Четыре типа технологии мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM)

 HОу делает мультиплексирование с разделением по длине волны(WDM) Работа?

WDM - это технология, которая объединяет несколько оптических сигналов с разными длинами волн через сумматор и объединяет их в одно и то же волокно для передачи данных.

 

Принцип работы WDM

Принцип работы WDM

Длина волны x частота = скорость света (постоянное значение), поэтому WDM на самом деле то же самое, что и мультиплексирование с частотным разделением.

Проще говоря, мы можем думать о WDM как о шоссе, где различные типы транспортных средств врываются, а затем расходятся своими путями, когда добираются до места назначения.

Как работает WDM

Роль мультиплексирования с разделением по длине волны заключается в улучшении пропускной способности оптического волокна и эффективности использования ресурсов оптического волокна. Очевидно, что для нормальной работы системы WDM необходимо контролировать длину волны (частоту) каждого оптического сигнала. Если интервал длин волн слишком короткий, его легко «разбить»; Если интервал длин волн слишком велик, коэффициент использования будет очень низким.

 

одноканальный против WDM

 

Преимущества технологии WDM:

Технология WDM быстро развивается в последние годы из-за следующих преимуществ.

(1) Большая пропускная способность, которая может сэкономить ценные ресурсы волокна. Для одноволновой оптоволоконной системы для передачи и приема сигнала требуется пара волокон, в то время как для системы WDM для всей системы мультиплексирования требуется только одна пара волокон, независимо от количества сигналов. Например, для шестнадцати систем со скоростью 2.5 Гбит/с для одноволновой оптоволоконной системы требуется 32 волокна, а для системы WDM — только два волокна.

(2) Прозрачный для всех видов служебных сигналов, он может передавать различные типы сигналов, такие как цифровые и аналоговые сигналы, а также может их синтезировать и разлагать.

(3) Нет необходимости прокладывать больше оптических волокон или использовать высокоскоростные сетевые компоненты при расширении сети. Внедрение любых новых услуг или расширение пропускной способности возможно только за счет смены терминала и добавления дополнительной оптической длины волны. Таким образом, технология WDM является идеальным средством расширения.

(4) Построить динамически реконфигурируемую оптическую сеть и использовать оптические мультиплексоры ввода-вывода (OADM) или оптическое кроссовое оборудование (OXC) в сетевых узлах для формирования гибкой, надежной и отказоустойчивой полностью оптической сети.

система WDM

система WDM

 

Проблемы, существующие в технологии WDM:

Оптическая сеть передачи, основанная на технологии WDM, с функцией мультиплексирования ввода-вывода и функцией перекрестного соединения, имеет большие преимущества, такие как простота реконфигурации и хорошая масштабируемость. Это стало тенденцией развития сети высокоскоростной передачи в будущем. Но прежде чем это может быть реализовано, необходимо решить следующие проблемы.

  • управление сетью

В настоящее время сетевое управление системой WDM, особенно со сложными требованиями к путям вверх/вниз, все еще несовершенно. Если система WDM не может обеспечить эффективное управление сетью, ее будет трудно внедрить в сеть в больших масштабах. Например, с точки зрения управления неисправностями, поскольку система WDM может поддерживать различные типы служебных сигналов по оптическому каналу, в случае отказа системы WDM операционная система должна быть в состоянии вовремя обнаружить неисправность и выяснить причину неисправности. вина.

Но до сих пор соответствующее программное обеспечение для эксплуатации и обслуживания все еще незрело. С точки зрения управления производительностью, системы WDM используют аналоговые методы для мультиплексирования и усиления оптических сигналов, поэтому обычно используемая частота ошибок по битам не подходит для измерения качества услуг WDM. Необходимо найти новый параметр для точного измерения качества обслуживания, предоставляемого сетью пользователям. Если эти проблемы не будут решены вовремя, это затормозит развитие системы WDM.

  • Взаимосвязь и взаимосвязь

Поскольку WDM является новой технологией, ее отраслевой стандарт относительно несовершенен, поэтому функциональная совместимость продуктов WDM в различных сферах деятельности оставляет желать лучшего, особенно в аспекте сетевого управления верхнего уровня. Чтобы обеспечить крупномасштабное внедрение систем WDM в сети, необходимо обеспечить функциональную совместимость между системами WDM, а также взаимосвязь и взаимосвязь между системами WDM и традиционными системами. Поэтому исследования в области оптического интерфейсного оборудования должны быть усилены.

  • Оптическое устройство

Незрелость некоторых важных оптических устройств, таких как перестраиваемые лазеры, напрямую ограничивает развитие сетей оптической передачи. Некоторым крупным операционным компаниям уже очень сложно иметь дело с несколькими разными лазерами в сети, не говоря уже о десятках оптических сигналов. В большинстве случаев для использования в оптической сети требуется от 4 до 6 лазеров, которые можно настроить во всей сети, но такие перестраиваемые лазеры еще не доступны в продаже.

