Ideale Lösung für bidirektionale WDM-Systeme – Einzelwellenlänge

Einführung

Es wird erwartet, dass in naher Zukunft der individuelle Kundenbedarf an symmetrischer Bandbreite bidirektionaler (BiDi) Signale in Kommunikationssystemen optischer Transportnetze, Zugangsnetze, drahtloser Backhaul-Netze und privater Übertragungsnetze alltäglich sein wird. Netzbetreiber müssen den Kundenbedarf erfüllen und gleichzeitig alle Anstrengungen unternehmen, um Investitions- und Betriebskosten einzusparen. Die Einwellenlängen- BiDi-Übertragungstechnologie bietet eine einzigartige Lösung, um diese scheinbar widersprüchlichen Ziele gleichzeitig zu erreichen, insbesondere in Zugangsnetzen wie FTTx und in drahtlosen Backhaul-Netzen zwischen einer Basisstation und einem Antennenturm oder einem Remote Radio Head (RRH), verglichen mit der derzeit verwendeten Zweiwellenlängen-BiDi-Übertragung und der Duplex-Übertragung. Dieser Artikel stellt die Vor- und Nachteile konkurrierender Technologien, die Funktionsprinzipien der Einwellenlängen-Übertragungstechnologie und ihrer Anwendungen sowie die BiDi-Übertragungsprodukte von Fiber-Mart dar.

Vergleich

Eine Vollduplex-Übertragungstechnologie nutzt ein Glasfaserpaar für die gleichzeitige Kommunikation in beide Richtungen. Beispielsweise bei einem P2P-Upstream-Signal vom Teilnehmer zur Vermittlungsstelle. Die optischen Transceiver an den beiden Enden einer Übertragungsstrecke können identisch sein, wenn für beide Richtungen eine Wellenlänge verwendet wird. Allerdings sind die Investitions- und Betriebskosten aufgrund der Kosten für zwei Glasfasern und deren Installation deutlich höher als bei den unten beschriebenen BiDi-Technologien, die nur eine Glasfaser verwenden. Diese Technologie kann sowohl in der Wavelength Division Multiplexing (WDM)-Kommunikation als auch in der P2P-Kommunikation eingesetzt werden.

Ein BiDi-Übertragungssystem mit einer Wellenlänge hingegen nutzt eine Glasfaser und eine Wellenlänge für die gleichzeitige Kommunikation in beide Richtungen. In einem P2P-Zugangsnetz kann die Wellenlänge beispielsweise sowohl für Downstream- als auch für Upstream-Signale 1550 nm (oder 1310 nm) betragen. Dies reduziert die Investitions- und Betriebskosten für die Netzbetreiber, da sie nur einen optischen Transceiver mit 1550 nm (oder 1310 nm) einsetzen müssen. Dies garantiert zudem eine fehlerfreie Installation der Transceiver ohne Verwechslungen, da alle Transceiver identisch sind und nur eine Glasfaser vorhanden ist. In einem WDM-BiDi-System ist dies der einzige praktikable Ansatz, um jedem Kanal eine vollständig bidirektional dedizierte (oder symmetrische) Bandbreite bereitzustellen. Bei dieser Technologie kann es zwischen Upstream- und Downstream-Signalen zu Übersprechen und interferometrischen Schwebungen kommen. Diese entstehen durch Reflexionen an der Schnittstelle zwischen Transceiver und Kanalverbindungsfaser mit PC- (oder UPC-) Steckverbindern und können den maximal zulässigen Kanalverlust bzw. die maximale Übertragungsdistanz begrenzen. Diese Reflexionen können jedoch durch die Verwendung von APC-Steckverbindern gemildert werden.

Die folgende Tabelle fasst die Vor- und Nachteile verschiedener BiDi-Übertragungstechnologien zusammen. BiDi mit einer Wellenlänge weist gegenüber zwei anderen konkurrierenden Technologien, BiDi mit zwei Wellenlängen und Duplex, deutliche Vorteile auf.

Prinzip

Die BiDi-Übertragungstechnologie mit einer Wellenlänge ermöglicht über eine einzelne Glasfaser die gleichzeitige Kommunikation in beide Richtungen auf nahezu gleicher Wellenlänge. Die folgende Abbildung zeigt ein einfaches Beispiel für ein solches Übertragungssystem: ein optisches P2P-Kommunikationssystem, das aus einer OutSide Plant (OSP)-Glasfaserverbindung über eine einzelne Glasfaser als Übertragungsmedium und identischen Transceivern an beiden Enden der Glasfaserverbindung besteht. Die Signalwellenlängen der beiden Transceiver – Downstream-Signal von Tx 1 und Upstream-Signal von Tx 2 – liegen sehr nahe beieinander, weshalb dieser Ansatz als „BiDi-Übertragung mit einer Wellenlänge“ bezeichnet wird.

Anwendungen

Die BiDi-Übertragungstechnologie mit einer Wellenlänge findet breite Anwendung in optischen Transportnetzen, Zugangsnetzen wie FTTx-Netzen, drahtlosen Backhaul-Netzen und privaten Übertragungsnetzen, auch wenn die Übertragungsdistanz begrenzt sein kann, da die meisten eingesetzten optischen Übertragungsnetze mit PC-Anschlüssen ausgestattet sind und begrenzte Reflexionen aufweisen können. Aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile gegenüber anderen Technologien kann sie jedoch für P2P- und WDM-Übertragungssysteme mit Entfernungen von bis zu 20 km sehr attraktiv sein. Darüber hinaus kann die Übertragungsdistanz deutlich auf bis zu 120 km verlängert werden, wenn die Reflexion durch APC-Anschlüsse minimiert wird.

Bei der WDM-BiDi-Übertragungsanwendung ist diese BiDi-Übertragung mit einer einzigen Wellenlänge nur dann ein praktikabler Ansatz, wenn jedem Kanal eine vollständig bidirektional dedizierte (oder symmetrische) Bandbreite zur Verfügung gestellt werden soll. Die BiDi-Übertragungstechnologie mit zwei Wellenlängen kann nicht jedem Kanal gleichzeitig eine vollständig dedizierte Bandbreite in beide Richtungen zuweisen, da alle Teilnehmer eine gemeinsame Wellenlänge in einer Richtung nutzen müssen, z. B. 1310 nm im Upstream bei der TDM-Technologie.

Die BiDi-Übertragungstechnologie mit einer Wellenlänge eignet sich auch gut zur Unterstützung drahtloser Backhaul-Netzwerke, wie etwa Verbindungen zwischen einer CO und einer Basisstation, einer Basisstation und einem RRH, die über ein optisches WDM-BiDi-System verbunden sind (siehe Abbildung unten), einer Basisstation und vielen Picozellen entlang der Straßen in Ballungsgebieten sowie einer Verbindung zwischen einer Basisstation und Antennen auf einem Turm.

Abschluss

Die bidirektionale Übertragung mit einer Wellenlänge kann für P2P-Systeme mit Verbindungslängen von bis zu 20 km und für WDM-Systeme mit Verbindungslängen von bis zu 120 km sehr kostengünstig sein. Die Übertragungsdistanz kann deutlich verlängert werden, wenn die Reflexion durch APC-Steckverbinder minimiert wird. Diese Technologie ist nur für WDM-BiDi-Systeme eine praktikable Lösung, wenn jeder Kanal eine vollständig bidirektional dedizierte Bandbreite benötigt. Insbesondere für drahtlose Backhaul-Netzwerke ist sie bestens geeignet, um den stetig steigenden Bedarf an Bandbreite und Verkehrsaufkommen zu decken.