Technologia rzeczy WDM

Multipleksowanie z podziałem długości fali (WDM), Technologia WDM, która multipleksuje kilka sygnałów nośnych optycznych na pojedynczym włóknie optycznym przy użyciu różnych długości fal (tj. kolorów) światła laserowego. Technika ta umożliwia dwukierunkową komunikację przez pojedynczą nić światłowodu, zwaną także dupleksowaniem z podziałem długości fali, a także zwielokrotnienie przepustowości. Transmisja z połączonych źródeł jest rozdzielana w odległych lokalizacjach zgodnie z indywidualnymi długościami fal poprzez demultipleksację na wiele włókien. Technologia WDM jest często używana w odniesieniu do produktów filtrujących, które wykonują multipleksację lub demultipleksację.


Technologia WDM jest podzielony na trzy różne wzorce długości fal: normalny WDM, gruby WDM (CWDM) i gęsty WDM (DWDM).


Normalny WDM określane również jako bi-di, simplex i single stand, wykorzystuje dwie normalne długości fal 1310 nm i 1550 nm w światłowodzie.

Technologia WDM
Rysunek 1: Technologia WDM

Zgrubne multipleksowanie z podziałem długości fali, CWDM to specyficzna technologia WDM zdefiniowana przez Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny w zaleceniu ITU-T G.694.2 Siatki widmowe do zastosowań WDM: Siatka długości fali CWDM. Siatka jest określona jako 18 centralnych długości fal rozpoczynających się od 1271 nm i oddalonych od siebie o 20 nm.

Multipleksowanie z gęstym podziałem długości fali, DWDM to specyficzna technologia WDM zdefiniowana przez Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny w zaleceniu ITU-T G.694.1 Siatki widmowe do zastosowań WDM: Siatka częstotliwości DWDM. Siatkę określa się jako częstotliwość w THz, zakotwiczoną na poziomie 193.1 THz, z różnymi określonymi odstępami międzykanałowymi od 12.5 GHz do 200 GHz, wśród których powszechne jest 100 GHz. W praktyce częstotliwość DWDM jest zwykle konwertowana na długość fali. Większość stosowanych długości fal DWDM mieści się w paśmie C, tj. 1530 – 1565 nm.

MUX, Produkt filtrujący WDM, który przeprowadza proces multipleksowania lub łączenia dwóch lub więcej źródeł optycznych o różnych długościach fal w jednym włóknie.

DEMUX, Produkt filtrujący realizujący proces demultipleksowania lub rozdzielania transmisji optycznej złożonej ze zmultipleksowanych długości fal na poszczególne włókna przypisane do każdej długości fali.

mux i demux
Rysunek 2: Przepływ sygnału MUX i DEMUX

Wspólny Port, W przypadku produktu MUX połączone kanały są przesyłane ze wspólnego portu. W przypadku DEMUX połączone kanały są odbierane na wspólnym porcie.

Port rozbudowy lub aktualizacji  W przypadku produktów CWDM zwykle dostępny jest port aktualizacji lub rozszerzenia, ale nie oba. Port aktualizacji lub ekspresowy w CWDM MUX lub DEMUX służy do dodawania, usuwania lub przekazywania dodatkowych kanałów. Na przykład po stronie CWDM MUX ten port umożliwi dodanie kanałów transmisyjnych do obwodu światłowodowego. Po stronie CWDM DEMUX, rozbudowa lub aktualizacja może zostać wykorzystana do przekazania kanałów downstream, które nie są lokalnie DEMUXED. Można go również wykorzystać do dodania kanałów zwrotnych w obwodzie dwukierunkowym.

W przypadku produktów DWDM celem portu aktualizacji jest możliwość dodawania, usuwania lub przepuszczania kanałów DWDM w paśmie C, które nie są jeszcze używane, tj. tylko kanały znajdujące się w paśmie 1530-1565 nm. Jeśli produkt DWDM ma również port rozszerzeń, wówczas port ten jest zwykle używany dla dodatkowych kanałów znajdujących się poza pasmem C, takich jak większość kanałów CWDM.

