Een overzicht van DWDM-technologie en DWDM-systeemcomponenten
Telecommunicatie maakt veel gebruik van optische technieken waarbij de draaggolf tot het klassieke optische domein behoort. De golfmodulatie maakt overdracht mogelijk van analoge of digitale signalen tot een paar gigahertz (GHz) of gigabits per seconde (Gbps) op een drager met een zeer hoge frequentie, meestal 186 tot 196 THz. In feite kan de bitrate verder worden verhoogd met behulp van verschillende draaggolven die zich voortplanten zonder significante interactie op een enkele vezel. Het is duidelijk dat elke frequentie overeenkomt met een andere golflengte. Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) is gereserveerd voor zeer korte frequentieruimte. Deze blog behandelt een inleiding tot DWDM-technologie en DWDM-systeemcomponenten. De werking van elk onderdeel wordt afzonderlijk besproken en aan het einde van dit blog wordt de volledige structuur van een fundamenteel DWDM-systeem getoond.
Introductie tot DWDM-technologie
DWDM-technologie is een uitbreiding van optische netwerken. DWDM-apparaten (multiplexer of kortweg Mux) combineren de uitvoer van verschillende optische zenders voor transmissie via een enkele optische vezel. Aan het ontvangende einde scheidt een ander DWDM-apparaat (demultiplexer of kortweg DeMux) de gecombineerde optische signalen en geeft elk kanaal door aan een optische ontvanger. Er wordt slechts één optische vezel gebruikt tussen DWDM-apparaten (per transmissierichting). In plaats van één optische vezel per zender en ontvangerpaar te vereisen, laat DWDM verschillende optische kanalen toe om een enkele glasvezelkabel in te nemen. Zoals hieronder wordt weergegeven, biedt FOCC DWDM Mux / Demux, door hoogwaardige GWs-technologie van AAWG aan te nemen, een laag invoegverlies (typisch 3,5 dB) en hoge betrouwbaarheid. Met de bijgewerkte structuur kunnen deze DWDM-multiplexers en demultiplexers een eenvoudigere installatie bieden.
Een belangrijk voordeel van DWDM is dat het protocol- en bitrate-onafhankelijk is. Op DWDM gebaseerde netwerken kunnen gegevens verzenden in IP, ATM, SONET, SDH en Ethernet. Daarom kunnen op DWDM gebaseerde netwerken verschillende typen verkeer met verschillende snelheden via een optisch kanaal vervoeren. Voicemail-, e-mail-, video- en multimediagegevens zijn slechts enkele voorbeelden van services die tegelijkertijd in DWDM-systemen kunnen worden verzonden. DWDM-systemen hebben kanalen met golflengten op een onderlinge afstand van 0,4 nm.
DWDM is een type Frequency Division Multiplexing (FDM). Een fundamentele eigenschap van licht stelt dat individuele lichtgolven van verschillende golflengten onafhankelijk in een medium naast elkaar kunnen bestaan. Lasers zijn in staat om lichtpulsen te creëren met een zeer precieze golflengte. Elke individuele golflengte van licht kan een ander kanaal van informatie vertegenwoordigen. Door lichtpulsen van verschillende golflengten te combineren, kunnen veel kanalen gelijktijdig over een enkele vezel worden verzonden. Glasvezelsystemen gebruiken lichtsignalen binnen de infraroodband (golflengte van 1 mm tot 400 nm) van het elektromagnetische spectrum. Frequenties van licht in het optische bereik van het elektromagnetische spectrum worden meestal geïdentificeerd aan de hand van hun golflengte, hoewel de frequentie (afstand tussen lambda's) een meer specifieke identificatie oplevert.
DWDM Systeemcomponenten
Een DWDM-systeem bestaat over het algemeen uit vijf componenten: optische zenders / ontvangers, DWDM-mux / déMux-filters, optische multiplexers (OADM's), optische versterkers, transponders (golflengte-converters).
