Schemat sieci inżynierii transmisji WDM

Technologia WDM

1 Technologia WDM

Multipleksowanie z podziałem długości fali (WDM) odnosi się do technologii przesyłania dwóch lub więcej sygnałów o długości fali optycznej przez różne kanały optyczne w tym samym światłowodzie w celu przekazywania informacji. WDM obejmuje multipleksowanie z podziałem częstotliwości (FDM) i multipleksowanie z podziałem długości fali. Zasadniczo nie ma znaczącej różnicy między technologią zwielokrotniania z podziałem częstotliwości optycznych (FDM) a technologiami WDM, ponieważ fale świetlne są częścią widma elektromagnetycznego, a częstotliwość i długość fali światła są ze sobą zgodne. Zwykle można również zrozumieć, że multipleksowanie z podziałem częstotliwości optycznych odnosi się do podziału częstotliwości optycznych, w którym kanały optyczne są gęsto upakowane. Optyczne multipleksowanie z podziałem długości fali odnosi się do zgrubnego podziału częstotliwości optycznych, w którym multipleksy optyczne są daleko od siebie, nawet w różnych oknach światłowodu.

Optyczne multipleksowanie z podziałem długości fali jest ogólnie stosowane w multiplekserach i demultiplekserach z podziałem długości fali (znanych również jako łączone / rozdzielacze) umieszczonych odpowiednio na dwóch końcach światłowodu, aby uzyskać sprzężenie i separację różnych fal optycznych. Zasady działania tych dwóch urządzeń są takie same. Główne typy optycznych multiplekserów z podziałem długości fali obejmują skondensowany stożek dwustożkowy, typ folii dielektrycznej, typ siatki i typ płaski. Podstawowe wskaźniki wydajności tłumienia wtrąceniowego i stopnia izolacji. Straty wtrąceniowe odnoszą się do wzrostu strat w łączu optycznym spowodowanego użyciem sprzętu multipleksującego z podziałem długości fali w łączu optycznym. Kiedy długości fali 11 i l2 są przesyłane przez to samo włókno, różnica mocy między wejściowym końcem mocy demultipleksera o długości fali l2 i wyjściowym końcem multipleksera dla długości fali 11 mieszanej nazywana jest stopniem izolacji. Cechy techniczne i zalety optycznego multipleksowania z podziałem długości fali są następujące:

1.1 W pełni wykorzystaj pasmo światłowodowe o niskiej stratności, aby zwiększyć przepustowość światłowodu, tak aby fizyczny limit światłowodu do przesyłania informacji podwoił się kilka razy. Obecnie wykorzystujemy tylko bardzo małą część niskostratnego widma światłowodu (1310nm-1550nm), WDM może w pełni wykorzystać ogromną przepustowość światłowodu jednomodowego około 25THz, zapewniając wystarczającą przepustowość transmisji.

1.2 Możliwość transmisji dwóch lub więcej niesynchronicznych sygnałów w tym samym światłowodzie sprzyja kompatybilności sygnałów cyfrowych i analogowych, niezależnie od szybkości transmisji danych i modulacji. Zapewnia również elastyczność usuwania lub dodawania kanałów w środku linii.

1.3 dla budowanego systemu światłowodowego, zwłaszcza tych z niewielką liczbą rdzeni kabla światłowodowego ułożonych na wczesnych etapach, o ile oryginalny system ma margines mocy, może dodatkowo zwiększyć zdolność do osiągnięcia wielu jednokierunkowych sygnałów lub dwukierunkowa transmisja sygnału bez większych zmian w stosunku do oryginalnego systemu, z dużą elastycznością.

1.4 Dzięki znacznemu ograniczeniu wykorzystania światłowodu, koszty budowy zostały znacznie obniżone, a ze względu na niewielką liczbę światłowodów można go szybko i łatwo odzyskać w przypadku awarii.

1.5 Wspólny charakter aktywnego sprzętu optycznego zmniejsza koszty wielu transmisji sygnału lub dodawania nowych usług.

1.6 Sprzęt aktywny w systemie jest znacznie zmniejszony, co poprawia niezawodność systemu. Obecnie, ze względu na wysokie wymagania i złożoność techniczną sprzętu, takiego jak optyczne nadajniki optyczne WDM z wieloma nośnikami, odbiorniki optyczne i inny sprzęt, faktyczne zastosowanie WDM nie jest powszechne. Ponadto tradycyjne usługi transmisji telewizyjnej nie borykały się ze szczególnym niedoborem wykorzystania wielordzeniowych kabli światłowodowych. Jednak wraz z rozwojem zintegrowanych usług telewizji kablowej, rosnącym zapotrzebowaniem na przepustowość sieci, wdrażaniem różnego rodzaju usług selektywnych, kosztami ekonomicznymi modernizacji sieci, charakterystyką i zaletami WDM w systemie transmisji CATV stopniowo wyłaniają się. Wskazuje to na szerokie perspektywy jej zastosowania, a nawet może wpłynąć na kierunek rozwoju sieci CATV.

