사물의 WDM 기술

파장 분할 다중화 (WDM), 레이저 광의 서로 다른 파장(즉, 색상)을 사용하여 여러 광 캐리어 신호를 단일 광섬유에 다중화하는 WDM 기술입니다. 이 기술은 파장 분할 듀플렉싱(Wavelength-division duplexing)이라고도 하는 단일 섬유 가닥을 통한 양방향 통신과 용량 증가를 가능하게 합니다. 결합된 소스로부터의 전송은 여러 광섬유로 역다중화하여 개별 파장에 따라 원격 위치에서 분리됩니다. WDM 기술은 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱을 수행하는 필터링 제품을 지칭하는 데 자주 사용됩니다.


WDM 기술 일반 WDM, Coarse WDM(CWDM) 및 Dense WDM(DWDM)의 세 가지 파장 패턴으로 나뉩니다.


일반 WDM 바이디(bi-di), 심플렉스(simplex)라고도 하며 단일 스탠드는 광섬유에서 1310nm 및 1550nm의 두 가지 일반 파장을 사용합니다.

WDM 기술
그림 1: WDM 기술

거친 파장 분할 다중화, CWDM ITU-T Recommendation G.694.2 WDM 애플리케이션용 스펙트럼 그리드: CWDM 파장 그리드에서 국제 전기 통신 연합(International Telecommunication Union)이 정의한 특정 WDM 기술입니다. 그리드는 18nm에서 시작하여 1271nm 간격으로 떨어져 있는 20개의 중앙 파장으로 지정됩니다.

조밀한 파장 분할 다중화, DWDM ITU-T Recommendation G.694.1 WDM 애플리케이션용 스펙트럼 그리드: DWDM 주파수 그리드에서 국제 전기 통신 연합(International Telecommunication Union)에서 정의한 특정 WDM 기술입니다. 그리드는 193.1THz에 고정된 THz 단위의 주파수로 지정되며 12.5GHz에서 200GHz까지 다양한 지정된 채널 간격이 있으며 그 중 100GHz가 일반적입니다. 실제로 DWDM 주파수는 일반적으로 파장으로 변환됩니다. 사용 중인 대부분의 DWDM 파장은 C 대역, 즉 1530 – 1565nm에서 발견됩니다.

멀티플렉서, 파장이 다른 XNUMX개 이상의 광원을 하나의 광섬유에 다중화 또는 결합하는 과정을 수행하는 WDM 필터링 제품.

디먹스, 다중화된 파장으로 구성된 광 전송을 각 파장에 할당된 개별 광섬유로 역다중화하거나 분리하는 과정을 수행하는 필터링 제품입니다.

mux 및 demux
그림 2: MUX 및 DEMUX 신호 흐름

공통 포트, MUX 제품의 경우 결합된 채널이 공통 포트에서 전송됩니다. DEMUX의 경우 결합된 채널은 공통 포트에서 수신됩니다.

확장 또는 업그레이드 포트  CWDM 제품의 경우 일반적으로 업그레이드 또는 확장 포트가 있지만 둘 다 있는 것은 아닙니다. CWDM MUX 또는 DEMUX의 업그레이드 또는 익스프레스 포트는 추가 채널을 추가, 삭제 또는 통과하는 데 사용됩니다. 예를 들어 CWDM MUX 측에서 이 포트는 파이버 회로에 전송 채널을 추가하는 방법을 제공합니다. CWDM DEMUX 측에서 확장 또는 업그레이드를 사용하여 로컬로 DEMUX되지 않은 다운스트림 채널을 전달할 수 있습니다. 또는 양방향 회로 범위에 반환 채널을 추가하는 데 사용할 수도 있습니다.

DWDM 제품의 경우 업그레이드 포트의 목적은 아직 사용하지 않는 C 대역 DWDM 채널, 즉 1530-1565nm 대역에 있는 채널만 추가, 삭제 또는 통과할 수 있도록 하는 것입니다. DWDM 제품에 확장 포트도 있는 경우 해당 포트는 일반적으로 대부분의 CWDM 채널과 같이 C 대역 외부에 있는 추가 채널에 사용됩니다.

