Prehľad technológií DWDM a komponentov systému DWDM
Telekomunikácie široko využívajú optické techniky, v ktorých nosná vlna patrí do klasickej optickej domény. Vlnová modulácia umožňuje prenos analógových alebo digitálnych signálov až do niekoľkých gigahertzov (GHz) alebo gigabitov za sekundu (Gbps) na nosiči s veľmi vysokou frekvenciou, typicky 186 až 196 THz. V skutočnosti sa bitová rýchlosť môže ďalej zvýšiť použitím niekoľkých nosných vĺn, ktoré sa šíria bez významnej interakcie na jednom vlákne. Je zrejmé, že každá frekvencia zodpovedá inej vlnovej dĺžke. Multiplexovanie s hustou vlnovou dĺžkou (DWDM) je vyhradené pre veľmi blízke frekvenčné odstupy. Tento blog obsahuje úvod do technológie DWDM a komponentov systému DWDM. Prevádzka každého komponentu je diskutovaná individuálne a celá štruktúra základného systému DWDM je zobrazená na konci tohto blogu.
Úvod do technológie DWDM
Technológia DWDM je rozšírením optickej siete. Zariadenia DWDM (multiplexer alebo Mux skrátene) kombinujú výstup z niekoľkých optických vysielačov na prenos cez jediné optické vlákno. Na prijímajúcom konci, iné DWDM zariadenie (demultiplexer, alebo DeMux krátky) oddelí kombinované optické signály a odovzdá každý kanál optickému prijímaču. Medzi zariadeniami DWDM sa používa iba jedno optické vlákno (na jeden smer prenosu). Namiesto toho, aby vyžadoval jedno optické vlákno na pár vysielačov a prijímačov, DWDM umožňuje niekoľko optických kanálov obsadiť jeden optický kábel. Ako je uvedené nižšie, pri použití vysokokvalitnej Gaussovej technológie AAFG DWDM Mux / Demux poskytuje nízku stratu pri vkladaní (typický 3,5dB) a vysokú spoľahlivosť. Vďaka vylepšenej štruktúre môžu tieto multiplexery a demultiplexory DWDM ponúknuť jednoduchšiu inštaláciu.
Kľúčovou výhodou DWDM je, že je protokol a bitrate nezávislý. DWDM-založené siete môžu prenášať dáta v IP, ATM, SONET, SDH a Ethernet. Preto siete založené na DWDM môžu prenášať rôzne typy prevádzky pri rôznych rýchlostiach cez optický kanál. Hlasový prenos, e-mail, video a multimediálne dáta sú len niektoré príklady služieb, ktoré môžu byť súčasne prenášané v systémoch DWDM. Systémy DWDM majú kanály s vlnovými dĺžkami s odstupom 0,4 nm.
DWDM je typ frekvenčne deleného multiplexovania (FDM). Základná vlastnosť svetla uvádza, že jednotlivé svetelné vlny rôznych vlnových dĺžok môžu koexistovať nezávisle v médiu. Lasery sú schopné vytvárať pulzy svetla s veľmi presnou vlnovou dĺžkou. Každá jednotlivá vlnová dĺžka svetla môže predstavovať iný informačný kanál. Kombináciou svetelných impulzov rôznych vlnových dĺžok je možné súčasne prenášať viacero kanálov cez jediné vlákno. Systémy s optickými vláknami používajú svetelné signály v infračervenom pásme (vlnová dĺžka 1 mm až 400 nm) elektromagnetického spektra. Frekvencie svetla v optickom rozsahu elektromagnetického spektra sú zvyčajne identifikované ich vlnovou dĺžkou, hoci frekvencia (vzdialenosť medzi lambdas) poskytuje špecifickejšiu identifikáciu.
Komponenty systému DWDM
Systém DWDM sa všeobecne skladá z piatich komponentov: optických vysielačov / prijímačov, filtrov DWDM Mux / DeMux, optických multiplexerov typu Add / Drop (OADM), optických zosilňovačov, transpondérov (meničov vlnových dĺžok).
