Teknologi Benda WDM

Multiplexing Divisi Panjang Gelombang (WDM), Teknologi WDM yang menggandakan beberapa sinyal pembawa optik ke satu serat optik dengan menggunakan panjang gelombang yang berbeda (yaitu, warna) sinar laser. Teknik ini memungkinkan komunikasi dua arah melalui satu untai serat, juga disebut dupleks pembagian panjang gelombang, serta penggandaan kapasitas. Transmisi dari sumber gabungan dipisahkan di lokasi yang jauh sesuai dengan panjang gelombang individu dengan de-multiplexing ke beberapa serat. Teknologi WDM sering digunakan untuk merujuk pada produk pemfilteran yang melakukan multiplexing atau de-multiplexing.


Teknologi WDM dibagi menjadi tiga pola panjang gelombang yang berbeda: WDM Normal, WDM Kasar (CWDM), dan WDM Padat (DWDM).


WDM biasa juga disebut sebagai bi-di, simplex, dan single stand menggunakan dua panjang gelombang normal 1310nm dan 1550nm pada fiber.

teknologi WDM
Gambar 1: Teknologi WDM

Multiplexing Divisi Panjang Gelombang Kasar, CWDM adalah teknologi WDM spesifik yang ditentukan oleh International Telecommunication Union dalam Rekomendasi ITU-T G.694.2 Kisi spektral untuk aplikasi WDM: Kisi panjang gelombang CWDM. Kisi ditentukan sebagai 18 panjang gelombang pusat mulai dari 1271 nm dan berjarak 20 nm.

Multiplexing Divisi Panjang Gelombang Padat, DWDM adalah teknologi WDM khusus yang ditentukan oleh International Telecommunication Union dalam Rekomendasi ITU-T G.694.1 Kisi spektral untuk aplikasi WDM: Kisi frekuensi DWDM. Grid ditentukan sebagai frekuensi dalam THz, berlabuh pada 193.1 THz, dengan variasi jarak saluran tertentu dari 12.5 GHz hingga 200 GHz, di antaranya 100 GHz adalah umum. Dalam prakteknya, frekuensi DWDM biasanya diubah menjadi panjang gelombang. Sebagian besar panjang gelombang DWDM yang digunakan terdapat pada C-band, yaitu 1530 – 1565 nm.

MUX, Produk penyaringan WDM yang melakukan proses multiplexing atau menggabungkan dua atau lebih sumber optik yang memiliki panjang gelombang berbeda ke dalam satu serat.

DEMUX, Produk penyaringan yang melakukan proses de-multiplexing atau pemisahan transmisi optik yang terdiri dari panjang gelombang multipleks ke serat individu yang ditugaskan ke setiap panjang gelombang.

mux dan demux
Gambar 2: Aliran Sinyal MUX dan DEMUX

Pelabuhan Umum, Untuk produk MUX, saluran gabungan ditransmisikan dari port umum. Untuk DEMUX, saluran gabungan diterima di port umum.

Port Ekspansi atau Upgrade  Untuk produk CWDM, biasanya akan ada peningkatan atau port ekspansi, tetapi tidak keduanya. Upgrade atau port ekspres pada CWDM MUX atau DEMUX digunakan untuk menambah, menjatuhkan, atau melewati saluran tambahan. Misalnya, pada sisi CWDM MUX, port ini akan menyediakan cara untuk menambahkan saluran transmisi ke sirkuit serat. Di sisi DEMUX CWDM, perluasan atau pemutakhiran dapat digunakan untuk melewati saluran hilir yang tidak di-DEMUX secara lokal. Atau, itu juga dapat digunakan untuk menambahkan saluran balik pada rentang sirkuit dua arah.

Untuk produk DWDM, tujuan upgrade port adalah untuk dapat menambah, membuang, atau melewati saluran DWDM C-band yang belum digunakan, yaitu hanya saluran yang berada di pita 1530-1565 nm. Jika produk DWDM juga memiliki port ekspansi, maka port tersebut biasanya digunakan untuk saluran tambahan yang berada di luar C-band, seperti sebagian besar saluran CWDM.

