WDM tehnologija stvari

Multipleksiranje po valovni dolžini (WDM), Tehnologija WDM, ki multipleksira več optičnih nosilnih signalov na eno optično vlakno z uporabo različnih valovnih dolžin (tj. barv) laserske svetlobe. Ta tehnika omogoča dvosmerno komunikacijo prek ene niti vlakna, imenovano tudi dupleks z delitvijo valovne dolžine, kot tudi pomnoževanje zmogljivosti. Prenos iz kombiniranih virov je ločen na oddaljeni lokaciji glede na posamezne valovne dolžine z demultipleksiranjem na več vlaken. Tehnologija WDM se pogosto uporablja za filtrirne izdelke, ki izvajajo multipleksiranje ali demultipleksiranje.


Tehnologija WDM je razdeljen na tri različne vzorce valovnih dolžin: običajni WDM, grobi WDM (CWDM) in gosti WDM (DWDM).


Običajni WDM imenovan tudi bi-di, simpleks in enojno stojalo, uporablja dve običajni valovni dolžini 1310 nm in 1550 nm na vlaknu.

WDM tehnologija
Slika 1: Tehnologija WDM

Grobo valovnodolžinsko multipleksiranje, CWDM je posebna tehnologija WDM, ki jo je opredelila Mednarodna telekomunikacijska zveza v priporočilu ITU-T G.694.2 Spektralne mreže za aplikacije WDM: mreža valovnih dolžin CWDM. Mreža je določena kot 18 osrednjih valovnih dolžin, ki se začnejo pri 1271 nm in so med seboj oddaljene 20 nm.

Multipleksiranje z gosto valovno dolžino, DWDM je posebna tehnologija WDM, ki jo je opredelila Mednarodna telekomunikacijska zveza v priporočilu ITU-T G.694.1 Spektralna omrežja za aplikacije WDM: frekvenčna mreža DWDM. Mreža je določena kot frekvenca v THz, zasidrana na 193.1 THz, z različnimi določenimi razmiki kanalov od 12.5 GHz do 200 GHz, med katerimi je 100 GHz pogost. V praksi se frekvenca DWDM običajno pretvori v valovno dolžino. Večina valovnih dolžin DWDM v uporabi je v pasu C, tj. 1530 – 1565 nm.

MUX, Izdelek za filtriranje WDM, ki izvaja postopek multipleksiranja ali združevanja dveh ali več optičnih virov z različnimi valovnimi dolžinami na eno vlakno.

DEMUX, Izdelek za filtriranje, ki izvaja postopek demultipleksiranja ali ločevanja optičnega prenosa, sestavljenega iz multipleksiranih valovnih dolžin, na posamezna vlakna, dodeljena vsaki valovni dolžini.

mux in demux
Slika 2: Pretok signala MUX in DEMUX

skupna vrata, Za izdelek MUX se kombinirani kanali prenašajo iz skupnih vrat. Za DEMUX so združeni kanali sprejeti na skupnih vratih.

Vrata za razširitev ali nadgradnjo  Za izdelke CWDM bodo običajno na voljo nadgradnja ali razširitvena vrata, vendar ne obojega. Nadgradnja ali hitra vrata na CWDM MUX ali DEMUX se uporabljajo za dodajanje, izpuščanje ali prehod skozi dodatne kanale. Na strani CWDM MUX bodo ta vrata na primer omogočila dodajanje oddajnih kanalov v optično vezje. Na strani CWDM DEMUX se lahko razširitev ali nadgradnja uporabi za prenos kanalov navzdol, ki niso lokalno DEMUXED. Ali pa se lahko uporabi tudi za dodajanje povratnih kanalov na dvosmernem razponu vezja.

Pri izdelkih DWDM je namen vrat za nadgradnjo možnost dodajanja, izpuščanja ali prehoda kanalov DWDM v pasu C, ki še niso v uporabi, tj. samo kanalov, ki se nahajajo v pasu 1530–1565 nm. Če ima izdelek DWDM tudi razširitvena vrata, se ta vrata običajno uporabljajo za dodatne kanale, ki se nahajajo zunaj C-pasu, kot je večina kanalov CWDM.

