ภาพรวมของเทคโนโลยี DWDM และส่วนประกอบของระบบ DWDM

ภาพรวมของเทคโนโลยี DWDM และส่วนประกอบของระบบ DWDM

การสื่อสารโทรคมนาคมใช้เทคนิคออพติคัลอย่างกว้างขวางซึ่งคลื่นพาหะเป็นของโดเมนออพติคัลแบบดั้งเดิม การปรับคลื่นช่วยให้การส่งสัญญาณอนาล็อกหรือดิจิตอลสูงถึงไม่กี่กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) หรือกิกะบิตต่อวินาที (Gbps) ต่อผู้ให้บริการความถี่สูงมากโดยทั่วไปคือ 186 ถึง 196 THz ในความเป็นจริงบิตเรตสามารถเพิ่มขึ้นอีกโดยใช้คลื่นพาหะหลายตัวที่กำลังแพร่กระจายโดยไม่มีการโต้ตอบอย่างมีนัยสำคัญในเส้นใยเดี่ยว เห็นได้ชัดว่าแต่ละความถี่สอดคล้องกับความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) ถูกสงวนไว้สำหรับการเว้นระยะห่างความถี่ที่ใกล้เคียงกันมาก บล็อกนี้ครอบคลุมการแนะนำเทคโนโลยี DWDM และส่วนประกอบของระบบ DWDM การทำงานของแต่ละองค์ประกอบจะถูกกล่าวถึงเป็นรายบุคคลและโครงสร้างทั้งหมดของระบบ DWDM ขั้นพื้นฐานจะแสดงในตอนท้ายของบล็อกนี้

เทคโนโลยี DWDM เบื้องต้น

เทคโนโลยี DWDM เป็นส่วนเสริมของเครือข่ายออปติคัล อุปกรณ์ DWDM (มัลติเพล็กเซอร์หรือ Mux สำหรับระยะสั้น) รวมเอาท์พุทจากเครื่องส่งสัญญาณออปติคอลหลายตัวสำหรับการส่งผ่านไฟเบอร์ออปติกเดียว ในตอนท้ายของการรับอุปกรณ์ DWDM อีกอันหนึ่ง (demultiplexer หรือ DeMux เป็นระยะสั้น) จะแยกสัญญาณออปติคัลรวมและส่งแต่ละช่องสัญญาณไปยังตัวรับออปติคัล ใยแก้วนำแสงเดียวใช้ระหว่างอุปกรณ์ DWDM (ต่อทิศทางการส่ง) แทนที่จะต้องการใยแก้วนำแสงหนึ่งตัวต่อหนึ่งตัวส่งและตัวรับ DWDM อนุญาตให้ช่องทางแสงหลายแห่งใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงเส้นเดียว ดังที่แสดงไว้ด้านล่างโดยใช้เทคโนโลยี AAWG Gaussian คุณภาพสูง FOCC DWDM Mux / Demux ให้การสูญเสียการแทรกต่ำ (ปกติ 3.5dB) และความน่าเชื่อถือสูง ด้วยโครงสร้างที่ได้รับการอัพเกรด DWDM multiplexers และ demultiplexers เหล่านี้สามารถให้การติดตั้งที่ง่ายขึ้น

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ DWDM คือโปรโตคอลและอัตราบิตเป็นอิสระ เครือข่ายที่ใช้ DWDM สามารถส่งข้อมูลใน IP, ATM, SONET, SDH และ Ethernet ดังนั้นเครือข่ายที่ใช้ DWDM สามารถรับส่งข้อมูลประเภทต่าง ๆ ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันผ่านช่องสัญญาณออปติคอล การส่งข้อมูลเสียงอีเมลวิดีโอและมัลติมีเดียเป็นเพียงตัวอย่างของบริการที่สามารถส่งพร้อมกันในระบบ DWDM ระบบ DWDM มีช่องทางที่ความยาวคลื่นเว้นระยะห่าง 0.4 nm

DWDM เป็นประเภทของ Multiplexing Division Division (FDM) คุณสมบัติพื้นฐานของแสงระบุว่าคลื่นแสงแต่ละช่วงที่มีความยาวคลื่นต่างกันอาจอยู่ร่วมกันอย่างอิสระภายในตัวกลาง เลเซอร์สามารถสร้างพัลส์ของแสงด้วยความยาวคลื่นที่แม่นยำมาก ความยาวคลื่นของแสงแต่ละคนสามารถเป็นตัวแทนของช่องข้อมูลที่แตกต่างกัน โดยการรวมพัลส์แสงของความยาวคลื่นที่แตกต่างกันหลายช่องทางสามารถส่งผ่านเส้นใยเดี่ยวพร้อมกัน ระบบใยแก้วนำแสงใช้สัญญาณแสงภายในแถบอินฟราเรด (ความยาวคลื่น 1 มม. ถึง 400 นาโนเมตร) ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ความถี่ของแสงในช่วงออปติคัลของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามักจะถูกระบุด้วยความยาวคลื่นแม้ว่าความถี่ (ระยะห่างระหว่างลูกแกะ) ให้การระบุที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น