Filtr DWDM, filtr cienkowarstwowy
Rysunek 3: Kaskadowanie filtrów DWDM w technologii WDM

Port monitorowania, Produkty WDM mogą zapewniać porty monitorujące. Do monitorowania próbki sygnału optycznego o małej mocy występującej na wspólnym porcie, zwykle na poziomie mocy 5% lub mniejszym. Port monitorowania może być również używany do wstrzykiwania sygnału pozapasmowego. Jeśli produkt ma dwa porty monitorowania dla tego samego obwodu, porty będą kierunkowe. Jeden port będzie monitorował sygnał nadawany, a drugi odbierany. Jeśli obwód ma pojedynczy port monitorowania, to prawie zawsze jest on dwukierunkowy i będzie monitorował zarówno wysyłane, jak i odbierane sygnały optyczne.

Długość fali,W praktyce WDM długości fal, takie jak długość fali lasera komunikacyjnego, specyfikacje długości fal dla filtrów optycznych i długości fal optycznych kanałów transmisyjnych w światłowodzie, są podawane jako λ, czyli długość fali w nanometrach (nm), jaka miałaby miejsce w próżni.

Środkowa długość fali, to długość fali, na której skupia się określony kanał sygnałowy. Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) zdefiniował standardową siatkę częstotliwości optycznej (częstotliwość środkowa kanału) z odstępem 100 GHz w oparciu o częstotliwość odniesienia 193.10 THz (1552.52 nm), tzw. siatkę ITU. Centralne długości fal kanału są wybierane jako długości fal odpowiadające siatce ITU.

Kanał, W praktyce WDM kanał to pojedyncza i niepowtarzalna transmisja na określonej długości fali, która może występować wraz z innymi kanałami o różnych długościach fal. Kanał transmisji może również odnosić się do kompleksowej ścieżki fizycznej. odstęp międzykanałowy (GHz), jest różnicą częstotliwości pomiędzy dwiema sąsiednimi częstotliwościami środkowymi kanału w komponentach lub modułach DWDM. Urządzenia DWDM MUX/DEMUX w BaySpec mają odstępy międzykanałowe wynoszące 50, 75,100 200 i XNUMX GHz.

Środkowe przesunięcie długości fali (pm) to względny dryft rzeczywistej środkowej długości fali danego kanału w odniesieniu do standardowej sieci ITU. Dryft długości fali może wynikać z nieprawidłowego ustawienia i konstrukcji układu optycznego.

Przepustowość kanału (nm) definiuje się jako maksymalny zakres długości fali (lub częstotliwości) wokół odpowiedniej środkowej długości fali (lub częstotliwości) przy danym poziomie mocy. Obecnie branża dobrze akceptuje definicję poziomu mocy niższego o 0.5 dB. Należy pamiętać, że ze względu na przesunięcie środkowej długości fali kanału, szerokość pasma kanału operacyjnego może być mniejsza niż w przypadku, gdy środkowa długość fali znajduje się dokładnie w siatce ITU.

Stabilność długości fali cieplnej (pm/°C) określa maksymalny dryft długości fali środka widmowego danego kanału w wyniku zmian temperatury w odniesieniu do środkowej wartości długości fali w temperaturze pokojowej (23° C).

Zespół przepustki, specyfikacja podająca zakres długości fali w przybliżeniu nominalnej, środkowej długości fali filtra, która odpowiada określonej tłumienności wtrąceniowej. W praktyce jest to tolerancja filtra na dryf lasera od środkowej długości fali. Na przykład typowe pasmo przepustowe dla filtrów CWDM wynosi ± 6.5 nm w pobliżu środkowej długości fali. Zatem laser 1551 nm może działać w zakresie od 1544.5 nm do 1557.5 nm bez dodatkowej utraty kanału.

Tłumienie wtrąceniowe, utrata mocy sygnału wynikająca z włożenia filtra WDM do linii transmisyjnej lub światłowodu i jest zwykle wyrażana w decybelach (dB).

