Quatre types de technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM)

Les composants de base du système WDM

WDM, multiplexage par répartition en longueur d'onde, est une technologie de communication par fibre optique relativement avancée. C'est la technologie de transmission de données en faisant converger plusieurs signaux optiques de longueurs d'onde et de débits différents dans différents canaux optiques via un combineur et en les couplant dans la même fibre optique. Les signaux numériques portés par ces différentes longueurs d'onde peuvent être de même débit, de même format, ou de débits différents et de formats de données différents.

La composition de base du système WDM est principalement divisée en deux manières : transmission unidirectionnelle à deux fibres et transmission bidirectionnelle à fibre unique. WDM unidirectionnel signifie que tous les chemins optiques sont transmis simultanément dans la même direction sur une seule fibre. Du côté de l'émetteur, les signaux optiques accordés avec différentes longueurs d'onde contenant diverses informations sont combinés ensemble via un prolongateur optique et transmis dans une fibre dans une direction. Étant donné que chaque signal est transporté par différentes longueurs d'onde de lumière, ils ne sont pas mélangés les uns aux autres. À l'extrémité de réception, les signaux optiques de différentes longueurs d'onde sont séparés par des multiplexeurs optiques pour compléter la transmission de plusieurs signaux optiques, tandis que la direction opposée est transmise via une autre fibre optique.

WDM bidirectionnel signifie que le chemin optique est transmis dans deux directions différentes sur une fibre en même temps, et les longueurs d'onde utilisées sont séparées les unes des autres pour réaliser une communication en duplex intégral entre les deux côtés.

Le système WDM se compose généralement de quatre parties : un émetteur optique, un amplificateur de relais optique, un récepteur optique et un canal de supervision optique.

Dans l'ensemble du système WDM, le multiplexeur et le démultiplexeur optiques en longueur d'onde sont les composants clés de la technologie WDM, et leurs performances sont décisives pour la qualité de transmission du système. Le dispositif qui combine les signaux de différentes longueurs d'onde de source lumineuse via une sortie de fibre de transmission est appelé un multiplexeur.

Au contraire, le dispositif qui divise le signal multi-longueurs d'onde de la même fibre de transmission en longueurs d'onde individuelles est appelé un démultiplexeur. En principe, le dispositif est réversible dans les deux sens, c'est-à-dire que tant que la sortie et l'entrée du démultiplexeur sont inversées, c'est un multiplexeur. Les indicateurs de performance du multiplexeur de division de longueur d'onde optique sont principalement la perte d'accès et la diaphonie, nécessitant une perte et une polarisation de fréquence faibles, la perte d'accès doit être inférieure à 1.0 ~ 2.5 db, la diaphonie entre les canaux est faible, l'isolement est important et l'impact entre différents signaux de longueur d'onde est petite.

Hcomment fonctionne le multiplexage en longueur d'onde(WDM) Activités:?

 

Principe de fonctionnement du WDM

Longueur d'onde x fréquence = vitesse de la lumière (valeur constante), donc WDM est en fait le même avec le multiplexage par répartition en fréquence.

Pour le dire simplement, nous pouvons considérer le WDM comme une autoroute——où différents types de véhicules se précipitent puis se séparent une fois arrivés à destination.

Le rôle du multiplexage par répartition en longueur d'onde est d'améliorer la capacité de transmission de la fibre optique et l'efficacité d'utilisation des ressources de la fibre optique. Pour le système WDM, pour qu'il fonctionne normalement, il est évident que la longueur d'onde (fréquence) de chaque signal optique doit être contrôlée. Si l'intervalle de longueur d'onde est trop court, il est facile de « planter » ; Si l'intervalle de longueur d'onde est trop long, le taux d'utilisation sera très faible.

La technologie WDM est très importante pour l'expansion et la mise à niveau du réseau, le développement de services à large bande, l'exploitation de la capacité de bande passante de la fibre et la réalisation de communications ultra-rapides.

Les avantages de la technologie WDM

La technologie WDM s'est développée rapidement ces dernières années en raison des avantages suivants.