Optische zenders / ontvangers
Zenders worden beschreven als DWDM-componenten omdat ze de bronsignalen leveren die vervolgens worden gemultiplext. De kenmerken van optische zenders die in DWDM-systemen worden gebruikt, zijn van groot belang voor het systeemontwerp. Meerdere optische zenders worden gebruikt als lichtbronnen in een DWDM-systeem. Inkomende elektrische databits (0 of 1) activeren de modulatie van een lichtstroom (bijv. Een lichtflits = 1, de afwezigheid van licht = 0). Lasers maken lichtpulsen. Elke lichtpuls heeft een exacte golflengte (lambda) uitgedrukt in nanometer (nm). In een op een optische drager gebaseerd systeem wordt een stroom digitale informatie verzonden naar een fysieke laaginrichting, waarvan de uitvoer een lichtbron (een LED of een laser) is die een glasvezelkabel verbindt. Dit apparaat converteert het inkomende digitale signaal van elektrische (elektronen) naar optische (fotonen) vorm (elektrische naar optische conversie, EO). Elektrische enen en nullen triggeren een lichtbron die licht flitst (bijv. Licht = 1, weinig of geen licht = 0) in de kern van een optische vezel. EO-conversie heeft geen invloed op het verkeer. Het formaat van het onderliggende digitale signaal is ongewijzigd. Lichtpulsen propageren over de optische vezel door middel van totale interne reflectie. Aan het ontvangende uiteinde detecteert een andere optische sensor (fotodiode) lichtpulsen en converteert het inkomende optische signaal terug naar elektrische vorm. Een paar vezels verbindt meestal elke twee apparaten (één zendvezel, één ontvangvezel).
DWDM-systemen vereisen zeer precieze golflengten van licht om te werken zonder interchannelvervorming of overspraak. Verschillende individuele lasers worden meestal gebruikt om de afzonderlijke kanalen van een DWDM-systeem te maken. Elke laser werkt op een iets andere golflengte. Moderne systemen werken met 200, 100 en 50 GHz afstand. Nieuwere systemen ondersteunen een 25-GHz afstand en 12,5-GHz afstand wordt onderzocht. Over het algemeen zijn DWDM-transceivers (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, enz.) Die op 100 en 50 GHz werken tegenwoordig op de markt te vinden.
DWDM Mux / DeMux-filters
Meerdere golflengten (allemaal binnen de 1550 nm band) gecreëerd door meerdere zenders en opererend op verschillende vezels worden gecombineerd op één vezel door middel van een optisch filter (Mux filter). Het uitgangssignaal van een optische multiplexer wordt een samengesteld signaal genoemd. Aan het ontvangende einde scheidt een optisch druppelfilter (DeMux-filter) alle individuele golflengten van het samengestelde signaal uit tot afzonderlijke vezels. De afzonderlijke vezels voeren de gedemultiplexeerde golflengten door naar zoveel optische ontvangers. Meestal bevinden de componenten Mux en DeMux (zenden en ontvangen) zich in één behuizing. Optische Mux / DeMux-apparaten kunnen passief zijn. Component signalen worden multiplexed en gedisultiplexeerd optisch, niet elektronisch, daarom is geen externe stroombron vereist. De onderstaande afbeelding is een bidirectionele DWDM-bewerking. N lichtpulsen van N verschillende golflengten gedragen door N verschillende vezels worden gecombineerd door een DWDM Mux . De N-signalen worden gemultiplext op een paar optische vezels. Een DWDM DeMux ontvangt het samengestelde signaal en scheidt elk van de N-componentsignalen en geeft elk door aan een vezel. De verzonden en ontvangende signaalpijlen stellen apparatuur aan de cliëntzijde voor. Dit vereist het gebruik van een paar optische vezels; één voor verzenden, één voor ontvangen.
Optische add / drop multiplexers
Optische add / drop multiplexers (dwz OADM's) hebben een andere functie van "Toevoegen / Drop", vergeleken met Mux / DeMuxfilters. Hier is een figuur die de werking van een OADM met één kanaal laat zien. Deze OADM is ontworpen om alleen optische signalen toe te voegen of te laten vallen met een bepaalde golflengte. Van links naar rechts wordt een binnenkomend samengesteld signaal opgedeeld in twee componenten, drop en pass-through. De OADM daalt alleen de rode optische signaalstroom. De afgevallen signaalstroom wordt doorgegeven aan de ontvanger van een cliëntapparaat. De resterende optische signalen die door de OADM gaan, worden gemultiplext met een nieuwe toevoegsignaalstroom. De OADM voegt een nieuwe rode optische signaalstroom toe, die op dezelfde golflengte werkt als het verlaagde signaal. De nieuwe optische signaalstroom wordt gecombineerd met de pass-through signalen om een nieuw samengesteld signaal te vormen.