DWDM 필터, 박막 필터
그림 3: WDM 기술의 DWDM 필터 계단식 연결

모니터링 포트, WDM 제품은 모니터링 포트를 제공할 수 있습니다. 일반적으로 5% 이하의 전력 수준에서 공통 포트에서 발생하는 광 신호의 저전력 샘플을 모니터링합니다. 모니터링 포트는 대역 외 신호를 주입하는 데에도 사용할 수 있습니다. 제품에 동일한 회로에 대한 두 개의 모니터링 포트가 있는 경우 포트는 방향성입니다. 한 포트는 전송 신호를 모니터링하고 다른 포트는 수신 신호를 모니터링합니다. 회로에 단일 모니터링 포트가 있는 경우 거의 항상 양방향이며 전송 및 수신 광 신호를 모두 모니터링합니다.

파장,WDM 실행에서 통신 레이저의 파장, 광학 필터의 파장 사양, 광섬유를 통한 광 전송 채널의 파장과 같은 파장은 모두 진공에서 발생하는 나노미터(nm) 단위의 파장인 λ로 지정됩니다.

중심 파장, 특정 신호 채널이 중심이 되는 파장입니다. ITU(International Telecommunications Union)는 기준 주파수 100 THz(193.10 nm)를 기준으로 1552.52 GHz 간격의 표준 광 주파수 그리드(채널 중심 주파수), 소위 ITU 그리드를 정의했습니다. 채널 중심 파장은 ITU 그리드에 해당하는 파장에서 선택됩니다.

채널, WDM 실행에서 채널은 다른 파장을 가진 다른 채널과 함께 발생할 수 있는 지정된 파장에서의 단일하고 고유한 전송입니다. 전송 채널은 종단 간 물리적 경로를 나타낼 수도 있습니다. 채널 간격(GHz), DWDM 구성 요소 또는 모듈에서 인접한 두 채널 중심 주파수 간의 주파수 차이입니다. BaySpec의 DWDM MUX/DEMUX 장치는 채널 간격이 50, 75,100 및 200GHz입니다.

중심 파장 오프셋 (pm)은 표준 ITU 그리드에 관한 특정 채널의 실제 중심 파장의 상대적 드리프트입니다. 파장 드리프트는 광학 시스템의 부적절한 정렬 및 설계로 인해 발생할 수 있습니다.

채널 통과 대역폭 (nm)는 주어진 전력 수준에서 해당 중심 파장(또는 주파수) 주변의 최대 파장(또는 주파수) 범위로 정의됩니다. 이제 업계에서는 0.5dB 다운 파워 레벨의 정의를 잘 받아들입니다. 채널의 중심 파장 오프셋으로 인해 작동 채널 통과 대역폭은 중심 파장이 정확히 ITU 그리드에 있을 때보다 작을 수 있습니다.

열 파장 안정성 (pm/°C)는 실온(23°C)에서 중심 파장 값과 관련된 온도 변화로 인한 특정 채널의 스펙트럼 중심의 최대 파장 드리프트를 지정합니다.

패스 밴드, 지정된 삽입 손실을 준수하는 필터의 공칭 중심 파장에 대한 파장 범위를 제공하는 사양입니다. 실제로는 중심 파장에서 멀어지는 레이저 드리프트에 대한 필터의 허용 오차입니다. 예를 들어, CWDM 필터의 일반적인 통과 대역은 중심 파장에 대해 ± 6.5nm입니다. 따라서 1551nm 레이저는 추가 채널 손실 없이 1544.5nm ~ 1557.5nm 범위 내에서 작동할 수 있습니다.

삽입 손실, 전송선 또는 광섬유에 WDM 필터를 삽입하여 발생하는 신호 전력 손실이며 일반적으로 데시벨(dB)로 표시됩니다.

