1 เทคโนโลยี WDM
Wavelength Division Multiplexing (WDM) หมายถึงเทคโนโลยีการส่งสัญญาณความยาวคลื่นแสงตั้งแต่สองช่องขึ้นไปผ่านช่องสัญญาณแสงที่แตกต่างกันในใยแก้วนำแสงเดียวกันเพื่อถ่ายทอดข้อมูล WDM ประกอบด้วยการมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งความถี่ (FDM) และมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งความยาวคลื่น โดยพื้นฐานแล้ว ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเทคโนโลยีการแบ่งความถี่ด้วยแสง (FDM) และเทคโนโลยี WDM เนื่องจากคลื่นแสงเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีความสอดคล้องกันแบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างความถี่และความยาวคลื่นของแสง โดยปกติแล้ว ยังสามารถเข้าใจได้ว่าการแบ่งความถี่แบบมัลติเพล็กซ์หมายถึงการแบ่งย่อยของความถี่ออปติคัล ซึ่งช่องสัญญาณออปติคอลจะหนาแน่น การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นด้วยแสงหมายถึงการแบ่งความถี่แบบหยาบของความถี่ออปติคัล โดยที่มัลติเพล็กซ์แบบออปติคัลอยู่ห่างกัน แม้ในหน้าต่างไฟเบอร์ที่แตกต่างกัน
โดยทั่วไปแล้วการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นแสงจะใช้กับมัลติเพล็กเซอร์แบบแบ่งความยาวคลื่นและดีมัลติเพล็กเซอร์ (หรือที่เรียกว่ารวม/ตัวแยก) ที่ปลายทั้งสองของไฟเบอร์ ตามลำดับ เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อและการแยกคลื่นแสงที่แตกต่างกัน หลักการของอุปกรณ์ทั้งสองนี้เหมือนกัน ประเภทหลักของมัลติเพล็กเซอร์แบบแบ่งความยาวคลื่นออปติคัล ได้แก่ ประเภทเทเปอร์แบบไบโคนิกแบบหลอมรวม ประเภทฟิล์มไดอิเล็กตริก ประเภทตะแกรง และประเภทแบน ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักคือการสูญเสียการแทรกและระดับการแยก การสูญเสียการแทรกหมายถึงการเพิ่มขึ้นของการสูญเสียการเชื่อมต่อด้วยแสงที่เกิดจากการใช้อุปกรณ์มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นในการเชื่อมโยงด้วยแสง เมื่อความยาวคลื่น 11 และ l2 ถูกส่งผ่านไฟเบอร์เส้นเดียวกัน ความแตกต่างของกำลังระหว่างปลายอินพุตของกำลังไฟฟ้าความยาวคลื่น l2 สำหรับตัวแยกอุปกรณ์แยกสัญญาณและปลายเอาต์พุตของมัลติเพล็กเซอร์สำหรับความยาวคลื่น 11 ผสมกันเรียกว่าระดับการแยก คุณสมบัติทางเทคนิคและข้อดีของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นแสงมีดังนี้:
1.1 ใช้ประโยชน์จากแบนด์ไฟเบอร์ออปติกที่มีการสูญเสียต่ำอย่างเต็มที่เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับส่งข้อมูลของไฟเบอร์ เพื่อให้ขีดจำกัดทางกายภาพของไฟเบอร์ในการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นสองเท่าเป็นหลายเท่า ในปัจจุบัน เราใช้ไฟเบอร์ออปติคอลสเปกตรัมการสูญเสียต่ำเพียงเล็กน้อยเท่านั้น (1310nm-1550nm) WDM สามารถใช้แบนด์วิธขนาดใหญ่ของไฟเบอร์โหมดเดียวได้อย่างเต็มที่ประมาณ 25THz ทำให้มั่นใจได้ว่าแบนด์วิธการส่งข้อมูลเพียงพอ