2 Zasada technologii

W analogowych systemach komunikacji nośnej multipleksowanie z podziałem częstotliwości jest zwykle stosowane w celu zwiększenia przepustowości systemu, przy pełnym wykorzystaniu zasobów pasma kabla. Oznacza to, że sygnały z wielu kanałów są przesyłane jednocześnie tym samym kablem, a po stronie odbiorczej sygnał z każdego kanału można odfiltrować za pomocą filtra pasmowoprzepustowego opartego na różnicy częstotliwości każdej nośnej. Podobnie system komunikacji światłowodowej może być również wykorzystywany w metodzie multipleksowania z podziałem częstotliwości optycznej w celu poprawy przepustowości systemu. Wiąże się to z użyciem demultipleksera (odpowiednik optycznego filtra pasmowoprzepustowego) na końcu odbiorczym w celu oddzielenia nośnika optycznego każdego sygnału. Technologia WDM ma na celu pełne wykorzystanie ogromnych zasobów przepustowości w obszarze o niskiej stratności światłowodu jednomodowego, zgodnie z różnymi częstotliwościami (lub długościami fal) każdego kanału, okno o niskiej stratności światłowodu można podzielić na kilka kanały, fala świetlna jako nośnik sygnału. Na końcu nadajnika zastosowano WDM (Combiner) do łączenia nośników sygnału o różnych długościach fal w jedno włókno do transmisji. Na końcu odbiorczym stosuje się multipleksery z podziałem długości fali (rozdzielacze) do rozdzielania nośników optycznych o różnych długościach fal przenoszących różne sygnały. Ponieważ optyczne sygnały nośne o różnych długościach fal można uważać za niezależne od siebie (gdy nie bierze się pod uwagę nieliniowości światłowodu), multipleksowanie sygnałów optycznych można osiągnąć w pojedynczym włóknie. Przesyłając sygnały o różnych długościach fal w dwóch kierunkach, można uzyskać transmisję dwukierunkową. W zależności od multipleksera z podziałem długości fali, liczba długości fal, które można zmultipleksować, waha się od dwóch do kilkudziesięciu. Zazwyczaj systemy komercyjne są dostępne z 8 i 16 długościami fal, w zależności od dozwolonego odstępu między długościami fal nośnych optycznych.

WDM jest zasadniczo technologią multipleksowania z podziałem częstotliwości (FDM) stosowaną do częstotliwości optycznej. Z punktu widzenia technologii transmisyjnej stosowanej w Chinach od dziesięcioleci postęp przebiegał drogą FDM-TDM-TDM FDM. Na wczesnym etapie transmisji analogowej kable koncentryczne były używane z technologią analogową FDM w domenie elektrycznej, gdzie każdy sygnał głosowy miał szerokość pasma 4 kHz i zajmował część szerokości pasma medium transmisyjnego (takiego jak kabel koncentryczny). Systemy PDH i SDH przesyłały cyfrowy sygnał pasma podstawowego TDM przez światłowód, przy czym każdy sygnał głosowy miał szybkość 64 kb/s; Z drugiej strony technologia WDM to technologia multipleksowania z podziałem częstotliwości dla światłowodów, system WDM 16 (8) × 2.5 Gb / s łączy technologię analogową FDM częstotliwości optycznej z technologią cyfrową TDM częstotliwości elektrycznej.

WDM jest zasadniczo technologią FDM z multipleksowaniem z podziałem częstotliwości optycznych, w której każdy kanał długości fali jest realizowany przez podzielenie domeny częstotliwości. Każdy kanał długości fali zajmuje część pasma światłowodu, co różni się od poprzedniej technologii FDM stosowanej w kablu koncentrycznym.

2.1 Medium transmisyjne jest inne, system WDM wykonuje multipleksowanie z podziałem częstotliwości na sygnałach optycznych, podczas gdy system koncentryczny wykonuje multipleksowanie z podziałem częstotliwości na sygnałach elektrycznych.

2.2 Na każdej ścieżce system kabla koncentrycznego przesyła sygnał analogowy sygnału głosowego 4 kHz, podczas gdy system WDM obecnie przesyła sygnały cyfrowe, takie jak SDH2.5 Gb/s lub systemy cyfrowe o większej szybkości, na każdym kanale długości fali.