в любой точке тракта.

В данном случае между двумя мультиплексорами / демультиплексорами устанавливаются OADM модули (двухканальные).
При этом каждый двухканальный OADM модуль необходимо укомплектовывать двумя SFP трансиверами.

Точка с ответвлениями.

Принципиальное отличие от первого варианта – отсутствие второго мультиплексора / демультиплексора. Таким образом, обмен сигналами происходит между центральным узлом связи и конечным оборудованием на разных участках линии. Такая архитектура представляется перспективной с экономической точки зрения, т.к. фактически позволяет исключить из сети коммутатор уровня агрегации при значительной экономии в волокне. При этом расстояние от OADM модуля (одноканального) до места размещения конечного оборудования (коммутатор, муршрутизатор, медиаконвертор) ограничено лишь мощностью сигнала в линии и вносимыми потерями от оборудования уплотнения.

Достоинства
Экономия оптического волокна - система спектрального уплотнения позволяет передавать по одному волокну до 8 каналов с пропускной способностью до 2,5 Gb/s на канал
Независимость от электропитания - питание необходимо только для активного оборудования
Отсутствие проблем «падения», перезагрузок и пр.
Отсутствие необходимости организации постоянного доступа к местам размещения элементов системы - существуют OADM модули в исполнении для размещения в оптических муфтах
Снижение уровня влияния «человеческого фактора» – отсутствие активных компонентов, требующих настройки, управления и пр.
Значительное снижение стоимости владения - снижение уровня эксплуатационных расходов
Относительно невысокая стоимость, возможность отказа от оборудования уровня агрегации
Максимальная дальность работы составляет 80 и более километров
Независимость от клиентских протоколов – передача до 18-ти независимых сервисов по двум парам оптических волокон; прозрачность для всех протоколов передачи данных
Наличие различных видов оборудования для монтажа в различных условиях: в стойку, в муфту, на стену.

Основным принципом технологии WDM (Wavelength-division multiplexing, частотное разделение каналов) является возможность передавать в одном оптическом волокне множество сигналов на различных несущих длинах волн. В российском телекоме системы передачи, созданные с помощью технологии WDM, называют «системы уплотнения».

На данный момент существуют три типа WDM-систем:
1. CWDM (Coarse Wavelength-division multiplexing - грубое частотное разделение каналов) -системы с разносом оптических несущих на 20 нм (2500 ГГц). Рабочий диапазон 1261-1611 нм, в котором можно реализовать до 18 симплексных каналов. Стандарт МСЭ G.694.2.
2. DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing - плотное частотное разделение каналов) - системы с разносом оптических несущих на 0,8 нм (100 ГГц). Существуют два рабочих диапазона - 1525-1565 нм и 1570-1610 нм, в которых можно реализовать до 44 симплексных каналов. Стандарт МСЭ G.694.1.
3. HDWDM (High Dense Wavelength-division multiplexing - высокоплотное частотное разделение каналов) - системы с разносом оптических несущих на 0,4 нм (50 ГГц) и менее. Возможна реализация до 80 симплексных каналов.

В данной статье (обзоре) уделено внимание проблеме мониторинга в системах уплотнения DWDM, более подробно о различных типах WDM-систем можно ознакомиться по ссылке - ссылка .

Системы спектрального уплотнения DWDM могут использовать один из двух диапазонов несущих длин волн: С-диапазон - 1525-1565 нм (также может встречаться conventional band или C-band) и L-диапазон - 1570-1610 нм (также может встречаться long wavelength band или L-band).

Деление на два диапазона обосновано использованием разных оптических усилителей с различными рабочими диапазонами усиления. Ширина полосы усиления для традиционной конфигурации усилителя составляет примерно 30 нм, 1530-1560 нм, что является С-диапазоном. Для усиления в длинноволновом диапазоне (L-диапазон) конфигурация эрбиевого усилителя меняется путем удлинения эрбиевого волокна, что приводит к смещению диапазона усиления в длины волн 1560-1600 нм.