ส่วนประกอบของระบบ DWDM

ระบบ DWDM โดยทั่วไปประกอบด้วยห้าองค์ประกอบ: เครื่องส่งสัญญาณแสง / รับ DWDM Mux / DeMux กรองแสงเพิ่ม / วาง Multiplexers (OADMs), Optical Amplifiers, Transponders (Wavelength Converters)

ตัวส่ง / รับแสง

เครื่องส่งสัญญาณถูกอธิบายว่าเป็นส่วนประกอบ DWDM เนื่องจากให้สัญญาณต้นทางซึ่งมีมัลติเพล็กซ์ ลักษณะของเครื่องส่งสัญญาณแสงที่ใช้ในระบบ DWDM มีความสำคัญอย่างมากต่อการออกแบบระบบ ตัวส่งสัญญาณแสงหลายตัวใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงในระบบ DWDM บิตข้อมูลไฟฟ้าที่เข้ามา (0 หรือ 1) ทริกเกอร์การปรับกระแสแสง (เช่นแฟลชของแสง = 1, การขาดแสง = 0) เลเซอร์สร้างแสงพัลส์ แสงพัลส์แต่ละอันมีความยาวคลื่นที่แน่นอน (แลมบ์ดา) ที่แสดงเป็นนาโนเมตร (นาโนเมตร) ในระบบที่ใช้ออปติคัลผู้ให้บริการกระแสข้อมูลดิจิตอลจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์เลเยอร์ทางกายภาพซึ่งเอาต์พุตเป็นแหล่งกำเนิดแสง (LED หรือเลเซอร์) ที่เชื่อมต่อสายเคเบิลใยแก้วนำแสง อุปกรณ์นี้แปลงสัญญาณดิจิตอลที่เข้ามาจากไฟฟ้า (อิเล็กตรอน) เป็นรูปแบบออปติคัล (โฟตอน) (ไฟฟ้าเป็นการแปลงด้วยแสง EO) วัตถุทางไฟฟ้าและศูนย์เรียกแหล่งกำเนิดแสงที่กะพริบ (เช่น light = 1, แสงน้อยหรือไม่มีเลย = 0) แสงเข้าสู่แกนกลางของใยแก้วนำแสง การแปลง EO ไม่ใช่การรับส่งข้อมูล รูปแบบของสัญญาณดิจิตอลพื้นฐานไม่เปลี่ยนแปลง พัลส์ของแสงแผ่กระจายไปทั่วไฟเบอร์ออปติกโดยวิธีการสะท้อนกลับหมดภายใน ในตอนท้ายที่ได้รับเซ็นเซอร์แสงอีกตัว (โฟโตไดโอด) จะตรวจจับแสงพัลส์และแปลงสัญญาณแสงที่เข้ามากลับสู่รูปแบบไฟฟ้า คู่ของเส้นใยมักจะเชื่อมต่ออุปกรณ์ใด ๆ สอง (เส้นใยหนึ่งส่งเส้นใยหนึ่งได้รับเส้นใย)

ระบบ DWDM ต้องการความยาวคลื่นของแสงที่แม่นยำมากในการทำงานโดยไม่ผิดเพี้ยนระหว่างสัญญาณหรือ crosstalk เลเซอร์แต่ละตัวมักใช้เพื่อสร้างช่องสัญญาณเฉพาะของระบบ DWDM เลเซอร์แต่ละตัวทำงานที่ความยาวคลื่นแตกต่างกันเล็กน้อย ระบบที่ทันสมัยทำงานด้วยระยะห่าง 200, 100 และ 50-GHz ระบบที่ใหม่กว่ารองรับการเว้นระยะห่าง 25-GHz และกำลังตรวจสอบระยะห่าง 12.5-GHz โดยทั่วไป ตัวรับส่งสัญญาณ DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP ฯลฯ ) ทำงานที่ 100 และ 50 GHz สามารถพบได้ในตลาดในปัจจุบัน

