Преимущества плотного волнового мультиплексирования

Развитие DWDM

В последние годы  волоконно-оптические системы связи  стремительно развиваются и постоянно совершенствуются. С 1995 года технология WDM развивается чрезвычайно быстрыми темпами, и появление оптических усилителей (ОУ) стало важной вехой в истории оптической связи, особенно на основе системы DWDM с эрбиевым волоконным усилителем EDFA с длиной волны 1550 нм. В настоящее время технология DWDM на лабораторном и коммерческом уровне достигла средней скорости передачи данных в Тбит/с, и ведущие мировые производители оборудования и операторы проявили большой интерес к её коммерциализации.

Приложения WDM и DWDM представляют собой один и тот же тип технологий. Технология DWDM в процессе эволюции технологии WDM является конкретным проявлением WDM, более универсальным, и их называют различными периодами развития системы WDM, тесно связанными с развитием технологии WDM. В начале 1980-х годов была разработана и впервые использована технология передачи оптического сигнала с малыми потерями в двух окнах волокна: 1310 нм и 1550 нм. Однако в коммерческом окне EDFA с длиной волны 1550 нм для передачи многоканального оптического сигнала несущей частоты использовалось только окно 1550 нм. Чтобы отличить эту систему от традиционной системы WDM, мы называем эту систему WDM с более близкими длинами волн для  систем DWDM с плотным разделением по длине волны . Так называемая технология DWDM — это способ в полной мере использовать преимущества одномодового волокна с низкими потерями, обладающего огромными ресурсами полосы пропускания. Каждая световая волна (или длина волны), отличающаяся от окна с низкими потерями оптических волокон, делится на несколько каналов. Световая волна, как сигнал несущей, WDM (комбайнер) объединяется с другой предопределенной длиной волны несущей и подается в оптическое волокно для передачи на передающем конце. На приемном конце, а затем разлагается волной мультиплексора (демультиплексора), эти разные длины волн для передачи различных сигналов, разделенных методом мультиплексирования оптической несущей. Несущие сигналы разных длин волн можно рассматривать как взаимно независимые, и, таким образом, можно реализовать мультиплексную передачу мультиплексированного оптического сигнала в оптическом волокне. Различные типы света мультиплексора с разделением по длине волны, количество длин волн, которые могут быть мультиплексированы, также различны, двунаправленная проблема легко решается.

Хотя принцип работы WDM основан на оптическом домене с использованием технологии частотного уплотнения (FDM), фактическое использование системы WDM представляет собой комбинацию частотного уплотнения в оптическом домене с электрическим полем в технологии временного уплотнения. В оптическом домене каждая длина волны проходит через разделение в частотной области, реализуя полосу пропускания каждой длины волны в оптическом волокне. Системы DWDM представляют собой оптический сигнал, разделенный в частотной области. Системы DWDM используют цифровой сигнал каждого канала длины волны: SDH 2.5 Гбит/с и 10 Гбит/с, или Gigabit Ethernet и другие цифровые системы, в целом, не специфичные для 1310 нм/1550 нм в случае двухволновой системы WDM, обычные системы WDM, о которых мы говорим, являются системами DWDM.

Преимущества DWDM

А. Передача большой мощности

Пропускная способность систем DWDM огромна. Скорость мультиплексирования оптических каналов DWDM составляет 2,5 Гбит/с, 10 Гбит/с и т.д. Количество оптических каналов может быть 8, 16, 32 и даже больше, поэтому пропускная способность системы может достигать 300–400 Гбит/с. Технология TDM не может обеспечить такую ​​огромную пропускную способность.

B.  Экономия ресурсов волокна

Для системы с одной длиной волны для системы SDH требуется пара оптических волокон. Для систем DWDM, независимо от количества систем SDH, для всей системы мультиплексирования достаточно всего пары волокон.

C.  Доступ к прозрачной передаче данных, плавное обновление и расширение

Увеличивая количество оптических линий и оборудования, можно увеличить пропускную способность системы, обеспечив расширение, не оказывая негативного влияния на другие мультиплексированные оптические пути. Модернизация и расширение системы DWDM выполняются плавно, удобно и просто, что позволяет максимально защитить первоначальные инвестиции в строительство. Поскольку все мультиплексные каналы системы DWDM независимы друг от друга, каждый оптический патч может прозрачно передавать различные сервисные сигналы, такие как голос, данные, изображение и т.д., что обеспечивает пользователю большое удобство.

D.  Полностью использовать зрелую технологию TDM

Повышение скорости передачи данных TDM, как способ снижения затрат, весьма привлекательно, но сталкивается со многими ограничивающими факторами, такими как производственные процессы и ограничения скорости работы электронных устройств. Технология DWDM может в полной мере использовать преимущества уже развитой технологии TDM и даже многократно увеличить пропускную способность системы, что позволяет избежать трудностей, связанных с развитием более высокоскоростной технологии TDM (10 Гбит/с и более).

C.  EDFA для передачи данных на сверхдальние расстояния

Усилитель  на основе эрбиевого волокна  (EDFA) обладает высоким коэффициентом усиления, широкой полосой пропускания, низким уровнем шума и т.д. Диапазон его усиления составляет от 1530 до 1565 нм, что позволяет охватить практически весь спектр DWDM-систем. В то же время, EDFA с очень широкой полосой пропускания позволяет мультиплексировать оптический зум в каждой DWDM-системе, создавая систему передачи на сверхбольшие расстояния, а также устраняя необходимость в усилении сигнала в каждой оптической системе передачи, что снижает затраты.

D.  Рассеивание волокон без завышенных требований

С точки зрения  систем DWDM , независимо от скорости передачи данных, пропускная способность системы зависит от коэффициента дисперсии волокна, а именно, от скорости сигнала в одном канале мультиплексирования. Пропускная способность систем DWDM, существующих в лабораториях, достигла коммерческого уровня в Тбит/с. Представлены следующие технические тенденции:

а) Повышение скорости передачи данных в отдельном канале и увеличение количества каналов для достижения скорости роста системы DWDM;

б) одним из вариантов достижения Тбит/с системы является комбинирование OTDM и DWDM;

в. появилась двунаправленная система DWDM, которая получит определенное развитие;

г. Технология DWDM для развития метрополитена и сетей доступа;

е. Использование технологии DWDM для создания оптической транспортной сети большей емкости;

f. дальнейшее расширение диапазона (теперь развитие C-диапазона в диапазонах L и S), разнос каналов еще больше сокращается для дальнейшего увеличения пропускной способности.

Особенно с появлением волоконно-оптической связи, волоконно-оптических систем WDM, не имеющих ограничений и влияния рельефа местности, помех и неблагоприятных погодных условий, конфиденциальности и использования открытых интерфейсов, можно осуществлять самые разные виды деятельности.