На данный момент в российском телекоме большое признание получило оборудование DWDM C-диапазона. Связано это с обилием различного оборудования, поддерживающего данный диапазон. Следует отметить, что производителями оборудования выступают как маститые отечественные компании и ведущие мировые бренды, так и многочисленные безликие азиатские производители.

Основным вопросом на любом участке системы уплотнения (в независимости от типа) является уровень мощности в оптическом канале. Для начала следует разобраться, из чего обычно состоит система уплотнения DWDM.

Компоненты DWDM-системы:
1) Транспондер
2) Мультиплексор/демультиплексор
3) Оптический усилитель
4) Компенсатор хроматической дисперсии

Транспондер производит 3R-регенерацию («reshaping, «re-amplifying», «retiming» -восстановление формы, мощности и синхронизации сигнала) приходящего клиентского оптического сигнала. Транспондер может производить также конвертацию клиентского трафика из одного протокола передачи (зачастую Ethernet) в другой, более помехозащищенный (например, OTN с использованием FEC) и передавать сигнал в линейный порт.

В более простых системах в роли транспондера может выступать OEO-преобразователь, который производит 2R-регенерацию («reshaping», «re-amplifying») и без изменения протокола передачи передает клиентский сигнал в линейный порт.

Клиентский порт зачастую выполняется в виде слота для оптических трансиверов, в который вставляется модуль для связи с клиентским оборудованием. Линейный порт в транспондере может быть выполнен в виде слота для оптического трансивера или в виде простого оптического адаптера. Исполнение линейного порта зависит от конструктива и назначения системы в целом. В OEO-преобразователе линейный порт всегда выполнен в виде слота для оптического трансивера.
Во многих системах промежуточное звено - транспондер, исключается в целях снижения стоимости системы или из-за функциональной избыточности в конкретной задаче.

Оптические мультиплексоры предназначены для объединения (смешения) отдельных WDM-каналов в групповой сигнал для одновременной их передачи по одному оптическому волокну. Оптические демультиплексоры предназначены для разделения принятого группового сигнала на приемной стороне. В современных системах уплотнения, функции мультиплексирования и демультиплексирования выполняет одно устройство - мультиплексор/демультиплексор (MUX/DEMUX).

Мультиплексор/демультиплексор условно можно разделить на блок мультиплексирования и блок демультиплексирования.
Оптический усилитель на основе примесного оптического волокна, легированного эрбием (Erbium Doped Fibre Amplifier-EDFA), увеличивает мощность входящего в него группового (без предварительного демультиплексирования) оптического сигнала без оптоэлектронного преобразования. Усилитель EDFA состоит из двух активных элементов: активного волокна, легированного Ег3+ и подходящей накачки.

В зависимости от типа, EDFA может обеспечить выходную мощность от +16 до +26 дБм.
Существует несколько видов усилителей, применение которых определяется конкретной задачей:
Входные оптические усилители мощности (бустеры) - устанавливаются в начале трассы
Оптические предусилители - устанавливаются в конце трассы перед оптическими приемниками
Линейные оптические усилители - устанавливаются на промежуточных узлах усиления для поддержания необходимой оптической мощности

Оптические усилители широко применяются на протяженных линиях передачи данных с системами спектрального уплотнения DWDM.

Компенсатор хроматической дисперсии (Dispersion Compensation Module) предназначен для исправления формы оптических сигналов, передаваемых в оптическом волокне, которые, в свою очередь, искажаются под влиянием хроматической дисперсии.

Хроматическая дисперсия - физическое явление в оптическом волокне, заключающееся в том, что световые сигналы с разными длинами волн проходят одно и то же расстояние за разный промежуток времени и в результате чего происходит уширение передаваемого оптического импульса. Таким образом, хроматическая дисперсия является одним из основных факторов, ограничивающим протяженность ретрансляционного участка трассы. Стандартное волокно имеет значение хроматической дисперсии около 17 пс/нм.

Для увеличения протяженности ретрансляционного участка на линии передачи устанавливаются компенсаторы хроматической дисперсии. Установка компенсаторов зачастую требует линии передачи со скоростью 10 Гбит/с и более.

