Nesnelerin WDM Teknolojisi

Dalga Boyu Bölmeli Çoğullama (WDM), Lazer ışığının farklı dalga boylarını (yani renkleri) kullanarak birkaç optik taşıyıcı sinyali tek bir optik fiber üzerine çoğaltan bir WDM teknolojisi. Bu teknik, dalga boyu bölmeli dupleksleme olarak da adlandırılan tek bir fiber dizisi üzerinden çift yönlü iletişimin yanı sıra kapasitenin çoğaltılmasını sağlar. Birleştirilmiş kaynaklardan iletim, uzak bir konumda, çoklu fiberler üzerinde çoğullamanın çözülmesiyle bireysel dalga boylarına göre ayrılır. WDM teknolojisi genellikle çoğullama veya çoğullama çözme gerçekleştiren filtreleme ürünlerine atıfta bulunmak için kullanılır.


WDM Teknolojisi üç farklı dalga boyu modeline ayrılmıştır: Normal WDM, Kaba WDM(CWDM) ve Yoğun WDM(DWDM).


Normal WDM ayrıca bi-di, simpleks ve tek stand olarak da anılır, fiber üzerinde iki normal dalga boyu olan 1310nm ve 1550nm'yi kullanır.

WDM teknolojisi
Şekil 1: WDM Teknolojisi

Kaba Dalga Boyu Bölmeli Çoğullama, CWDM Uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından ITU-T Tavsiyesi G.694.2'de tanımlanan özel bir WDM teknolojisidir. WDM uygulamaları için spektral ızgaralar: CWDM dalga boyu ızgarası. Izgara, 18 nm'de başlayan ve 1271 nm aralıklı 20 merkezi dalga boyu olarak belirtilir.

Yoğun Dalga Boyu Bölmeli Çoğullama, DWDM Uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından ITU-T Tavsiye Kararı G.694.1'de tanımlanan özel bir WDM teknolojisidir. WDM uygulamaları için spektral ızgaralar: DWDM frekans ızgarası. Izgara, aralarında 193.1 GHz'in yaygın olduğu 12.5 GHz ila 200 GHz arasında çeşitli belirtilen kanal aralığı ile 100 THz'de sabitlenmiş THz cinsinden frekans olarak belirtilir. Uygulamada, DWDM frekansı genellikle dalga boyuna dönüştürülür. Kullanılan DWDM dalga boylarının çoğu C bandında bulunur, yani 1530 – 1565 nm.

MUX, Farklı dalga boylarına sahip iki veya daha fazla optik kaynağı tek bir fiber üzerinde çoğullama veya birleştirme işlemini gerçekleştiren bir WDM filtreleme ürünü.

DEMUX, Çoğullamalı dalga boylarından oluşan optik iletimi, her bir dalga boyuna atanan ayrı fiberlere ayırma veya çoğullamayı çözme işlemini gerçekleştiren bir filtreleme ürünü.

mux ve demux
Şekil 2: MUX ve DEMUX Sinyal Akışı

Ortak Liman, Bir MUX ürünü için, birleşik kanallar ortak bağlantı noktasından iletilir. Bir DEMUX için, birleşik kanallar ortak bağlantı noktasından alınır.

Genişletme veya Yükseltme Bağlantı Noktası  CWDM ürünleri için normalde bir yükseltme veya genişletme bağlantı noktası olacaktır, ancak ikisi birden olmayacaktır. Bir CWDM MUX veya DEMUX üzerindeki yükseltme veya ekspres bağlantı noktası, ek kanallar eklemek, bırakmak veya kanallardan geçmek için kullanılır. Örneğin, bir CWDM MUX tarafında bu bağlantı noktası, fiber devreye iletim kanalları eklemenin bir yolunu sağlayacaktır. Bir CWDM DEMUX tarafında, yerel olarak DEMUXED olmayan aşağı akış kanallarını geçmek için genişletme veya yükseltme kullanılabilir. Veya çift yönlü bir devre açıklığına dönüş kanal(lar)ı eklemek için de kullanılabilir.

DWDM ürünleri için, bir yükseltme bağlantı noktasının amacı, halihazırda kullanımda olmayan, yani yalnızca 1530-1565 nm bandında bulunan kanallar gibi C-bandı DWDM kanallarını ekleyebilmek, bırakabilmek veya bu kanallardan geçebilmektir. DWDM ürününün ayrıca bir genişletme bağlantı noktası varsa, bu bağlantı noktası normalde CWDM kanallarının çoğu gibi C bandının dışında bulunan ek kanallar için kullanılır.

