1 τεχνολογία WDM
Η πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) αναφέρεται στην τεχνολογία μετάδοσης δύο ή περισσότερων σημάτων οπτικού μήκους κύματος μέσω διαφορετικών οπτικών καναλιών στην ίδια οπτική ίνα για τη μετάδοση πληροφοριών. Το WDM περιλαμβάνει πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (FDM) και πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος. Ουσιαστικά, δεν υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ της τεχνολογίας πολυπλεξίας οπτικής διαίρεσης συχνότητας (FDM) και των τεχνολογιών WDM, επειδή τα κύματα φωτός αποτελούν μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, υπάρχει αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ της συχνότητας και του μήκους κύματος του φωτός. Συνήθως μπορεί επίσης να γίνει κατανοητό ότι η πολυπλεξία διαίρεσης οπτικής συχνότητας αναφέρεται στην υποδιαίρεση των οπτικών συχνοτήτων, όπου τα οπτικά κανάλια είναι πυκνά γεμάτα. Η πολυπλεξία διαίρεσης οπτικού μήκους κύματος αναφέρεται στη χονδροειδή διαίρεση των οπτικών συχνοτήτων, όπου οι οπτικοί πολυπλέκτες απέχουν πολύ μεταξύ τους, ακόμη και σε διαφορετικά παράθυρα της ίνας.
Η πολυπλεξία διαίρεσης οπτικού μήκους κύματος εφαρμόζεται γενικά σε πολυπλέκτες και αποπολυπλέκτες διαίρεσης μήκους κύματος (γνωστοί και ως συνδυασμένοι/διαιρέτες) που τοποθετούνται στα δύο άκρα της ίνας, αντίστοιχα, για να επιτευχθεί η σύζευξη και ο διαχωρισμός διαφορετικών οπτικών κυμάτων. Οι αρχές αυτών των δύο συσκευών είναι οι ίδιες. Οι κύριοι τύποι πολυπλέκτη οπτικής διαίρεσης μήκους κύματος περιλαμβάνουν συντηγμένο δικωνικό κωνικό τύπο, τύπο διηλεκτρικού φιλμ, τύπο πλέγματος και επίπεδο τύπο. Οι κύριοι δείκτες απόδοσης εισαγωγική απώλεια και βαθμός απομόνωσης. Η απώλεια εισαγωγής αναφέρεται στην αύξηση της απώλειας οπτικής ζεύξης που προκαλείται από τη χρήση εξοπλισμού πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος στην οπτική ζεύξη. Όταν το μήκος κύματος 11 και l2 μεταδίδονται μέσω της ίδιας ίνας, η διαφορά ισχύος μεταξύ του άκρου εισόδου της ισχύος μήκους κύματος του αποπολυπλέκτη l2 και του άκρου εξόδου του πολυπλέκτη για το μήκος κύματος 11 μικτά ονομάζεται βαθμός απομόνωσης. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματα της πολυπλεξίας με διαίρεση οπτικού μήκους κύματος είναι τα εξής:
1.1 Χρησιμοποιήστε πλήρως τη ζώνη χαμηλής απώλειας οπτικών ινών για να αυξήσετε την ικανότητα μετάδοσης της ίνας, έτσι ώστε το φυσικό όριο μιας ίνας για μετάδοση πληροφοριών να διπλασιαστεί σε αρκετές φορές. Επί του παρόντος, χρησιμοποιούμε μόνο ένα πολύ μικρό μέρος του φάσματος οπτικών ινών χαμηλών απωλειών (1310nm-1550nm), το WDM μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως το τεράστιο εύρος ζώνης της ίνας απλής λειτουργίας περίπου 25THz, διασφαλίζοντας επαρκές εύρος ζώνης μετάδοσης.
1.2 Η δυνατότητα μετάδοσης δύο ή περισσότερων μη σύγχρονων σημάτων στην ίδια οπτική ίνα ευνοεί τη συμβατότητα ψηφιακών και αναλογικών σημάτων, ανεξάρτητα από τον ρυθμό δεδομένων και τη διαμόρφωση. Παρέχει επίσης ευελιξία για αφαίρεση ή προσθήκη καναλιών στη μέση της γραμμής.
