WDM Technology of Things

Multiplexing av bølgelengdeavdeling (WDM), En WDM-teknologi som multiplekser flere optiske bæresignaler på en enkelt optisk fiber ved å bruke forskjellige bølgelengder (dvs. farger) av laserlys. Denne teknikken muliggjør toveis kommunikasjon over en enkelt fibertråd, også kalt bølgelengdedelingsdupleksing, samt multiplikasjon av kapasitet. Overføring fra kombinerte kilder separeres på et avsidesliggende sted i henhold til de individuelle bølgelengdene ved de-multipleksing på flere fibre. WDM-teknologi brukes ofte for å referere til filtreringsprodukter som utfører multipleksing eller de-multipleksing.


WDM-teknologi er delt inn i tre forskjellige bølgelengdemønstre: Normal WDM, Coarse WDM(CWDM) og Dense WDM(DWDM).


Vanlig WDM også referert til som bi-di, simpleks og enkeltstativ bruker de to normale bølgelengdene 1310nm og 1550nm på fiber.

WDM-teknologi
Figur 1: WDM-teknologi

Coarse Wavelength Division Multiplexing, CWDM er en spesifikk WDM-teknologi definert av International Telecommunication Union i ITU-T Recommendation G.694.2 Spectral grids for WDM-applikasjoner: CWDM wavelength grid. Gitteret er spesifisert som 18 sentrale bølgelengder som starter ved 1271 nm og med en avstand på 20 nm.

Tett bølgelengdedelingsmultipleksing, DWDM er en spesifikk WDM-teknologi definert av International Telecommunication Union i ITU-T-anbefaling G.694.1 Spektralnett for WDM-applikasjoner: DWDM-frekvensnett. Rutenettet er spesifisert som frekvensen i THz, forankret til 193.1 THz, med en rekke spesifiserte kanalavstander fra 12.5 GHz til 200 GHz, blant annet 100 GHz er vanlig. I praksis konverteres DWDM-frekvens vanligvis til bølgelengde. De fleste DWDM-bølgelengdene i bruk finnes i C-båndet, dvs. 1530 – 1565 nm.

MUX, Et WDM-filtreringsprodukt som utfører en prosess med multipleksing eller kombinering av to eller flere optiske kilder med forskjellige bølgelengder på en enkelt fiber.

DEMUX, Et filtreringsprodukt som utfører prosessen med demultipleksing eller separering av optisk overføring bestående av multipleksede bølgelengder på individuelle fibre tildelt hver bølgelengde.

mux og demux
Figur 2: MUX- og DEMUX-signalstrøm

Felles havn, For et MUX-produkt sendes kombinerte kanaler fra fellesporten. For en DEMUX mottas de kombinerte kanalene ved den felles porten.

Utvidelse eller oppgraderingsport  For CWDM-produkter vil det normalt være enten en oppgradering eller en utvidelsesport, men ikke begge deler. Oppgraderingen eller ekspressporten på en CWDM MUX eller DEMUX brukes til å legge til, slippe eller gå gjennom flere kanaler. For eksempel, på en CWDM MUX-side, vil denne porten gi en måte å legge til overføringskanaler til fiberkretsen. På en CWDM DEMUX-side kan utvidelsen eller oppgraderingen brukes til å passere nedstrømskanaler som ikke er lokalt DEMUXED. Eller den kan også brukes til å legge til returkanal(er) på et toveis kretsspenn.

For DWDM-produkter er formålet med en oppgraderingsport å kunne legge til, slippe eller passere gjennom C-bånds DWDM-kanaler som ikke allerede er i bruk, dvs. kun kanaler som ligger i båndet 1530-1565 nm. Hvis DWDM-produktet også har en utvidelsesport, brukes den porten normalt for ytterligere kanaler som ligger utenfor C-båndet, slik som de fleste CWDM-kanalene.

DWDM-filter, tynnfilmfilter
Figur 3: DWDM-filterkaskade i WDM-teknologi

Overvåkingshavn, WDM-produkter kan gi overvåkingsporter. For å overvåke en laveffektprøve av det optiske signalet som oppstår ved den vanlige porten, vanligvis ved et strømnivå på 5 % eller mindre. Overvåkingsporten kan også brukes til å injisere et signal utenfor båndet. Hvis produktet har to overvåkingsporter for samme krets, vil portene være retningsbestemte. En port vil overvåke sendesignalet og den andre for det mottatte signalet. Hvis kretsen har en enkelt overvåkingsport, er den nesten alltid toveis og vil overvåke både sende og motta optiske signaler.

Bølgelengde,I WDM-praksis er bølgelengder som bølgelengden til en kommunikasjonslaser, bølgelengdespesifikasjonene for optiske filtre og bølgelengdene til optiske overføringskanaler over fiber alle gitt som λ, bølgelengden i nanometer (nm) som ville oppstå i et vakuum.

