高密度波長分割多重化の利点

DWDMの開発

近年、 光ファイバー通信 システムは急速な発展を遂げ、常に進化を続けています。1995年以降、WDM技術の発展は極めて急速で、光増幅器（OA）は高速化の道を歩み始め、光通信の歴史において重要なマイルストーンとなりました。特に、エルビウム添加光ファイバー増幅器EDFAをベースとした1550nmウィンドウを用いた高密度波長分割多重（DWDM）システムは大きな発展を遂げました。現在、DWDM技術は実験室レベルから商用レベルまで平均伝送速度がTb/sに達しており、世界有数の機器メーカーや運用会社がその商用化に大きな関心を示しています。

WDMとDWDMの応用分野は同じ技術です。DWDM技術はWDM技術の進化における具体的な表現であり、WDMはより普遍的であるため、WDMシステムの異なる時代とWDM技術の発展は密接に関連しています。1980年代初頭、人々は1310nmと1550nmの2つの低損失光ファイバーウィンドウを考案し、初めて使用しました。ウィンドウは光波長信号を伝送しますが、1550nm EDFAウィンドウが商用化されると、人々は1550nmウィンドウでのみマルチチャネル光キャリア信号を送信します。従来のWDMシステムと区別するために、この波長間隔が狭いWDMシステムを高密度波長分割 DWDMシステムと呼びます。いわゆる DWDM 技術は、シングルモード ファイバーの低損失領域の膨大な帯域幅リソースを最大限に活用するために、各光波周波数 (または波長) に応じて光ファイバーの低損失ウィンドウから異なる光波を複数のチャネルに分割し、光波を搬送波の信号として、WDM (コンバイナ) で異なる所定の波長の信号搬送波に結合して光ファイバーに送り込み、送信端で伝送します。受信端では、これらの異なる波長の波をマルチプレクサ (デマルチプレクサ) で分解し、光搬送波多重化方式で異なる信号を搬送します。異なる波長の光の搬送波信号は互いに独立しているとみなすことができるため、光ファイバーで多重化された光信号の多重伝送を実現できます。異なる種類の光に対して波長分割マルチプレクサで多重化できる数も異なるため、双方向の問題を簡単に解決できます。

WDMの動作原理は光領域における周波数分割多重（FDM）技術ですが、WDMシステムの実際の使用は、光領域における周波数分割多重と電界における時分割多重技術の組み合わせです。光領域では、各波長パスが周波数領域で分割され、光ファイバーの各波長の占有帯域幅が一定になります。DWDMシステムでは、光信号が周波数領域で分割されます。DWDMシステムでは、各波長チャネルのデジタル信号：SDH2.5GB / sと10Gb / s、またはギガビットイーサネットなどのデジタルシステムでは、一般に、特定の1310nm / 1550nmの2波長WDMシステムの場合ではなく、通常のWDMシステムとはDWDMシステムを指します。

DWDMの利点

A.大容量伝送

DWDMシステム の伝送容量は膨大です。DWDMは、2.5Gb/s、10Gb/sなどの光パス速度で多重化され、光パスの数は8、16、32、あるいはそれ以上にまで達するため、システムの伝送容量は300～400Gb/sに達します。これほど巨大な伝送容量は、TDM方式では実現できません。

B. 繊維資源の節約

単一波長システムの場合、SDHシステムには光ファイバー2本が必要です。DWDMシステムの場合、SDHシステムの数に関係なく、多重化システム全体に必要な光ファイバーは1本だけです。

C. アクセスの透明性、スムーズなアップグレードと拡張

複雑な光レーン数や機器数の増加に応じて、システムの伝送容量を拡張することができ、拡張によって他の多重光パスに悪影響を与えることはありません。DWDMシステムのアップグレードと拡張はスムーズで、便利で簡単なため、初期投資を最大限に有効活用できます。DWDMシステムの各多重パスは互いに独立しているため、各光パッチは音声、データ、画像など、異なるサービス信号を透過的に送信でき、ユーザーに大きな利便性をもたらします。

D. 成熟したTDM技術を最大限に活用する

TDM方式による伝送速度の向上はコスト削減に大きな魅力がありますが、製造プロセスや電子機器の動作速度制限など、多くの制約要因に直面しています。DWDM技術は、成熟したTDM技術を最大限に活用することで、システムの伝送容量を数倍に容易に増強できるため、より高速なTDM技術（10Gb/s以上）の開発は困難に直面しています。

C. 超長距離伝送を実現するEDFA

エルビウム添加光ファイバ増幅器 （   EDFA）は、高利得、広帯域、低ノイズ等の特性を有し、1530～1565nmから1550nmの波長範囲にわたる光増幅範囲は、DWDMシステムのほぼ全域をカバーします。EDFAの非常に広い帯域幅により、DWDMシステムにおける各パス信号光は同時に多重化され、システムの超長距離伝送を実現します。また、各光伝送システムで光増幅が必要となる状況を回避し、コストを削減します。

D. 過度な要件のないファイバー分散

DWDMシステム において 、システムの伝送速度がいかに高くても、伝送容量はファイバ分散係数の大きさに左右され、基本的には単一多重チャネルの信号速度とファイバ分散係数に依存します。既存の実験室レベルのDWDMシステムの伝送容量は、商用レベルであるTb/sに達しており、以下の技術動向が見られます。

a. DWDM システムの増加率を達成するために、単一チャネルのビットレートを上げ、チャネル数を増加させる。

b. Tb/s システムを実現するためのオプションの 1 つは、OTDM と DWDM を組み合わせることです。

c. 双方向 DWDM システムが登場し、一定の発展を遂げるでしょう。

d. DWDM 技術は、メトロおよびアクセス ネットワークの開発に使用されます。

e. より大容量の光伝送ネットワークを構築するためのDWDM技術の使用。

f. バンドのさらなる拡張（現在はCバンドのLバンドとSバンドの開発）により、チャネル間隔がさらに縮小され、伝送容量がさらに増加し​​ます。

特に、光ファイバー通信の出現により、光ファイバー WDM システムは、地形や悪天候による制約や影響がなく、機密性が保たれ、オープン インターフェイスを利用できるため、さまざまなビジネスを実現できます。