Filter DWDM, tankoslojni filter
Slika 3: Kaskadno povezovanje filtrov DWDM v tehnologiji WDM

Vrata za spremljanje, Izdelki WDM lahko nudijo nadzorna vrata. Za spremljanje nizkoenergetskega vzorca optičnega signala, ki se pojavlja na skupnih vratih, običajno pri 5 % ali manj moči. Vrata za spremljanje se lahko uporabljajo tudi za vnos signala izven pasu. Če ima izdelek dve nadzorni vrati za isto vezje, bodo vrata usmerjena. Ena vrata bodo spremljala oddajni signal, druga pa prejeti signal. Če ima vezje eno samo nadzorno vrata, je skoraj vedno dvosmerno in bo spremljalo oddajanje in sprejemanje optičnih signalov.

valovna dolžina,V praksi WDM so vse valovne dolžine, kot je valovna dolžina komunikacijskega laserja, specifikacije valovne dolžine za optične filtre in valovne dolžine optičnih prenosnih kanalov prek vlaken, podane kot λ, valovna dolžina v nanometrih (nm), kot bi se pojavila v vakuumu.

Center valovna dolžina, je valovna dolžina, na kateri je osredotočen določen signalni kanal. Mednarodna telekomunikacijska zveza (ITU) je opredelila standardno optično frekvenčno mrežo (centralna frekvenca kanala) z razmikom 100 GHz na podlagi referenčne frekvence 193.10 THz (1552.52 nm), tako imenovano mrežo ITU. Valovne dolžine središča kanala so izbrane na valovnih dolžinah, ki ustrezajo mreži ITU.

kanal, V praksi WDM je kanal en sam in edinstven prenos na določeni valovni dolžini, ki se lahko pojavi skupaj z drugimi kanali, ki imajo različne valovne dolžine. Prenosni kanal se lahko nanaša tudi na fizično pot od konca do konca. Razmik kanalov (GHz), je frekvenčna razlika med dvema sosednjima srednjima frekvencama kanala v komponentah ali modulih DWDM. Naprave DWDM MUX/DEMUX v BaySpec imajo razmik med kanali 50, 75,100 in 200 GHz.

Odmik sredinske valovne dolžine (pm) je relativni premik dejanske osrednje valovne dolžine določenega kanala glede na standardno omrežje ITU. Premik valovne dolžine je lahko posledica neustrezne poravnave in zasnove optičnega sistema.

Pasovna širina kanala (nm) je definiran kot obseg največje valovne dolžine (ali frekvence) okoli ustrezne sredinske valovne dolžine (ali frekvence) pri dani ravni moči. Zdaj industrija dobro sprejema definicijo pri 0.5 dB nižji ravni moči. Upoštevajte, da je lahko zaradi odmika sredinske valovne dolžine kanala pasovna širina prehoda delovnega kanala manjša od tiste, ko je središčna valovna dolžina natančno na mreži ITU.

Stabilnost toplotne valovne dolžine (pm/°C) določa največji odmik valovne dolžine spektralnega središča določenega kanala zaradi variacije temperature glede na vrednost osrednje valovne dolžine pri sobni temperaturi (23 °C).

Prepustni pas, specifikacija, ki podaja obseg valovnih dolžin okoli nominalne, osrednje valovne dolžine filtra, ki se drži določene vnesene izgube. V praksi je to toleranca filtra za odmik laserja od središča valovne dolžine. Na primer, tipični prepustni pas za filtre CWDM je ± 6.5 nm okoli središča valovne dolžine. Tako bi lahko laser 1551 nm deloval v območju od 1544.5 nm do 1557.5 nm, ne da bi pri tem naletel na dodatno izgubo kanala.

Vstavljena izguba, izguba moči signala, ki je posledica vstavitve filtra WDM v prenosni vod ali optično vlakno in je običajno izražena v decibelih (dB).