(1) Grande capacité de transmission, ce qui peut économiser de précieuses ressources en fibre. Pour un système à fibre à longueur d'onde unique, une paire de fibres est nécessaire pour envoyer et recevoir un signal, tandis que pour un système WDM, une seule paire de fibres est nécessaire pour l'ensemble du système de multiplexage, quel que soit le nombre de signaux. Par exemple, pour un système à seize 2.5 Gb/s, un système à fibre à longueur d'onde unique nécessite 32 fibres, tandis qu'un système WDM ne nécessite que deux fibres.

(2) Transparent à toutes sortes de signaux de service, il peut transmettre différents types de signaux, tels que des signaux numériques et des signaux analogiques, et peut les synthétiser et les décomposer.

(3) Il n'est pas nécessaire de poser davantage de fibres optiques ou d'utiliser des composants de réseau à haut débit lors de l'extension du réseau. Tout nouveau service ne peut être introduit ou la capacité peut être étendue qu'en changeant le terminal et en ajoutant une longueur d'onde optique supplémentaire. Par conséquent, la technologie WDM est un moyen d'expansion idéal.

(4) Construisez un réseau optique reconfigurable dynamiquement et utilisez des multiplexeurs optiques d'insertion-extraction (OADM) ou un équipement d'interconnexion optique (OXC) aux nœuds du réseau pour former un réseau tout optique hautement flexible, hautement fiable et hautement résistant.

le système WDM

Problèmes existants dans la technologie WDM

Le réseau de transmission optique basé sur la technologie WDM, avec une fonction de multiplexage add-drop et une fonction d'interconnexion, présente de grands avantages tels qu'une reconfiguration facile et une bonne évolutivité. C'est devenu la tendance de développement du réseau de transmission à grande vitesse à l'avenir. Mais avant qu'il puisse être réalisé, les problèmes suivants doivent être résolus.

• Gestion du réseau

À l'heure actuelle, la gestion de réseau du système WDM, en particulier celui avec des exigences complexes de chemin montant/descendant, est encore immature. Si le système WDM ne peut pas assurer une gestion efficace du réseau, il sera difficile de l'adopter à grande échelle dans le réseau. Par exemple, en termes de gestion des pannes, étant donné que le système WDM peut prendre en charge différents types de signaux de service sur le canal optique, une fois que le système WDM tombe en panne, le système d'exploitation doit être en mesure de détecter la panne à temps et de trouver la cause de la panne. défaut.

Mais jusqu'à présent, les logiciels d'exploitation et de maintenance concernés sont encore immatures. En termes de gestion des performances, les systèmes WDM utilisent des méthodes analogiques pour multiplexer et amplifier les signaux optiques, de sorte que le taux d'erreur sur les bits couramment utilisé n'est pas adapté pour mesurer la qualité des services WDM. Un nouveau paramètre doit être trouvé pour mesurer avec précision la qualité de service rendue par le réseau aux utilisateurs. Si ces problèmes ne sont pas résolus à temps, ils entraveront le développement du système WDM.

• Interconnexion et Intercommunication

Étant donné que WDM est une nouvelle technologie, sa norme industrielle est relativement approximative, de sorte que l'interopérabilité des produits WDM dans différentes entreprises est médiocre, en particulier en ce qui concerne la gestion du réseau de couche supérieure. Afin d'assurer la mise en œuvre à grande échelle des systèmes WDM dans le réseau, il est nécessaire d'assurer l'interopérabilité entre les systèmes WDM et l'interconnexion et l'intercommunication entre les systèmes WDM et les systèmes traditionnels. Par conséquent, la recherche sur les équipements d'interface optique doit être renforcée.

• Dispositif optique

L'immaturité de certains dispositifs optiques importants tels que les lasers accordables limitera directement le développement des réseaux de transmission optique. Pour certaines grandes sociétés d'exploitation, il est déjà très délicat de gérer plusieurs lasers différents dans le réseau, sans parler de dizaines de signaux optiques. Dans la plupart des cas, 4 à 6 lasers qui peuvent être accordés dans l'ensemble du réseau doivent être utilisés dans un réseau optique, mais de tels lasers accordables ne sont pas encore disponibles dans le commerce.

