1 WDM-Technologie
Unter Wavelength Division Multiplexing (WDM) versteht man die Technologie zur Übertragung von zwei oder mehr optischen Wellenlängensignalen über verschiedene optische Kanäle in derselben Glasfaser, um Informationen zu übertragen. WDM umfasst Frequenzmultiplex (FDM) und Wellenlängenmultiplex. Im Wesentlichen gibt es keinen wesentlichen Unterschied zwischen der optischen Frequenzmultiplex-Technologie (FDM) und der WDM-Technologie, da die Lichtwellen Teil des elektromagnetischen Spektrums sind und eine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen Frequenz und Wellenlänge des Lichts besteht. Normalerweise versteht man unter optischem Frequenzmultiplex auch die Unterteilung optischer Frequenzen, wobei optische Kanäle dicht gepackt sind. Optisches Wellenlängenmultiplexing bezieht sich auf die grobe Aufteilung optischer Frequenzen, bei der optische Multiplexe selbst in verschiedenen Fenstern der Faser weit voneinander entfernt sind.
Optisches Wellenlängenmultiplexen wird im Allgemeinen auf Wellenlängenmultiplexer und -demultiplexer (auch als Kombinierte/Splitter bezeichnet) angewendet, die jeweils an den beiden Enden der Faser angebracht sind, um die Kopplung und Trennung verschiedener optischer Wellen zu erreichen. Die Prinzipien dieser beiden Geräte sind gleich. Zu den Haupttypen optischer Wellenlängenmultiplexer gehören der bikonisch verjüngte Typ, der dielektrische Filmtyp, der Gittertyp und der flache Typ. Die primären Leistungsindikatoren Einfügedämpfung und Isolationsgrad. Unter Einfügungsdämpfung versteht man die Zunahme der optischen Verbindungsdämpfung, die durch die Verwendung von Wellenlängenmultiplexgeräten in der optischen Verbindung verursacht wird. Wenn die Wellenlängen 11 und 2 über dieselbe Faser übertragen werden, wird die Leistungsdifferenz zwischen dem Eingangsende der Leistung des Demultiplexers für die Wellenlänge 2 und dem Ausgangsende des Multiplexers für die gemischte Wellenlänge 11 als Isolationsgrad bezeichnet. Die technischen Merkmale und Vorteile des optischen Wellenlängenmultiplexings sind wie folgt:
1.1 Nutzen Sie das verlustarme Band von Glasfasern voll aus, um die Übertragungskapazität der Glasfaser zu erhöhen, sodass sich die physikalische Grenze einer Glasfaser zur Übertragung von Informationen auf ein Vielfaches verdoppelt. Derzeit nutzen wir nur einen sehr kleinen Teil des verlustarmen Spektrums von Glasfasern (1310 nm bis 1550 nm). WDM kann die enorme Bandbreite von Singlemode-Fasern von etwa 25 THz voll ausnutzen und sorgt so für eine ausreichende Übertragungsbandbreite.
1.2 Die Fähigkeit, zwei oder mehr asynchrone Signale in derselben Glasfaser zu übertragen, fördert die Kompatibilität digitaler und analoger Signale, unabhängig von Datenrate und Modulation. Es bietet außerdem die Flexibilität, Kanäle in der Mitte der Leitung zu entfernen oder hinzuzufügen.
1.3 Für das gebaute Glasfasersystem, insbesondere für solche mit einer kleinen Anzahl von Glasfaserkabelkernen, die in der Anfangsphase verlegt wurden, kann die Kapazität zur Erzielung mehrerer Einwegsignale weiter erhöht werden, solange das ursprüngliche System über einen Leistungsspielraum verfügt Zweiwege-Signalübertragung ohne große Änderungen am ursprünglichen System, mit großer Flexibilität.
1.4 Aufgrund der erheblichen Reduzierung des Einsatzes von Glasfasern wurden die Baukosten erheblich gesenkt, und aufgrund der geringen Anzahl von Fasern ist eine Wiederherstellung im Fehlerfall schnell und einfach möglich.
1.5 Die gemeinsame Nutzung aktiver optischer Geräte reduziert die Kosten für mehrere Signalübertragungen oder die Hinzufügung neuer Dienste.
1.6 Aktive Geräte im System werden deutlich reduziert, was die Zuverlässigkeit des Systems verbessert. Aufgrund der hohen Anforderungen und der technischen Komplexität von Geräten wie optischen Mehrträger-WDM-Sendern, optischen Empfängern und anderen Geräten ist die tatsächliche Anwendung von WDM derzeit nicht weit verbreitet. Darüber hinaus gab es bei herkömmlichen Fernsehübertragungsdiensten keinen besonderen Mangel an mehradrigen Glasfaserkabeln. Mit der Entwicklung integrierter Kabelfernsehdienste, der wachsenden Nachfrage nach Netzwerkbandbreite, der Implementierung verschiedener Arten von selektiven Diensten, den wirtschaftlichen Kosten von Netzwerkaktualisierungen treten jedoch nach und nach die Merkmale und Vorteile von WDM im CATV-Übertragungssystem hervor. Dies zeigt weitreichende Aussichten für seine Anwendung und könnte sich sogar auf die Entwicklungsmuster von CATV-Netzen auswirken.