Povratna izguba, Ko signal iz optičnega vlakna vstopi v optično komponento (kot je konektor za optična vlakna) ali jo zapusti, bosta prekinitev in neusklajenost impedance povzročila odboj ali povratek. Izguba moči odbitega ali vrnjenega signala se imenuje povratna izguba (RL). Vstavljena izguba je namenjena predvsem merjenju vrednosti signala rezultata, ko optična povezava naleti na izgubo, medtem ko je povratna izguba namenjena merjenju vrednosti izgube odbojnega signala, ko optična povezava naleti na dostop komponente.

Izguba, odvisna od polarizacije (PDL), Izguba, ki jo pokaže filter WDM, je odvisna od optične polarizacije svetlobe. PDL je največja razlika v največji vstavljeni izgubi, ki se pojavi pri vseh stanjih optične polarizacije. PDL za izdelek WDM je določen kot največji dovoljeni PDL za kateri koli kanal.

Disperzija polarizacijskega načina (PMD) je oblika modalne disperzije, kjer dve različni polarizaciji svetlobe v valovodu, ki običajno potujeta z enako hitrostjo, potujeta z različnimi hitrostmi zaradi naključnih nepopolnosti in asimetrij, kar povzroča naključno širjenje optičnih impulzov.

Izolacija kanala (dB), imenujemo tudi presluh na daljnem koncu pri dani valovni dolžini, ki je razmerje med jakostjo svetlobe na nezaželenih vratih in intenzivnostjo svetlobe na želenih vratih. Torej je merilo, kako dobro so različne valovne dolžine ločene na izhodu demultiplekserja z gosto delitvijo valovnih dolžin.

Nesosednja izolacija kanala (Preslušavanje nesosednjih kanalov) (dB) je relativna količina neželene moči, ki se pojavi v prepustnem pasu določenega kanala iz nesosednjih kanalov. Običajno se upoštevata samo prva dva nesosednja kanala (leva in desna stran).

Channel Ripple, Valovanje je opredeljeno kot največja variacija od vrha do vrha v dB vnesene izgube v prepustnem pasu filtra. Valovanje izdelka WDM je določeno kot največje dovoljeno valovanje, ki se pojavlja v katerem koli kanalu.

Usmerjene (dB) se imenuje tudi presluh na bližnjem koncu, ki je razmerje med optično močjo, sproženo v vhodna vrata, in optično močjo, ki se vrača v katera koli druga vhodna vrata. V DWDM se usmerjenost uporablja samo za naprave MUX.

delovna temperatura (°C) je temperaturno območje, v katerem lahko naprava deluje in ohranja svoje specifikacije.

Temperatura za shranjevanje (°C) je temperaturno območje, v katerem lahko napravo shranjujete brez poškodb in jo lahko uporabljate pri delovni temperaturi v skladu z njenimi specifikacijami

Multiplekser z delitvijo valovne dolžine filtra (FWDM), Komponenta združuje ali ločuje svetlobo različnih valovnih dolžin v širokem območju valovnih dolžin. Ponujajo zelo nizke vstavljene izgube, nizko odvisnost od polarizacije, visoko izolacijo in odlično okoljsko stabilnost. Zmogljivost ravnanja z visoko močjo je mogoče doseči z edinstveno obdelavo pletenice in visokokakovostnim premazom AR. Te komponente so bile v veliki meri uporabljene v optičnih ojačevalnikih, omrežjih WDM in instrumentih z optičnimi vlakni.

Rdeči/modri trakovi, je komponenta tankoslojnega filtra, ki je naprava s tremi vrati. Ena vrata se imenujejo »Skupno«. Drugi dve vrati zagotavljata prevod za "pas" dveh valovnih dolžin. Dva pasova sta modri (λ < 1543 nm) in rdeči (λ < 1547 nm). En pas gre skozi odsevni krak, drugi pa skozi mimoidoči krak.

WDM tehnologija stvari
Slika 4: Rdeči/modri pasovni filter v tehnologiji WDM.