La conception du système de communication est différente et la largeur d'espacement entre chaque longueur d'onde est également différente. Selon l'espacement des canaux, le WDM peut être subdivisé en CWDM (multiplexage grossier en longueur d'onde) et DWDM (multiplexage dense en longueur d'onde). L'espacement des canaux du CWDM est de 20 nm, tandis que l'espacement des canaux du DWDM est de 0.2 nm à 1.2 nm.

configuration d'un laser accordable

 

CWDM contre DWDM

 Au début, les conditions techniques étaient limitées, et l'espacement des longueurs d'onde serait contrôlé à quelques dizaines de nanomètres. Ce type de WDM est appelé multiplexage par répartition en longueur d'onde grossière (CWDM).

Plus tard, la technologie est devenue de plus en plus avancée et l'intervalle de longueur d'onde est devenu de plus en plus court. Il s'appelait Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) lorsqu'il atteignait un niveau de quelques nanomètres.

De plus, les lasers modulés CWDM utilisent des lasers non refroidis, tandis que les DWDM utilisent des lasers refroidis. Les lasers refroidis sont réglés en température et les lasers non refroidis sont réglés électroniquement. Il est difficile et coûteux de mettre en œuvre un réglage de température car la distribution de température est très non uniforme sur une large gamme de longueurs d'onde. CWDM évite cette difficulté et réduit ainsi considérablement le coût. Le coût de l'ensemble du système CWDM ne représente que 30 % de celui du DWDM. Le CWDM est obtenu en combinant des longueurs d'onde transmises dans différentes fibres en une seule fibre pour la transmission à l'aide d'un multiplexeur optique. A l'extrémité réceptrice de la liaison, le démultiplexeur est utilisé pour envoyer les longueurs d'onde décomposées à différentes fibres puis à différents récepteurs.

CWDM a un espacement de longueur d'onde de 20 nm et 18 bandes d'ondes de 1270 nm à 1610 nm.

Nombre de longueur d'onde	Longueur d'onde centrale	Nombre de longueur d'onde	Longueur d'onde centrale
1	1471	10	1291
2	1491	11	1311
3	1511	12	1331
4	1531	13	1351
5	1551	14	1371
6	1571	15	1391
7	1591	16	1411
8	1611	17	1431
9	1271	18	1451

 

Cependant, en raison de l'augmentation évidente de l'atténuation des bandes d'ondes de 1270 nm à 1470 nm, de nombreuses fibres optiques de type ancien ne peuvent pas être utilisées normalement, de sorte que CWDM donne généralement la priorité à l'utilisation des 8 bandes d'ondes de 1470 nm à 1610 nm. 

CWDM vers DWDM

L'espacement des longueurs d'onde du DWDM peut être de 1.6 nm, 0.8 nm, 0.4 nm et 0.2 nm, ce qui peut accueillir 40/80/160 ondes (jusqu'à 192 ondes). La gamme d'ondes du DWDM est de 1525 nm à 1565 nm (bande C) et de 1570 nm à 1610 nm (bande L).

CWDM vers DWDM

DWDM est couramment utilisé en bande C, avec un intervalle de longueur d'onde de 0.4 nm et un intervalle de fréquence de canal de 50 GHz.

 

Autres différences entre CWDM et DWDM

• CWDM a une structure plus simple

Le système CWDM ne contient pas d'OLA, à savoir un amplificateur de ligne optique. De plus, étant donné que l'espacement des canaux CWDM est relativement grand, il n'est pas nécessaire de considérer l'équilibrage de puissance par rapport au DWDM.

• CWDM consomme moins d'énergie

Le coût d'exploitation d'un système de transmission optique dépend de la maintenance du système et de la puissance consommée par le système. Même si les coûts de maintenance des systèmes DWDM et CWDM sont acceptables, la consommation électrique d'un système DWDM est bien supérieure à celle d'un système CWDM. Dans les systèmes DWDM, avec l'augmentation du nombre total de longueurs d'onde multiplexées et des débits de transmission à canal unique, la perte de puissance et la gestion de la température sont devenues des problèmes clés dans la conception des cartes de circuits imprimés. Les lasers sans refroidisseurs sont utilisés dans les systèmes CWDM, ce qui entraîne une faible consommation d'énergie du système, ce qui est avantageux pour les opérateurs du système pour économiser de l'argent.

