Una visió general de la tecnologia DWDM i dels components del sistema DWDM
Les telecomunicacions fan un ampli ús de tècniques òptiques en què l’ona portadora pertany al domini òptic clàssic. La modulació d'ona permet la transmissió de senyals analògiques o digitals fins a uns quants gigahertz (GHz) o gigabits per segon (Gbps) en un portador de molt alta freqüència, típicament de 186 a 196 THz. De fet, la taxa de bits pot augmentar encara més, utilitzant diverses ones portadores que es propaguen sense una interacció significativa en una sola fibra. És obvi que cada freqüència correspon a una longitud d’ona diferent. El múltiple de divisió de longitud d'ona dens (DWDM) està reservat per a un espaiat freqüència molt proper. Aquest bloc inclou una introducció a la tecnologia DWDM i als components del sistema DWDM. El funcionament de cada component es discuteix individualment i tota l’estructura d’un sistema DWDM fonamental es mostra al final d’aquest bloc.
Introducció a la tecnologia DWDM
La tecnologia DWDM és una extensió de la xarxa òptica. Els dispositius DWDM (multiplexor o Mux per resum) combinen la sortida de diversos transmissors òptics per a la transmissió a través d'una sola fibra òptica. Al final de recepció, un altre dispositiu DWDM (demultiplexor o DeMux per a curt) separa els senyals òptics combinats i passa cada canal a un receptor òptic. Només s’utilitza una fibra òptica entre dispositius DWDM (per direcció de transmissió). En lloc de requerir una parella de fibra òptica per transmissor i receptor, DWDM permet que diversos canals òptics ocupin un sol cable de fibra òptica. Com es mostra a continuació, mitjançant l'adopció de la tecnologia Gaussiana d'alta qualitat AAWG, el FOCC DWDM Mux / Demux proporciona poca inserció (3,5dB típica) i alta fiabilitat. Amb l’estructura actualitzada, aquests multiplexors i demultiplexors DWDM poden oferir una instal·lació més senzilla.
Un avantatge clau per a DWDM és que és independent del protocol i del bitrate. Les xarxes basades en DWDM poden transmetre dades en IP, ATM, SONET, SDH i Ethernet. Per tant, les xarxes basades en DWDM poden transportar diferents tipus de trànsit a diferents velocitats sobre un canal òptic. Les dades de transmissió de veu, correu electrònic, vídeo i multimèdia són només alguns exemples de serveis que es poden transmetre simultàniament en sistemes DWDM. Els sistemes DWDM tenen canals a longituds d'ona espaiades amb espaiat de 0,4 nm.
DWDM és un tipus de Multiplexació per divisió de freqüència (FDM). Una propietat fonamental de la llum estableix que les ones de llum individuals de diferents longituds d'ona poden coexistir independentment en un medi. Els làsers són capaços de crear polsos de llum amb una longitud d’ona molt precisa. Cada longitud d’ona individual de la llum pot representar un canal d’informació diferent. Combinant polsos de llum de diferents longituds d'ona, molts canals es poden transmetre a través d'una sola fibra simultàniament. Els sistemes de fibra òptica utilitzen senyals de llum dins de la banda d'infrarojos (de 1 a 400 nm de longitud d'ona) de l'espectre electromagnètic. Les freqüències de llum en el rang òptic de l'espectre electromagnètic solen estar identificades per la seva longitud d'ona, encara que la freqüència (distància entre lambdas) proporciona una identificació més específica.
Components del sistema DWDM
Un sistema DWDM generalment consta de cinc components: Transmissors / receptors òptics, filtres DWDM Mux / DeMux, Multiplexors òptics Add / Drop (OADM), amplificadors òptics, transponders (convertidors de longitud d'ona).
