Часто задаваемые вопросы по технологиям спектрального уплотнения (WDM)

Какие технологии могут применять операторы для увеличения возможностей существующих оптических сетей?

Имеются три легко-доступные и простые для установки и использования технологии спектрального уплотнения или мультиплексирования с разделением по длинам волн:

• 2-канальный WDM;
• грубое спектральное мультиплексирование (CWDM);
• плотное спектральное уплотнение (DWDM).

Эти технологии могут предложить оператору одну дополнительную длину волны (или виртуальное волокно), 18 добавочных длин волн или до 160 добавочных длин волн. Все эти технологии используют существующее волокно в операторской сети.

Что такое WDM (Wavelength Division Multiplexing)?

Технология для добавления двух или более оптических сигналов с разными длинами волн, передающихся одновременно по одному волокну и разделяемых на дальнем конце по длинам волн. Наиболее типичные приложения (2- канальный WDM) комбинируют длины волн 1310 нм и 1550 нм в одном волокне.

Что такое CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)?

Технология для объединения до 18 ITU длин волн и передаче их одновременно в одном волокне с последующим разделением на дальнем конце. Стандарт ITU для CWDM определяет 18 каналов от 1271 нм до 1611 нм с расстоянием между соседними каналами в 20 нм.

Что такое DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)?

Технология для объединения до 160 длин волн, передаче их одновременно в одном волокне с последующим разделением на дальнем конце. DWDM использует расстояния между длинами волн вплоть до 25ГГц и требует применение лазеров с очень строгими допусками и стабильностью излучения. Полоса длин волн DWDM занимает округленно от 1530 нм до 1565 нм. В этой же полосе работают легированные эрбием усилители оптического сигнала (EDFA).

В чем основное различие между приложениями WDM, CWDM & DWDM?

В большинстве случаев, WDM наиболее экономичное решение при нехватке волокна в кабеле, дающее выигрыш волокна 2 к 1 или 3 к 1 за счет объединения длин волн 1310 нм, 1550 нм и 1490 нм в одном волокне. В случае, когда требуется больше каналов для расширения емкости существующей волоконно-оптической инфраструктуры, CWDM обеспечивает эффективное решение для оптических пролетов небольшой длины (до 80 км). За невысокую стоимость CWDM может обеспечить увеличение емкости существующего волокна 18 к 1. С текущими характеристиками потерь оптического сигнала в окнах прозрачности 1310 нм и 1490 нм приложения WDM и CWDM наилучшим образом подходят для коротких расстояний. Там где требуется высокая емкость или передача на большие расстояния, решения DWDM — предпочтительный метод для увеличения емкости волокна. С ее высоко-точными лазерами, оптимизированными для работы в окне 1550 нм (для уменьшения потерь), системы DWDM являются идеальным решением для более требовательных сетей. Системы DWDM могут использовать EDFA для усиления всех длин волн в DWDM окне и увеличение длины передачи до 500 км.

Какие преимущества каждой из этих трех WDM технологий?

Двух-канальный WDM (и трех канальный) может быть использован для быстрого и простого добавления дополнительной (или двух дополнительных) длин волн. Он очень прост для установки и подключения и очень недорогой.

CWDM может просто и быстро добавить до 18 дополнительных длин волн на стандартизованных ITU частотах. Она идеальна для сетей умеренных размеров с поперечными размерами до 100 км. Так как расстояния между длинами волн составляет 20 нм, то менее дорогие лазеры могут использоваться, что обеспечивает очень низкую стоимость для решений с умеренной емкостью.

DWDM предлагает высоко-емкие и дальнобойные решения для участков ВОЛС с высоким ростом потребностей в волокне и где необходима передача на большие расстояния. Системы DWDM могут быть развернуты за относительно низкую начальную стоимость и каналы (длины волн) легко добавляются по мере роста. Усилители EDFA вместе с компенсаторами дисперсии могут увеличить дальность систем до нескольких тысяч километров.

Какие ограничения каждой из этих технологий?

Двух (или трех) канальная WDM ограничена одним или двумя каналами, которые могут быть добавлены к каналу 1310 нм. Дальность системы обычно ограничена потерями в канале 1310 нм.