Strata zwrotu, Kiedy sygnał światłowodu wchodzi lub opuszcza element optyczny (taki jak złącze światłowodu), nieciągłość i niedopasowanie impedancji prowadzą do odbicia lub powrotu. Strata mocy odbitego lub zwróconego sygnału nazywana jest stratą odbicia (RL). Tłumienność wtrąceniowa służy głównie do pomiaru wartości sygnału wynikowego, gdy łącze optyczne napotyka stratę, podczas gdy strata odbiciowa służy do pomiaru wartości utraty sygnału odbicia, gdy łącze optyczne napotyka dostęp do komponentu.

Strata zależna od polaryzacji (PDL), Strata wykazywana przez filtr WDM zależy od polaryzacji optycznej światła. PDL to największa różnica w maksymalnych tłumiennościach wtrąceniowych występująca we wszystkich stanach polaryzacji optycznej. PDL dla produktu WDM jest określony jako największy dozwolony PDL dla dowolnego kanału.

Dyspersja w trybie polaryzacji (PMD) jest formą dyspersji modalnej, w której dwie różne polaryzacje światła w falowodzie, które normalnie przemieszczają się z tą samą prędkością, przemieszczają się z różnymi prędkościami z powodu przypadkowych niedoskonałości i asymetrii, powodując losowe rozprzestrzenianie się impulsów optycznych.

Izolacja kanału (dB), nazywany jest także przesłuchem dalekiego końca przy danej długości fali i jest stosunkiem natężenia światła w niepożądanym porcie do natężenia światła w pożądanym porcie. Jest to więc miara tego, jak dobrze różne długości fal są rozdzielone na wyjściu demultipleksera z gęstym podziałem długości fal.

Izolacja kanałów niesąsiadujących (Przesłuch kanału niesąsiadującego) (dB) to względna wielkość niepożądanej mocy, która pojawia się w określonym paśmie przepustowym kanału z kanałów niesąsiadujących. Zwykle uwzględniane są tylko dwa pierwsze, nieprzylegające do siebie kanały (lewa i prawa strona).

Tętnienie kanału, Tętnienie definiuje się jako maksymalną zmianę międzyszczytową w dB tłumienia wtrąceniowego w paśmie przepustowym filtra. Tętnienie produktu WDM jest określane jako największe dozwolone tętnienie występujące w dowolnym kanale.

Kierunkowość (dB) nazywany jest także przesłuchem bliskim końca, czyli stosunkiem mocy optycznej wprowadzanej do portu wejściowego do mocy optycznej powracającej do dowolnego innego portu wejściowego. W DWDM kierunkowość jest stosowana tylko do urządzeń MUX.

temperatura robocza (°C) to zakres temperatur, w jakim urządzenie może pracować i zachować swoje parametry.

Temperatura przechowywania (°C) to zakres temperatur, w którym urządzenie może być przechowywane bez uszkodzeń i może pracować powyżej temperatury roboczej zgodnie z jego specyfikacjami

Multiplekser z podziałem długości fali filtra (FWDM), Składnik łączy lub oddziela światło o różnych długościach fal w szerokim zakresie długości fal. Oferują bardzo niską tłumienność wtrąceniową, niską zależność od polaryzacji, wysoką izolację i doskonałą stabilność środowiskową. Wysoka zdolność przenoszenia mocy może zostać osiągnięta dzięki unikalnemu przetwarzaniu pigtaili i wysokiej jakości powłoce AR. Komponenty te są szeroko stosowane we wzmacniaczach optycznych, sieciach WDM i instrumentach światłowodowych.

Filtry pasmowe czerwone/niebieskie, to element filtra cienkowarstwowego, będący urządzeniem trójportowym. Jeden port nazywany jest „wspólnym”. Pozostałe dwa porty zapewniają przewód dla „pasma” o dwóch długościach fali. Te dwa pasma to niebieski (λ<1543nm) i czerwony (λ>1547nm). Jedno pasmo przechodzi przez odnogę odbitą, a drugie przez odnogę przechodzącą.

Technologia WDM rzeczy
Rysunek 4: Filtr pasmowy czerwono-niebieski w technologii WDM.