ตัวกรอง DWDM Mux / DeMux

ความยาวคลื่นหลายช่วง (ภายในช่วง 1550 นาโนเมตร) ที่สร้างขึ้นโดยเครื่องส่งสัญญาณหลายเครื่องและใช้งานกับเส้นใยที่แตกต่างกันจะรวมกันบนเส้นใยเดียวโดยใช้ตัวกรองแสง (ตัวกรอง Mux) สัญญาณเอาต์พุตของ optical multiplexer เรียกว่าสัญญาณคอมโพสิต ในตอนท้ายที่ได้รับตัวกรองลดแสง (ตัวกรอง DeMux) จะแยกความยาวคลื่นทั้งหมดของสัญญาณคอมโพสิตออกเป็นเส้นใยเดี่ยว แต่ละเส้นใยส่งผ่านความยาวคลื่น demultiplexed ไปยังตัวรับแสงจำนวนมาก โดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบ Mux และ DeMux (ส่งและรับ) จะมีอยู่ในกล่องหุ้มเดียว อุปกรณ์ Optical Mux / DeMux สามารถใช้งานได้ สัญญาณคอมโพเนนต์นั้นเป็นแบบมัลติเพล็กซ์และแบบแยกชิ้นได้แบบออพติคอลไม่ใช่แบบอิเล็กทรอนิกส์ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก รูปด้านล่างเป็นการทำงาน DWDM สองทิศทาง พัลส์แสง N ของ N ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันที่ดำเนินการโดยเส้นใย N ที่แตกต่างกันจะรวมกันโดย DWDM Mux สัญญาณ N นั้นทำหน้าที่เป็นมัลติเพล็กซ์บนคู่ของไฟเบอร์ออปติก DWDM DeMux รับสัญญาณคอมโพสิตและแยกสัญญาณคอมโพเนนต์ N แต่ละตัวและส่งแต่ละสัญญาณไปยังไฟเบอร์ ลูกศรส่งและรับสัญญาณแสดงถึงอุปกรณ์ฝั่งไคลเอ็นต์ สิ่งนี้ต้องการการใช้คู่ของเส้นใยนำแสง หนึ่งอันสำหรับส่งหนึ่งอันสำหรับรับ

ออปติคัลเพิ่ม / วาง Multiplexers

ออปติคัลเพิ่ม / ปล่อยมัลติเพล็กเซอร์ (เช่น OADM) มีฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันของ "เพิ่ม / ลดลง" เมื่อเทียบกับ Mux / DeMuxfilters นี่คือรูปที่แสดงการทำงานของ OADM แบบ 1 ช่องสัญญาณ OADM นี้ออกแบบมาเพื่อเพิ่มหรือลดสัญญาณแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ จากซ้ายไปขวาสัญญาณคอมโพสิตที่เข้ามาจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนคือการปล่อยและการส่งผ่าน OADM จะลดลงเฉพาะกระแสสัญญาณแสงสีแดง สตรีมสัญญาณที่ถูกปล่อยจะถูกส่งผ่านไปยังผู้รับของอุปกรณ์ไคลเอนต์ สัญญาณออปติคอลที่เหลือที่ผ่าน OADM นั้นจะเป็นแบบมัลติเพล็กซ์พร้อมกับสตรีมสัญญาณเพิ่มใหม่ OADM เพิ่มกระแสสัญญาณแสงสีแดงใหม่ซึ่งทำงานที่ความยาวคลื่นเดียวกับสัญญาณที่ลดลง กระแสสัญญาณออปติคัลใหม่ถูกรวมเข้ากับสัญญาณ pass-through เพื่อสร้างสัญญาณคอมโพสิตใหม่

OADM ที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่ความยาวคลื่น DWDM เรียกว่า DWDM OADM ในขณะที่การทำงานที่ความยาวคลื่น CWDM เรียกว่า CWDM OADM ทั้งสองสามารถพบได้ในตลาดตอนนี้

Optical Amplifiers

แอมพลิฟายเออร์แบบออปติคัลเพิ่มความกว้างหรือเพิ่มการรับสัญญาณแสงผ่านเส้นใยโดยการกระตุ้นโฟตอนของสัญญาณโดยตรงด้วยพลังงานพิเศษ พวกเขาเป็นอุปกรณ์ "ในเส้นใย" เครื่องขยายแสงขยายสัญญาณแสงในช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย สิ่งนี้สำคัญมากสำหรับแอปพลิเคชันระบบ DWDM แอมพลิฟายเออร์ใยแก้วนำแสงชนิดเออร์เบียม (EDFAs) เป็นแอมพลิฟายเออร์ประเภทไฟเบอร์ออปติกที่ใช้กันมากที่สุด EDFA ที่ใช้ในระบบ DWDM บางครั้งเรียกว่า DWDM EDFA เมื่อเปรียบเทียบกับที่ใช้ในระบบ CATV หรือ SDH เพื่อขยายระยะการส่งข้อมูลของระบบ DWDM ของคุณคุณสามารถรับ Optical Amplifiers ทุกประเภท ใน Fiberstore รวมถึง DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA และ Raman Amplifier เป็นต้น (นี่คือรูปที่แสดงการทำงานของ DWDM EDFA)