DWDM Filtresi, İnce film filtresi
Şekil 3: WDM Teknolojisinde Basamaklı DWDM Filtresi

İzleme Limanı, WDM ürünleri, izleme bağlantı noktaları sağlayabilir. Ortak bağlantı noktasında oluşan optik sinyalin düşük güçlü bir örneğini izlemek için, genellikle %5 veya daha az güç seviyesinde. İzleme bağlantı noktası, bant dışı bir sinyal enjekte etmek için de kullanılabilir. Ürünün aynı devre için iki izleme bağlantı noktası varsa, bağlantı noktaları yönlü olacaktır. Bir bağlantı noktası iletim sinyalini ve diğeri alınan sinyali izleyecektir. Devrenin tek bir izleme bağlantı noktası varsa, o zaman neredeyse her zaman çift yönlüdür ve hem iletilen hem de alınan optik sinyalleri izleyecektir.

dalga boyuWDM uygulamasında, bir iletişim lazerinin dalga boyu, optik filtreler için dalga boyu spesifikasyonları ve fiber üzerinden optik iletim kanallarının dalga boyları gibi dalga boylarının tümü λ olarak verilir, dalga boyu nanometre (nm) cinsinden vakumda olduğu gibi verilir.

Merkez dalgaboyu, belirli bir sinyal kanalının merkezlendiği dalga boyudur. Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU), ITU Izgarası olarak adlandırılan 100 THz (193.10 nm) referans frekansına dayalı olarak 1552.52 GHz aralıklı standart optik frekans ızgarasını (kanal merkez frekansı) tanımlamıştır. Kanal merkezi dalga boyları, ITU Grid'e karşılık gelen dalga boylarında seçilir.

Kanal, WDM uygulamasında, bir kanal, farklı dalga boylarına sahip diğer kanallarla birlikte meydana gelebilecek, belirlenmiş bir dalga boyunda tek ve benzersiz bir iletimdir. Bir iletim kanalı, uçtan uca fiziksel yola da atıfta bulunabilir. Kanal Aralığı (GHz), DWDM bileşenlerinde veya modüllerinde iki komşu kanal merkez frekansı arasındaki frekans farkıdır. BaySpec'teki DWDM MUX/DEMUX cihazlarının kanal aralığı 50, 75,100 ve 200 GHz'dir.

Merkez Dalga Boyu Ofseti (pm), belirli bir kanalın gerçek merkezi dalga boyunun standart ITU Grid ile ilgili göreli sapmasıdır. Dalga boyu kayması, uygun olmayan hizalamadan ve optik sistemin tasarımından kaynaklanabilir.

Kanal Geçişi Bant Genişliği (nm), belirli bir güç seviyesinde karşılık gelen merkez dalga boyu (veya frekans) etrafındaki maksimum dalga boyu (veya frekans) aralığı olarak tanımlanır. Artık endüstri, 0.5 dB aşağı güç seviyesindeki tanımı kabul ediyor. Bir kanalın merkez dalga boyu ofseti nedeniyle, çalışan kanal geçiş bant genişliğinin, merkez dalga boyu tam olarak ITU Grid'de olduğu zamandan daha küçük olabileceğini unutmayın.

Termal Dalga Boyu Kararlılığı (pm/°C), oda sıcaklığında (23°C) merkezi dalga boyu değerine ilişkin sıcaklık değişimi nedeniyle belirli bir kanalın spektral merkezinin maksimum dalga boyu kaymasını belirtir.

Geçiş Bandı, belirtilen ekleme kaybına uyan filtrenin nominal, merkezi dalga boyu ile ilgili dalga boyları aralığını veren bir belirtim. Uygulamada, merkez dalga boyundan uzağa lazer kayması için filtrenin toleransıdır. Örneğin, CWDM filtreleri için tipik bir geçiş bandı, merkez dalga boyu hakkında ± 6.5 nm'dir. Böylece 1551 nm'lik bir lazer, fazladan kanal kaybıyla karşılaşmadan 1544.5 nm ila 1557.5 nm aralığında çalışabilir.

Ekleme Kaybı, bir iletim hattına veya optik fibere bir WDM filtresinin yerleştirilmesinden kaynaklanan ve genellikle desibel (dB) cinsinden ifade edilen sinyal gücü kaybı.