1.3 για το ενσωματωμένο σύστημα οπτικών ινών, ειδικά εκείνα με μικρό αριθμό πυρήνων καλωδίου οπτικών ινών τοποθετημένο στα αρχικά στάδια, εφόσον το αρχικό σύστημα έχει περιθώριο ισχύος, μπορεί να αυξήσει περαιτέρω την ικανότητα επίτευξης πολλαπλών σημάτων μονής κατεύθυνσης ή αμφίδρομη μετάδοση σήματος χωρίς σημαντικές αλλαγές στο αρχικό σύστημα, με ισχυρή ευελιξία.
1.4 Λόγω της σημαντικής μείωσης στη χρήση οπτικών ινών, το κόστος κατασκευής έχει μειωθεί σημαντικά και λόγω του μικρού αριθμού ινών, είναι γρήγορη και εύκολη η ανάκτηση σε περίπτωση βλάβης.
1.5 Η κοινή φύση του ενεργού οπτικού εξοπλισμού μειώνει το κόστος πολλαπλών μεταδόσεων σήματος ή προσθήκης νέων υπηρεσιών.
1.6 Ο ενεργός εξοπλισμός στο σύστημα μειώνεται σημαντικά, γεγονός που βελτιώνει την αξιοπιστία του συστήματος. Επί του παρόντος, λόγω των υψηλών απαιτήσεων και της τεχνικής πολυπλοκότητας του εξοπλισμού, όπως οι οπτικοί πομποί πολλαπλών φορέων WDM, οι οπτικοί δέκτες και άλλος εξοπλισμός, η πραγματική εφαρμογή του WDM δεν είναι ευρέως διαδεδομένη. Επιπλέον, οι παραδοσιακές υπηρεσίες μετάδοσης τηλεοπτικής μετάδοσης δεν αντιμετώπισαν ιδιαίτερη έλλειψη χρήσης καλωδίων οπτικών ινών πολλαπλών πυρήνων. Ωστόσο, με την ανάπτυξη ολοκληρωμένων υπηρεσιών καλωδιακής τηλεόρασης, η αυξανόμενη ζήτηση για εύρος ζώνης δικτύου, η εφαρμογή διαφόρων τύπων επιλεκτικών υπηρεσιών, το οικονομικό κόστος της αναβάθμισης του δικτύου, τα χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματα του WDM στο σύστημα μετάδοσης CATV εμφανίζονται σταδιακά. Αυτό δείχνει ευρείες προοπτικές για την εφαρμογή του και μπορεί ακόμη και να επηρεάσει το πρότυπο ανάπτυξης των δικτύων CATV.
2 Αρχή τεχνολογίας
Στα αναλογικά συστήματα επικοινωνίας φορέα, η πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας χρησιμοποιείται συνήθως για την ενίσχυση της ικανότητας μετάδοσης του συστήματος, κάνοντας πλήρη χρήση των πόρων εύρους ζώνης του καλωδίου. Αυτό σημαίνει ότι τα σήματα από πολλά κανάλια μεταδίδονται ταυτόχρονα μέσω του ίδιου καλωδίου και στο άκρο λήψης, το σήμα κάθε καναλιού μπορεί να φιλτραριστεί χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης με βάση τη διαφορά συχνότητας κάθε φορέα. Ομοίως, το σύστημα επικοινωνίας οπτικών ινών μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στη μέθοδο πολυπλεξίας διαίρεσης οπτικών συχνοτήτων για τη βελτίωση της ικανότητας μετάδοσης του συστήματος. Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση ενός αποπολυπλέκτη (ισοδύναμο με ένα οπτικό φίλτρο διέλευσης) στο άκρο λήψης για τον διαχωρισμό του οπτικού φορέα κάθε σήματος. Η τεχνολογία WDM είναι να κάνει πλήρη χρήση των τεράστιων πόρων εύρους ζώνης στην περιοχή χαμηλών απωλειών της ίνας μονής λειτουργίας, ανάλογα με τις διαφορετικές συχνότητες (ή μήκη κύματος) κάθε καναλιού, το παράθυρο χαμηλών απωλειών της ίνας μπορεί να χωριστεί σε