Optické vysielače / prijímače
Vysielače sú opísané ako komponenty DWDM, pretože poskytujú zdrojové signály, ktoré sa potom multiplexujú. Vlastnosti optických vysielačov používaných v systémoch DWDM sú veľmi dôležité pre návrh systému. Ako optické zdroje v systéme DWDM sa používajú viaceré optické vysielače. Vstupné elektrické dátové bity (0 alebo 1) spúšťajú moduláciu svetelného toku (napr. Záblesk svetla = 1, neprítomnosť svetla = 0). Lasery vytvárajú pulzy svetla. Každý svetelný impulz má presnú vlnovú dĺžku (lambda) vyjadrenú v nanometroch (nm). V systéme založenom na optickom nosiči sa prúd digitálnych informácií posiela do zariadenia fyzickej vrstvy, ktorého výstupom je svetelný zdroj (LED alebo laser), ktorý je prepojený s optickým káblom. Toto zariadenie prevádza prichádzajúci digitálny signál z elektrickej (elektrónov) na optickú (fotónovú) formu (elektrickú na optickú konverziu, EO). Elektrické a nuly spúšťajú svetelný zdroj, ktorý bliká (napr. Svetlo = 1, malé alebo žiadne svetlo = 0) svetlo do jadra optického vlákna. Konverzia EO nemá vplyv na prevádzku. Formát základného digitálneho signálu sa nemení. Pulzy svetla sa šíria cez optické vlákno prostredníctvom úplného vnútorného odrazu. Na prijímacom konci iný optický senzor (fotodióda) deteguje svetelné impulzy a prevádza prichádzajúci optický signál späť na elektrickú formu. Dvojica vlákien zvyčajne spája akékoľvek dve zariadenia (jedno prenosové vlákno, jedno prijíma vlákno).
Systémy DWDM vyžadujú veľmi presné vlnové dĺžky svetla, aby fungovali bez medzikanálového skreslenia alebo presluchu. Na vytvorenie jednotlivých kanálov systému DWDM sa zvyčajne používa niekoľko jednotlivých laserov. Každý laser pracuje na mierne odlišnej vlnovej dĺžke. Moderné systémy pracujú s medzerami 200, 100 a 50 GHz. Novšie systémy podporujú rozstupy 25 GHz a rozstupy 12,5 GHz. Všeobecne platí, že DWDM transceivery (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, atď.) Pracujúce na 100 a 50 GHz sa v súčasnosti nachádzajú na trhu.
DWDM Mux / DeMux filtre
Viacnásobné vlnové dĺžky (všetky v pásme 1550 nm) vytvorené viacerými vysielačmi a pracujúce na rôznych vláknach sa kombinujú na jedno vlákno prostredníctvom optického filtra (Mux filter). Výstupný signál optického multiplexora sa označuje ako kompozitný signál. Na prijímacom konci optický drop filter (DeMux filter) oddeľuje všetky jednotlivé vlnové dĺžky kompozitného signálu na jednotlivé vlákna. Jednotlivé vlákna prenášajú demultiplexované vlnové dĺžky na toľko optických prijímačov. Typicky sú komponenty Mux a DeMux (vysielanie a prijímanie) obsiahnuté v jedinom puzdre. Optické Mux / DeMux zariadenia môžu byť pasívne. Komponentné signály sú multiplexované a demultiplexované opticky, nie elektronicky, preto nie je potrebný žiadny externý zdroj energie. Nižšie uvedený obrázok je obojsmerná operácia DWDM. N svetelné impulzy N rôznych vlnových dĺžok nesených N rôznymi vláknami sú kombinované DWDM Mux . Signály N sa multiplexujú na pár optických vlákien. DWDM DeMux prijíma kompozitný signál a oddeľuje každý z N komponentov signálov a prechádza každý do vlákna. Vysielané a prijímané signálové šípky predstavujú zariadenie na strane klienta. To vyžaduje použitie dvojice optických vlákien; jeden pre vysielanie, jeden pre príjem.
Optické Add / Drop Multiplexery
Optické add / drop multiplexery (tj OADM) majú inú funkciu "Add / Drop" v porovnaní s Mux / DeMuxfilters. Tu je obrázok, ktorý ukazuje prevádzku 1-kanálového OADM. Tento OADM je navrhnutý tak, aby len pridával alebo vypínal optické signály s určitou vlnovou dĺžkou. Zľava doprava je prichádzajúci kompozitný signál rozdelený na dve zložky, drop a pass-through. OADM kvapká iba červený optický signál. Prerušený signálový tok je odovzdaný do prijímača klientskeho zariadenia. Zvyšné optické signály, ktoré prechádzajú cez OADM, sú multiplexované s novým prúdom pridaného signálu. OADM pridáva nový červený optický signál, ktorý pracuje na rovnakej vlnovej dĺžke ako klesajúci signál. Nový tok optického signálu sa kombinuje s priechodnými signálmi, aby sa vytvoril nový kompozitný signál.