반환 손실, 광섬유 신호가 광학 구성 요소(예: 광섬유 커넥터)에 들어가거나 나갈 때 불연속성과 임피던스 불일치로 인해 반사 또는 복귀가 발생합니다. 반사되거나 반환된 신호의 전력 손실을 반환 손실(RL)이라고 합니다. 삽입 손실은 주로 광학 링크가 손실을 만났을 때 결과 신호 값을 측정하는 반면 반사 손실은 광학 링크가 구성 요소 액세스를 만났을 때 반사 신호 손실 값을 측정하는 것입니다.

편광 종속 손실(PDL), WDM 필터에 의해 나타나는 손실은 빛의 광학적 편광에 따라 달라집니다. PDL은 모든 광학 편광 상태에서 발생하는 최대 삽입 손실의 가장 큰 차이입니다. WDM 제품의 PDL은 모든 채널에 허용되는 최대 PDL로 지정됩니다.

편광 모드 분산(PMD) 일반적으로 동일한 속도로 이동하는 도파관에서 빛의 두 가지 다른 편광이 임의의 결함과 비대칭성으로 인해 서로 다른 속도로 이동하여 광 펄스의 임의 확산을 일으키는 모달 분산의 한 형태입니다.

채널 격리(dB), 원하는 포트의 광 강도에 대한 원하지 않는 포트의 광 강도의 비율인 주어진 파장에서 원단 누화라고도 합니다. 따라서 조밀한 파장 분할 디멀티플렉서의 출력에서 ​​서로 다른 파장이 얼마나 잘 분리되어 있는지를 측정한 것입니다.

인접하지 않은 채널 격리 (인접하지 않은 채널 누화)(dB)는 인접하지 않은 채널의 특정 채널 통과대역에서 발생하는 원하지 않는 전력의 상대적인 양입니다. 일반적으로 인접하지 않은 두 개의 첫 번째 채널(왼쪽 및 오른쪽)만 고려됩니다.

채널 리플, 리플은 필터 통과대역에서 삽입 손실 dB의 최대 피크 대 피크 변동으로 정의됩니다. WDM 제품 리플은 모든 채널에서 발생하는 최대 허용 리플로 지정됩니다.

지향성 (dB)는 근단 누화라고도 하며 입력 포트로 시작된 광 출력과 다른 입력 포트로 되돌아오는 광 출력의 비율입니다. DWDM에서 지향성은 MUX 장치에만 적용됩니다.

작동 온도 (°C)는 장치가 작동하고 사양을 유지할 수 있는 온도 범위입니다.

저장 온도 (°C)는 장치를 손상 없이 보관할 수 있고 사양에 따라 작동 온도 이상에서 작동할 수 있는 온도 범위입니다.

필터 파장 분할 다중화기(FWDM), 구성 요소는 넓은 파장 범위에서 서로 다른 파장의 빛을 결합하거나 분리합니다. 매우 낮은 삽입 손실, 낮은 편파 의존성, 높은 절연성 및 우수한 환경 안정성을 제공하며 고유한 피그테일 처리 및 고품질 AR 코팅을 통해 높은 전력 처리 기능을 달성할 수 있습니다. 이러한 구성 요소는 광 증폭기, WDM 네트워크 및 광섬유 광학 기기에 광범위하게 사용되었습니다.

레드/블루 밴드 필터, 1543 포트 장치 인 박막 필터 구성 요소입니다. 한 포트는 "공통"이라고 합니다. 다른 두 포트는 1547파장 "대역"에 대한 도관을 제공합니다. 두 개의 밴드는 파란색(λ<XNUMXnm)과 빨간색(λ>XNUMXnm)이며, 한 밴드는 Reflected leg를 통과하고 다른 밴드는 Passing leg를 통과합니다.

사물의 WDM 기술
그림 4: WDM 기술의 적색/청색 대역 필터.