πολλά κανάλια, το φωτεινό κύμα ως φορέας του σήματος. Στο άκρο του πομπού, χρησιμοποιείται WDM (Combiner) για τη συγχώνευση των φορέων σήματος διαφορετικών μηκών κύματος σε μια ενιαία ίνα για μετάδοση. Στο άκρο λήψης, πολυπλέκτες διαίρεσης μήκους κύματος (διαιρέτης) χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό αυτών των οπτικών φορέων διαφορετικών μηκών κύματος που μεταφέρουν διαφορετικά σήματα. Εφόσον τα οπτικά φέροντα σήματα διαφορετικών μηκών κύματος μπορούν να θεωρηθούν ανεξάρτητα μεταξύ τους (όταν δεν λαμβάνεται υπόψη η μη γραμμικότητα της ίνας), η πολυπλεξία των οπτικών σημάτων μπορεί να επιτευχθεί σε μία μόνο ίνα. Με τη μετάδοση σημάτων σε διαφορετικά μήκη κύματος προς δύο κατευθύνσεις, μπορεί να επιτευχθεί αμφίδρομη μετάδοση. Ανάλογα με τον πολυπλέκτη διαίρεσης μήκους κύματος, ο αριθμός των μηκών κύματος που μπορούν να πολλαπλασιαστούν ποικίλλει από δύο έως αρκετές δεκάδες. Συνήθως, τα εμπορικά συστήματα είναι διαθέσιμα με 8 και 16 μήκη κύματος, ανάλογα με την επιτρεπόμενη απόσταση μεταξύ των μηκών κύματος οπτικού φορέα.
Το WDM είναι ουσιαστικά μια τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας (FDM) που εφαρμόζεται στην οπτική συχνότητα. Από την άποψη της τεχνολογίας μετάδοσης που εφαρμόζεται στην Κίνα για δεκαετίες, η εξέλιξη ακολούθησε μια πορεία FDM-TDM-TDM FDM. Στο πρώιμο στάδιο της αναλογικής μετάδοσης, χρησιμοποιήθηκαν ομοαξονικά καλώδια με αναλογική τεχνολογία FDM στον ηλεκτρικό τομέα, όπου κάθε φωνητικό σήμα είχε εύρος ζώνης 4KHz και καταλάμβανε ένα μέρος του εύρους ζώνης του μέσου μετάδοσης (όπως το ομοαξονικό καλώδιο). Τα συστήματα PDH και SDH μετέδωσαν ψηφιακό σήμα ζώνης βάσης TDM μέσω ίνας, με κάθε φωνητικό σήμα να έχει ρυθμό 64 kb/s. Η τεχνολογία WDM, από την άλλη πλευρά, είναι μια τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας για οπτικές ίνες, το σύστημα WDM 16 (8) × 2.5 Gb/s συνδυάζει την αναλογική τεχνολογία FDM οπτικής συχνότητας με την ψηφιακή τεχνολογία TDM ηλεκτρικής συχνότητας.
Το WDM είναι ουσιαστικά μια τεχνολογία πολυπλεξίας οπτικής διαίρεσης συχνότητας FDM, όπου κάθε κανάλι μήκους κύματος πραγματοποιείται με διαίρεση του τομέα συχνότητας. Κάθε κανάλι μήκους κύματος καταλαμβάνει ένα μέρος του εύρους ζώνης της ίνας, το οποίο διαφέρει από την προηγούμενη τεχνολογία FDM που χρησιμοποιήθηκε με ομοαξονικό καλώδιο.
2.1 Το μέσο μετάδοσης είναι διαφορετικό, το σύστημα WDM εκτελεί πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας σε οπτικά σήματα, ενώ το ομοαξονικό σύστημα εκτελεί πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας σε ηλεκτρικά σήματα.
2.2 Σε κάθε διαδρομή, το σύστημα ομοαξονικών καλωδίων μεταδίδει το αναλογικό σήμα φωνητικού σήματος 4KHz, ενώ το σύστημα WDM εκπέμπει επί του παρόντος ψηφιακά σήματα, όπως SDH2.5Gb/s ή ψηφιακά συστήματα υψηλότερης ταχύτητας, σε κάθε κανάλι μήκους κύματος.
