.webp)
Первоначально разработанная для рынка метротелекома, технология CWDM (грубое спектральное уплотнение) получила повсеместное распространение на всех телекоммуникационных рынках, а также на рынке подводной связи.
CWDM — это экономичный и технологичный способ мультиплексирования нескольких сигналов в одном волокне. Существует ряд методов мультиплексирования по длинам волн, которые можно использовать в зависимости от количества длин волн. Стандартный WDM (мультиплексирование по длине волны) использует две, три или, в некоторых случаях, четыре длины волны с использованием стандартных лазеров. Технология CWDM может мультиплексировать до 18 отдельных длин волн в одном волокне. DWDM (плотное мультиплексирование по длине волны) обычно может мультиплексировать 40 или 80 длин волн в одном волокне. Более сложные методы DWDM позволяют осуществлять мультиплексирование по длинам волн еще с большей плотностью. Наиболее распространенным методом мультиплексирования по длинам волн на подводном рынке является CWDM, при котором можно использовать более дешевые лазеры и лазерные драйверы, сохраняя при этом возможность мультиплексирования широкого спектра и количества однонаправленных и двунаправленных сигналов.
Хотя технология CWDM доступна как для одномодовых, так и для многомодовых систем, одномодовый тип является наиболее распространённым, поскольку он обеспечивает расширенные возможности мультиплексирования и увеличения дальности передачи. Большинство систем CWDM доступны с шагом в 4 длины волны или канала (от 4 до 16 длин волн). На рисунке 1 показана схема распределения длин волн CWDM. Первая, или самая низкая, длина волны составляет 1270 нм, а самая длинная — 1610 нм с шагом 20 нм. Хотя некоторые системы доступны с 18 длинами волн, большинство используют до 16 длин волн, оставляя средние две (1430 и 1450 нм) в качестве защитной полосы при объединении нижних 8 с верхними 8 длинами волн.
Система CWDM состоит из трех уникальных элементов: лазера с определенной длиной волны, мультиплексора CWDM и демультиплексора CWDM.
Лазеры — Лазеры, используемые в системах CWDM, относятся к типу лазеров, известных как DFB (Distributed FeedBack). Основной характеристикой этих лазеров, важной в системах CWDM, является узкая спектральная ширина или разброс длин волн лазерного излучения. Наиболее распространенным лазером, используемым во многих волоконных системах, является FP или лазер Фабри-Перо. Эти лазеры имеют спектральную ширину порядка 3-6 нм, в то время как DFB-лазеры имеют спектральную ширину 0,1 нм или меньше, что делает их идеальными для использования в системах CWDM и DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex). Как показывает кривая на рисунке 1, эти DFB-лазеры для систем CWDM работают в диапазоне длин волн от 1270 нм до 1610 нм с шагом 20 нм. Одним из преимуществ систем CWDM перед DWDM является то, что CWDM-лазеры не требуют температурной компенсации для предотвращения дрейфа длины волны. Изменение длины волны этих DFB-лазеров в зависимости от температуры составляет порядка 0,1 нм/градус Цельсия. Полоса пропускания мультиплексора и демультиплексора CWDM составляет порядка 10–13 нм в зависимости от производителя и конструкции. Кроме того, абсолютная длина волны лазеров может изменяться на пару нанометров. Таким образом, диапазон рабочих температур лазеров и передающего оборудования составляет приблизительно от 70 до 100 градусов Цельсия, обычно около 80 градусов Цельсия. Принимая во внимание различные допуски компонентов и температурный дрейф лазера, это приводит к диапазону рабочих температур приблизительно от -10 °C до +70 °C, что вполне соответствует диапазону подводных систем. Системы DWDM, с другой стороны, требуют сложных цепей стабилизации длины волны, чтобы предотвратить дрейф длины волны лазера в зависимости от температуры и изменений производительности.
Мультиплексор/демультиплексор CWDM – устройства мультиплексирования/демультиплексирования CWDM обычно доступны с шагом в 4 или 8 каналов.
Распространенные группы следующие:
Диапазон 1 (4-канальный) ............................. 1510–1570 нм
Диапазон 2 (8-канальный) .............................. 1470–1610 нм
Диапазон 3 (12-канальный) ............................ 1310–1370 нм
Диапазон 4 (16-канальный) ............................ 1270–1610 нм
Все эти каналы длин волн разделены с шагом 20 нм. Обратите внимание, что отдельные длины волн будут указаны как чётные или нечётные, например, 1530 нм или 1531 нм. В первоначальном плане длин волн CWDM лазеры были обозначены чётными длинами волн. В 2003 году Международный союз электросвязи (МСЭ) пересмотрел спецификацию на 1 нм, так что общий диапазон длин волн CWDM изменился с 1271 до 1611 нм вместо 1270 до 1610 нм. Производители CWDM и мультиплексоров/демультиплексоров могут указывать длины волн в любом формате. Они взаимозаменяемы.
Двунаправленная передача – технология CWDM предлагает отличную платформу для двунаправленной передачи нескольких сигналов по одному одномодовому волокну. Для обеспечения двунаправленной передачи сигналов (например, Ethernet, данных и т. д.) необходимо выделить две длины волны – по одной для каждого направления сигнала. При использовании TDM (временного мультиплексирования) каждая длина волны может поддерживать несколько сигналов. Например, используя две длины волны, можно передавать несколько видеосигналов, а также одно направление данных или Ethernet, в то время как вторая длина волны поддерживает обратное направление данных. Поскольку оптоволокно не зависит от типа сигнала, каждая длина волны может поддерживать любой тип сигнала, от простейшего сигнала замыкания контактов или TTL до более сложных сигналов HDSDI и GigE с высокой пропускной способностью. Типичный 8-канальный мультиплексор/демультиплексор CWDM может поддерживать значительное количество как однонаправленных, так и двунаправленных сигналов. К таким сигналам обычно относятся: аналоговое видео, видео HDSDI, Ethernet (10/100 или GigE), данные и TTL. В зависимости от типа ROV и конкретной задачи могут передаваться и другие сигналы, такие как аудио, USB и контакты.
