WDM

1. DWDM is de afkorting van Dense Wavelength Division Multiplexing, een lasertechnologie die wordt gebruikt om de bandbreedte op bestaande glasvezel-backbone-netwerken te vergroten. Preciezer gezegd, de technologie is om de nauwe spectrale afstand van een enkele vezeldrager in een gespecificeerde optische vezel te multiplexen om de haalbare transmissieprestaties te gebruiken (bijvoorbeeld om de minimale mate van dispersie of demping te bereiken). Gezien de informatieoverdrachtcapaciteit kan het totale aantal benodigde optische vezels worden verminderd.

Twee, Win32-apparaatstuurprogramma-architectuur

3. Locomotief term: WDM: Wire Digram Manual, lijnconstructiehandleiding. De handleiding bepaalt de aansluiting en indeling van vliegtuiglijnen.

Wavelength Division Multiplexing (Wavelength Division Multiplexing) is een technologie die meerdere lasers gebruikt om tegelijkertijd meerdere lasers van verschillende golflengten op een enkele vezel te sturen. Elk signaal wordt verzonden in zijn unieke kleurenband nadat gegevens (tekst, spraak, video, enz.) Zijn gemoduleerd. WDM kan de capaciteit van de bestaande glasvezelinfrastructuur van telefoonmaatschappijen en andere operators sterk vergroten. Fabrikanten hebben WDM-systemen geïntroduceerd, ook wel DWDM-systemen (Dense Wavelength Division Multiplexing) genoemd. DWDM

Het ondersteunt de gelijktijdige transmissie van meer dan 150 lichtgolven van verschillende golflengten, en elke lichtgolf kan een datatransmissiesnelheid bereiken van maximaal 10 Gb / s. Dit systeem kan een datatransmissiesnelheid van meer dan 1 TB / s leveren op een optische kabel die dunner is dan een haar.

Optische communicatie is een manier waarop licht signalen vervoert voor transmissie. Op het gebied van optische communicatie zijn mensen gewend om ze op golflengte te noemen in plaats van op frequentie. Daarom is de zogenaamde Wavelength Division Multiplexing (WDM) in wezen frequentiedeling-multiplexing. WDM is een systeem dat meerdere golflengten (kanalen) op één optische vezel draagt, en één optische vezel omzet in meerdere" virtuele" vezels. Uiteraard werkt elke virtuele vezel onafhankelijk op een andere golflengte, wat de transmissiecapaciteit van de optische vezel aanzienlijk verbetert. . Vanwege de economie en effectiviteit van WDM-systeemtechnologie is dit het belangrijkste middel geworden om het huidige communicatienetwerk via optische vezels uit te breiden. Als systeemconcept kent de golflengteverdeling-multiplextechnologie gewoonlijk drie multiplexmethoden, namelijk golflengteverdeling-multiplexing met golflengten van 1310 nm en 1550 nm, schaarse golflengteverdeling-multiplexing (CWDM, Coarse Wavelength Division Multiplexing) en dichte golflengteverdeling-multiplexing (DWDM , Dense Wavelength Division Multiplexing).

Twee golflengtes
Deze multiplextechnologie gebruikte begin jaren zeventig slechts twee golflengten: één golflengte in het venster van 1310 nm en één golflengte in het venster van 1550 nm. WDM-technologie werd gebruikt om transmissie met één vezel via twee vensters te bereiken. Dit was het eerste gebruik van multiplexing met golflengteverdeling. .

