WDM(Wavelength Division Multiplexing) 기술의 XNUMX가지 유형

WDM 시스템의 기본 구성 요소

WDM(파장 분할 다중화)은 비교적 진보된 광섬유 통신 기술입니다. 파장과 속도가 다른 여러 개의 광신호를 서로 다른 광채널에서 결합기를 통해 수렴하여 하나의 광섬유로 결합하여 데이터를 전송하는 기술입니다. 이러한 서로 다른 파장에 의해 전달되는 디지털 신호는 동일한 속도, 동일한 형식 또는 다른 속도와 다른 데이터 형식일 수 있습니다.

WDM 시스템의 기본 구성은 주로 두 개의 광섬유 단방향 전송과 단일 광섬유 양방향 전송의 두 가지 방식으로 나뉩니다. 단방향 WDM은 모든 광학 경로가 단일 광섬유에서 동일한 방향으로 동시에 전송됨을 의미합니다. 송신측에서는 다양한 정보를 담고 있는 파장이 다른 동조된 광신호를 광연장기를 통해 결합하여 한 방향으로 하나의 광섬유로 전송한다. 각 신호는 서로 다른 파장의 빛에 의해 전달되기 때문에 서로 섞이지 않습니다. 수신단에서 다른 파장의 광 신호는 광 다중화기에 의해 분리되어 여러 광 신호의 전송을 완료하고 반대 방향은 다른 광섬유를 통해 전송됩니다.

양방향 WDM은 광 경로가 동시에 하나의 광섬유에서 서로 다른 두 방향으로 전송되고 사용되는 파장이 서로 분리되어 양측 간의 전이중 통신을 달성하는 것을 의미합니다.

WDM 시스템은 일반적으로 광 송신기, 광 릴레이 증폭기, 광 수신기 및 광 감시 채널의 네 부분으로 구성됩니다.

전체 WDM 시스템에서 광파장 분할 다중화기와 역다중화기는 WDM 기술의 핵심 구성 요소이며 그 성능은 시스템의 전송 품질에 결정적입니다. 전송 광섬유 출력을 통해 서로 다른 광원 파장의 신호를 결합하는 장치를 멀티플렉서라고 합니다.

반대로 동일한 전송 광섬유에서 나오는 다파장 신호를 개별 파장으로 분리하는 장치를 디멀티플렉서(Demultiplexer)라고 합니다. 원칙적으로 장치는 양방향으로 가역적입니다. 즉, 디멀티플렉서의 출력과 입력이 반전되는 한 멀티플렉서입니다. 광 파장 분할 다중화기 성능 지표는 주로 액세스 손실 및 누화이며 손실 및 주파수 바이어스가 작아야 하며 액세스 손실은 1.0 ~ 2.5db 미만이어야 하며 채널 간 누화가 작고 격리가 크며 서로 다른 파장 신호 간의 영향이 필요합니다. 작다.

H이제 파장 분할 다중화를 수행합니다.(WDM) 작업?

 

WDM의 작동 원리

파장 x 주파수 = 빛의 속도 (상수 값)따라서 WDM은 실제로 주파수 분할 다중화와 동일합니다.

간단히 말해서, WDM을 고속도로로 생각할 수 있습니다. 즉, 여러 유형의 차량이 급히 들어와 목적지에 도착하면 별도의 길로 이동하는 고속도로입니다.

파장 분할 다중화의 역할은 광섬유의 전송 용량과 광섬유 자원의 활용 효율을 높이는 것입니다. WDM 시스템의 경우 정상적으로 작동하려면 각 광 신호의 파장 (주파수)을 제어해야합니다. 파장 간격이 너무 짧으면 "충돌"하기 쉽습니다. 파장 간격이 너무 길면 사용률이 매우 낮아집니다.

WDM 기술은 네트워크 확장 및 업그레이드, 광대역 서비스 개발, 광섬유 대역폭 용량 활용, 초고속 통신 실현에 매우 중요합니다.

WDM 기술의 장점

WDM 기술은 다음과 같은 장점으로 인해 최근 몇 년 동안 빠르게 발전하고 있습니다.