Filter DWDM, Filter film tipis
Gambar 3: Cascading Filter DWDM dalam Teknologi WDM

Pelabuhan Pemantauan, Produk WDM dapat menyediakan port pemantauan. Untuk memantau sampel sinyal optik berdaya rendah yang terjadi di port umum, biasanya pada tingkat daya 5% atau kurang. Port pemantauan juga dapat digunakan untuk menyuntikkan sinyal out-of-band. Jika produk memiliki dua port pemantauan untuk sirkuit yang sama, port tersebut akan terarah. Satu port akan memantau sinyal transmisi dan port lainnya untuk sinyal yang diterima. Jika sirkuit memiliki satu port pemantauan, maka hampir selalu dua arah dan akan memantau baik mengirim dan menerima sinyal optik.

Panjang gelombang,Dalam praktik WDM, panjang gelombang seperti panjang gelombang laser komunikasi, spesifikasi panjang gelombang untuk filter optik, dan panjang gelombang saluran transmisi optik melalui serat semuanya diberikan sebagai λ, panjang gelombang dalam nanometer (nm) seperti yang akan terjadi dalam ruang hampa.

Panjang gelombang pusat, adalah panjang gelombang di mana saluran sinyal tertentu dipusatkan. International Telecommunications Union (ITU) telah menetapkan jaringan frekuensi optik standar (frekuensi pusat saluran) dengan jarak 100 GHz berdasarkan frekuensi referensi 193.10 THz (1552.52 nm), yang disebut Jaringan ITU. Panjang gelombang pusat saluran dipilih pada panjang gelombang yang sesuai dengan ITU Grid.

Saluran, Dalam praktik WDM, saluran adalah transmisi tunggal dan unik pada panjang gelombang yang ditentukan yang dapat terjadi bersama dengan saluran lain yang memiliki panjang gelombang berbeda. Saluran transmisi juga dapat merujuk ke jalur fisik ujung ke ujung. Spasi Saluran (GHz), adalah perbedaan frekuensi antara dua frekuensi pusat saluran tetangga dalam komponen atau modul DWDM. Perangkat DWDM MUX/DEMUX di BaySpec memiliki jarak saluran 50, 75,100, dan 200GHz.

Offset Panjang Gelombang Tengah (pm) adalah penyimpangan relatif dari panjang gelombang pusat sebenarnya dari saluran tertentu mengenai Jaringan ITU standar. Penyimpangan panjang gelombang dapat dihasilkan dari penyelarasan yang tidak tepat dan desain sistem optik.

Bandwidth Pas Saluran (nm) didefinisikan sebagai rentang panjang gelombang (atau frekuensi) maksimum di sekitar pusat panjang gelombang (atau frekuensi) yang sesuai pada tingkat daya tertentu. Sekarang, industri menerima definisi dengan baik pada tingkat daya turun 0.5 dB. Perhatikan bahwa karena offset panjang gelombang pusat saluran, bandwidth saluran operasi mungkin lebih kecil daripada saat panjang gelombang pusat akurat di Jaringan ITU.

Stabilitas Panjang Gelombang Termal (pm/°C) menentukan pergeseran panjang gelombang maksimum dari pusat spektral saluran tertentu karena variasi suhu mengenai nilai panjang gelombang pusat pada suhu kamar (23° C).

Lulus Band, spesifikasi yang memberikan kisaran panjang gelombang tentang nominal, panjang gelombang pusat dari filter yang mengikuti insertion loss yang ditentukan. Dalam praktiknya, itu adalah toleransi filter untuk penyimpangan laser dari panjang gelombang pusat. Misalnya, passband tipikal untuk filter CWDM adalah ± 6.5 nm di sekitar panjang gelombang pusat. Jadi laser 1551 nm dapat beroperasi dalam rentang 1544.5 nm hingga 1557.5 nm tanpa mengalami kehilangan saluran tambahan.

kerugian penyisipan, hilangnya daya sinyal akibat penyisipan filter WDM di saluran transmisi atau serat optik dan biasanya dinyatakan dalam desibel (dB).