OADM ontworpen voor gebruik op DWDM-golflengten worden DWDM OADM genoemd , terwijl het werken op CWDM-golflengten CWDM OADM wordt genoemd . Beiden zijn nu op de markt te vinden.
Optische versterkers
Optische versterkers versterken de amplitude of voegen meer gain toe aan optische signalen die door een vezel gaan door de fotonen van het signaal direct met extra energie te stimuleren. Het zijn "glasvezel" -apparaten. Optische versterkers versterken optische signalen over een breed bereik van golflengten. Dit is erg belangrijk voor de DWDM-systeemtoepassing. Erbium-gedoopte vezelversterkers (EDFA's) zijn het meest gebruikte type optische vezelversterkers. EDFA's die worden gebruikt in DWDM-systemen worden soms DWDM EDFA genoemd, in vergelijking met die gebruikt in CATV- of SDH-systemen. Om de transmissieafstand van uw DWDM-systeem te verlengen, kunt u alle soorten optische versterkers in Fiberstore krijgen, inclusief DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA en Raman-versterker enz. (Hier is een figuur die de werking van een DWDM EDFA.)
Transponders (golflengten converters)
Transponders zetten optische signalen om van één binnenkomende golflengte naar een andere uitgaande golflengte die geschikt is voor DWDM-toepassingen. Transponders zijn optische-elektrisch-optische (OEO) golflengteomzetters. Een transponder voert een OEO-bewerking uit om golflengten van licht om te zetten, dus sommigen noemden die 'OEO' in het kort. Binnen het DWDM-systeem converteert een transponder het optische signaal van de cliënt terug naar een elektrisch signaal (OE) en voert dan ofwel de 2R (Reamplify, Reshape) of 3R (Reamplify, Reshape, en Retime) -functies uit. De onderstaande afbeelding toont een bidirectionele transponderbediening. Een transponder bevindt zich tussen een clientapparaat en een DWDM-systeem. Van links naar rechts ontvangt de transponder een optische bitstroom die werkt bij een bepaalde golflengte (1310 nm). De transponder converteert de operationele golflengte van de inkomende bitstroom naar een ITU-compatibele golflengte. Het verzendt zijn output naar een DWDM-systeem. Aan de ontvangzijde (van rechts naar links) is het proces omgekeerd. De transponder ontvangt een ITU-compliante bitstroom en converteert de signalen terug naar de golflengte die door de cliëntinrichting wordt gebruikt.
Transponders worden over het algemeen gebruikt in WDM-systemen (2,5 tot 40 Gbps), waaronder niet alleen DWDM-systemen, maar ook CWDM-systemen. Fiberstore biedt verschillende WDM-transponders (OEO-converters) met verschillende modulepoorten (SFP naar SFP, SFP + naar SFP +, XFP naar XFP, enz.).
Hoe DWDM-systeemcomponenten samenwerken met DWDM-technologie
Omdat het DWDM-systeem uit deze vijf componenten bestaat, hoe werken ze samen? De volgende stappen geven het antwoord (u kunt ook de hele structuur van een fundamenteel DWDM-systeem in de onderstaande figuur bekijken):
Met behulp van DWDM-technologie bieden DWDM-systemen de bandbreedte voor grote hoeveelheden gegevens. De capaciteit van DWDM-systemen neemt zelfs toe naarmate technologieën vordert die een grotere afstand, en dus hogere aantallen, van golflengten mogelijk maken. Maar DWDM gaat ook verder dan transport en wordt de basis voor volledig optische netwerken met golflengtebepaling en op netten gebaseerde beveiliging. Schakelen op de fotonische laag zal deze evolutie mogelijk maken, net als de routeringsprotocollen die lichtpaden toestaan om het netwerk te doorkruisen op vrijwel dezelfde manier als virtuele circuits dat tegenwoordig doen. Met de ontwikkeling van technologieën hebben DWDM-systemen mogelijk meer geavanceerde componenten nodig om grotere voordelen te kunnen bieden.