Существуют два основных типа DCM:

1. Волокно, компенсирующее хроматическую дисперсию - DCF (Dispersion Compensation Fiber). Основной составляющей частью данных пассивных устройств является волокно с отрицательным значением хроматической дисперсии в диапазоне длин волн 1525-1565 нм.

2. Компенсатор хроматической дисперсии на основе решетки Брэгга - DCM FBG (Dispersion Compensation Module Fiber Bragg Grating). Пассивное оптическое устройство, состоящее из чирпированного волокна и оптического циркулятора. Чирпированное волокно за счет структуры создает условно отрицательную хроматическую дисперсию входящих сигналов в диапазоне длин волн 1525-1600 нм. Оптический циркулятор в устройстве выполняет роль фильтрующего устройства, направляющего сигналы в соответствующие выводы.

Таким образом, стандартная схема состоит всего из двух типов активных компонентов -транспондер и усилитель, с помощью которых можно отслеживать текущий уровень мощности передаваемых сигналов. В транспондерах реализована функция мониторинга состояния линейных портов либо на основе встроенной функции DDMI в оптические трансиверы, либо с организацией собственного мониторинга. Использование данной функции позволяет оператору получать актуальную информацию о состоянии определенного канала связи.

По причине того, что оптические усилители представляют собой усилители с обратной связью, в них всегда присутствует функция мониторинга входного группового сигнала (суммарная оптическая мощность всех входящих сигналов) и исходящего группового сигнала. Но данный мониторинг неудобен в случае контроля конкретных каналов связи и может использоваться как оценочный (наличие или отсутствие света). Таким образом, единственным инструментом контроля оптической мощности в канале передачи данных является транспондер.

А так как системы уплотнения состоят не только из активных, но и из пассивных элементов, организация полноценного мониторинга в системах уплотнения является весьма нетривиальной и востребованной задачей.

Варианты организации мониторинга в системах уплотнения WDM будут рассмотрены в следующей статье.

Оборудование dwdm использует технологию плотного спектрального уплотнения каналов (Dense Wavelength Division Multiplexing) и позволяет организовать до 46 дуплексных каналов передачи данных по двум оптическим волокнам или до 23 дуплексных каналов по одному оптическому волокну при использовании частотного диапазона C band и частотной сетки 100 гГц согласно рекомендации МСЭ-Т G.694.1. Скорость передачи каждого канала может варьироваться от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с. Системы dwdm в основном применяются на городских и магистральных волоконно-оптических сетях. Протяженность сетей dwdm, построенных на оборудовании Telcon, может составлять до 800 километров при скорости передачи каналов 10 Гбит/с и до 1500 километров при скорости передачи каналов 1 Гбит/с.

Системы dwdm являются недорогим решением по уплотнению оптических волокон для организации связи на больших расстояниях. Также, системы dwdm являются альтернативой системам cwdm в случаях, когда необходимо организовать по одному волокну более 9 дуплексных каналов и более 18 дуплексных каналов по двум волокнам.

При необходимости, инженеры компании Telcon выполняют расчеты сетей dwdm на основании предпроектных исследований, а также работы по пуско-наладке, калибровке, тестированию оборудования. После выполнения данных работ, компания Telcon гарантирует работоспособность сети dwdm.