Mengembalikan kerugian, Ketika sinyal serat optik memasuki atau meninggalkan komponen optik (seperti konektor serat optik), diskontinuitas dan ketidaksesuaian impedansi akan menyebabkan pantulan atau pengembalian. Kerugian daya dari sinyal yang dipantulkan atau dikembalikan disebut return loss (RL). Kerugian penyisipan terutama untuk mengukur nilai sinyal hasil ketika tautan optik mengalami kerugian, sedangkan kerugian pengembalian adalah untuk mengukur nilai kehilangan sinyal refleksi ketika tautan optik bertemu dengan akses komponen.

Kehilangan Ketergantungan Polarisasi (PDL), Kerugian yang ditunjukkan oleh filter WDM bergantung pada polarisasi optik cahaya. PDL adalah perbedaan terbesar dalam kerugian penyisipan maksimum yang terjadi di semua keadaan polarisasi optik. PDL untuk produk WDM ditetapkan sebagai PDL terbesar yang diizinkan untuk saluran apa pun.

Dispersi mode polarisasi (PMD) adalah bentuk dispersi modal di mana dua polarisasi cahaya yang berbeda dalam pandu gelombang, yang biasanya bergerak dengan kecepatan yang sama, bergerak dengan kecepatan yang berbeda karena ketidaksempurnaan dan asimetri acak, menyebabkan penyebaran pulsa optik secara acak.

Isolasi Saluran (dB), juga disebut crosstalk ujung jauh pada panjang gelombang tertentu yang merupakan rasio intensitas cahaya pada port yang tidak diinginkan dengan intensitas cahaya pada port yang diinginkan. Jadi itu adalah ukuran seberapa baik panjang gelombang yang berbeda dipisahkan pada output dari demultiplexer divisi panjang gelombang padat.

Isolasi Saluran yang Tidak Berdekatan (Non-adjacent Channel Crosstalk) (dB) adalah jumlah relatif dari daya yang tidak diinginkan yang terjadi pada passband saluran tertentu dari saluran yang tidak berdekatan. Umumnya, hanya dua saluran pertama yang tidak berdekatan (sisi kiri dan kanan) yang diperhitungkan.

Riak Saluran, Riak didefinisikan sebagai variasi puncak ke puncak maksimum dalam dB kerugian penyisipan melintasi jalur filter. Riak produk WDM ditentukan sebagai riak terbesar yang diizinkan terjadi di saluran mana pun.

Directivity (dB) juga disebut near-end crosstalk yaitu rasio daya optik yang diluncurkan ke port input dengan daya optik yang kembali ke port input lainnya. Di DWDM, directivity hanya diterapkan ke perangkat MUX.

Suhu Operasional (°C) adalah rentang suhu di mana perangkat dapat dioperasikan dan mempertahankan spesifikasinya.

Penyimpanan Suhu (°C) adalah rentang suhu di mana perangkat dapat disimpan tanpa kerusakan dan dapat dioperasikan di atas suhu pengoperasian sesuai dengan spesifikasinya

Filter Multiplexer Divisi Panjang Gelombang (FWDM), Komponen menggabungkan atau memisahkan cahaya pada panjang gelombang yang berbeda dalam rentang panjang gelombang yang lebar. Mereka menawarkan kerugian penyisipan yang sangat rendah, ketergantungan polarisasi rendah, isolasi tinggi, dan stabilitas lingkungan yang sangat baik. Kemampuan penanganan daya tinggi dapat dicapai melalui pemrosesan kuncir unik dan lapisan AR berkualitas tinggi. Komponen ini telah banyak digunakan dalam penguat optik, jaringan WDM, dan instrumen serat optik.

Filter Pita Merah/Biru, adalah komponen filter film tipis, yang merupakan perangkat tiga port. Satu port disebut "Umum". Dua port lainnya menyediakan saluran untuk "pita" dua panjang gelombang. Kedua band adalah biru (λ<1543nm)dan merah (λ>1547nm). Satu band melewati kaki pantulan, dan band lainnya melewati kaki yang lewat.

teknologi WDM hal
Gambar 4: Filter Pita Merah/Biru dalam Teknologi WDM.