(1) 귀중한 광섬유 자원을 절약할 수 있는 큰 전송 용량. 단일 파장 광섬유 시스템의 경우 신호를 송수신하기 위해 한 쌍의 광섬유가 필요하지만 WDM 시스템의 경우 신호 수에 관계없이 전체 다중화 시스템에 한 쌍의 광섬유만 필요합니다. 예를 들어, 2.5개의 32Gb/s 시스템의 경우 단일 파장 광섬유 시스템에는 XNUMX개의 광섬유가 필요한 반면 WDM 시스템에는 XNUMX개의 광섬유만 필요합니다.

(2) 모든 종류의 서비스 신호에 투명하며 디지털 신호 및 아날로그 신호와 같은 다양한 유형의 신호를 전송할 수 있으며 합성 및 분해할 수 있습니다.

(3) 네트워크 확장 시 더 많은 광섬유를 배치하거나 고속 네트워크 구성 요소를 사용할 필요가 없습니다. 단말을 변경하고 광파장을 추가해야만 새로운 서비스를 도입하거나 용량을 확장할 수 있습니다. 따라서 WDM 기술은 이상적인 확장 수단입니다.

(4) 동적으로 재구성 가능한 광 네트워크를 구축하고 네트워크 노드에서 OADM(Optical Add-Drop Multiplexer) 또는 OXC(Optical Cross-Connect Equipment)를 사용하여 매우 유연하고 신뢰성이 높으며 생존 가능성이 높은 전광 네트워크를 형성합니다.

WDM 시스템

WDM 기술에 존재하는 문제

WDM 기술을 기반으로 하는 광 전송 네트워크는 추가 드롭 다중화 기능과 교차 연결 기능을 갖추고 있어 재구성이 쉽고 확장성이 좋다는 큰 장점이 있습니다. 그것은 미래의 고속 전송 네트워크의 발전 추세가되었습니다. 그러나 그것이 실현되기 전에 다음과 같은 문제가 해결되어야 합니다.

• 네트워크 관리

현재 WDM 시스템의 네트워크 관리, 특히 복잡한 up/down 경로 요구 사항이 있는 네트워크 관리는 여전히 미숙합니다. WDM 시스템이 효과적인 네트워크 관리를 수행하지 못하면 네트워크에서 대규모로 채택하기 어려울 것입니다. 예를 들어, 장애 관리 측면에서 WDM 시스템은 광 채널에서 다양한 유형의 서비스 신호를 지원할 수 있으므로 WDM 시스템에 장애가 발생하면 운영 체제는 적시에 장애를 감지하고 오류의 원인을 찾을 수 있어야 합니다. 잘못.

그러나 지금까지 관련 운영 및 유지 보수 소프트웨어는 아직 미숙합니다. 성능 관리 측면에서 WDM 시스템은 아날로그 방식을 사용하여 광 신호를 다중화 및 증폭하므로 일반적으로 사용되는 비트 오류율은 WDM 서비스 품질 측정에 적합하지 않습니다. 네트워크가 사용자에게 제공하는 서비스 품질을 정확하게 측정하기 위해서는 새로운 매개변수를 찾아야 합니다. 이러한 문제가 제때 해결되지 않으면 WDM 시스템의 개발을 방해할 것입니다.

• 상호 연결 및 상호 통신

WDM은 신기술이기 때문에 업계 표준이 비교적 거칠기 때문에 다른 비즈니스에서 WDM 제품의 상호 운용성은 특히 상위 계층 네트워크 관리 측면에서 열악합니다. 네트워크에서 WDM 시스템의 대규모 구현을 보장하려면 WDM 시스템 간의 상호 운용성과 WDM 시스템과 기존 시스템 간의 상호 연결 및 상호 통신을 보장해야 합니다. 따라서 광 인터페이스 장비에 대한 연구를 강화해야 합니다.

• 광학 장치

파장 가변 레이저와 같은 일부 중요한 광학 장치의 미성숙은 광 전송 네트워크의 개발을 직접적으로 제한할 것입니다. 일부 대규모 운영 회사의 경우 수십 개의 광 신호는 고사하고 네트워크에서 여러 다른 레이저를 처리하는 것이 이미 매우 까다롭습니다. 대부분의 경우 전체 네트워크에서 튜닝할 수 있는 4~6개의 레이저가 광 네트워크에서 사용되어야 하지만 이러한 튜닝 가능한 레이저는 아직 상용화되지 않았습니다.