2 Technologieprinzip
In analogen Trägerkommunikationssystemen wird Frequenzmultiplex normalerweise verwendet, um die Übertragungskapazität des Systems zu erhöhen und die Bandbreitenressourcen des Kabels voll auszunutzen. Dies bedeutet, dass Signale von mehreren Kanälen gleichzeitig über dasselbe Kabel übertragen werden und auf der Empfangsseite das Signal jedes Kanals mithilfe eines Bandpassfilters basierend auf der Frequenzdifferenz jedes Trägers herausgefiltert werden kann. In ähnlicher Weise kann das Glasfaserkommunikationssystem auch im optischen Frequenzmultiplexverfahren verwendet werden, um die Übertragungskapazität des Systems zu verbessern. Dabei wird am Empfangsende ein Demultiplexer (entspricht einem optischen Bandpassfilter) verwendet, um den optischen Träger jedes Signals zu trennen. Die WDM-Technologie soll die enormen Bandbreitenressourcen im verlustarmen Bereich der Singlemode-Faser voll ausnutzen. Entsprechend den unterschiedlichen Frequenzen (oder Wellenlängen) jedes Kanals kann das verlustarme Fenster der Faser in mehrere unterteilt werden Kanäle, die Lichtwelle als Träger des Signals. Auf der Senderseite wird WDM (Combiner) eingesetzt, um die Signalträger verschiedener Wellenlängen zur Übertragung in einer einzigen Faser zusammenzuführen. Auf der Empfangsseite werden Wellenlängenmultiplexer (Splitter) verwendet, um diese optischen Träger unterschiedlicher Wellenlänge, die unterschiedliche Signale transportieren, zu trennen. Da die optischen Trägersignale unterschiedlicher Wellenlänge als unabhängig voneinander betrachtet werden können (wenn die Faser-Nichtlinearität nicht berücksichtigt wird), kann das Multiplexen optischer Signale in einer einzigen Faser erreicht werden. Durch die Übertragung von Signalen unterschiedlicher Wellenlänge in zwei Richtungen kann eine bidirektionale Übertragung erreicht werden. Abhängig vom Wellenlängenmultiplexer variiert die Anzahl der Wellenlängen, die gemultiplext werden können, zwischen zwei und mehreren Dutzend. Typischerweise sind kommerzielle Systeme mit 8 und 16 Wellenlängen erhältlich, abhängig vom zulässigen Abstand zwischen den Wellenlängen des optischen Trägers.
WDM ist im Wesentlichen eine Frequenzmultiplex-Technologie (FDM), die auf optische Frequenzen angewendet wird. Aus der Perspektive der in China seit Jahrzehnten angewandten Übertragungstechnologie folgte die Entwicklung einem Weg von FDM-TDM-TDM-FDM. In der frühen Phase der analogen Übertragung wurden Koaxialkabel mit der analogen FDM-Technologie im elektrischen Bereich verwendet, wobei jedes Sprachsignal eine Bandbreite von 4 kHz hatte und einen Teil der Bandbreite des Übertragungsmediums (z. B. Koaxialkabel) einnahm. PDH- und SDH-Systeme übertrugen digitale TDM-Basisbandsignale über Glasfaser, wobei jedes Sprachsignal eine Rate von 64 kb/s hatte; Die WDM-Technologie hingegen ist eine Frequenzmultiplextechnologie für Glasfasern. Das 16 (8) × 2.5 Gbit/s WDM-System kombiniert optische FDM-Analogtechnologie mit elektrischer TDM-Digitaltechnologie.
WDM ist im Wesentlichen eine optische Frequenzmultiplex-FDM-Technologie, bei der jeder Wellenlängenkanal durch Unterteilung des Frequenzbereichs realisiert wird. Jeder Wellenlängenkanal belegt einen Teil der Bandbreite der Faser, was sich von der früheren FDM-Technologie unterscheidet, die bei Koaxialkabeln verwendet wurde.
2.1 Das Übertragungsmedium ist unterschiedlich. Das WDM-System führt Frequenzmultiplexing für optische Signale durch, während das Koaxialsystem Frequenzmultiplexing für elektrische Signale durchführt.
2.2 Auf jedem Pfad überträgt das Koaxialkabelsystem das analoge Signal eines 4-kHz-Sprachsignals, während das WDM-System derzeit auf jedem Wellenlängenkanal digitale Signale wie SDH2.5 Gbit/s oder schnellere digitale Systeme überträgt.