Системы CWDM, хотя и являются многоканальными, но не имеют никаких механизмов оптического усиления и ограничения в дальности определяются по каналу с максимальным затуханием. Более того, каналы из области от 1360нм до 1440 нм могут испытывать наибольшее затухание (от 1 до 2 dB/км) из-за водяного пика в этой области для некоторых типов оптического кабеля.

Системы DWDM обычно ограничены по дальности 4-5 участками усиления из-за шумов усиленного спонтанного излучения (ASE, Amplified Spontaneous Emissions) в EDFA. Имеются средства моделирования, позволяющие точно определить сколько EDFA может быть установлено. На длинных участках (> 120 км) может создавать проблемы дисперсия, что требует установки модулей компенсации дисперсии. Полоса DWDM ограничена длинами волн в пределах от 1530 нм до 1565 нм диапазоном усиления EDFA.

Что такое Reach Extension (увеличение дальности) и как я могу это использовать?

Увеличение дальности (Reach extension) — общепринятый термин для усиления или воссоздания сигнала, чтобы позволить ему пройти большую дистанцию. Из-за аналоговой природы передачи, оптический сигнал, когда передается через оптическое соединение, деградирует из-за дисперсии, потери мощности, перекрестных помех и нелинейных эффектов в волокне и оптических компонентах. Для борьбы с этими нежелательными эффектами используется два распространенных подхода: Регенерация и Усиление. Регенерация — воссоздание сигнала путем конвертирования оптического сигнала к электрическому сигналу, его обработка и затем конвертирование обратно к оптическому сигналу. Усиление — увеличение амплитуды (мощности dB) оптического сигнала без конвертирования к электрическому сигналу.

Что такое регенерация 1R, 2R и 3R?

Имеется три различных уровня оптической регенерации, которые могут быть применены, чтобы увеличить дальность передачи.

• 1R-amplification: Это техника регенерации добавляет оптическую мощность к сигналу без воздействия на его форму или синхронность. EDFA просто добавляет фотоны во входящий оптический сигнал на определенной длине волны и фазе этого сигнала. Это не восстанавливает и не ресинхронизует входящий сигнал. Побочный эффект EDFA — создание шума усиленного спонтанного излучения, который аккумулируется с каждым EDFA в линии и может быть «очищен» только конвертированием оптического сигнала к электрическому виду и обратно. Типичное количество EDFA в каскадном соединении не более 4 или 5.
  
  
• 2R-amplification and reshaping: Эта техника усиливает и восстанавливает форму деградированного сигнала. Форма воссозданного сигнала близка к оригинальному сигналу, но длительность временных циклов (синхронность) не восстанавливается. Накопление джиттера приводящее к потере синхронизации будет ограничивать количество каскадно-установленных 2R регенераторов.
  
  
• 3R-regeneration, reshaping and re-timing: Вместе с усилением и восстановлением 3R регенерация также воссоздает оригинальную длительность циклов (синхронность) исходного сигнала, таким образом, создавая идеальную возможность для увеличения жизни синхронных и асинхронных сигналов. Почти неограниченное количество 3R регенераторов могут быть установлены на пути следования сигнала.

Что такое конверсия длин волн и зачем это нужно?

Конверсия длины волны — преобразование из одной длины волны в другую для транспортировки. Из-за характеристик затухания сигналов 1310 нм и 850 нм, иногда необходимо конвертировать эти сигналы к длине волны 1550 нм для передачи их поверх длинных пролетов оптического волокна, получая выгоду от низких потерь на 1550 нм. Конверсия длин волн также используется для преобразования широкополосных оптических сигналов, таких как 1310нм или 1550нм к дискретным ITU CWDM или DWDM длинам волн, что позволяет комбинировать множество длин волн при передаче по одному волокну.

Если я конвертирую мой 1310 нм сигнал к длине волны xWDM, нужно ли мне конвертировать его обратно к 1310 нм перед приемом на дальнем конце?

Нет, обычно не требуется. Большинство оптического оборудования произведенного в последние 10 лет скорее всего имеет широкополосный приемник, который будет работать в диапазоне от ~1260нм до ~1620нм. Это означает, что интерфейс, который передает на 1310нм с большой вероятностью примет сигнал, который был конвертирован для DWDM или для CWDM приложений.