통신 시스템의 설계가 다르고 각 파장 사이의 간격 너비도 다릅니다. 다른 채널 간격에 따라 WDM은 CWDM(거친 파장 분할 다중화)과 DWDM(고밀도 파장 분할 다중화)으로 세분될 수 있습니다. CWDM의 채널 간격은 20nm이고 DWDM의 채널 간격은 0.2nm에서 1.2nm입니다.

조정 가능한 레이저의 설정

 

CWDM 대 DWDM

 처음에는 기술적 조건이 제한되었고 파장 간격은 수십 나노 미터 내에서 제어되었습니다. 이러한 유형의 WDM을 CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)이라고합니다.

나중에 기술은 점점 더 발전했고 파장 간격은 점점 더 짧아졌습니다. 그것은 몇 나노미터 이내의 수준에 도달했을 때 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)이라고 불렸습니다.

또한 CWDM 변조 레이저는 비냉각 레이저를 사용하고 DWDM은 냉각 레이저를 사용합니다. 냉각식 레이저는 온도 조정되고 비냉각식 레이저는 전자적으로 조정됩니다. 온도 분포가 광범위한 파장에 걸쳐 매우 불균일하기 때문에 온도 튜닝을 구현하는 것은 어렵고 비용이 많이 듭니다. CWDM은 이러한 어려움을 피하므로 비용을 크게 줄입니다. 전체 CWDM 시스템의 비용은 DWDM의 30%에 불과합니다. CWDM은 광 다중화기를 사용하여 전송을 위해 서로 다른 광섬유에서 전송되는 파장을 하나의 광섬유로 결합하여 달성됩니다. 링크의 수신단에서 디멀티플렉서는 분해된 파장을 다른 섬유로 보낸 다음 다른 수신기로 보내는 데 사용됩니다.

CWDM 20nm의 파장 간격과 18nm에서 1270nm까지 1610 개의 파장 대역을 가지고 있습니다.

파장 수	중심 파장	파장 수	중심 파장
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

 

그러나 1270nm에서 1470nm로의 파장대역의 명백한 감쇠 증가로 인해 많은 구형 광섬유를 정상적으로 사용할 수 없기 때문에 CWDM은 일반적으로 8nm에서 1470nm까지의 1610개 파장대를 우선적으로 사용합니다. 

CWDM에서 DWDM으로

DWDM의 파장 간격은 1.6nm, 0.8nm, 0.4nm 및 0.2nm가 될 수 있으며 40/80/160 파장(최대 192개 파장)을 수용할 수 있습니다. DWDM의 파장 범위는 1525nm ~ 1565nm(C 밴드) 및 1570nm ~ 1610nm(L 밴드)입니다.

CWDM에서 DWDM으로

DWDM 파장 간격이 0.4nm이고 채널 주파수 간격이 50GHz 인 C-band에서 일반적으로 사용됩니다.

 

CWDM과 DWDM의 다른 차이점

• CWDM은 더 간단한 구조를 가지고 있습니다.

CWDM 시스템에는 OLA, 즉 광 라인 증폭기가 포함되어 있지 않습니다. 또한, CWDM 채널 간격이 상대적으로 크기 때문에 DWDM에 비해 전력 밸런싱을 고려할 필요가 없다.

• CWDM은 더 적은 전력을 소비합니다.

광 전송 시스템의 운영 비용은 시스템의 유지 관리와 시스템에서 소비하는 전력에 따라 달라집니다. DWDM과 CWDM 시스템의 유지 보수 비용이 모두 수용 가능하더라도 DWDM 시스템의 전력 소비는 CWDM 시스템의 전력 소비보다 훨씬 높습니다. DWDM 시스템에서 다중화 파장의 총 수와 단일 채널 전송 속도의 증가와 함께 전력 손실 및 온도 관리는 회로 기판 설계의 핵심 문제가 되었습니다. 냉각기가 없는 레이저는 CWDM 시스템에 사용되므로 시스템 전력 소비가 낮아 시스템 운영자가 비용을 절감할 수 있습니다.