Geri dönüş kaybı, Fiber optik sinyali bir optik bileşene (fiber optik konektör gibi) girdiğinde veya çıktığında, süreksizlik ve empedans uyumsuzluğu yansımaya veya geri dönüşe yol açacaktır. Yansıtılan veya geri dönen sinyalin güç kaybına dönüş kaybı (RL) denir. Ekleme kaybı esas olarak optik bağlantı kayıpla karşılaştığında sonuç sinyali değerini ölçmek içindir, geri dönüş kaybı ise optik bağlantı bileşen erişimiyle karşılaştığında yansıma sinyali kaybı değerini ölçmek içindir.

Polarizasyona Bağlı Kayıp (PDL), Bir WDM filtresi tarafından sergilenen kayıp, ışığın optik polarizasyonuna bağlıdır. PDL, tüm optik polarizasyon durumlarında meydana gelen maksimum ekleme kaybındaki en büyük farktır. Bir WDM ürünü için PDL, herhangi bir kanal için izin verilen en büyük PDL olarak belirtilir.

Polarizasyon modu dağılımı (PMD) bir dalga kılavuzunda normalde aynı hızda hareket eden, rastgele kusurlar ve asimetriler nedeniyle farklı hızlarda hareket eden ve optik darbelerin rastgele yayılmasına neden olan iki farklı ışık polarizasyonunun bir modal dağılım biçimidir.

Kanal İzolasyonu(dB), istenmeyen bağlantı noktasındaki ışık yoğunluğunun istenen bağlantı noktasındaki ışık yoğunluğuna oranı olan belirli bir dalga boyunda uzak uç karışma olarak da adlandırılır. Dolayısıyla, yoğun bir dalga boyu bölmeli çoğullama çözücünün çıkışında farklı dalga boylarının ne kadar iyi ayrıldığının bir ölçüsüdür.

Bitişik Olmayan Kanal İzolasyonu (Bitişik Olmayan Kanal Karışma) (dB), bitişik olmayan kanallardan belirli bir kanal geçiş bandında meydana gelen göreli istenmeyen güç miktarıdır. Genel olarak, yalnızca bitişik olmayan ilk iki kanal (sol ve sağ taraflar) dikkate alınır.

Kanal Dalgalanması, Ripple, bir filtre geçiş bandı boyunca ekleme kaybının dB cinsinden maksimum tepeden tepeye varyasyonu olarak tanımlanır. WDM ürün dalgalanması, herhangi bir kanalda oluşmasına izin verilen en büyük dalgalanma olarak belirtilir.

Yönelme (dB), bir giriş bağlantı noktasına gönderilen optik gücün başka herhangi bir giriş bağlantı noktasına geri dönen optik güce oranı olan yakın uç karışma olarak da adlandırılır. DWDM'de yönlendirme yalnızca MUX cihazlarına uygulanır.

Çalışma sıcaklığı (°C), cihazın çalıştırılabileceği ve özelliklerini koruyabileceği sıcaklık aralığıdır.

Depolama sıcaklığı (°C), cihazın özelliklerine göre zarar görmeden saklanabileceği ve çalışma sıcaklığının üzerinde çalıştırılabileceği sıcaklık aralığıdır.

Filtre Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı (FWDM), Bileşen, farklı dalga boylarındaki ışığı geniş bir dalga boyu aralığında birleştirir veya ayırır. Çok düşük ekleme kaybı, düşük polarizasyon bağımlılığı, yüksek izolasyon ve mükemmel çevresel kararlılık sunarlar. Eşsiz örgü işleme ve yüksek kaliteli AR kaplama ile yüksek güç işleme kapasitesi elde edilebilir. Bu bileşenler, optik amplifikatörlerde, WDM ağlarında ve fiber optik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kırmızı/Mavi Bant Filtreler, üç bağlantı noktalı bir aygıt olan ince film filtre bileşenidir. Bir bağlantı noktası "Ortak" olarak adlandırılır. Diğer iki bağlantı noktası, iki dalga boyundaki "bant" için kanal sağlar. İki bant mavi(λ<1543nm) ve kırmızıdır(λ>1547nm).Bir bant Yansıtılan bacaktan, diğer bant ise geçen bacaktan geçer.

Nesnelerin WDM teknolojisi
Şekil 4: WDM Teknolojisinde Kırmızı/Mavi Bant Filtresi.