Grove golflengteverdeling multiplexen
Na de toepassing in backbone-netwerken en langeafstandsnetwerken, is golflengteverdeling-multiplextechnologie ook begonnen te worden gebruikt in grootstedelijke netwerken, voornamelijk verwijzend naar grove golflengteverdeling-multiplextechnologie. CWDM gebruikt een breed venster van 1 200 tot 1 700 nm en wordt voornamelijk gebruikt in systemen met een golflengte van 1550 nm. Uiteraard wordt ook een golflengteverdelingsmultiplexer met een golflengte van 1 310 nm ontwikkeld. De afstand tussen aangrenzende kanalen van de grove golflengteverdeling-multiplexinrichting (groot golflengte-interval) is in het algemeen> 20 nm, en het aantal golflengten is in het algemeen 4 of 8 golven, tot 16 golven. Wanneer het aantal gemultiplexte kanalen 16 of minder is, omdat de DFB-laser die in het CWDM-systeem wordt gebruikt geen koeling vereist, heeft het CWDM-systeem meer voordelen dan het DWDM-systeem in termen van kosten, energieverbruikvereisten en apparatuurafmetingen. CWDM wordt steeds vaker gebruikt. Geaccepteerd door de industrie. CWDM hoeft niet te kiezen voor dure dichte golflengteverdelingsmultiplexers en" optische versterker" EDFA's, en hoeft alleen goedkope meerkanaals laserzendontvangers als relais te gebruiken, dus de kosten worden aanzienlijk verlaagd. Tegenwoordig zijn veel fabrikanten in staat geweest om commerciële CWDM-systemen te leveren met 2 tot 8 golflengten, die geschikt zijn voor gebruik in steden waar het geografische gebied niet bijzonder groot is en de ontwikkeling van datadiensten niet erg snel gaat.

Dichte Golflengteverdeling Multiplexing
Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) -technologie kan 8 tot 160 golflengten dragen, en met de voortdurende ontwikkeling van DWDM-technologie neemt de bovengrens van het gedemultiplexte golfgetal nog steeds toe en is het interval over het algemeen ≤ 1,6 nm, dat voornamelijk wordt gebruikt in transmissiesysteem over lange afstand. Dispersiecompensatietechnologie is nodig in alle DWDM-systemen (om de niet-lineaire vervorming in systemen met meerdere golflengten - viergolfmenging te overwinnen). In DWDM-systemen met 16 golflengten worden over het algemeen conventionele dispersiecompenserende vezels gebruikt voor compensatie, terwijl in DWDM-systemen met 40 golflengte dispersie-hellingcompenserende vezels moeten worden gebruikt voor compensatie. DWDM kan gelijktijdig verschillende golflengten in dezelfde vezel combineren en verzenden. Om een ​​effectieve transmissie te garanderen, wordt één vezel omgezet in meerdere virtuele vezels. Met DWDM-technologie kan een enkele optische vezel dataverkeer tot 400 Gbit / s verzenden. Omdat fabrikanten meer kanalen aan elke optische vezel toevoegen, ligt de transmissiesnelheid van terabit per seconde voor de deur.

techinque niveau
Wat het testniveau van de transmissiecapaciteit van het bestaande WDM-systeem betreft, is het 1,6Tbit / s (160 (10Gbit / s) WDM-systeem van Nortel en andere bedrijven succesvol geweest. Op een latere beurs lanceerde Nortel de 80 (80Gbit / s) WDM-systeem. Het systeem heeft een totale capaciteit van 6,4Tbit / s. Daarnaast heeft Lucent een wereldrecord van 1022 golflengten gecreëerd met een optische versterker met een spectrumbreedte van 80nm. Tegelijkertijd hebben we leerde over de verschillende indicatoren van de bestaande WDM-systemen van enkele wereldberoemde bedrijven.

In China is het onderzoek en de ontwikkeling van WDM-technologie niet alleen actief, maar vordert het ook zeer snel. De vijf instituten van Wuhan Research Institute of Post and Telecommunications (WRI), Peking University, Tsinghua University en het Ministry of Post and Telecommunications hebben achtereenvolgens transmissie-experimenten of bouwtestprojecten uitgevoerd. Bijvoorbeeld: Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications voerde in oktober 1997 met succes een 16 (2,5 Gbit / s600 km unidirectioneel transmissiesysteem) uit en demonstreerde een 32 (2,5 Gbit / s WDM) op de Beijing' 98 International Communication Exhibition in Oktober 1998. Transmissiesysteem, en een WDM-systeem met een capaciteit van 40 (10Gbit / s) is ook getest voor transmissie, en een geavanceerd WDM-systeem wordt getest.