• CWDM 장치 s 가지고몰러 물리적 크기

CWDM 레이저는 DWDM 레이저보다 훨씬 작으며 비냉각식 레이저는 일반적으로 유리창이 있는 금속 용기에 밀봉된 모니터링 포토다이오드와 레이저 시트로 구성됩니다. DWDM 레이저 송신기의 크기는 CWDM 레이저 송신기 부피의 약 100배입니다. 즉, DWDM 레이저 송신기의 부피가 XNUMXcm인 경우³, 쿨러가 없는 CWDM 레이저의 부피는 20cm에 불과합니다.³.

• CWDM은 전송 매체에 대한 요구 사항이 낮습니다.

DWDM이 위의 서비스를 실행할 때 10G, G.655 광섬유가 필요합니다. 그러나 CWDM에는 광섬유에 대한 특별한 요구 사항이 없습니다. G.652, G.653 및 G.655 광섬유는 CWDM 기술을 사용할 수 있으므로 이전에 배치된 오래된 광섬유 케이블을 많이 사용할 수 있습니다.

• 애플리케이션 환경 비교

  
  메트로 네트워크에 적합한 대부분의 DWDM은 종단 간 논리적 연결, 경직된 토폴로지, 메시 구조 지원 없음 및 지하철 네트워크. 장거리 백본 네트워크용 DWDM 장비 비용은 새로운 광섬유를 깔고 광 증폭을 추가하는 비용보다 훨씬 저렴합니다. 그러나 수도권 네트워크의 범위 내에서 네트워크 비용은 주로 전송선로 비용보다 접속단말 장비 비용에서 나오므로 DWDM은 가격면에서 큰 이점이 없습니다. CWDM은 파장에 대한 창 요구 사항을 줄임으로써 전체 파장 범위(1260-1620nm)에서 파장 분할 다중화를 실현합니다. 또한 광학 장치의 비용을 크게 절감하고 0-80km 내에서 더 높은 비용 성능을 달성할 수 있습니다.

CWDM과 DWDM의 요약 비교

	CWDM	DWDM
이름	거친 파장 분할 다중화	고밀도 파장 분할 다중화
웨이브 간격	일반적으로 20nm	0.8nm / 0.4nm / 0.2nm / 1.6nm
웨이브 범위	1270nm에서 1610nm	1525nm ~ 1565nm (C 밴드)
		1570nm ~ 1610nm (L 밴드)
Waveband의 수	18	40/80/160 (최대 192)
광학 변조 형태	비 냉각 레이저, 전자 조정	온도에 따라 조정되는 냉각 레이저
비용	낮은	높은
통신 거리	짧음 (광 증폭기 미지원)	긴
Structure	단순, 간단, 편리	복잡한
전력 소비	낮은	높은
물리적 크기	작은	큰
전송 매체에 대한 요구 사항	낮은	높은

 

MWDM 대 LWDM

요즘 5G 네트워크가 꽃을 피우고 있습니다. CSP(통신 서비스 제공업체)는 5G 프런트홀 네트워크를 구축할 때 항상 딜레마에 빠지게 됩니다. WDM 운영 및 유지 관리 효율성이 높아지면 비용이 증가합니다. 저비용 패시브 WDM 모드를 선택하면 운영 및 유지 관리 효율성을 개선하기 어렵고 향후 비즈니스 요구 사항을 충족시킬 수 없습니다. 따라서 CSP는 비용과 운영 효율성을 모두 실현하기 위해 5G 프런트홀 네트워크를 배포하는 방법을 찾기를 희망합니다. 이 경우 개방형 WDM이 탄생했습니다.

적용 5G 프론트 홀 네트워크

MWDM (Medium Wavelength Division Multiplexing)의 원리는 온도 제어를 위해 TEC (Thermal Electronic Cooler)를 추가 한 다음 좌우로 6G CWDM의 처음 25 개 웨이브를 사용하는 데 집중하는 것입니다. off3.5nm 파장을 설정하여 12 개의 파장을 형성하면이 솔루션은 많은 섬유 자원을 절약 할 수 있습니다.