1.2 ความสามารถในการส่งสัญญาณที่ไม่ซิงโครนัสตั้งแต่สองสัญญาณขึ้นไปในใยแก้วนำแสงเดียวกันเอื้อต่อความเข้ากันได้ของสัญญาณดิจิตอลและอนาล็อก โดยไม่ขึ้นกับอัตราข้อมูลและการมอดูเลต อีกทั้งยังให้ความยืดหยุ่นในการถอดหรือเพิ่มช่องตรงกลางสาย
1.3 สำหรับระบบใยแก้วนำแสงที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะที่มีแกนของสายใยแก้วนำแสงจำนวนน้อยที่วางในระยะแรก ตราบใดที่ระบบเดิมมีกำลังไฟ สามารถเพิ่มขีดความสามารถเพื่อให้ได้สัญญาณทางเดียวหลายทางหรือ การส่งสัญญาณสองทางโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญกับระบบเดิม มีความยืดหยุ่นสูง
1.4 เนื่องจากการใช้ใยแก้วนำแสงลดลงอย่างมาก ต้นทุนการก่อสร้างจึงลดลงอย่างมาก และเนื่องจากเส้นใยมีจำนวนน้อย จึงกู้คืนได้ง่ายและรวดเร็วในกรณีที่เกิดความล้มเหลว
1.5 ลักษณะการใช้งานร่วมกันของอุปกรณ์ออปติคอลที่ใช้งานอยู่ช่วยลดต้นทุนของการส่งสัญญาณหลายรายการหรือการเพิ่มบริการใหม่
1.6 อุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ในระบบลดลงอย่างมาก ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ ในปัจจุบัน เนื่องจากความต้องการที่สูงและความซับซ้อนทางเทคนิคของอุปกรณ์ เช่น เครื่องส่งสัญญาณออปติคอล WDM แบบออปติคอลแบบหลายพาหะ ตัวรับแบบออปติคอล และอุปกรณ์อื่นๆ การใช้งานจริงของ WDM จึงไม่แพร่หลาย นอกจากนี้ บริการส่งสัญญาณโทรทัศน์แบบดั้งเดิมยังไม่ประสบปัญหาการขาดแคลนการใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์โดยเฉพาะ อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาบริการเคเบิลทีวีแบบบูรณาการ ความต้องการแบนด์วิธของเครือข่ายที่เพิ่มขึ้น การนำบริการแบบเลือกประเภทต่างๆ มาใช้ ต้นทุนทางเศรษฐกิจของการอัปเกรดเครือข่าย ลักษณะและข้อดีของ WDM ในระบบส่งสัญญาณ CATV จึงค่อย ๆ เกิดขึ้น สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงโอกาสในวงกว้างสำหรับการประยุกต์ใช้และอาจส่งผลต่อรูปแบบการพัฒนาของเครือข่าย CATV
2 หลักการของเทคโนโลยี
ในระบบสื่อสารแบบพาหะอะนาล็อก โดยปกติแล้ว การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่จะใช้เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับส่งข้อมูลของระบบ โดยใช้ประโยชน์จากทรัพยากรแบนด์วิธของสายเคเบิลอย่างเต็มที่ ซึ่งหมายความว่าสัญญาณจากหลายช่องจะถูกส่งพร้อมกันผ่านสายเคเบิลเส้นเดียวกัน และเมื่อสิ้นสุดการรับ สัญญาณของแต่ละช่องสัญญาณจะถูกกรองออกโดยใช้ตัวกรองแบนด์พาสตามความแตกต่างของความถี่ของผู้ให้บริการแต่ละราย ในทำนองเดียวกัน ระบบการสื่อสารใยแก้วนำแสงยังสามารถใช้ในวิธีการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ด้วยแสงเพื่อปรับปรุงความสามารถในการรับส่งข้อมูลของระบบ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้อุปกรณ์แยกสัญญาณ (เทียบเท่ากับตัวกรองแบนด์พาสออปติคอล) ที่ปลายรับสัญญาณเพื่อแยกพาหะนำแสงของแต่ละสัญญาณ เทคโนโลยี WDM