Huawei, Ericsson, ZTE, Fiberhome en andere fabrikanten hebben WDM-gerelateerde lay-outs en het wereldwijde marktaandeel van Huawei' s WDM is naar de eerste plaats gestegen. 100G WDM-producten zijn officieel gecommercialiseerd en 400G technische verificatie en experimenten zijn getest in het laboratorium.

Vooruitzichten
WDM is een multiplextechnologie in het optische domein. De vorming van een netwerk met optische lagen, het" volledig optische netwerk" ;, zal de hoogste fase van optische communicatie zijn. Het opzetten van een optische netwerklaag op basis van WDM en OXC (optische kruisverbinding), het realiseren van de end-to-end volledig optische netwerkverbinding van gebruikers en het elimineren van het knelpunt van foto-elektrische conversie met een pure" volledig optische netwerk" zal de toekomstige trend zijn. WDM-technologie is nog steeds gebaseerd op een point-to-point-benadering, maar point-to-point WDM-technologie is de eerste en belangrijkste stap van volledig optische netwerkcommunicatie. De toepassing en praktijk ervan dragen bij aan de ontwikkeling van volledig optische netwerken.

gebruik
DWDM kan verschillende golflengten tegelijkertijd in dezelfde vezel combineren en verzenden. Om de effectiviteit te garanderen, wordt één vezel omgezet in meerdere virtuele vezels. Daarom, als u van plan bent om 8 glasvezeldragers (OC) te multiplexen, dat wil zeggen, 8 signalen in een enkele vezel te verzenden, zal de transmissiecapaciteit toenemen van 2,5 Gb / s naar 20 Gb / s. Door het gebruik van DWDM-technologie is de datastroom die door een enkele optische vezel kan worden verzonden tot 40 Gb / s. Aangezien fabrikanten meer kanalen aan elke vezel toevoegen, ligt de transmissiesnelheid van terabit per seconde om de hoek.

technologie
Wavelength Division Multiplexing (WDM) is het combineren van twee of meer optische dragersignalen van verschillende golflengten (met verschillende informatie) aan het verzendende uiteinde door een multiplexer (ook bekend als een multiplexer) en deze te koppelen aan de optische. optische vezel van de lijn; aan de ontvangende kant worden de optische dragers van verschillende golflengten gescheiden door een demultiplexer (ook bekend als een demultiplexer of demultiplexer), en vervolgens voert de optische ontvanger verdere verwerking uit om het oorspronkelijke signaal te herstellen. Deze technologie waarbij twee of veel optische signalen van verschillende golflengten gelijktijdig in dezelfde optische vezel worden verzonden, wordt golflengteverdelingsmultiplexing genoemd.

WDM is in wezen een FDM-technologie voor frequentiedeling-multiplexing in het optische domein. Elk golflengtekanaal wordt gerealiseerd door frequentiedomeinverdeling, en elk golflengtekanaal neemt de bandbreedte van een deel van de vezel in beslag. De golflengten die door het WDM-systeem worden gebruikt, zijn allemaal verschillend, dat wil zeggen de specifieke standaardgolflengte. Om het te onderscheiden van de gewone golflengte van het SDH-systeem, wordt het soms de gekleurde optische interface genoemd, en de optische interface van het gewone optische systeem wordt" witte optische poort" of" witte optische poort"" ;.

Het ontwerp van het communicatiesysteem is anders en de intervalbreedte tussen elke golflengte is ook anders. Volgens de verschillende kanaalafstanden kan WDM worden onderverdeeld in CWDM (Sparse Wavelength Division Multiplexing) en DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). Het kanaalinterval van CWDM is 20 nm en het kanaalinterval van DWDM is van 0,2 nm tot 1,2 nm, dus ten opzichte van DWDM wordt CWDM de sparse golflengteverdeling-multiplextechnologie genoemd.

Kenmerken
(1) Transmissie met zeer grote capaciteit.

Aangezien de gemultiplexte optische kanaalsnelheid van het WDM-systeem 2,5 Gbit / s, 10 Gbit / s, etc. kan zijn en het aantal gemultiplexte optische kanalen 4, 8, 16, 32 of zelfs meer kan zijn, is de transmissiecapaciteit van de systeem kan 300-400 Gbit / s bereiken, of zelfs meer.

