1 تکنولوژی WDM
مالتیپلکسی تقسیم طول موج (WDM) به فناوری انتقال دو یا چند سیگنال طول موج نوری از طریق کانال های نوری مختلف در یک فیبر نوری برای انتقال اطلاعات اشاره دارد. WDM شامل مولتی پلکسینگ تقسیم فرکانس (FDM) و مالتی پلکسی تقسیم طول موج است. در اصل، تفاوت قابل توجهی بین فناوری تقسیم فرکانس نوری (FDM) و فناوری‌های WDM وجود ندارد، زیرا امواج نور بخشی از طیف الکترومغناطیسی هستند، فرکانس و طول موج نور مطابقت یک به یک وجود دارد. معمولاً می توان فهمید که مالتی پلکس تقسیم فرکانس نوری به زیربخش فرکانس های نوری اشاره دارد که در آن کانال های نوری به طور متراکم بسته شده اند. مالتی پلکس تقسیم طول موج نوری به تقسیم درشت فرکانس های نوری اشاره دارد که در آن مالتی پلکس های نوری حتی در پنجره های مختلف فیبر از هم دور هستند.
Multiplexing تقسیم طول موج نوری به طور کلی برای مالتی پلکسرهای تقسیم طول موج و دی مولتی پلکسرها (همچنین به عنوان ترکیبی/شکافی شناخته می شوند) که به ترتیب در دو انتهای فیبر قرار می گیرند، برای دستیابی به اتصال و جداسازی امواج نوری مختلف اعمال می شود. اصول این دو دستگاه یکسان است. انواع اصلی مالتی پلکسرهای تقسیم طول موج نوری شامل نوع مخروطی دو مخروطی ذوب شده، نوع فیلم دی الکتریک، نوع توری و نوع تخت است. شاخص های عملکرد اولیه از دست دادن و درجه جداسازی درج. تلفات درج به افزایش تلفات لینک نوری ناشی از استفاده از تجهیزات مالتی پلکس کننده تقسیم طول موج در پیوند نوری اشاره دارد. هنگامی که طول موج 11 و l2 از طریق فیبر یکسانی منتقل می شود، تفاوت توان بین انتهای ورودی طول موج l2 برای مالتی پلکسر و انتهای خروجی مالتی پلکسر برای طول موج 11 مخلوط شده، درجه ایزوله نامیده می شود. ویژگی های فنی و مزایای مالتی پلکس تقسیم طول موج نوری به شرح زیر است:
1.1 استفاده کامل از باند کم تلفات فیبر نوری برای افزایش ظرفیت انتقال فیبر، به طوری که محدودیت فیزیکی فیبر برای انتقال اطلاعات به چندین برابر دو برابر شود. در حال حاضر، ما تنها از بخش بسیار کوچکی از طیف کم تلفات فیبر نوری (1310nm-1550nm) استفاده می کنیم، WDM می تواند از پهنای باند عظیم فیبر تک حالته در حدود 25 هرتز استفاده کامل کند و پهنای باند انتقال کافی را تضمین کند.
1.2 توانایی انتقال دو یا چند سیگنال غیرهمزمان در فیبر نوری یکسان برای سازگاری سیگنال های دیجیتال و آنالوگ، مستقل از نرخ داده و مدولاسیون مفید است. همچنین انعطاف پذیری برای حذف یا اضافه کردن کانال ها در وسط خط را فراهم می کند.
1.3 برای سیستم فیبر نوری ساخته شده، به ویژه آنهایی که تعداد هسته های کمی از کابل فیبر نوری در مراحل اولیه گذاشته شده است، تا زمانی که سیستم اصلی دارای حاشیه برق باشد، می تواند ظرفیت دستیابی به چندین سیگنال یک طرفه یا چندگانه را افزایش دهد. انتقال سیگنال دو طرفه بدون تغییرات عمده در سیستم اصلی، با انعطاف پذیری قوی.
1.4 با توجه به کاهش قابل توجه استفاده از فیبر نوری، هزینه های ساخت به شدت کاهش یافته است و به دلیل تعداد کم فیبرها، در صورت خرابی سریع و آسان بازیابی می شود.
1.5 ماهیت مشترک تجهیزات نوری فعال هزینه انتقال سیگنال های متعدد یا افزودن خدمات جدید را کاهش می دهد.
1.6 تجهیزات فعال در سیستم به میزان قابل توجهی کاهش می یابد که باعث بهبود قابلیت اطمینان سیستم می شود. در حال حاضر، به دلیل نیازهای بالا و پیچیدگی فنی تجهیزات مانند فرستنده نوری WDM نوری چند حامل، گیرنده های نوری و سایر تجهیزات، کاربرد واقعی WDM گسترده نیست. علاوه بر این، سرویس‌های انتقال تلویزیون پخش سنتی با کمبود خاصی در استفاده از کابل فیبر نوری چند هسته‌ای مواجه نشده‌اند. با این حال، با توسعه خدمات تلویزیون کابلی یکپارچه، تقاضای روزافزون برای پهنای باند شبکه، اجرای انواع خدمات انتخابی، هزینه های اقتصادی ارتقاء شبکه، ویژگی ها و مزایای WDM در سیستم انتقال CATV به تدریج در حال ظهور است. این چشم انداز گسترده ای را برای کاربرد آن نشان می دهد و حتی ممکن است الگوی توسعه شبکه های CATV را تحت تاثیر قرار دهد.
