A principal tecnologia e aplicação do CWDM

O surgimento do CWDM (divisão de comprimento de onda grosso

 

n multiplexação) permite que as operadoras encontrem uma solução de transmissão de baixo custo e alto desempenho. Devido ao seu baixo custo, baixo consumo de energia, tamanho pequeno e outras vantagens, o CWDM tem sido amplamente utilizado em redes de transporte metropolitano. Muitos fabricantes nacionais e estrangeiros também começaram a desenvolver e lançar produtos, e a ITU também está a acelerar o seu processo de normalização. A tecnologia CWDM melhora a utilização da fibra e oferece maior flexibilidade aos operadores e usuários. Este artigo discutirá as principais tecnologias, como características CWDM, seleção de comprimento de onda e tipo de fibra, e fará uma comparação detalhada entre CWDM e DWDM. Por fim, prospecta-se a aplicação e o desenvolvimento do CWDM.

 

Vantagens das redes de transporte metropolitano do sistema CWDM

 

A maior vantagem do sistema CWDM é o seu baixo custo, que se manifesta principalmente em diversos aspectos de dispositivo, consumo de energia e integração.

 

A tecnologia CWDM reduzirá enormemente o custo de construção, operação e manutenção, especialmente o custo de lasers e multiplexadores/demultiplexadores. Para sistemas DWDM com intervalo de comprimento de onda inferior a 50 GHz, o laser precisa usar um circuito de controle de temperatura preciso para controlar o comprimento de onda. E às vezes é necessário um bloqueador de comprimento de onda para garantir a precisão e estabilidade do comprimento de onda. Um multiplexador óptico (tipo filtro) requer centenas de camadas de dispositivos de filme dielétrico multicamadas. Para evitar diafonia entre a mesma frequência e frequências diferentes, deve-se usar filtragem múltipla. O CWDM não requer tecnologias complexas, como resfriamento a laser, bloqueio de comprimento de onda e revestimento preciso, o que reduz bastante os custos do equipamento.

 

O sistema laser DWDM integra um refrigerador Peltier. O circuito de detecção e controle de temperatura utiliza uma grande quantidade de energia e consome cerca de 4W por comprimento de onda. O laser não refrigerado CWDM e seu circuito de controle requerem apenas cerca de 0,5 W por comprimento de onda. Para sistemas DWDM de vários comprimentos de onda e alta velocidade, o controle do consumo de energia de disco único é um problema difícil no projeto do sistema. O baixo consumo de energia do sistema CWDM usando um laser não refrigerado reduz a energia das baterias de reserva e reduz custos.

 

O tamanho físico do laser CWDM é muito menor que o do laser DFB. O tamanho do transmissor óptico DWDM é cerca de 5 vezes maior que o do transmissor óptico CWDM. Devido à estrutura do laser CWDM e ao circuito de controle simples, um único módulo pode realizar um transceptor óptico multicanal. Atualmente, os dispositivos comerciais alcançaram um transceptor de 4 canais integrado em um módulo com tamanho de apenas 16cm´9cm´1,65cm, o que equivale a um tamanho de encaminhamento óptico de sistema DWDM. O sistema CWDM não utiliza amplificadores ópticos, portanto pode ser projetado como um dispositivo compacto de mesa ou tipo caixa, o que é muito conveniente para instalação e manutenção.

 

A tecnologia do CWDM

 

G.694.2 define 18 comprimentos de onda nominais de CWDM de 1270 nm a 1610 nm, e o intervalo de comprimento de onda é de 20 nm. Este intervalo permite a transmissão simultânea de vários comprimentos de onda sob a condição de utilização de uma fonte de luz não refrigerada. O comprimento de onda CWDM cobre as bandas O, E, S, C, L e outras cinco bandas do sistema de fibra monomodo.

 

A temperatura operacional (temperatura do tubo) de lasers não refrigerados geralmente varia de 0°C a 70°C, e seu coeficiente de deriva térmica é de cerca de 0,08 nm/°C. O valor nominal do comprimento de onda central refere-se ao comprimento de onda de saída do laser à temperatura normal, ou seja, 23°C. As características de filtragem de dispositivos passivos (como multiplexadores) dificilmente mudam com a temperatura. Acredita-se geralmente que o comprimento de onda central nominal dos dispositivos passivos deve estar alinhado com o comprimento de onda do sinal de saída do laser a 35°C, porque 35°C está no meio de toda a faixa de temperatura operacional. Em outras palavras, o comprimento de onda central nominal do dispositivo passivo deve ser l0 mais o valor de desvio do comprimento de onda da saída do laser de 23°C a 35°C, ou seja, l0 + 0,08nm/°C *(35°C -23 °C) = l0+1nm. A fim de resolver o problema da diferença de comprimento de onda causada pela diferença entre a temperatura nominal do comprimento de onda do laser e a temperatura operacional real. A ITU muda o comprimento de onda G.694.2 para cima em 1 nm (1271 nm/1291 nm/.../1611 nm), para que o comprimento de onda do laser funcione apenas em (1270 nm/1290 nm/.../1610 nm) no ambiente real.

 

Na aplicação real, os produtos CWDM têm principalmente duas formas, sistema de 8 comprimentos de onda e sistema de 16 comprimentos de onda. O sistema de 8 comprimentos de onda é um sistema com muitas aplicações. Em teoria, qualquer uma das 18 opções de comprimento de onda fornecidas pela ITU pode ser usada como comprimento de onda operacional. Porém, considerando o tipo e as características de perda da fibra óptica instalada, o comprimento de onda 8 é geralmente selecionado em (1460-1620) nm, ou seja, a banda S+C+L, evitando o pico de água da fibra na banda E e a banda O com maior perda. Adicionaritirequisitos adicionais são necessários para fibras ópticas. O sistema de 16 comprimentos de onda imporá requisitos quanto ao tipo de fibra, ou seja, deve ser utilizada uma fibra de "onda completa" com perda plana, e atualmente tal fibra raramente é utilizada. O CWDM é usado principalmente na área de acesso sem fibra óptica, e a capacidade de 8 ondas pode atender principalmente aos requisitos do sistema.

 

De acordo com a tecnologia atual de fabricação de laser, a mudança de comprimento de onda do laser não refrigerado deve estar entre +/- 6 ~ 7 nm sob condições de trabalho e durante toda a sua vida útil. Levando em consideração o isolamento suficiente do canal adjacente e uma certa banda de guarda (geralmente o espaçamento mínimo do canal é de cerca de um terço), G.694.2 seleciona 20 nm como o espaçamento do canal do sistema CWDM. No sistema CWDM, o comprimento de onda de saída do laser não resfriado a 0 ° C ~ 70 ° C muda em cerca de 6 nm, além do desvio do comprimento de onda do processo de fabricação do laser ser de cerca de ± 3 nm, e a mudança total do comprimento de onda não excederá ± 6 nm. A banda passante do filtro óptico e o espaçamento de comprimento de onda entre canais adjacentes devem ser amplos o suficiente para atender ao requisito de não haver mudança de comprimento de onda do laser de resfriamento.

 

O espaçamento de canal do sistema CWDM é geralmente de 20 NM e a largura da banda passante do filtro é de cerca de 13 NM. A mudança do comprimento de onda do centro do laser deve ser considerada consistente com a largura da banda passante do filtro, e o comprimento de onda de saída do laser deve estar dentro da faixa da banda passante do filtro.