(2) Bespaar vezelbronnen.

Voor een systeem met één golflengte heeft één SDH-systeem een ​​paar optische vezels nodig; voor een WDM-systeem, ongeacht hoeveel SDH-subsystemen er zijn, heeft het hele multiplexsysteem slechts een paar optische vezels nodig. Voor 16 2,5 Gbit / s-systemen heeft een systeem met enkele golflengte bijvoorbeeld 32 optische vezels nodig, terwijl voor een WDM-systeem slechts twee optische vezels nodig zijn.

(3) Transparante transmissie van elk kanaal, soepele upgrade en uitbreiding.

Zolang het aantal gemultiplexte kanalen en apparatuur wordt vergroot, kan de transmissiecapaciteit van het systeem worden vergroot om uitbreiding te bereiken. De gemultiplexte kanalen van het WDM-systeem zijn onafhankelijk van elkaar, dus elk kanaal kan transparant verschillende servicesignalen verzenden, zoals spraak, data en afbeeldingen, enz., Interfereren niet met elkaar, wat de gebruikers veel gemak biedt.

(4) Gebruik EDFA om transmissie over zeer lange afstanden te realiseren.

EDFA heeft de voordelen van hoge versterking, brede bandbreedte, weinig ruis, enz., En het optische versterkingsbereik is 1530 (1565 nm, maar het relatief vlakke deel van de versterkingscurve is 1540 (1560 nm), wat bijna de 1550 nm werkende golflengte kan dekken. bereik van het WDM-systeem.Een EDFA met een brede bandbreedte kan de gemultiplexte optische kanaalsignalen van het WDM-systeem tegelijkertijd versterken om de transmissie op ultra-lange afstand van het systeem te realiseren en de situatie te vermijden dat elk optisch transmissiesysteem een ​​optische versterker WDM-systeem De ultralange transmissieafstand kan honderden kilometers bedragen, terwijl veel relaisapparatuur wordt bespaard en de kosten worden verlaagd.

(5) Verbeter de betrouwbaarheid van het systeem.

Aangezien de meeste WDM-systemen opto-elektronische apparaten zijn en de betrouwbaarheid van opto-elektronische apparaten hoog is, kan de betrouwbaarheid van het systeem ook worden gegarandeerd.

(6) Het kan een volledig optisch netwerk vormen.

Volledig optisch netwerk is de ontwikkelingsrichting van het transmissienetwerk voor optische vezels in de toekomst. In het volledig optische netwerk wordt de op- en neerwaartse verbinding van verschillende services gerealiseerd door optische signalen op het optische pad te plannen, waardoor de bottleneck van elektronische apparaten bij E / O-conversie wordt geëlimineerd. Het WDM-systeem kan worden gemengd met OADM en OXC om een ​​volledig optisch netwerk te vormen met hoge flexibiliteit, hoge betrouwbaarheid en hoge overlevingskansen om te voldoen aan de ontwikkelingsbehoeften van transmissienetwerken met bandbreedte.

Voordeel
Een belangrijk voordeel van DWDM is dat het protocol en de transmissiesnelheid niet relevant zijn. Op DWDM gebaseerde netwerken kunnen IP-protocollen, ATM-, SONET / SDH- en Ethernet-protocollen gebruiken om gegevens te verzenden. De verwerkte datastroom ligt tussen 100 Mb / s en 2,5 Gb / s. Op deze manier kunnen op DWDM gebaseerde netwerken zich in een laserkanaal bevinden. Het verzendt verschillende soorten dataverkeer met verschillende snelheden. Vanuit het oogpunt van QoS (Quality of Service) reageren op DWDM gebaseerde netwerken snel op een goedkope manier op bandbreedtevereisten van klanten en protocolwijzigingen. Wetenschap en technologie worden elke dag bijgewerkt, en 1600G, 800G en 400G worden veel gebruikt in nationale hoofdlijnen, provinciale hoofdlijnen en gemeentelijke hoofdlijnen. Neem 1600G als voorbeeld: in theorie, als de optische kabel volledig is uitgerust, kan één optische vezel 160 10G-services dragen. Verbeter het gebruik van optische vezels aanzienlijk. Uiteraard zijn de eisen aan optische kabels ook erg hoog. De theoretische waarde en de werkelijke waarde zijn verschillend. In daadwerkelijke toepassingen, om het uitvalpercentage te voorkomen, is het zeldzaam om een ​​honderd-kanaals service op dezelfde optische vezel te gebruiken.