• Appareils CWDM avoir staille physique plus petite

Les lasers CWDM sont beaucoup plus petits que les lasers DWDM, et les lasers non refroidis se composent généralement d'une feuille laser et d'une photodiode de surveillance scellée dans un conteneur métallique avec une fenêtre en verre. La taille de l'émetteur laser DWDM est d'environ cinq fois le volume de l'émetteur laser CWDM. Autrement dit, si le volume de l'émetteur laser DWDM est de 100 cm³, le volume du laser CWDM sans le refroidisseur n'est que de 20 cm³.

• CWDM a des exigences moindres sur le support de transmission

Lorsque DWDM exécute les services ci-dessus 10G, des fibres optiques G.655 sont nécessaires. Cependant, CWDM n'a pas d'exigences particulières pour la fibre optique. Les fibres optiques G.652, G.653 et G.655 peuvent utiliser la technologie CWDM, de sorte qu'elles peuvent faire un grand usage de l'ancien câble à fibre optique précédemment posé.

• Comparaison des environnements applicatifs

  
  La plupart des DWDM adaptés aux réseaux métropolitains héritent des caractéristiques des réseaux fédérateurs longue distance, telles que les connexions logiques de bout en bout, la topologie rigide, l'absence de prise en charge de la structure maillée et l'absence d'adaptation à la topologie multilogique complexe et mobile dans réseaux de métro. Le coût de l'équipement DWDM pour un réseau dorsal longue distance est bien inférieur au coût de la pose de nouvelles fibres et de l'ajout d'une amplification optique. Cependant, dans le cadre du réseau métropolitain, le coût du réseau provient principalement du coût de l'équipement terminal d'accès plutôt que du coût de la ligne de transmission, de sorte que DWDM n'a pas un grand avantage en termes de prix. CWDM réalise le multiplexage par répartition en longueur d'onde dans toute la gamme de longueurs d'onde (1260-1620 nm) en réduisant les exigences de fenêtre pour les longueurs d'onde. Il réduit également considérablement le coût des dispositifs optiques et peut atteindre une performance de coût plus élevée dans un rayon de 0 à 80 km.

Une comparaison sommaire de CWDM et DWDM

	CWDM	DWDM
Nom complet	Multiplexage par division de longueur d'onde grossière	Multiplexage par répartition en longueur d'onde dense
Intervalle d'onde	20 nm en général	0.8nm / 0.4nm / 0.2nm / 1.6nm
Gamme de vagues	1270nm à 1610nm	1525 nm à 1565 nm (bande C)
		1570nm à 1610nm (bande L)
Nombre de bandes d'ondes	18	40/80/160 (jusqu'à 192)
Forme de modulation optique	Laser non refroidi, réglé électroniquement	Laser refroidi, réglé par la température
Prix	Faible	Haute
Communication Distance	Court (amplificateurs optiques non pris en charge)	Location
Structure	étapes	Complexe
Consommation d'énergie	Faible	Haute
grandeur physique	Small	Big
Exigence relative au support de transmission	Faible	Haute

 

MWDM contre LWDM

De nos jours, le réseau 5G fleurit. Lorsque les fournisseurs de services de communication (CSP) construisent un réseau frontal 5G, ils tombent toujours dans un dilemme : s'ils choisissent le plus actif WDM avec une efficacité d'exploitation et de maintenance plus élevée, le coût augmentera ; Si nous choisissons le mode WDM passif à faible coût, il est difficile d'améliorer l'efficacité de l'exploitation et de la maintenance, et il ne peut pas répondre aux besoins futurs de l'entreprise. Par conséquent, les CSP espèrent trouver un moyen de déployer un réseau de liaison 5G pour réaliser à la fois des coûts et une efficacité opérationnelle. Dans ce cas, le WDM ouvert est né.

Application de 5G réseau frontal

Le principe du MWDM (Medium Wavelength Division Multiplexing), est de se concentrer sur l'utilisation des 6 premières ondes de 25G CWDM, en ajoutant du TEC (Thermal Electronic Cooler) pour le contrôle de la température, puis à gauche et à droite offdéfinir des longueurs d'onde de 3.5 nm pour former 12 longueurs d'onde, cette solution peut économiser beaucoup de ressources en fibre.