При создании большинства современных сетей связи применяется cwdm dwdm технология, dwdm оборудование постепенно становится дешевле, современные dwdm сети поддерживают наиболее распространенные стандарты, в т.ч. все уровни dwdm sdh с STM-1 до STM-64, Ethernet со скоростями передачи от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с, Fiber Channel, ATM. Фактически, оборудование dwdm является протоколонезависимым. Еще 5 лет назад оборудование dwdm выпускалось только ведущими всемирно известными компаниями - производителями, стоило довольно дорого и было доступно только крупным межрегиональным операторам. Основными причины высокой стоимости таких систем являются - исполнение в виде плат, вставляемых в большие управляемые шасси, сложная архитектуры системы, многоуровневая система управления. Изначально такая аппаратура dwdm создавалась для применения на крупных и протяженных магистральных сетях, однако со временем возникла необходимость применения технологии dwdm на сетях городского, районного и межрайонного масштабов. Компания Telcon поставляет на Российский рынок т. н. упрощенные dwdm системы, которые существенно дешевле, проще в обслуживании и эксплуатации, чем оборудование dwdm для крупных магистральных сетей. Компоненты dwdm оборудования Telcon, компактны и легко размещаются на любых узлах связи.
Постоянно развиваясь, технология dwdm, проникает в новые сегменты рынка, по прогнозам специалистов, через 5 лет необходимость в таких системах появится у небольших компаний - провайдеров, обслуживающих несколько микрорайонов, к тому времени их стоимость снизится настолько, что купить dwdm сможет позволить себе любая, даже небольшая компания - оператор связи.

В отличие от систем разреженного спектрального уплотнения cwdm, системы плотного спектрального уплотнения позволяю организовать передачу на большие расстояния, более 1000 километров по одномодовому кабелю без 3R регенерации передаваемых сигналов. При создании таких систем необходимо учитывать факторы, которыми можно пренебречь при создании cwdm систем, а именно:

Хроматическая дисперсия, в результате ее влияния, по мере распространения по волокну, импульсы, составляющие оптический сигнал, становиться шире. При передаче сигналов на большие расстояния импульсы могут накладываться на соседние, затрудняя точное их восстановление. С увеличением скорости передачи и длины оптического волокна влияние хроматической дисперсии возрастает. Для уменьшения влияния хроматической дисперсии на передаваемые сигналы, применяются компенсаторы дисперсии.

Поляризационная модовая дисперсия, возникает в оптическом волокне из-за разности скоростей распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды, что приводит к искажению формы передаваемых импульсов. Причиной этого явления является неоднородность геометрической формы оптического волокна. Влияние поляризационной модовой дисперсии на передаваемые оптические сигналы возрастает с увеличением скорости передачи, с увеличением числа каналов системы уплотнения и с увеличением длины волокна.

Вынужденное обратное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, суть этого явления заключается в создании оптическим сигналом периодических областей с переменным показателем преломления - своего рода виртуальную дифракционную решетку, проходя через которую сигналы распространяются подобно акустической волне. Отраженные этой виртуальной решеткой сигналы, складываются и усиливаются, образуя обратный оптический сигнал с доплеровским понижением частоты. Данное явление приводит к увеличению уровня шумов и препятствует распространению оптического сигнала, так как большая часть его мощности рассеивается в обратном направлении. Часто это явление ошибочно называют отраженной акустической волной.

Фазовая автомодуляция, при высоких уровнях мощности сигнала от лазера, может происходить модуляция сигналом собственной фазы. Эта модуляция расширяет спектр и уширяет или сжимает сигнал во времени в зависимости от знака хроматической дисперсии. В системах плотного спектрального уплотнения, сигнал с расширенным автомодуляцией спектром, может накладываться на сигналы соседних каналов. Фазовая автомодуляция увеличивается при возрастании мощности сигнала, при увеличении скорости передачи и при отрицательной хроматической дисперсии. Влияние фазовой автомодуляции уменьшается при нулевой или небольшой положительной хроматической дисперсии.

Перекрестная фазовая модуляция, в результате этого явления сигнал одного канала модулирует фазы сигналов у соседних каналов. Факторы, влияющие на перекрестную фазовую модуляцию, совпадают с факторами, влияющими на фазовую автомодуляцию. Помимо этого, влияние перекрестной фазовой модуляции зависит от числа каналов в системе.

Четырехволновое смешение, проявляется при достижении порогового уровня мощности излучения лазера, в этом случае нелинейные характеристики волокна приводит к взаимодействию трех волн и появлению новой четвертой волны, которая может совпасть с частотой другого канала. Такое наложение частот приводит к увеличению уровня помех и затрудняет прием сигнала.