Kırmızı/Mavi filtre kullanan bir DWDM modülünde, bir Mux, Demux ile birleştirilebilir. Örneğin Mux, Red nad'daki DWDM kanallarını birleştirir, Demux ise Blue Band'deki DWDM kanallarını ayırır. Bir Kırmızı/Mavi filtre kullanılarak, Kırmızı İletim kanalları ve Mavi Alma Kanalları tek bir fiberde birleştirilebilir.

Optik ekleme-bırakma çoklayıcı (OADM),  farklı ışık kanallarını tek modlu bir fiberin (SMF) içine veya dışına yönlendirmek ve çoğullamak için dalga boyu bölmeli çoğullama sistemlerinde kullanılan bir cihaz. Bu, genellikle optik telekomünikasyon ağlarının oluşturulması ve inşası için kullanılan bir optik düğüm türüdür. Burada "ekle" ve "bırak", cihazın mevcut çok dalga boylu bir WDM sinyaline bir veya daha fazla yeni dalga boyu kanalı ekleme ve/veya bir veya daha fazla kanalı bırakarak (kaldırarak) bu sinyalleri başka bir ağ yoluna geçirme kabiliyetini ifade eder. Bir OADM, belirli bir optik çapraz bağlantı türü olarak düşünülebilir.

Nesnelerin WDM teknolojisinde OADM
Şekil 5: OADM Sinyal Akışı

Atermal Dizili Dalga Kılavuzu Izgarası (AAWG), Silikon üzerinde silika teknolojisine dayalı Yoğun Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı (DWDM), elektrik gücünün gerekli olmadığı ITU kanal aralığı uygulamaları için tasarlanmıştır. 50nm'den 100nm'ye kadar ITU Grid DWDM dalga boylarında 1526GHz veya 1565GHz kanal aralığında çalışır. AAWG DWDM, gücün olmadığı durumlarda filtre tipi DWDM Mux DeMux'un yerine kullanılabilir. Düşük maliyet ve yüksek performans, onu metro ve uzun mesafeli DWDM uygulamaları için ideal çözüm haline getirir.

Gauss AWG bireysel kanal geçiş bandı şeklinin bir Gauss fonksiyonu tarafından tanımlandığı en basit AWG tasarımı türüdür. Gaussian AWG'ler, tüm AWG türleri arasında en düşük ekleme kaybını sağlar, ancak Gauss eğrisinin tepe noktasının tam çalışma sıcaklığı aralığında geçiş bandı içinde kalmasını sağlamak için diğer sistem bileşenlerinde daha sıkı toleranslar gerektirir.

Gauss Geçiş Bandı (nm), geçiş bandı içindeki spektrum profilleri esas olarak Gauss olan DWDM MUX/DEMUX cihazlarının bir sınıfını belirtir.

Düz Üst Geçiş Bandı (nm), geçiş bandı içindeki spektrum profilleri Gauss profiliyle karşılaştırıldığında nispeten düz olan bir DWDM MUX/DEMUX cihazları sınıfını belirtir. Düz tepeli bir spektrum profili, süper Gauss veya ideal olarak kutu benzeri olabilir. 

Kompakt CWDM CWDM'nin mini versiyonudur. CWDM ile aynı şekilde çalışan TFF'ye (İnce Film Filtresi) dayalı bir dalga boyu bölmeli çoğullama teknolojisi. Aradaki fark, CCWDM'nin boş alan teknolojisi kullanması ve paket boyutunun CWDM modüllerine kıyasla büyük ölçüde küçültülmesi ve ekleme kaybının daha düşük ve daha tutarlı olmasıdır.

Yerel Alan Ağı Dalga Boyu Bölmeli Çoğullama (LWDM), en yeni xWDM teknolojilerinden biridir ve 100G SFP200 alıcı-vericilerde kullanılmak üzere uyarlanmış 400G, 25G, 28G optik bağlantılarda kullanılır. Bu yenilik, ağ tasarımında daha fazla esneklik sağlar ve LAN WDM dalga boylarını kullanarak mevcut 5G ve 100G LAN-WDM alıcı-vericilerini kullanarak 200G uygulamasını mümkün kılar. 

Metro Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı, ayrıca Mikro-optik Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı (MWDM), CWDM'nin 6 dalga boyuna dayalıdır, 3.5 nm sola ve sağa kaydırılarak 12 dalgaya genişletilir ve uygun maliyetli planlardan biridir.