คือการใช้ทรัพยากรแบนด์วิธขนาดใหญ่ในพื้นที่การสูญเสียต่ำของไฟเบอร์โหมดเดียวอย่างเต็มที่ ตามความถี่ที่แตกต่างกัน (หรือความยาวคลื่น) ของแต่ละช่อง หน้าต่างการสูญเสียต่ำของไฟเบอร์สามารถแบ่งออกเป็นหลาย ๆ ช่องสัญญาณคลื่นแสงเป็นตัวพาสัญญาณ ที่ปลายเครื่องส่งสัญญาณ WDM (Combiner) ถูกใช้งานเพื่อรวมพาหะนำสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันเป็นเส้นใยเดียวสำหรับการส่งสัญญาณ เมื่อสิ้นสุดการรับ มัลติเพล็กเซอร์แบบแบ่งความยาวคลื่น (ตัวแยกสัญญาณ) จะใช้เพื่อแยกพาหะนำแสงเหล่านี้ที่มีความยาวคลื่นต่างกันซึ่งมีสัญญาณต่างกัน เนื่องจากสัญญาณพาหะนำแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันสามารถถือได้ว่าเป็นอิสระจากกัน (เมื่อไม่คำนึงถึงความไม่เชิงเส้นของไฟเบอร์) การมัลติเพล็กซ์ของสัญญาณแสงสามารถทำได้ในเส้นใยเดี่ยว ด้วยการส่งสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันในสองทิศทาง ทำให้สามารถส่งสัญญาณแบบสองทิศทางได้ ขึ้นอยู่กับมัลติเพล็กเซอร์การแบ่งความยาวคลื่น จำนวนของความยาวคลื่นที่สามารถมัลติเพล็กได้จะแตกต่างกันไปตั้งแต่สองถึงหลายโหล โดยทั่วไป ระบบเชิงพาณิชย์จะมีความยาวคลื่น 8 และ 16 ขึ้นอยู่กับระยะห่างที่อนุญาตระหว่างความยาวคลื่นพาหะนำแสง
WDM เป็นเทคโนโลยีการมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งความถี่ (FDM) ที่ใช้กับความถี่ออปติก จากมุมมองของเทคโนโลยีการส่งสัญญาณที่ใช้ในประเทศจีนมานานหลายทศวรรษ ความก้าวหน้าเป็นไปตามเส้นทางของ FDM-TDM- TDM FDM ในช่วงแรกของการส่งสัญญาณแบบแอนะล็อก สายโคแอกเซียลถูกนำมาใช้กับเทคโนโลยีอะนาล็อก FDM ในโดเมนไฟฟ้า โดยที่สัญญาณเสียงแต่ละสัญญาณมีแบนด์วิดท์ 4KHz และใช้แบนด์วิดท์ส่วนหนึ่งของสื่อการส่งสัญญาณ (เช่น สายโคแอกเชียล) ระบบ PDH และ SDH ส่งสัญญาณดิจิตอลเบสแบนด์ TDM ผ่านไฟเบอร์ โดยแต่ละสัญญาณเสียงมีอัตรา 64kb/s; ในทางกลับกัน เทคโนโลยี WDM เป็นเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่สำหรับไฟเบอร์ออปติก ระบบ WDM 16 (8) × 2.5Gb/s รวมเทคโนโลยีอะนาล็อก FDM ความถี่ออปติกเข้ากับเทคโนโลยีดิจิตอล TDM ความถี่ไฟฟ้า
WDM เป็นเทคโนโลยี FDM แบบมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่แบบออปติคัล โดยที่แต่ละช่องความยาวคลื่นจะรับรู้โดยการแบ่งโดเมนความถี่ แต่ละช่องความยาวคลื่นใช้แบนด์วิดท์ส่วนหนึ่งของไฟเบอร์ ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยี FDM ก่อนหน้านี้ที่ใช้กับสายโคแอกเชียล
2.1 สื่อในการส่งแตกต่างกัน ระบบ WDM ทำการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่บนสัญญาณออปติก ในขณะที่ระบบโคแอกเชียลทำการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่บนสัญญาณไฟฟ้า
2.2 ในแต่ละเส้นทาง ระบบสายโคแอกเซียลส่งสัญญาณอะนาล็อกของสัญญาณเสียง 4KHz ในขณะที่ระบบ WDM ในปัจจุบันส่งสัญญาณดิจิตอล เช่น SDH2.5Gb/s หรือระบบดิจิตอลความเร็วสูง ในแต่ละช่องสัญญาณความยาวคลื่น