W module DWDM, który wykorzystuje filtr czerwony/niebieski, Mux można połączyć z Demux. Na przykład Mux łączy kanały DWDM w paśmie czerwonym, podczas gdy Demux oddziela kanały DWDM w paśmie niebieskim. Używając filtra czerwono-niebieskiego, można połączyć czerwone kanały nadawcze i niebieskie kanały odbiorcze w jednym włóknie.

Optyczny multiplekser add-drop (OADM),  urządzenie stosowane w systemach multipleksowania z podziałem długości fali do multipleksowania i kierowania różnych kanałów świetlnych do lub z światłowodu jednomodowego (SMF). Jest to rodzaj węzła optycznego, który jest powszechnie stosowany do tworzenia i budowy optycznych sieci telekomunikacyjnych. „Dodaj” i „upuść” odnoszą się tutaj do możliwości urządzenia w celu dodania jednego lub większej liczby kanałów o nowej długości fali do istniejącego sygnału WDM o wielu długościach fal i/lub upuszczenia (usunięcia) jednego lub większej liczby kanałów, przekazując te sygnały do ​​innego ścieżka sieciowa. OADM można uznać za specyficzny typ optycznego połączenia skrośnego.

OADM w technologii WDM rzeczy
Rysunek 5: Przepływ sygnału OADM

Atermiczna siatka falowodowa (AAWG), Multiplekser z podziałem gęstej długości fali (DWDM) oparty na technologii krzemionki na krzemie jest przeznaczony do zastosowań ITU z odstępem międzykanałowym, gdzie nie jest wymagane zasilanie elektryczne. Działa z odstępem międzykanałowym 50 GHz lub 100 GHz i długością fal DWDM sieci ITU od 1526 nm do 1565 nm. AAWG DWDM może zastąpić filtr DWDM Mux DeMux w przypadkach, gdy nie jest dostępne zasilanie. Niski koszt i wysoka wydajność sprawiają, że jest to idealne rozwiązanie do zastosowań DWDM w metrze i na długich dystansach.

Gaussa AWG to najprostszy typ konstrukcji AWG, w którym kształt pasma przepustowego pojedynczego kanału jest opisany funkcją Gaussa. Gaussowskie AWG zapewniają najniższą tłumienność wtrąceniową ze wszystkich typów AWG, ale wymagają węższych tolerancji w przypadku innych komponentów systemu, aby zapewnić, że szczyt krzywej Gaussa pozostanie w paśmie przepustowym w pełnym zakresie temperatur roboczych.

Pasmo przejścia Gaussa (nm) określa klasę urządzeń DWDM MUX/DEMUX, których profile widma w paśmie przepustowym są zasadniczo gaussowskie.

Pasek z płaską górną częścią (nm) określa klasę urządzeń DWDM MUX/DEMUX, których profile widma w paśmie przepustowym są stosunkowo płaskie w porównaniu z profilem Gaussa. Profil widma z płaską górą może być supergaussowski lub idealnie pudełkowy. 

Kompaktowy CWDM to mini wersja CWDM. Technologia multipleksowania z podziałem długości fali oparta na TFF (Thin Film Filter), która działa w taki sam sposób jak CWDM. Różnica polega na tym, że CCWDM wykorzystuje technologię wolnej przestrzeni, a rozmiar jej pakietu jest znacznie zmniejszony w porównaniu z modułami CWDM, a straty wtrąceniowe są niższe i bardziej spójne.

Multipleksowanie z podziałem długości fali sieci lokalnej (LWDM), to jedna z najnowszych technologii xWDM, znajdująca zastosowanie w łączach optycznych 100G, 200G, 400G, które zostały przystosowane do pracy w transceiverach 25G SFP28. Ta innowacja zapewnia większą elastyczność w projektowaniu sieci i umożliwia wdrożenie 5G przy użyciu dostępnych transceiverów LAN-WDM 100G i 200G poprzez wykorzystanie długości fal LAN WDM. 

Multipleksowanie z podziałem długości fali metra, także mikrooptyczny multiplekser z podziałem długości fali (MWDM), opiera się na 6 długościach fali CWDM, przesuniętych o 3.5 nm w lewo i w prawo w celu rozszerzenia do 12 fal, i jest jednym z opłacalnych planów.