Architectuur
Architectuur van Win32-apparaatstuurprogramma

status quo
De noodzaak om nieuwe bedrijven en nieuwe soorten pc-randapparatuur te ondersteunen, stelt nieuwe uitdagingen voor de ontwikkeling van stuurprogramma's. De nieuwe bus verhoogt het aantal apparaten en de vraag naar apparaatstuurprogramma's. De continue toename van verschillende functies op het apparaat maakt de ontwikkeling van de driver steeds ingewikkelder. Tegelijkertijd vereisen interactieve toepassingen met snelle respons een nauwe integratie van software en hardware. In 1997 vond er verdere ontwikkeling plaats in het Unified Win32 Driver Model (WDM) voor Windows 95 en Windows NT, waarbij met al deze factoren rekening werd gehouden. WDM maakt het gebruik van een enkele driverbron (x 86 binair) mogelijk om tegelijkertijd nieuwe bussen en nieuwe apparaten in Windows 95 en Windows NT te ondersteunen.

doelen
Het belangrijkste doel van WDM is om de ontwikkeling van stuurprogramma's te vereenvoudigen door een flexibele manier te bieden om het aantal en de complexiteit van stuurprogramma's te verminderen en te verminderen die moeten worden ontwikkeld op basis van het realiseren van ondersteuning voor nieuwe hardware. WDM moet ook een gemeenschappelijk raamwerk bieden voor plug-and-play en energiebeheer van apparaten. WDM is een sleutelcomponent om eenvoudige ondersteuning en handig gebruik van nieuwe apparatuur te realiseren.

Om deze doelen te bereiken, kan WDM alleen worden gebaseerd op een reeks algemene services die worden geleverd door het Windows NT I / O-subsysteem. WDM heeft de functies verbeterd die bestaan ​​uit een reeks kernuitbreidingen om plug-and-play, energiebeheer van apparaten en snelle I / O-stroom te ondersteunen. Naast de gebruikelijke platformdiensten en uitbreidingen, implementeert WDM ook een modulaire, hiërarchische structuur van microdrivers. Het type driver implementeert de functionele interfaces die nodig zijn om de universele bus, protocol of apparaatklasse te ondersteunen. Het algemene kenmerk van het klassestuurprogramma is het bieden van de noodzakelijke voorwaarden voor de standaardisatie van de opdrachtinstellingen, protocollen en businterfaces van logische apparaten die nodig zijn voor hergebruik van code. WDM' s ondersteuning voor standaardinterfaces vermindert het aantal en de complexiteit van apparaatstuurprogramma's die vereist zijn voor Windows 95 en Windows NT.

Hardware-ondersteuning
De mini-driver maakt de uitbreiding van de generieke class driver mogelijk om de ondersteuning voor een specifiek apparaatprotocol of fysieke programmeerinterface te realiseren. Een ministuurprogramma kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een ​​uitbreiding op het IEEE 1394-bus-type stuurprogramma te implementeren om een ​​specifieke programmeerinterface van de hostcontroller te ondersteunen. Minidrivers zijn heel gemakkelijk te ontwikkelen, omdat ze kunnen worden geïmplementeerd door simpelweg de algemene functies van de driverinterface uit te breiden. Hoewel de mini-driver eenvoudig te ontwerpen is, kunnen de voordelen van hergebruik van de mini-driver-module ook worden gerealiseerd door de standaard apparaatprogrammeerinterface te ondersteunen. De USB-hostcontrollerinterface (OpenHCI of UHCI) is hier een voorbeeld van.