Senterbølgelengde, er bølgelengden som en bestemt signalkanal er sentrert ved. Den internasjonale telekommunikasjonsunionen (ITU) har definert det standard optiske frekvensnettet (kanalsenterfrekvens) med 100 GHz avstand basert på referansefrekvensen 193.10 THz (1552.52 nm), det såkalte ITU Grid. Kanalsenterbølgelengder velges ved bølgelengdene som tilsvarer ITU Grid.

Kanal, I WDM-praksis er en kanal en enkelt og unik overføring ved en angitt bølgelengde som kan forekomme sammen med andre kanaler som har forskjellige bølgelengder. En overføringskanal kan også referere til den fysiske ende-til-ende banen. Kanalavstand (GHz), er frekvensforskjellen mellom to nabokanalsenterfrekvenser i DWDM-komponenter eller -moduler. DWDM MUX/DEMUX-enheter i BaySpec har en kanalavstand på 50, 75,100 og 200GHz.

Senterbølgelengdeforskyvning (pm) er en relativ drift av den faktiske sentrale bølgelengden til en bestemt kanal angående standard ITU Grid. Bølgelengdedriften kan skyldes upassende justering og utformingen av det optiske systemet.

Kanalpass båndbredde (nm) er definert som en maksimal bølgelengde (eller frekvens) området rundt den tilsvarende senterbølgelengden (eller frekvensen) ved et gitt effektnivå. Nå godtar industrien godt definisjonen ved 0.5 dB ned effektnivå. Merk at på grunn av senterbølgelengdeforskyvningen til en kanal kan driftskanalens passbåndbredde være mindre enn når senterbølgelengden er nøyaktig ved ITU-nettet.

Termisk bølgelengdestabilitet (pm/°C) spesifiserer maksimal bølgelengdedrift av spektralsenteret til en bestemt kanal på grunn av temperaturvariasjon angående den sentrale bølgelengdeverdien ved romtemperatur (23°C).

Pass Band, en spesifikasjon som gir bølgelengdeområdet rundt den nominelle, sentrale bølgelengden til filteret som holder seg til det spesifiserte innsettingstapet. I praksis er det toleransen til filteret for laserdrift bort fra senterbølgelengden. For eksempel er et typisk passbånd for CWDM-filtre ± 6.5 nm om senterbølgelengden. Så en 1551 nm laser kunne operere innenfor et område på 1544.5 nm til 1557.5 nm uten å møte ekstra kanaltap.

Innsettingstap, tap av signaleffekt som følge av innsetting av et WDM-filter i en overføringslinje eller optisk fiber og uttrykkes vanligvis i desibel (dB).

Returner tap, Når det optiske fibersignalet kommer inn i eller forlater en optisk komponent (som en optisk fiberkontakt), vil diskontinuiteten og impedansmistilpasningen føre til refleksjon eller retur. Effekttapet til det reflekterte eller returnerte signalet kalles returtap (RL). Innsettingstapet er hovedsakelig for å måle resultatsignalverdien når den optiske lenken møter tapet, mens returtapet er å måle refleksjonssignaltapsverdien når den optiske lenken møter komponenttilgangen.

Polarisasjonsavhengig tap (PDL), Tapet som vises av et WDM-filter er avhengig av den optiske polarisasjonen av lyset. PDL er den største forskjellen i maksimalt innsettingstap som forekommer ved alle tilstander av optisk polarisering. PDL for et WDM-produkt er spesifisert som den største tillatte PDL for enhver kanal.

Polarisasjonsmodusspredning (PMD) er en form for modal spredning der to forskjellige polarisasjoner av lys i en bølgeleder, som normalt beveger seg med samme hastighet, beveger seg med forskjellige hastigheter på grunn av tilfeldige ufullkommenheter og asymmetrier, og forårsaker tilfeldig spredning av optiske pulser.

Kanalisolasjon (dB), kalles også fjernoverhøring ved en gitt bølgelengde som er forholdet mellom lysintensiteten ved den uønskede porten og lysintensiteten ved den ønskede porten. Så det er et mål på hvor godt forskjellige bølgelengder er separert ved utgangen til en demultiplekser med tett bølgelengdedeling.

Ikke-tilstøtende kanalisolasjon (Ikke-tilstøtende kanalkrysstale) (dB) er den relative mengden uønsket kraft som oppstår i et bestemt kanalpassbånd fra de ikke-tilstøtende kanalene. Vanligvis er bare de to første ikke-tilstøtende kanalene (venstre og høyre side) tatt med.

Channel Ripple, Ripple er definert som maksimal topp-til-topp variasjon i dB av innsettingstap over et filterpassbånd. WDM-produktrippel er spesifisert som den største tillatte krusningen som forekommer i en kanal.

Antenne (dB) kalles også nærende krysstale, som er forholdet mellom den optiske kraften som sendes inn i en inngangsport og den optiske kraften som returnerer til en hvilken som helst annen inngangsport. I DWDM brukes direktivitet kun på MUX-enheter.

Driftstemperatur (°C) er temperaturområdet som enheten kan brukes over og opprettholde spesifikasjonene.