Le pilote de la solution frontale 5G semi-active MWDM sur le réseau existant soutient fortement la maturité de la technologie MWDM et accélérera la commercialisation de la solution frontale 5G semi-active.

Tout fronthaul 5G nécessite au moins 12 canaux de longueur d'onde, donc les solutions de trois grands opérateurs visent toutes à atteindre 12 ondes.

En ajoutant le contrôle de température TEC (Thermal Electronic Cooler), les longueurs d'onde gauche et droite sont décalées de 3.5 nm pour former 12 longueurs d'onde.

Cette solution réutilise non seulement la chaîne industrielle CWDM, mais peut également répondre à la propre demande de CMCC d'une distance frontale de 10 km et permet d'économiser beaucoup de ressources en fibre, ce qui est un avantage multiple.

MWDM : 6 longueurs d'onde passent à 12 longueurs d'onde 

Ensuite, à propos de LWDM (Lan Wavelength Division Multiplexing), LWDM est un multiplexage en longueur d'onde basé sur les canaux Ethernet (LAN WDM), avec un espacement des canaux de 200 à 800 GHz, une plage entre DWDM (100 GHz, 50 GHz) et CWDM (environ 3 THz).

Longueur des ondes	Schéma d'application	Chaîne industrielle
1269.23	DWL+NIP	/
1273.54	DWL+NIP	Partager la chaîne industrielle 400G LR8
1277.89	DWL+NIP
1282.26	DWL+NIP
1286.66	DWL+NIP
1291.1	DWL+NIP	/
1295.56	DWL+NIP	Partager la chaîne industrielle 400G LR4
1300.05	DWL+NIP
1304.58	DWL+NIP
1309.14	DWL+NIP
1313.73	DWL+NIP	/
1318.35	DWL+NIP	/

Le DML (Directly Modulated Laser) est à l'extrémité émettrice (TOSA) du module optique, et son pendant est l'EML (Electro-Absorption Modulated Laser), qui est plus coûteux. Et PIN fait référence à la diode électroluminescente à l'extrémité de réception (ROSA) du module optique.

La structure interne d'un module optique

Scénario d'application

Le fronthaul 5G est dominé par les longueurs d'onde optiques régulières 25G, déclaration de China Mobile à l'Optical Expo en septembre 2019 : Nous pensons que dans le scénario CRAN, 25GBiDi est principalement utilisé là où il y a des ressources en fibre, et la solution WDM est principalement utilisée là où il n'y a pas ressources en fibres.

Dans le cas du semi-actif, une seule station possède également 12 modules optiques : nous pensons que le semi-actif de type A (24 modules optiques) est plus cher et n'est pas utilisé dans le réseau actuel, le réseau actuel de MWDM semi -actif est utilisé de type B, seulement 12 modules optiques.

L'expansion des fréquences mobiles et le partage des télécommunications (China Telecom et China Unicom partagent un réseau 5G) apportent une demande de 12 modules optiques à station unique, CWDM doit être étendu à 12 ondes.

Le spectre mobile de 2.6 GHz est étendu à 160 MHz et le partage des télécommunications est étendu à 200 MHz. Ainsi, pour le type de station 64TRX, une seule station nécessite 12 modules optiques. Type de station 64TRX, la solution à 12 ondes devrait devenir courante, et ce type de station devrait représenter 50 % à long terme.

La solution MWDM est plus coûteuse, car elle bénéficie du soutien de China Mobile, elle sera donc prise en charge par la chaîne industrielle, tandis que LWDM à partir de la maturité de la chaîne industrielle, du coût et de la consommation d'énergie est plus avantageux par rapport à MWDM, ou deviendra la solution principale pour la construction ultérieure à 12 vagues.

Résumé

Fiber Mall se concentre sur la fourniture de solutions de communication optique pour les clients, y compris la conception, la R&D, la fabrication et la production personnalisée à guichet unique. Les principaux produits sont les émetteurs-récepteurs optiques, les câbles DAC et AOC, les équipements OTN, les connecteurs à fibre optique, les séparateurs PLC, les WDM, les cartes réseau à fibre optique, etc. Les produits sont largement utilisés dans les réseaux FTTH, les centres de données, les réseaux 5G et les réseaux de télécommunication.