Вносимый усилителем edfa шум, причина этого явления - мощность усиленного спонтанного излучения, возникающая вследствии конструктивных особенностей усилителей edfa. В процессе прохождения через усилитель, к полезной составляющей оптического сигнала добавляется шум, таким образом, уменьшается отношение "сигнал/шум", в результате сигнал может быть принят с ошибками. Это явление ограничивает количество усилителей в линии.

Какие технологии могут применять операторы для увеличения возможностей существующих оптических сетей?

Имеются три легко-доступные и простые для установки и использования технологии спектрального уплотнения или мультиплексирования с разделением по длинам волн:

2-канальный WDM;
грубое спектральное мультиплексирование (CWDM);
плотное спектральное уплотнение (DWDM).

Эти технологии могут предложить оператору одну дополнительную длину волны (или виртуальное волокно), 18 добавочных длин волн или до 160 добавочных длин волн. Все эти технологии используют существующее волокно в операторской сети.

Что такое WDM (Wavelength Division Multiplexing)?

Технология для добавления двух или более оптических сигналов с разными длинами волн, передающихся одновременно по одному волокну и разделяемых на дальнем конце по длинам волн. Наиболее типичные приложения (2- канальный WDM) комбинируют длины волн 1310 нм и 1550 нм в одном волокне.

Что такое CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)?

Технология для объединения до 18 ITU длин волн и передаче их одновременно в одном волокне с последующим разделением на дальнем конце. Стандарт ITU для CWDM определяет 18 каналов от 1271 нм до 1611 нм с расстоянием между соседними каналами в 20 нм.

Что такое DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)?

Технология для объединения до 160 длин волн, передаче их одновременно в одном волокне с последующим разделением на дальнем конце. DWDM использует расстояния между длинами волн вплоть до 25ГГц и требует применение лазеров с очень строгими допусками и стабильностью излучения. Полоса длин волн DWDM занимает округленно от 1530 нм до 1565 нм. В этой же полосе работают легированные эрбием усилители оптического сигнала (EDFA).

В чем основное различие между приложениями WDM, CWDM & DWDM?

В большинстве случаев, WDM наиболее экономичное решение при нехватке волокна в кабеле, дающее выигрыш волокна 2 к 1 или 3 к 1 за счет объединения длин волн 1310 нм, 1550 нм и 1490 нм в одном волокне. В случае, когда требуется больше каналов для расширения емкости существующей волоконно-оптической инфраструктуры, CWDM обеспечивает эффективное решение для оптических пролетов небольшой длины (до 80 км). За невысокую стоимость CWDM может обеспечить увеличение емкости существующего волокна 18 к 1. С текущими характеристиками потерь оптического сигнала в окнах прозрачности 1310 нм и 1490 нм приложения WDM и CWDM наилучшим образом подходят для коротких расстояний. Там где требуется высокая емкость или передача на большие расстояния, решения DWDM предпочтительный метод для увеличения емкости волокна. С ее высоко-точными лазерами, оптимизированными для работы в окне 1550 нм (для уменьшения потерь), системы DWDM являются идеальным решением для более требовательных сетей. Системы DWDM могут использовать EDFA для усиления всех длин волн в DWDM окне и увеличение длины передачи до 500 км.

Какие преимущества каждой из этих трех WDM технологий?

CWDM может просто и быстро добавить до 18 дополнительных длин волн на стандартизованных ITU частотах. Она идеальна для сетей умеренных размеров с поперечными размерами до 100 км. Так как расстояния между длинами волн составляет 20 нм, то менее дорогие лазеры могут использоваться, что обеспечивает очень низкую стоимость для решений с умеренной емкостью.

DWDM предлагает высоко-емкие и дальнобойные решения для участков ВОЛС с высоким ростом потребностей в волокне и где необходима передача на большие расстояния. Системы DWDM могут быть развернуты за относительно низкую начальную стоимость и каналы (длины волн) легко добавляются по мере роста. Усилители EDFA вместе с компенсаторами дисперсии могут увеличить дальность систем до нескольких тысяч километров.