OADM určený na prevádzku na vlnových dĺžkach DWDM sa nazýva DWDM OADM , zatiaľ čo pri prevádzke na vlnových dĺžkach CWDM sa nazývajú CWDM OADM . Obidve sa nachádzajú na trhu.
Optické zosilňovače
Optické zosilňovače zvyšujú amplitúdu alebo zvyšujú zisk optických signálov prechádzajúcich vláknom priamym stimulovaním fotónov signálu extra energiou. Sú to zariadenia "vo vlákne". Optické zosilňovače zosilňujú optické signály v širokom spektre vlnových dĺžok. Toto je veľmi dôležité pre aplikáciu systému DWDM. Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA) sú najčastejšie používaným typom optických zosilňovačov. EDFA používané v systémoch DWDM sa niekedy nazývajú DWDM EDFA v porovnaní s systémami používanými v systémoch CATV alebo SDH. Ak chcete rozšíriť prenosovú vzdialenosť vášho systému DWDM, môžete získať všetky typy optických zosilňovačov vo Fiberstore, vrátane DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA a Raman Amplifier atď. DWDM EDFA.)
Transpondéry (meniče vlnových dĺžok)
Transpondéry konvertujú optické signály z jednej prichádzajúcej vlnovej dĺžky na inú výstupnú vlnovú dĺžku vhodnú pre aplikácie DWDM. Transpondéry sú opticko-elektrické-optické (OEO) vlnové dĺžky. Transpondér vykonáva operáciu OEO na konverziu vlnových dĺžok svetla, takže niektorí ľudia ich skrátene nazývali "OEO". V systéme DWDM transpondér prevádza optický signál klienta späť na elektrický signál (OE) a potom vykonáva funkcie 2R (Reamplify, Reshape) alebo 3R (Reamplify, Reshape a Retime). Nižšie uvedený obrázok ukazuje obojsmernú prevádzku transpondéra. Medzi klientským zariadením a systémom DWDM je umiestnený transpondér. Zľava doprava transpondér prijíma optický bitový tok pracujúci pri jednej konkrétnej vlnovej dĺžke (1310 nm). Transpondér prevádza pracovnú vlnovú dĺžku prichádzajúceho bitového toku na vlnovú dĺžku zodpovedajúcu ITU. Prenáša svoj výstup do systému DWDM. Na strane príjmu (sprava doľava) sa proces obráti. Transpondér prijíma bitový tok kompatibilný s ITU a konvertuje signály späť na vlnovú dĺžku, ktorú používa klientske zariadenie.
Transpondéry sa všeobecne používajú v systémoch WDM (2,5 až 40 Gbps), vrátane systémov DWDM, ale aj systémov CWDM. Fiberstore poskytuje rôzne WDM transpondéry (OEO konvertory) s rôznymi portami modulov (SFP na SFP, SFP + na SFP +, XFP na XFP atď.).
Ako fungujú komponenty systému DWDM spolu s technológiou DWDM
Ako systém DWDM pozostáva z týchto piatich komponentov, ako pracujú spoločne? Nasledovné kroky dávajú odpoveď (na nasledujúcom obrázku môžete vidieť aj celú štruktúru základného systému DWDM):
Pomocou technológie DWDM poskytujú systémy DWDM šírku pásma pre veľké množstvá dát. Kapacita systémov DWDM v skutočnosti narastá s postupujúcimi technológiami, ktoré umožňujú užšie odstupy, a teda vyššie počty vlnových dĺžok. DWDM sa však pohybuje aj mimo dopravy, aby sa stal základom všetkých optických sietí s poskytovaním vlnovej dĺžky a ochranou založenou na sieťach. Prepínanie na fotonickej vrstve umožní tento vývoj, rovnako ako smerovacie protokoly, ktoré umožňujú svetelným cestám prechádzať sieťou v podstate rovnakým spôsobom ako virtuálne obvody. S vývojom technológií môžu systémy DWDM potrebovať pokročilejšie komponenty, aby mohli využívať väčšie výhody.