Dalam modul DWDM, yang menggunakan filter Merah/Biru, Mux dapat digabungkan dengan Demux. Misalnya, Mux menggabungkan saluran DWDM di Red nad, sedangkan Demux memisahkan saluran DWDM di Blue Band. Menggunakan filter Merah/Biru, seseorang dapat menggabungkan saluran Transmisi Merah dan Saluran Penerimaan Biru ke dalam satu serat.

Multiplexer add-drop optik (OADM),  perangkat yang digunakan dalam sistem multiplexing pembagian panjang gelombang untuk multiplexing dan merutekan saluran cahaya yang berbeda ke dalam atau keluar dari serat mode tunggal (SMF). Ini adalah jenis node optik, yang umumnya digunakan untuk pembentukan dan pembangunan jaringan telekomunikasi optik. "Tambah" dan "jatuhkan" di sini mengacu pada kemampuan perangkat untuk menambahkan satu atau lebih saluran panjang gelombang baru ke sinyal WDM multi-panjang gelombang yang ada, dan/atau untuk menjatuhkan (menghapus) satu atau lebih saluran, meneruskan sinyal tersebut ke jalur jaringan lain. OADM dapat dianggap sebagai jenis sambungan silang optik tertentu.

OADM dalam teknologi WDM
Gambar 5: Aliran Sinyal OADM

Kisi-kisi Waveguide Tersusun Athermal (AAWG), Dense Wavelength Division Multiplexer (DWDM) berbasis silika pada teknologi silikon dirancang untuk aplikasi penspasian saluran ITU di mana tidak diperlukan daya listrik. Ini beroperasi pada 50GHz atau 100GHz jarak saluran ITU Grid DWDM panjang gelombang dari 1526nm ke 1565nm. AAWG DWDM dapat digunakan untuk menggantikan DWDM Mux DeMux tipe filter untuk kasus di mana daya tidak tersedia. Biaya rendah dan performa tinggi menjadikannya solusi ideal untuk aplikasi metro dan DWDM jarak jauh.

AWG Gaussian adalah jenis desain AWG yang paling sederhana di mana bentuk passband saluran individual dijelaskan oleh fungsi Gaussian. AWG Gaussian memberikan insertion loss terendah dari semua jenis AWG tetapi membutuhkan toleransi yang lebih ketat pada komponen sistem lainnya untuk memastikan puncak kurva Gaussian tetap berada di dalam passband selama rentang suhu operasional penuh.

Pita Lulus Gaussian (nm) menentukan kelas perangkat DWDM MUX/DEMUX yang profil spektrumnya dalam passband pada dasarnya adalah Gaussian.

Band Pass Datar-Top (nm) menentukan kelas perangkat DWDM MUX/DEMUX yang profil spektrumnya dalam pita sandi relatif datar dibandingkan dengan profil Gaussian. Profil spektrum flat-top mungkin super-Gaussian atau idealnya seperti kotak. 

CWDM kompak adalah versi mini dari CWDM. Teknologi multiplexing divisi panjang gelombang berdasarkan TFF (Filter Film Tipis), yang bekerja dengan cara yang sama seperti CWDM. Perbedaannya adalah bahwa CCWDM menggunakan teknologi ruang bebas, dan ukuran paketnya sangat berkurang dibandingkan dengan modul CWDM, dan kehilangan penyisipan lebih rendah dan lebih konsisten.

Multiplexing Divisi Panjang Gelombang Jaringan Area Lokal (LWDM), adalah salah satu teknologi xWDM terbaru dan digunakan dalam tautan optik 100G, 200G, 400G yang telah diadaptasi untuk digunakan dalam transceiver 25G SFP28. Inovasi ini memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam desain jaringan dan memungkinkan implementasi 5G menggunakan transceiver LAN-WDM 100G dan 200G yang tersedia dengan memanfaatkan panjang gelombang LAN WDM. 

Multiplexing Divisi Panjang Gelombang Metro, juga Multiplexer Divisi Panjang Gelombang Mikro-optik (MWDM), didasarkan pada 6 panjang gelombang CWDM, digeser 3.5 nm ke kiri dan kanan untuk meluas menjadi 12 gelombang, dan merupakan salah satu paket hemat biaya.