2 اصل فناوری
در سیستم های ارتباطی حامل آنالوگ، معمولاً از مالتی پلکس تقسیم فرکانس برای افزایش ظرفیت انتقال سیستم و استفاده کامل از منابع پهنای باند کابل استفاده می شود. این بدان معناست که سیگنال های چندین کانال به طور همزمان از طریق یک کابل منتقل می شوند و در انتهای گیرنده می توان سیگنال هر کانال را با استفاده از فیلتر باند گذر بر اساس اختلاف فرکانس هر حامل فیلتر کرد. به طور مشابه، سیستم ارتباطی فیبر نوری نیز می تواند در روش مالتی پلکسی تقسیم فرکانس نوری برای بهبود ظرفیت انتقال سیستم استفاده شود. این شامل استفاده از یک دممولتی پلکسر (معادل فیلتر باند گذر نوری) در انتهای گیرنده برای جداسازی حامل نوری هر سیگنال است. فناوری WDM برای استفاده کامل از منابع پهنای باند عظیم در ناحیه کم تلفات فیبر تک حالته است، با توجه به فرکانس‌ها (یا طول موج‌های) مختلف هر کانال، پنجره کم تلفات فیبر را می‌توان به چندین تقسیم کرد. کانال ها، موج نور به عنوان حامل سیگنال. در انتهای فرستنده، WDM (Combiner) برای ادغام حامل های سیگنال با طول موج های مختلف در یک فیبر واحد برای انتقال استفاده می شود. در انتهای دریافت، مالتی پلکسرهای تقسیم طول موج (شکاف) برای جداسازی این حامل های نوری با طول موج های مختلف که سیگنال های مختلف را حمل می کنند، استفاده می شود. از آنجایی که سیگنال‌های حامل نوری با طول‌موج‌های مختلف را می‌توان مستقل از یکدیگر در نظر گرفت (زمانی که غیرخطی بودن فیبر در نظر گرفته نمی‌شود)، می‌توان سیگنال‌های نوری را در یک فیبر منفرد به دست آورد. با ارسال سیگنال ها در طول موج های مختلف در دو جهت می توان به انتقال دو طرفه دست یافت. بسته به مالتی پلکسر تقسیم طول موج، تعداد طول موج هایی که می توانند مالتی پلکس شوند از دو تا چند ده متغیر است. به طور معمول، سیستم های تجاری با 8 و 16 طول موج، بسته به فاصله مجاز بین طول موج های حامل نوری در دسترس هستند.
WDM اساساً یک فناوری مالتی پلکسی تقسیم فرکانس (FDM) است که برای فرکانس نوری اعمال می شود. از منظر فناوری انتقال اعمال شده در چین برای چندین دهه، پیشرفت مسیر FDM-TDM-TDM FDM را دنبال کرد. در مرحله اولیه انتقال آنالوگ، کابل‌های کواکسیال با فناوری آنالوگ FDM در حوزه الکتریکی استفاده می‌شد، جایی که هر سیگنال صوتی دارای پهنای باند 4 کیلوهرتز بود و بخشی از پهنای باند رسانه انتقال (مانند کابل کواکسیال) را اشغال می‌کرد. سیستم‌های PDH و SDH سیگنال دیجیتال باند پایه TDM را از طریق فیبر، با هر سیگنال صوتی دارای سرعت 64 کیلوبایت بر ثانیه ارسال می‌کنند. از سوی دیگر، فناوری WDM یک فناوری چندگانه تقسیم فرکانس برای فیبر نوری است، سیستم WDM 16 (8) × 2.5Gb/s فناوری آنالوگ FDM فرکانس نوری را با فناوری دیجیتال فرکانس الکتریکی TDM ترکیب می کند.
WDM اساساً یک فناوری FDM Multiplexing تقسیم فرکانس نوری است که در آن هر کانال طول موج با تقسیم دامنه فرکانس محقق می شود. هر کانال طول موج بخشی از پهنای باند فیبر را اشغال می کند که با فناوری FDM قبلی که با کابل کواکسیال استفاده می شد متفاوت است.
2.1 رسانه انتقال متفاوت است، سیستم WDM مالتی پلکس تقسیم فرکانس را روی سیگنال های نوری انجام می دهد، در حالی که سیستم کواکسیال مالتی پلکس تقسیم فرکانس را روی سیگنال های الکتریکی انجام می دهد.
2.2 در هر مسیر، سیستم کابل کواکسیال سیگنال آنالوگ سیگنال صوتی 4 کیلوهرتز را ارسال می کند، در حالی که سیستم WDM در حال حاضر سیگنال های دیجیتال مانند SDH2.5Gb/s یا سیستم های دیجیتال با سرعت بالاتر را در هر کانال طول موج ارسال می کند.