Конструкция системы связи отличается, и ширина интервала между каждой длиной волны также отличается. В зависимости от разноса каналов WDM можно разделить на CWDM (грубое мультиплексирование с разделением по длине волны) и DWDM (плотное мультиплексирование с разделением по длине волны). Разнос каналов CWDM составляет 20 нм, а разнос каналов DWDM — от 0.2 до 1.2 нм.

установка перестраиваемого лазера

установка перестраиваемого лазера

 

CWDM против DWDM

 Сначала технические условия были ограничены, а расстояние между длинами волн контролировалось в пределах десятков нанометров. Этот тип WDM называется грубым мультиплексированием с разделением по длине волны (CWDM).

Позже технология становилась все более совершенной, а интервал длин волн становился все короче и короче. Когда он достиг уровня в несколько нанометров, это называлось плотным мультиплексированием с разделением по длине волны (DWDM).

Кроме того, в лазерах с модуляцией CWDM используются неохлаждаемые лазеры, в то время как в DWDM используются охлаждаемые лазеры. Охлаждаемые лазеры настраиваются по температуре, а неохлаждаемые лазеры настраиваются электронным способом. Реализовать настройку температуры сложно и дорого, поскольку распределение температуры сильно неравномерно в широком диапазоне длин волн. CWDM позволяет избежать этой трудности и, таким образом, значительно снижает стоимость. Стоимость всей системы CWDM составляет всего 30% от стоимости DWDM. CWDM достигается за счет объединения длин волн, передаваемых по разным волокнам, в одно волокно для передачи с использованием оптического мультиплексора. На приемном конце канала демультиплексор используется для отправки разложенных длин волн по разным волокнам, а затем к разным приемникам.

CWDM имеет интервал длин волн 20 нм и 18 диапазонов волн от 1270 нм до 1610 нм.

 

Номер длины волны Центральная длина волны Номер длины волны Центральная длина волны
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

Однако из-за очевидного увеличения затухания в диапазонах волн от 1270 до 1470 нм многие оптические волокна старого типа не могут нормально использоваться, поэтому CWDM обычно отдает приоритет использованию 8 диапазонов волн от 1470 до 1610 нм. 

CWDM в DWDM

CWDM в DWDM

Расстояние между длинами волн DWDM может составлять 1.6 нм, 0.8 нм, 0.4 нм и 0.2 нм, что позволяет разместить 40/80/160 волн (до 192 волн). Диапазон волн DWDM составляет от 1525 до 1565 нм (диапазон C) и от 1570 до 1610 нм (диапазон L).

 

CWDM в DWDM диапазон волн

CWDM в DWDM

DWDM обычно используется в диапазоне C с интервалом длин волн 0.4 нм и интервалом частот канала 50 ГГц.

 

Другие различия между CWDM и DWDM:

  • CWDM имеет более простую структуру

Система CWDM не содержит OLA, а именно усилителя оптической линии. Кроме того, поскольку разнесение каналов CWDM относительно велико, нет необходимости учитывать балансировку мощности по сравнению с DWDM.

  • CWDM потребляет меньше энергии

Эксплуатационные расходы системы оптической передачи зависят от обслуживания системы и мощности, потребляемой системой. Даже если затраты на обслуживание систем DWDM и CWDM приемлемы, энергопотребление системы DWDM намного выше, чем у системы CWDM. В системах DWDM с увеличением общего количества мультиплексированных длин волн и скоростей одноканальной передачи потери мощности и управление температурой стали ключевыми проблемами при проектировании печатных плат. Лазеры без охладителей используются в системах CWDM, что приводит к низкому энергопотреблению системы, что выгодно системным операторам для экономии средств.

  • CWDM-устройства есть сменьший физический размер

Лазеры CWDM намного меньше лазеров DWDM, а неохлаждаемые лазеры обычно состоят из лазерного листа и контрольного фотодиода, запечатанных в металлическом контейнере со стеклянным окном. Размер лазерного передатчика DWDM примерно в пять раз превышает объем лазерного передатчика CWDM. То есть если объем лазерного передатчика DWDM 100см3, объем лазера CWDM без кулера всего 20см3.

  • CWDM предъявляет более низкие требования к среде передачи

Когда DWDM запускает сервисы выше 10G, требуются оптические волокна G.655. Однако CWDM не предъявляет особых требований к оптическому волокну. Оптические волокна G.652, G.653 и G.655 могут использовать технологию CWDM, поэтому можно широко использовать старый оптоволоконный кабель, ранее проложенный.