V modulu DWDM, ki uporablja rdeči/modri filter, se lahko Mux kombinira z Demux. Na primer, Mux združuje kanale DWDM v rdečem pasu, medtem ko Demux ločuje kanale DWDM v modrem pasu. Z uporabo rdeče/modrega filtra lahko združite rdeče oddajne kanale in modre sprejemne kanale na eno vlakno.

Optični add-drop multiplekser (OADM),  naprava, ki se uporablja v sistemih multipleksiranja z delitvijo valovnih dolžin za multipleksiranje in usmerjanje različnih kanalov svetlobe v ali iz enomodnega vlakna (SMF). To je vrsta optičnega vozlišča, ki se običajno uporablja za oblikovanje in gradnjo optičnih telekomunikacijskih omrežij. »Dodaj« in »spusti« se tukaj nanašata na zmožnost naprave, da doda enega ali več novih kanalov valovne dolžine obstoječemu signalu WDM z več valovnimi dolžinami in/ali da izpusti (odstrani) enega ali več kanalov in te signale posreduje drugemu omrežna pot. OADM se lahko šteje za posebno vrsto optične navzkrižne povezave.

OADM v WDM tehnologiji stvari
Slika 5: Pretok signala OADM

Athermal Arrayed Wavevode Grating (AAWG), Multiplekser z gosto valovno dolžino (DWDM), ki temelji na tehnologiji silicijevega dioksida na siliciju, je zasnovan za aplikacije razmika kanalov ITU, kjer ni potrebna električna energija. Deluje pri 50GHz ali 100GHz razmiku med kanali ITU Grid DWDM valovne dolžine od 1526nm do 1565nm. AAWG DWDM se lahko uporablja za zamenjavo filtrskega tipa DWDM Mux DeMux v primerih, ko ni na voljo napajanja. Zaradi nizkih stroškov in visoke zmogljivosti je idealna rešitev za aplikacije DWDM za metro in dolge razdalje.

Gaussov AWG je najpreprostejši tip zasnove AWG, kjer je oblika prepustnega pasu posameznega kanala opisana z Gaussovo funkcijo. Gaussovi AWG zagotavljajo najnižjo vneseno izgubo od vseh tipov AWG, vendar zahtevajo strožje tolerance na drugih komponentah sistema, da se zagotovi, da vrh Gaussove krivulje ostane znotraj prepustnega pasu v celotnem delovnem temperaturnem območju.

Gaussov prehodni pas (nm) določa razred naprav DWDM MUX/DEMUX, katerih profili spektra znotraj pasovnega pasu so v bistvu Gaussovi.

Pas z ravnim vrhom (nm) določa razred naprav DWDM MUX/DEMUX, katerih profili spektra znotraj pasovnega pasu so razmeroma ravni v primerjavi z Gaussovim profilom. Profil spektra z ravnim vrhom je lahko super-Gaussov ali v idealnem primeru podoben škatli. 

Kompakten CWDM je mini različica CWDM. Tehnologija multipleksiranja z delitvijo valovnih dolžin, ki temelji na TFF (tankoplastnem filtru), ki deluje na enak način kot CWDM. Razlika je v tem, da CCWDM uporablja tehnologijo prostega prostora in je njegova velikost paketa močno zmanjšana v primerjavi z moduli CWDM, vstavljena izguba pa je manjša in bolj dosledna.

Multipleksiranje valovne dolžine lokalnega omrežja (LWDM), je ena najnovejših tehnologij xWDM in se uporablja v optičnih povezavah 100G, 200G, 400G, ki so bile prilagojene za uporabo v sprejemnikih in oddajnikih 25G SFP28. Ta inovacija zagotavlja večjo prilagodljivost pri načrtovanju omrežja in omogoča implementacijo 5G z uporabo razpoložljivih sprejemnikov 100G in 200G LAN-WDM z uporabo valovnih dolžin LAN WDM. 

Multipleksiranje metro valovne dolžine, tudi mikrooptični multiplekser valovne dolžine (MWDM), temelji na 6 valovnih dolžinah CWDM, premaknjenih za 3.5 nm levo in desno, da se razširi na 12 valov, in je eden izmed stroškovno učinkovitih načrtov.