기존 네트워크에 대한 MWDM 세미액티브 5G 프런트홀 솔루션의 파일럿은 MWDM 기술의 성숙도를 강력하게 지원하고 세미액티브 5G 프런트홀 솔루션의 상용화를 가속화할 것입니다.

모든 5G 프런트홀에는 최소 12개의 파장 채널이 필요하므로 12개 주요 사업자의 솔루션은 모두 XNUMX개의 파장을 달성하는 것을 목표로 합니다.

TEC(Thermal Electronic Cooler) 온도 제어를 추가하여 좌우 파장을 3.5nm씩 이동시켜 12개의 파장을 형성합니다.

이 솔루션은 CWDM 산업 체인을 재사용할 뿐만 아니라 10km 프런트홀 거리라는 CMCC 자체 수요를 충족할 수 있으며 많은 광섬유 자원을 절약할 수 있어 여러 가지 이점이 있습니다.

MWDM : 6 개 파장이 12 개 파장으로 증가 

그런 다음 LWDM (Lan Wavelength Division Multiplexing)에 대해 LWDM은 채널 간격이 200 ~ 800GHz이고 DWDM (100GHz, 50GHz)과 CWDM (약 3GHz) 사이의 범위 인 이더넷 채널 기반 파장 분할 다중 (LAN WDM)입니다. THz).

파장	신청 계획	산업 체인
1269.23	DWL + PIN	/
1273.54	DWL + PIN	400G LR8 산업 체인 공유
1277.89	DWL + PIN
1282.26	DWL + PIN
1286.66	DWL + PIN
1291.1	DWL + PIN	/
1295.56	DWL + PIN	400G LR4 산업 체인 공유
1300.05	DWL + PIN
1304.58	DWL + PIN
1309.14	DWL + PIN
1313.73	DWL + PIN	/
1318.35	DWL + PIN	/

DML (Directly Modulated Laser)은 광학 모듈의 송신단 (TOSA)에 있으며, 이에 대응하는 제품은 EML (Electro-absorption Modulated Laser)로 비용이 많이 듭니다. PIN은 광 모듈의 수신단 (ROSA)에있는 발광 다이오드를 의미합니다.

광학 모듈의 내부 구조

응용 프로그램 시나리오

5G 프런트홀은 25G 일반 광 파장에 의해 지배됩니다. 섬유 자원.

세미 액티브의 경우 단일 스테이션에도 12개의 광 모듈이 있습니다. 세미 액티브 A 유형(24개의 광 모듈)이 더 비싸고 현재 네트워크, MWDM 세미의 현재 네트워크에서 사용되지 않는다고 생각합니다. -active는 B타입으로 광모듈은 12개만 사용합니다.

모바일 주파수 확장 및 통신 공유(차이나 텔레콤과 차이나 유니콤은 5G 네트워크 공유)는 단일 스테이션 12 광 모듈 수요를 가져오고 CWDM은 12파로 확장되어야 합니다.

모바일 2.6GHz 스펙트럼은 160MHz로, 통신 공유기는 200MHz로 확장되어 64TRX 스테이션 유형의 경우 단일 스테이션에는 12개의 광 모듈이 필요합니다. 64TRX 스테이션 타입, 12웨이브 솔루션이 주류가 될 것으로 예상되며 장기적으로 이 스테이션 타입이 50%를 차지할 것으로 예상된다.

MWDM 솔루션은 China Mobile의 지원을 받기 때문에 비용이 더 많이 들기 때문에 산업 체인의 지원을 받는 반면 산업 체인의 성숙도, 비용 및 전력 소비의 LWDM은 MWDM에 비해 더 유리하거나 후속 12파 건설을 위한 주요 솔루션.

요약

화이버몰은 디자인, R&D, 제조, 원스톱 맞춤형 생산 등 고객을 위한 광통신 솔루션 제공에 주력하고 있습니다. 주요 제품은 광 트랜시버, DAC&AOC 케이블, OTN 장비, 광섬유 커넥터, PLC 스플리터, WDM, 광섬유 네트워크 카드 등입니다. 이 제품은 FTTH, 데이터 센터, 5G 네트워크 및 통신 네트워크에서 널리 사용됩니다.