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La aparición de CWDM (divisio de longitud de onda gruesa
n multiplexación) permite a los operadores encontrar una solución de transmisión de bajo costo y alto rendimiento. Debido a su bajo costo, bajo consumo de energía, tamaño pequeño y otras ventajas, CWDM se ha utilizado ampliamente en las redes de transporte metropolitano. Muchos fabricantes nacionales y extranjeros también han comenzado a desarrollar y lanzar productos, y la UIT también está acelerando su proceso de normalización. La tecnología CWDM mejora la utilización de la fibra y brinda a los operadores y usuarios una mayor flexibilidad. Este artículo analizará las tecnologías clave, como las características de CWDM, la selección de longitud de onda y el tipo de fibra, y hará una comparación detallada entre CWDM y DWDM. Finalmente, se prospecta la aplicación y desarrollo de CWDM.
Ventajas de las redes de transporte metropolitano del sistema CWDM
La mayor ventaja del sistema CWDM es su bajo costo, que se manifiesta principalmente en varios aspectos del dispositivo, el consumo de energía y la integración.
La tecnología CWDM reducirá en gran medida el costo de construcción, operación y mantenimiento, especialmente el costo de los láseres y los multiplexores/demultiplexores. Para sistemas DWDM con un intervalo de longitud de onda inferior a 50 GHz, el láser necesita utilizar un circuito de control de temperatura preciso para controlar la longitud de onda. Y a veces se requiere un casillero de longitud de onda para garantizar la precisión y estabilidad de la longitud de onda. Un multiplexor óptico (tipo filtro) requiere cientos de capas de dispositivos de película dieléctrica multicapa. Para evitar la diafonía entre la misma frecuencia y diferentes frecuencias, se debe utilizar filtrado múltiple. CWDM no requiere tecnologías complejas como enfriamiento por láser, bloqueo de longitud de onda y recubrimiento preciso, lo que reduce en gran medida los costos de equipo.
El sistema láser DWDM integra un refrigerador Peltier. El circuito de control y detección de temperatura utiliza una gran cantidad de energía y consume aproximadamente 4 W por longitud de onda. El láser no refrigerado CWDM y su circuito de control solo requieren aproximadamente 0,5 W por longitud de onda. Para sistemas DWDM de alta velocidad y longitudes de onda múltiples, el control del consumo de energía de un solo disco es un problema difícil en el diseño del sistema. El bajo consumo de energía del sistema CWDM que utiliza un láser no refrigerado reduce las baterías de respaldo de energía y reduce los costos.
El tamaño físico del láser CWDM es mucho menor que el del láser DFB. El tamaño del transmisor óptico DWDM es aproximadamente 5 veces mayor que el del transmisor óptico CWDM. Debido a la estructura del láser CWDM y al circuito de control simple, un solo módulo puede realizar un transceptor óptico multicanal. En la actualidad, los dispositivos comerciales han conseguido un transceptor de 4 canales integrado en un módulo con un tamaño de tan solo 16cm´9cm´1,65cm, lo que equivale a un tamaño de reenvío óptico de un sistema DWDM. El sistema CWDM no utiliza amplificadores ópticos, por lo que puede diseñarse como un dispositivo compacto de escritorio o tipo caja, lo cual es muy conveniente para la instalación y el mantenimiento.
La tecnología de CWDM
G.694.2 define 18 longitudes de onda nominales de CWDM de 1270 nm a 1610 nm, y el intervalo de longitud de onda es de 20 nm. Este intervalo permite la transmisión simultánea de varias longitudes de onda bajo la condición de utilizar una fuente de luz no refrigerada. La longitud de onda CWDM cubre las bandas O, E, S, C, L y otras cinco bandas del sistema de fibra monomodo.
La temperatura de funcionamiento (temperatura del tubo) de los láseres no refrigerantes suele oscilar entre 0 °C y 70 °C, y su coeficiente de deriva térmica es de aproximadamente 0,08 nm/°C. El valor de la longitud de onda central nominal se refiere a la longitud de onda de salida del láser a temperatura normal, es decir, 23 °C. Las características de filtrado de los dispositivos pasivos (como los multiplexores) apenas cambian con la temperatura. Generalmente se cree que la longitud de onda central nominal de los dispositivos pasivos debe estar alineada con la longitud de onda de la señal de salida del láser a 35°C, porque 35°C está en el medio de todo el rango de temperatura de funcionamiento. En otras palabras, la longitud de onda central nominal del dispositivo pasivo debe ser l0 más el valor de deriva de la longitud de onda de la salida del láser de 23°C a 35°C, es decir, l0 + 0,08 nm/°C *(35°C -23 °C) = l0+1nm. Para resolver el problema de la diferencia de longitud de onda causada por la diferencia entre la temperatura nominal de la longitud de onda del láser y la temperatura de funcionamiento real. La ITU cambia la longitud de onda G.694.2 hacia arriba en 1 nm (1271 nm/1291 nm/.../1611 nm), de modo que la longitud de onda del láser solo funcionará a (1270 nm/1290 nm/.../1610 nm) en el entorno real.
En la aplicación real, los productos CWDM tienen principalmente dos formas: sistema de 8 longitudes de onda y sistema de 16 longitudes de onda. El sistema de 8 longitudes de onda es un sistema con muchas aplicaciones. En teoría, cualquiera de las 18 opciones de longitud de onda ofrecidas por la UIT se puede utilizar como longitud de onda operativa. Sin embargo, considerando el tipo y las características de pérdida de la fibra óptica que se ha tendido, la longitud de onda 8 generalmente se selecciona en (1460-1620) nm, es decir, la banda S+C+L, evitando la banda E del pico de agua de la fibra y la banda O con mayor pérdida. AdditiSe requieren requisitos especiales para las fibras ópticas. El sistema de 16 longitudes de onda impondrá requisitos sobre el tipo de fibra, es decir, se debe utilizar una fibra de "onda completa" con pérdida plana, y actualmente dicha fibra rara vez se utiliza. CWDM se utiliza principalmente en el área de acceso que carece de fibra óptica y la capacidad de 8 ondas puede satisfacer en su mayoría los requisitos del sistema.
Según la tecnología actual de fabricación de láser, el cambio de longitud de onda del láser no refrigerante debe estar entre +/- 6 ~ 7 nm en condiciones de trabajo y durante toda su vida útil. Teniendo en cuenta un aislamiento suficiente del canal adyacente y una cierta banda de guarda (generalmente la separación mínima entre canales es aproximadamente un tercio), G.694.2 selecciona 20 nm como separación entre canales del sistema CWDM. En el sistema CWDM, la longitud de onda de salida del láser no refrigerado a 0 °C ~ 70 °C cambia aproximadamente 6 nm, además la desviación de longitud de onda del proceso de fabricación del láser es de aproximadamente ± 3 nm, y el cambio total de longitud de onda no excederá ± 6 nm. La banda de paso del filtro óptico y el espaciado de longitud de onda entre canales adyacentes deben ser lo suficientemente anchos para cumplir con el requisito de que no haya desplazamiento de longitud de onda del láser de enfriamiento.
La separación entre canales del sistema CWDM suele ser de 20 NM y el ancho de banda de paso del filtro es de aproximadamente 13 NM. El desplazamiento de la longitud de onda del centro del láser debe considerarse consistente con el ancho de la banda de paso del filtro, y la longitud de onda de salida del láser debe estar dentro del rango de la banda de paso del filtro.
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