Transmissors / receptors òptics
Els transmissors es descriuen com a components DWDM, ja que proporcionen els senyals de font que es multiplexen. Les característiques dels transmissors òptics utilitzats en sistemes DWDM són molt importants per al disseny del sistema. S'utilitzen diversos transmissors òptics com a fonts de llum en un sistema DWDM. Els bits de dades elèctrics entrants (0 o 1) activen la modulació d’un flux lleuger (per exemple, un flash de llum = 1, l’absència de llum = 0). Els làsers creen polsos de llum. Cada pol pulcó té una longitud d’ona exacta (lambda) expressada en nanòmetres (nm). En un sistema basat en portadora òptica, s'envia un flux d'informació digital a un dispositiu de capa física, la sortida de la qual és una font de llum (un LED o un làser) que interfereix amb un cable de fibra òptica. Aquest dispositiu converteix el senyal digital entrant de forma elèctrica (electrons) a òptica (fotons) (conversió elèctrica a òptica, EO). Els elèctrics i els zeros provoquen una font de llum que parpelleja (per exemple, llum = 1, poca o cap llum = 0) en el nucli d’una fibra òptica. La conversió EO no afecta el trànsit. El format del senyal digital subjacent no canvia. Els impulsos de la llum es propaguen a través de la fibra òptica mitjançant una reflexió interna total. A l’extrem receptor, un altre sensor òptic (fotodiodo) detecta els impulsos de llum i torna a convertir el senyal òptic en forma elèctrica. Un parell de fibres sol connectar dos dispositius (una fibra de transmissió, una de fibra).
Els sistemes DWDM requereixen longituds d’ona molt precises de llum per funcionar sense distorsió o interferència entre intercanals. Es fan servir diversos làsers individuals per crear els canals individuals d'un sistema DWDM. Cada làser funciona a una longitud d’ona lleugerament diferent. Els sistemes moderns funcionen amb espais de 200, 100 i 50 GHz. S’està investigant els sistemes més recents que permeten l’espai entre 25 i 15 GHz i l’espai entre 12 i 15 GHz. En general, els transceptors DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, etc.) que funcionen a 100 i 50 GHz es poden trobar actualment al mercat.
Filtres DWDM Mux / DeMux
Les múltiples longituds d'ona (totes dins de la banda de 1550 nm) creades per múltiples transmissors i que funcionen amb diferents fibres es combinen en una fibra mitjançant un filtre òptic (filtre Mux). El senyal de sortida d’un multiplexor òptic s’anomena senyal composta. A l’extrem receptor, un filtre de descàrrega òptica (filtre DeMux) separa totes les longituds d’ona individuals de la senyal composta cap a les fibres individuals. Les fibres individuals passen les longituds d’ona demultiplexades a tants receptors òptics. Normalment, els components de Mux i DeMux (transmissió i recepció) es troben en un únic recinte. Els dispositius Mux / DeMux òptics poden ser passius. Les senyals de components són multiplexades i demultiplexades òpticament, no electrònicament, per tant no es requereix cap font d'alimentació externa. La figura següent és una operació DWDM bidireccional. Els polsos de llum N de diferents longituds d'ona portats per fibres diferents N es combinen amb un mux DWDM . Els senyals N es multiplexen sobre un parell de fibra òptica. Un DeMux DWDM rep el senyal compost i separa cadascun dels senyals de N components i passa cadascun a una fibra. Les fletxes de senyal transmeses i rebudes representen equips del client. Això requereix l'ús d'un parell de fibres òptiques; un per transmetre, un per rebre.
Multiplexors òptics d’afegir / deixar anar
Els multiplexors òptics d’addició / baixa (és a dir, OADM) tenen una funció diferent de "Afegir / deixar anar", en comparació amb Mux / DeMuxfilters. Aquí hi ha una figura que mostra el funcionament d’un OADM d’un canal. Aquest OADM està dissenyat només per afegir o deixar anar senyals òptiques amb una longitud d’ona determinada. D'esquerra a dreta, un senyal compost entrant es divideix en dos components, drop i pass-through. L’OADM només retalla el flux de senyal òptic vermell. El flux de senyal abandonat es passa al receptor d’un dispositiu client. Les restants senyals òptiques que passen per l’OADM es multiplexen amb un nou flux de senyal d’addició. L’OADM afegeix un nou flux de senyal òptic de color vermell, que funciona a la mateixa longitud d’ona que el senyal deixat. El nou flux de senyal òptic es combina amb els senyals de pas per formar un nou senyal composta.