Lagringstemperatur (°C) er temperaturområdet som enheten kan lagres over uten skade og kan brukes over driftstemperatur i henhold til spesifikasjonene

Filter Wavelength Division Multiplexer (FWDM), Komponenten kombinerer eller separerer lys ved forskjellige bølgelengder i et bredt bølgelengdeområde. De tilbyr svært lavt innsettingstap, lav polarisasjonsavhengighet, høy isolasjon og utmerket miljøstabilitet. Høy krafthåndteringsevne kan oppnås gjennom unik pigtail-behandling og høykvalitets AR-belegg. Disse komponentene har blitt mye brukt i optiske forsterkere, WDM-nettverk og fiberoptiske instrumenter.

Rød/blå båndfiltre, er en tynnfilmsfilterkomponent, som er en tre-ports enhet. En port kalles "Felles". De to andre portene gir kanalen for to-bølgelengdes "bånd". De to båndene er det blå(λ<1543nm) og det røde(λ>1547nm). Ett bånd går gjennom det reflekterte benet, og det andre båndet går gjennom det passerende benet.

WDM-teknologi av ting
Figur 4: Rødt/blått båndfilter i WDM-teknologi.

I en DWDM-modul, som bruker et rødt/blått filter, kan en Mux kombineres med Demux. For eksempel kombinerer Mux DWDM-kanaler i Red nad, mens Demux skiller DWDM-kanaler i Blue Band. Ved å bruke et rødt/blått filter kan man kombinere de røde sendekanalene og de blå mottakskanalene til en enkelt fiber.

Optisk add-drop multiplexer (OADM),  en enhet som brukes i bølgelengdedelingsmultipleksingssystemer for multipleksing og ruting av forskjellige lyskanaler inn i eller ut av en enkeltmodusfiber (SMF). Dette er en type optisk node, som vanligvis brukes til dannelse og konstruksjon av optiske telekommunikasjonsnettverk. "Legg til" og "slipp" refererer her til enhetens evne til å legge til én eller flere nye bølgelengdekanaler til et eksisterende WDM-signal med flere bølgelengder, og/eller slippe (fjerne) en eller flere kanaler, og sende disse signalene til en annen nettverksbane. En OADM kan anses å være en spesifikk type optisk krysskobling.

OADM i WDM teknologi av ting
Figur 5: OADM-signalflyt

Athermal Arrayed Waveguide Grating (AAWG), Dense Wavelength Division Multiplexer (DWDM) basert på silika på silisium-teknologi er designet for ITU-kanalavstandsapplikasjoner der ingen elektrisk kraft er nødvendig. Den opererer med 50GHz eller 100GHz kanalavstand ITU Grid DWDM-bølgelengder fra 1526nm til 1565nm. AAWG DWDM kan brukes til å erstatte filtertype DWDM Mux DeMux i tilfeller der ingen strøm er tilgjengelig. Den lave kostnaden og høy ytelse gjør den til den ideelle løsningen for metro og langdistanse DWDM-applikasjoner.

Gaussisk AWG er den enkleste typen AWG-design hvor den individuelle kanalpassbåndformen er beskrevet av en gaussisk funksjon. Gauss-AWG-ene gir det laveste innsettingstapet av alle AWG-typer, men krever strammere toleranser på andre systemkomponenter for å sikre at toppen av Gauss-kurven forblir innenfor passbåndet over hele driftstemperaturområdet.

Gaussian Pass Band (nm) spesifiserer en klasse av DWDM MUX/DEMUX-enheter hvis spektrumprofiler innenfor passbåndet i hovedsak er gaussiske.

Flat-Top Pass Band (nm) spesifiserer en klasse av DWDM MUX/DEMUX-enheter hvis spektrumprofiler innenfor passbåndet er relativt flate sammenlignet med Gauss-profilen. En flat-top spektrumprofil kan være super-gaussisk eller ideelt sett boksaktig. 

Kompakt CWDM er en miniversjon av CWDM. En bølgelengdedelingsmultipleksingsteknologi basert på TFF (Thin Film Filter), som fungerer på samme måte som CWDM. Forskjellen er at CCWDM bruker ledig plassteknologi, og pakkestørrelsen er kraftig redusert sammenlignet med CWDM-moduler, og innsettingstapet er lavere og mer konsistent.

Local Area Network Wavelength Division Multiplexing (LWDM), er en av de nyeste xWDM-teknologiene og bruk i 100G, 200G, 400G optiske lenker som er tilpasset for bruk i 25G SFP28-transceivere. Denne innovasjonen gir større fleksibilitet i nettverksdesign og muliggjør 5G-implementering ved å bruke tilgjengelige 100G og 200G LAN-WDM-sendere ved å bruke LAN WDM-bølgelengder. 

Metro Wavelength Division Multiplexing, også Micro-optic Wavelength Division Multiplexer (MWDM), er basert på de 6 bølgelengdene til CWDM, forskjøvet med 3.5nm til venstre og høyre for å utvide til 12 bølger, og er en av de kostnadseffektive planene.