Какие ограничения каждой из этих технологий?

Двух (или трех) канальная WDM ограничена одним или двумя каналами, которые могут быть добавлены к каналу 1310 нм. Дальность системы обычно ограничена потерями в канале 1310 нм.

Системы CWDM, хотя и являются многоканальными, но не имеют никаких механизмов оптического усиления и ограничения в дальности определяются по каналу с максимальным затуханием. Более того, каналы из области от 1360нм до 1440 нм могут испытывать наибольшее затухание (от 1 до 2 dB/км) из-за водяного пика в этой области для некоторых типов оптического кабеля.

Что такое Reach Extension (увеличение дальности) и как я могу это использовать?

Увеличение дальности (Reach extension) общепринятый термин для усиления или воссоздания сигнала, чтобы позволить ему пройти большую дистанцию. Из-за аналоговой природы передачи, оптический сигнал, когда передается через оптическое соединение, деградирует из-за дисперсии, потери мощности, перекрестных помех и нелинейных эффектов в волокне и оптических компонентах. Для борьбы с этими нежелательными эффектами используется два распространенных подхода: Регенерация и Усиление. Регенерация воссоздание сигнала путем конвертирования оптического сигнала к электрическому сигналу, его обработка и затем конвертирование обратно к оптическому сигналу. Усиление увеличение амплитуды (мощности dB) оптического сигнала без конвертирования к электрическому сигналу.

Что такое регенерация 1R, 2R и 3R?

Имеется три различных уровня оптической регенерации, которые могут быть применены, чтобы увеличить дальность передачи.

1R-amplification : Это техника регенерации добавляет оптическую мощность к сигналу без воздействия на его форму или синхронность. EDFA просто добавляет фотоны во входящий оптический сигнал на определенной длине волны и фазе этого сигнала. Это не восстанавливает и не ресинхронизует входящий сигнал. Побочный эффект EDFA создание шума усиленного спонтанного излучения, который аккумулируется с каждым EDFA в линии и может быть «очищен» только конвертированием оптического сигнала к электрическому виду и обратно. Типичное количество EDFA в каскадном соединении не более 4 или 5.
2R-amplification and reshaping : Эта техника усиливает и восстанавливает форму деградированного сигнала. Форма воссозданного сигнала близка к оригинальному сигналу, но длительность временных циклов (синхронность) не восстанавливается. Накопление джиттера приводящее к потере синхронизации будет ограничивать количество каскадно-установленных 2R регенераторов.
3R-regeneration, reshaping and re-timing : Вместе с усилением и восстановлением 3R регенерация также воссоздает оригинальную длительность циклов (синхронность) исходного сигнала, таким образом, создавая идеальную возможность для увеличения жизни синхронных и асинхронных сигналов. Почти неограниченное количество 3R регенераторов могут быть установлены на пути следования сигнала.

Что такое конверсия длин волн и зачем это нужно?

Конверсия длины волны преобразование из одной длины волны в другую для транспортировки. Из-за характеристик затухания сигналов 1310 нм и 850 нм, иногда необходимо конвертировать эти сигналы к длине волны 1550 нм для передачи их поверх длинных пролетов оптического волокна, получая выгоду от низких потерь на 1550 нм. Конверсия длин волн также используется для преобразования широкополосных оптических сигналов, таких как 1310нм или 1550нм к дискретным ITU CWDM или DWDM длинам волн, что позволяет комбинировать множество длин волн при передаче по одному волокну.

Если я конвертирую мой 1310 нм сигнал к длине волны xWDM, нужно ли мне конвертировать его обратно к 1310 нм перед приемом на дальнем конце?

Нет, обычно не требуется. Большинство оптического оборудования произведенного в последние 10 лет скорее всего имеет широкополосный приемник, который будет работать в диапазоне от ~1260нм до ~1620нм. Это означает, что интерфейс, который передает на 1310нм с большой вероятностью примет сигнал, который был конвертирован для DWDM или для CWDM приложений.