L’OADM dissenyat per operar a longituds d’ona DWDM s’anomena DWDM OADM , mentre que operant a longituds d’ona CWDM s’anomena CWDM OADM . Tots dos es poden trobar al mercat ara.
Amplificadors òptics
Els amplificadors òptics augmenten l'amplitud o afegeixen guanys a senyals òptiques que transmeten una fibra estimulant directament els fotons del senyal amb energia extra. Són dispositius "en fibra". Els amplificadors òptics amplifiquen els senyals òptics en un ampli rang de longituds d'ona. Això és molt important per a l’aplicació del sistema DWDM. Els amplificadors de fibra amb dopatge erbic (EDFA) són el tipus d’amplificadors òptics de fibra més usats. Els EDFA que s’utilitzen en els sistemes DWDM de vegades s’anomena DWDM EDFA, en comparació amb els que s’utilitzen en sistemes CATV o SDH. Per ampliar la distància de transmissió del vostre sistema DWDM, podeu obtenir tots els tipus d’ amplificadors òptics de Fiberstore, incloent-hi DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA i Raman Amplificador, etc. DWDM EDFA.)
Transponders (convertidors de longituds d'ona)
Els transponders converteixen els senyals òptics d'una longitud d'ona entrant a una altra longitud d'ona de sortida adequada per a aplicacions DWDM. Els transponders són convertidors de longitud d’ona òptica elèctrica-òptica (OEO). Un transpondedor realitza una operació OEO per convertir longituds d’ona de llum, de manera que algunes persones les van anomenar "OEO" per curt. Dintre del sistema DWDM, un transpondedor converteix el senyal òptic del client en un senyal elèctric (OE) i després realitza funcions 2R (Reamplify, Reshape) o 3R (Reamplify, Reshape i Retime). La figura següent mostra el funcionament del transponder bidireccional. Un transpondedor es troba entre un dispositiu client i un sistema DWDM. De l'esquerra a la dreta, el transponder rep un flux de bits òptic que funciona a una longitud d'ona determinada (1310 nm). El transponder converteix la longitud d'ona operativa del flux de bits entrant en una longitud d'ona que compleixi amb la ITU. Transmet la seva sortida a un sistema DWDM. Al costat de rebre (de dreta a esquerra), el procés s'inverteix. El transponder rep un flux de bits compatible amb ITU i torna a convertir les senyals en la longitud d'ona que utilitza el dispositiu client.
Els transponders s'utilitzen generalment en sistemes WDM (de 2,5 a 40 Gbps), incloent no només sistemes DWDM, sinó també sistemes CWDM. Fiberstore proporciona diversos transponders WDM (convertidors OEO) amb diferents ports de mòduls (SFP a SFP, SFP + a SFP +, XFP a XFP, etc.).
Com funcionen els components del sistema DWDM juntament amb la tecnologia DWDM
Com que el sistema DWDM està format per aquests cinc components, com funcionen junts? Els següents passos donen la resposta (també podeu veure tota l’estructura d’un sistema DWDM fonamental a la figura següent):
Mitjançant la tecnologia DWDM, els sistemes DWDM proporcionen l’ample de banda per a grans quantitats de dades. De fet, la capacitat dels sistemes DWDM està creixent a mesura que avancen les tecnologies que permeten un espaiament més proper i, per tant, un nombre més gran de longituds d'ona. Però DWDM també se situa més enllà del transport per convertir-se en la base de la creació de xarxes òptiques amb el subministrament de longituds d'ona i la protecció basada en malla. La commutació a la capa fotònica permetrà aquesta evolució, així com els protocols d’encaminament que permeten recórrer els camins de llum a la xarxa de la mateixa manera que els circuits virtuals. Amb el desenvolupament de tecnologies, els sistemes DWDM poden necessitar components més avançats per obtenir avantatges més grans.