Архитектура системы – Оптические передающие устройства в системах CWDM и DWDM в некоторой степени уникальны. С точки зрения передачи, каждый из лазеров CWDM имеет уникальную длину волны и подключен к своему порту дополнительной длины волны на мультиплексоре CWDM. Оптический приемник, с другой стороны, использует широкополосный оптический детектор, который будет реагировать на все длины волн во всем диапазоне длин волн CWDM (от 1270 до 1610 нм). Разделение длин волн выполняется в демультиплексоре CWDM. Поэтому приемники не имеют каких-либо устройств, специфичных для определенной длины волны, которые сопрягались бы с уникальными длинами волн на демультиплексоре CWDM. Например, если 4-канальная система CWDM использует 4 сигнала HDSDI, каждый из которых работает на отдельной длине волны, для этих передатчиков будет 4 уникальных номера детали (по одному для каждой из длин волн от 1510 до 1570 нм). Однако, поскольку демультиплексирование или разделение длин волн осуществляется в демультиплексоре, все четыре HDSDI-приёмника будут иметь одинаковый артикул и будут взаимозаменяемыми. Как правило, CWDM-мультиплексор и демультиплексор могут иметь один и тот же артикул. Хотя характеристики мультиплексоров и демультиплексоров немного различаются, поскольку большинство подводных приложений используют двунаправленную передачу сигнала, CWDM-мультиплексор будет хорошо работать как с подводным, так и с надводным оборудованием.
Модули мультиплексора/демультиплексора CWDM имеют небольшие размеры и могут быть размещены между любыми из этих плат. Небольшие 900-мкм волоконно-оптические патч-корды от каждой из плат Tx/Rx подключаются к внутреннему модулю мультиплексора CWDM. Выход мультиплексора представляет собой один оптический порт, который затем подключается к тросу для передачи на поверхность. Волокно внутри троса затем подключается к плате приемника на поверхности и подключается ко входу демультиплексора CWDM. Затем этот модуль разделяет каждую из длин волн от подводного передающего оборудования и добавляет все длины волн от надводного оборудования, которые должны быть переданы на подводный блок. Обратите внимание, что типичный интерфейс оптического разъема обычно имеет торцевое покрытие UPC (Ultra Physical Contact), чтобы свести оптические отражения к минимуму. Важно, чтобы это покрытие UPC было на обоих наконечниках сопряженного разъема. Хотя применение стандартного метода «шлифовки и полировки» для заделки кабелей на судах может быть распространённой практикой, он не рекомендуется, поскольку потери в разъёмах и оптические отражения будут выше ожидаемых, а также существует вероятность повреждения наконечников разъёмов при стыковке наконечников с разной степенью полировки. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен в следующей статье, посвящённой заделке, очистке и осмотру разъёмов.
Тестирование длины волны – поскольку мощность всех передаваемых длин волн присутствует на общем оптоволоконном кабеле одновременно, требуется специальный измеритель мощности для определения наличия каждой длины волны на оптоволоконном кабеле и уровня ее оптической мощности. Традиционные измерители мощности оснащены широким неселективным детектором длин волн. Поскольку оптоволокно имеет все длины волн, этот измеритель мощности будет считывать сумму всех этих длин волн и не будет определять мощность, связанную с каждой длиной волны. Чтобы использовать стандартный измерителя мощности, необходимо использовать оптический демультиплексор CWDM для разделения каждой из длин волн перед подключением к измерителю мощности. Хотя это будет работать, это введет дополнительную часть (демультиплексор), которая будет иметь свои собственные оптические потери, что ухудшит результаты теста. Как показано на приведенном выше стеке оптоволоконных мультиплексоров, получение доступа к выходу каждого порта демультиплексора может быть затруднено при использовании стандартного измерителя мощности.
На рисунке 3 показана типичная схема двунаправленного оптического межсоединения CWDM. Длины волн 1–5 и 7 используются для передачи информации с верхней точки, а длины волн 6 и 8 — для приёма данных с верхней точки. Эти «обратные» сигналы могут представлять собой данные Ethernet, сигналы замыкания контактов и т. д. Каждое волокно на входе/выходе оптического мультиплексора передаёт свою уникальную длину волны. Поэтому стандартный измеритель мощности будет работать для измерения оптической мощности этой длины волны в соответствующем волокне. Однако общий порт мультиплексора/демультиплексора содержит все длины волн одного волокна. Именно здесь измеритель мощности CWDM становится полезным.
Измерители мощности CWDM демультиплексируют каждую из отдельных длин волн, присутствующих на волокнах троса, и отображают соответствующую мощность в графическом или табличном формате. Эти измерители обладают различными функциями, позволяющими отображать мощность отдельных длин волн или группировать её и выводить для дальнейшей обработки. Учитывая повсеместное распространение CWDM на рынке ROV, представляется целесообразным иметь один из этих измерителей мощности CWDM в списке оборудования технического специалиста.
CWDM обеспечивает значительную гибкость передачи сигнала. Сочетание TDM и CWDM даёт системе практически неограниченные возможности просмотра, мониторинга и управления всеми аспектами функционирования ROV на значительных расстояниях с нулевой задержкой. Как подчёркивается в этой статье, CWDM — это проверенная технология с исключительными возможностями и потенциалом расширения.
Для получения дополнительной информации напишите автору по адресу www.fiber-mart.com
Еще ни один комментарий не опубликован.