Transponders (ตัวแปลงความยาวคลื่น)

Transponders แปลงสัญญาณแสงจากความยาวคลื่นขาเข้าหนึ่งไปเป็นความยาวคลื่นขาออกอื่นที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน DWDM Transponders เป็นตัวแปลงความยาวคลื่นเชิงแสงไฟฟ้า (OEO) ดาวเทียมทำการดำเนินการ OEO เพื่อแปลงความยาวคลื่นของแสงดังนั้นบางคนเรียกพวกเขาว่า "OEO" สั้น ๆ ภายในระบบ DWDM ทรานสปอนเดอร์จะแปลงสัญญาณออปติคัลไคลเอ็นต์กลับไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า (OE) จากนั้นทำหน้าที่ 2R (Reamplify, Reshape) หรือ 3R (Reamplify, Reshape และ Retime) รูปด้านล่างแสดงการใช้งานช่องสัญญาณผ่านดาวเทียมแบบสองทิศทาง ดาวเทียมตั้งอยู่ระหว่างอุปกรณ์ลูกค้าและระบบ DWDM จากซ้ายไปขวา Transponder จะได้รับกระแสบิตออปติคอลที่ความยาวคลื่นหนึ่ง (1310 นาโนเมตร) ดาวเทียมจะแปลงความยาวคลื่นปฏิบัติการของบิตสตรีมขาเข้าเป็นความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับ ITU มันส่งสัญญาณออกไปยังระบบ DWDM ที่ด้านรับ (ขวาไปซ้าย) กระบวนการกลับด้าน ตัวรับสัญญาณได้รับบิตสตรีมที่สอดคล้องกับ ITU และแปลงสัญญาณกลับไปเป็นความยาวคลื่นที่ใช้โดยอุปกรณ์ไคลเอ็นต์

โดยทั่วไปแล้วการใช้ Transponders ในระบบ WDM (2.5 ถึง 40 Gbps) รวมถึงระบบ DWDM ไม่เพียง แต่ระบบ CWDM เท่านั้น Fiberstore นำเสนอทรานสปอนเดอร์ WDM ที่หลากหลาย (ตัวแปลง OEO) ด้วยพอร์ตโมดูลที่แตกต่างกัน (SFP ถึง SFP, SFP + ถึง SFP +, XFP ถึง XFP, ฯลฯ )

องค์ประกอบระบบ DWDM ทำงานร่วมกับเทคโนโลยี DWDM อย่างไร

เนื่องจากระบบ DWDM ประกอบด้วยห้าองค์ประกอบเหล่านี้พวกเขาทำงานร่วมกันได้อย่างไร ขั้นตอนต่อไปนี้ให้คำตอบ (คุณสามารถเห็นโครงสร้างทั้งหมดของระบบ DWDM พื้นฐานในรูปด้านล่าง):

การใช้เทคโนโลยี DWDM ระบบ DWDM ให้แบนด์วิดท์สำหรับข้อมูลจำนวนมาก ในความเป็นจริงความสามารถของระบบ DWDM กำลังเพิ่มขึ้นตามความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่อนุญาตให้มีระยะห่างที่ใกล้กว่าจึงมีความยาวคลื่นจำนวนมากขึ้น แต่ DWDM ก็กำลังก้าวข้ามการขนส่งเพื่อที่จะเป็นพื้นฐานของเครือข่ายออพติคอลที่มีการจัดเตรียมความยาวคลื่นและการป้องกันแบบตาข่าย การสลับที่เลเยอร์โทนิคจะเปิดใช้งานการวิวัฒนาการนี้เช่นเดียวกับโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางที่อนุญาตให้เส้นทางแสงผ่านเครือข่ายในลักษณะเดียวกับวงจรเสมือนจริงที่ทำในปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีระบบ DWDM อาจต้องการส่วนประกอบขั้นสูงเพื่อความได้เปรียบมากขึ้น