  • Сравнение сред приложений
    Большинство DWDM, подходящих для городских сетей, наследуют характеристики магистральных сетей большой протяженности, такие как сквозные логические соединения, негибкая топология, отсутствие поддержки ячеистой структуры и отсутствие адаптации к сложной и мобильной мультилогической топологии в сети метро. Стоимость оборудования DWDM для магистральной сети большой протяженности значительно ниже стоимости прокладки новых волокон и добавления оптического усиления. Однако в рамках городской сети стоимость сети в основном зависит от стоимости конечного оборудования доступа, а не от стоимости линии передачи, поэтому DWDM не имеет большого преимущества с точки зрения цены. CWDM реализует мультиплексирование с разделением по длине волны во всем диапазоне длин волн (1260–1620 нм) за счет уменьшения требований к окну для длин волн. Это также значительно снижает стоимость оптических устройств и может обеспечить более высокую производительность в пределах 0-80 км.

Сводное сравнение CWDM и DWDM :

 CWDMDWDM
Полное имяГрубое мультиплексирование с разделением по длине волныПлотное мультиплексирование с разделением по длине волны
Интервал волны20 нм в целом0.8нм / 0.4нм / 0.2нм / 1.6нм
Диапазон волн1270nm до 1610nmОт 1525 до 1565 нм (диапазон C)
От 1570 нм до 1610 нм (L диапазон)
Количество диапазонов волн1840/80/160 (до 192)
Форма оптической модуляцииНеохлаждаемый лазер с электронной настройкойОхлаждаемый лазер, настраиваемый по температуре
ЦенаНизкийHigh
Расстояние связиКороткий (оптические усилители не поддерживаются)Длинное
СтруктурапростоКомплекс
Потребляемая мощностьНизкийHigh
Физический размерМелкиебольшой
Требование к среде передачиНизкийHigh

 

  MWDM против LWDM

В настоящее время сеть 5G расцветает. Когда поставщики услуг связи (CSP) строят переднюю сеть 5G, они всегда сталкиваются с дилеммой: если они выберут более активный WDM с более высокой эффективностью эксплуатации и обслуживания стоимость возрастет; Если мы выберем недорогой пассивный режим WDM, будет трудно повысить эффективность эксплуатации и обслуживания, и он не сможет соответствовать потребностям бизнеса в будущем. Таким образом, операторы связи надеются найти способ развернуть переднюю сеть 5G, чтобы реализовать как затраты, так и эффективность работы. В этом случае родился открытый WDM.

 

Применение сети 5G fronthaul

Применение 5G передняя сеть

 

Принцип MWDM (Мультиплексирование с разделением по средней длине волны) состоит в том, чтобы сосредоточиться на использовании первых 6 волн 25G CWDM, добавив TEC (термоэлектронный охладитель) для контроля температуры, а затем левый и правый offустановить длину волны 3.5 нм для формирования 12 длин волн, это решение может сэкономить много ресурсов волокна.

длина волны MWDM

MWDM: 6 длин волн увеличиваются до 12 длин волн 

Затем о LWDM (мультиплексирование с разделением по длине волны Lan), LWDM - это мультиплексирование с разделением по длине волны на основе каналов Ethernet (LAN WDM) с разносом каналов от 200 до 800 ГГц, диапазон между DWDM (100 ГГц, 50 ГГц) и CWDM (около 3 ТГц).

Длина волныСхема приложенияПроизводственная цепочка
1269.23DWL + PIN-код/
1273.54DWL + PIN-кодПоделиться отраслевой цепочкой 400G LR8
1277.89DWL + PIN-код
1282.26DWL + PIN-код
1286.66DWL + PIN-код
1291.1DWL + PIN-код/
1295.56DWL + PIN-кодПоделиться отраслевой цепочкой 400G LR4
1300.05DWL + PIN-код
1304.58DWL + PIN-код
1309.14DWL + PIN-код
1313.73DWL + PIN-код/
1318.35DWL + PIN-код/

DML (напрямую модулированный лазер) находится на передающей стороне (TOSA) оптического модуля, а его аналог - EML (электроабсорбционный модулированный лазер), который является более дорогостоящим. А PIN относится к светоизлучающему диоду на приемном конце (ROSA) оптического модуля.

 

внутренняя структура оптического модуля

Внутренняя структура оптического модуля

  Заключение

 

Торговый центр Fiber специализируется на предоставлении клиентам оптических коммуникационных решений, включая проектирование, исследования и разработки, производство и универсальное производство по индивидуальному заказу. Основными продуктами являются оптические приемопередатчики, кабели DAC и AOC, оборудование OTN, оптоволоконные разъемы, разветвители ПЛК, WDM, оптоволоконные сетевые карты и т. Д. Продукты широко используются в FTTH, центрах обработки данных, сетях 5G и телекоммуникационных сетях.

 

 

 

 

Оставьте комментарий

Наверх