Red/Blue 필터를 사용하는 DWDM 모듈에서 Mux는 Demux와 결합될 수 있습니다. 예를 들어 Mux는 Red nad에서 DWDM 채널을 결합하고 Demux는 Blue Band에서 DWDM 채널을 분리합니다. 빨간색/파란색 필터를 사용하면 빨간색 전송 채널과 파란색 수신 채널을 단일 광섬유에 결합할 수 있습니다.

OADM(Optical Add-Drop Multiplexer),  SMF(단일 모드 광섬유)로 또는 SMF에서 서로 다른 빛 채널을 다중화 및 라우팅하기 위해 파장 분할 다중화 시스템에 사용되는 장치입니다. 이것은 일반적으로 광 통신 네트워크의 형성 및 구축에 사용되는 일종의 광 노드입니다. 여기서 "추가" 및 "삭제"는 하나 이상의 새로운 파장 채널을 기존 다중 파장 WDM 신호에 추가하거나 하나 이상의 채널을 삭제(제거)하여 해당 신호를 다른 네트워크 경로로 전달하는 장치의 기능을 나타냅니다. OADM은 특정 유형의 광학 교차 연결로 간주될 수 있습니다.

사물의 WDM 기술에서의 OADM
그림 5: OADM 신호 흐름

AAWG(Athermal Arrayed Waveguide Grating), 실리카 온 실리콘 기술을 기반으로 하는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexer)은 전력이 필요하지 않은 ITU 채널 간격 애플리케이션용으로 설계되었습니다. 50GHz 또는 100GHz 채널 간격 ITU Grid DWDM 파장(1526nm ~ 1565nm)에서 작동합니다. AAWG DWDM은 사용 가능한 전원이 없는 경우 필터 유형 DWDM Mux DeMux를 대체하는 데 사용할 수 있습니다. 저렴한 비용과 고성능으로 지하철 및 장거리 DWDM 응용 분야에 이상적인 솔루션입니다.

가우스 AWG 개별 채널 통과 대역 모양이 가우시안 함수로 설명되는 가장 단순한 유형의 AWG 설계입니다. 가우시안 AWG는 모든 AWG 유형 중에서 가장 낮은 삽입 손실을 제공하지만 전체 작동 온도 범위에서 가우시안 곡선의 피크가 통과대역 내에서 유지되도록 하려면 다른 시스템 구성 요소에 대한 더 엄격한 허용 오차가 필요합니다.

가우스 통과 대역 (nm)는 통과대역 내의 스펙트럼 프로필이 본질적으로 가우시안인 DWDM MUX/DEMUX 장치의 클래스를 지정합니다.

플랫탑 통과대역 (nm)는 통과대역 내의 스펙트럼 프로필이 가우시안 프로필과 비교할 때 상대적으로 평탄한 DWDM MUX/DEMUX 장치의 클래스를 지정합니다. 플랫탑 스펙트럼 프로파일은 슈퍼 가우시안이거나 이상적으로는 박스형일 수 있습니다. 

소형 CWDM CWDM의 미니 버전입니다. TFF(Thin Film Filter) 기반의 파장 분할 다중화 기술로 CWDM과 동일한 방식으로 작동합니다. 차이점은 CCWDM은 자유 공간 기술을 사용하고 CWDM 모듈에 비해 패키지 크기가 크게 줄어들고 삽입 손실이 더 낮고 일관성이 있다는 것입니다.

근거리 통신망 파장 분할 다중화(LWDM), 최신 xWDM 기술 중 하나이며 100G SFP200 트랜시버에 사용하도록 조정된 400G, 25G, 28G 광 링크에 사용됩니다. 이 혁신은 네트워크 설계에 더 큰 유연성을 제공하고 LAN WDM 파장을 활용하여 사용 가능한 5G 및 100G LAN-WDM 트랜시버를 사용하여 200G 구현을 가능하게 합니다. 

Metro Wavelength Division Multiplexing, Micro-optic Wavelength Division Multiplexer(MWDM), CWDM의 6파장을 기반으로 3.5nm 좌우로 이동하여 12파장으로 확장하는 비용 효율적인 방안 중 하나입니다.