Dankzij de modulaire WDM-systeemstructuur en de flexibele en uniforme interface kan het besturingssysteem verschillende apparaatstuurprogrammamodules dynamisch configureren om specifieke apparaten te ondersteunen. Dankzij de modulaire WDM-systeemstructuur en de flexibele en uniforme interface kan het besturingssysteem verschillende drivermodules dynamisch configureren om specifieke apparaten te ondersteunen. Een typische driver-stack is samengesteld uit apparaten voor algemeen gebruik, protocollen en bus-type drivers verbonden met een specifiek protocol en een specifieke bus-minidriver. Het besturingssysteem kan bijvoorbeeld een stuurprogrammagroep configureren om een ​​dergelijke camera te ondersteunen, de commando's ervan worden gedefinieerd door de beeldklasse en het wordt uitgegeven volgens de functiecontroleprotocol (FCP) -klasse van de IEEE 1394-busklasse. Deze flexibiliteit maakt het ook gemakkelijk om een ​​multifunctioneel apparaat te ondersteunen door simpelweg een mini-driver te implementeren om de multifunctionele hardware te verbinden met de interfaces van verschillende apparaatklassen. Het dynamisch opbouwen van WDM-stuurprogrammastapel is de sleutel om plug-and-play apparaatondersteuning te realiseren.

systeemtoepassingen
WDM-services maken het mogelijk om een ​​snel responsmodel te implementeren voor Windows NT en Windows 95. WDM biedt meerdere uitvoeringsprioriteiten, waaronder kernthreads en niet-kernthreads, IRQ-niveaus en uitgestelde programmaoproepen (DPC). Alle WDM-klassen en mini-stuurprogramma's worden uitgevoerd als geprivilegieerde threads in de kernstatus (laag 0) (niet onderbroken door de CPU-planner). 32 IRQ-niveaus kunnen worden gebruikt om de prioriteit van hardware-interruptservices te onderscheiden. Voor elke onderbreking wordt de DPC in de wachtrij geplaatst om te wachten totdat de IRQ-serviceroutine met onderbreking is voltooid voordat deze wordt uitgevoerd. DPC's hebben de reactie van het systeem' op interrupts aanzienlijk verbeterd door de tijd dat interrupts verboden zijn effectief te verkorten. Voor x 86- gebaseerde pc-systemen die multiprocessors gebruiken, is de interruptondersteuning onder Windows NT gebaseerd op Intel' s multiprocessor-specificatie versie 1.4.

software applicatie
Voor toepassingen die actieve multimedia vereisen, biedt WDM een snel reagerende interface in de kernstatus om I / O-streams te verwerken. De WDM-streaminterface wordt geleverd via een standaard WDM-interface. Voor WDM kan een multimediastream worden verwerkt door een of meer softwarefilters en apparaatstuurprogramma's. Om de verwerking van de I / O-stroom te versnellen, heeft de WDM-stroom rechtstreeks toegang tot de hardware, waardoor de vertraging wordt vermeden die wordt veroorzaakt door de conversie tussen de niet-kernstatus en de kernstatus, en bespaart ook de tussenliggende I / O-bufferbehoefte .

Om volledig te profiteren van de voordelen die WDM biedt, wordt aanbevolen dat u plug-and-play-compatibele ingangs-, geluids-, grafische en opslagrandapparatuur voor energiebeheer gebruikt met behulp van USB en IEEE 1394.

Het WDM-stuurprogramma kan naast het bestaande Windows NT-stuurprogramma op Windows NT bestaan, of het kan naast het bestaande Windows 95-stuurprogramma op Windows 95 bestaan. Bestaande stuurprogramma's voor Windows NT en Windows 95 blijven ondersteund, maar de geavanceerde voordelen van WDM kunnen niet worden ondersteund. gebruikt. Het uitbreidbare stuurprogramma van de WDM-klasse dat door Microsoft wordt geleverd, is de beste keuze om nieuwe apparaten te ondersteunen. Voordat u begint met het ontwikkelen van een nieuw WDM-stuurprogramma, moeten hardwareontwikkelaars Microsoft raadplegen voor ondersteuningsinformatie voor een bepaalde apparaatklasse. Zodra het mogelijk is, gebruikt u de methode om het klassestuurprogramma slechts één keer te schrijven en vervolgens het WDM-ministuurprogramma te gebruiken om het uit te breiden tot een stuurprogramma voor een specifieke hardware-interface.