یک مرور کلی از تکنولوژی DWDM و اجزای سیستم DWDM
ارتباطات مخابراتی از تکنیک های نوری استفاده می کند که در آن موج حامل متعلق به دامنه نوری کلاسیک است. مدولاسیون موجب انتقال سیگنال های آنالوگ یا دیجیتال به چند گیگا هرتز (گیگاهرتز) و یا گیگابیت در ثانیه (Gbps) در حامل فرکانس بسیار بالا است، به طور معمول 186 تا 196 THz. در واقع، میزان بیت را می توان بیشتر افزایش داد، با استفاده از چندین موج حامل که بدون تعامل قابل توجه در یک فیبر تکثیر می شوند. واضح است که هر فرکانس مربوط به یک طول موج متفاوت است. تقسیم طول موج چندگانه (DWDM) برای فاصله فرکانس بسیار نزدیک است. این وبلاگ مقدمه ای بر فن آوری DWDM و اجزای سیستم DWDM می باشد. عملیات هر مولفه به صورت جداگانه مورد بحث قرار می گیرد و کل ساختار یک سیستم DWDM اساسی در انتهای این وبلاگ نشان داده شده است.
مقدمه ای بر فناوری DWDM
فن آوری DWDM گسترش شبکه های نوری است. دستگاه های DWDM (چندکاره یا Mux برای کوتاه) خروجی را از چندین فرستنده نوری برای انتقال در فیبر نوری واحد ترکیب می کنند. در انتهای دریافتی، یک دستگاه DWDM دیگر (demultiplexer یا DeMux برای کوتاه) سیگنال های نوری ترکیبی را جدا می کند و هر کانال را به یک گیرنده نوری منتقل می کند. فقط یک فیبر نوری بین دستگاه های DWDM (در جهت انتقال) استفاده می شود. به جای نیاز به یک فیبر نوری در هر فرستنده و جفت گیرنده، DWDM به چندین کانال نوری اجازه می دهد تا یک کابل فیبر نوری را اشغال کند. همانطور که در زیر نشان داده شده است، با استفاده از فن آوری با کیفیت بالا AAWG Gaussian، FOCC DWDM Mux / Demux کمترین مقدار ورودی (3.5dB typical) و قابلیت اطمینان بالا را فراهم می کند. با ساختار ارتقا یافته، این توزیع کنندگان DWDM و demultiplexers می تواند نصب آسان تر.
مزیت کلیدی DWDM این است که پروتکل و میزان ارسال بیت مستقل است. شبکه های مبتنی بر DWDM می توانند داده ها را در IP، ATM، SONET، SDH و اترنت انتقال دهند. بنابراین، شبکه های مبتنی بر DWDM می توانند انواع مختلف ترافیک را با سرعت های مختلف بر روی کانال نوری حمل کنند. انتقال صوت، ایمیل، ویدئو و چندرسانه ای فقط برخی از نمونه هایی از خدمات است که می تواند به طور همزمان در سیستم های DWDM منتقل شود. سیستم های DWDM دارای کانال هایی هستند که در فاصله های طولی با فاصله 0.4 نانومتر فاصله دارند.
DWDM یک نوع تقسیم فرکانس (FDM) است. یک ویژگی اساسی از نور بیان می کند که امواج نور فردی از طول موج های مختلف می توانند به طور مستقل در یک محیط همگام شوند. لیزر قادر به ایجاد پالس های نور با طول موج بسیار دقیق است. هر کدام از طول موج نور می تواند یک کانال متفاوت از اطلاعات باشد. با ترکیب پالس های نور از طول موج های مختلف، کانال های بسیاری را می توان در طول یک فیبر تک به طور همزمان منتقل می شود. سیستم های فیبر نوری از سیگنال های نور درون گروه مادون قرمز (طول موج 1 تا 400 نانومتر) طیف الکترومغناطیسی استفاده می کنند. فرکانس نور در محدوده نوری طیف الکترومغناطیسی معمولا به وسیله طول موج آنها مشخص می شود، هر چند فرکانس (فاصله بین لامبدا) شناسایی دقیق تر می کند.
اجزای سیستم DWDM
یک سیستم DWDM به طور کلی شامل پنج جزء: فرستنده های نوری / گیرنده، فیلترهای DWDM Mux / DeMux، چندگانه های نوری اضافه / قطره (OADM ها)، تقویت کننده های نوری، فرستنده ها (مبدل های طول موج).
فرستنده های نوری / گیرنده
فرستنده ها به عنوان اجزای DWDM توصیف می شوند، زیرا آنها سیگنال های منبع را فراهم می کنند که بعدا چندگانه می شوند. ویژگی های فرستنده های نوری مورد استفاده در سیستم های DWDM برای طراحی سیستم بسیار مهم است. فرستنده های نوری چندگانه به عنوان منابع نور در یک سیستم DWDM استفاده می شوند. بیت های داده الکتریکی ورودی (0 یا 1) باعث تغییر مدولاسیون یک جریان نور (به عنوان مثال، فلاش نور = 1، عدم وجود نور = 0). لیزرها پالس های نور را ایجاد می کنند. هر پالس نور دارای طول موج دقیق (لامبدا) بیان شده در نانومتر (نانومتر) است. در یک سیستم مبتنی بر حامل اپتیکال، یک جریان اطلاعات دیجیتال به یک دستگاه لایه فیزیکی فرستاده می شود که خروجی آن منبع نور (LED یا لیزر) است که یک کابل فیبر نوری را به هم متصل می کند. این دستگاه سیگنال دیجیتال ورودی را از الکترون (الکترون) به شکل نوری (فوتون) (تبدیل الکتریکی به نوری، EO) تبدیل می کند. عناصر الکتریکی و صفرها منبع نور را که نور (به عنوان مثال نور = 1، کمی یا بدون نور = 0) نور را به هسته فیبر نوری می درخشد، منجر می شود. تبدیل EO غیر ترافیکی است. فرمت سیگنال دیجیتال پایه بدون تغییر است. پالس های نور از طریق فیبر نوری به وسیله انعکاس انعکاس درونی پخش می شوند. در انتهای دریافت، یک حسگر نوری دیگر (فوتودیود) پالس های نور را تشخیص می دهد و سیگنال نوری دریافتی را به شکل الکتریکی تبدیل می کند. یک جفت الیاف معمولا هر دو دستگاه را متصل می کند (یک الیاف انتقال، یک الیاف دریافتی).
سیستم های DWDM به طول موج های بسیار دقیق نور نیاز دارند تا بدون اعوجاج بین کانال یا تداخل عمل کنند. چند لیزر فردی معمولا برای ایجاد کانال های فردی یک سیستم DWDM استفاده می شود. هر لیزر با طول موج کمی متفاوت عمل می کند. سیستم های مدرن با فاصله 200، 100 و 50 گیگاهرتز عمل می کنند. سیستم های جدیدتر از فاصله 25 گیگاهرتز و فاصله 12.5 گیگاهرتز در حال بررسی هستند. به طور کلی، فرستنده های DWDM (DWDM SFP، DWDM SFP +، DWDM XFP، و غیره) که در 100 و 50 گیگاهرتز عمل می کنند می توانند در بازار امروز یافت شوند.
فیلترهای DWDM Mux / DeMux
طول موج چندگانه (همه در داخل گروه 1550 نانومتر) ایجاد شده توسط فرستنده های چند و عامل در الیاف مختلف بر روی یک فیبر با استفاده از یک فیلتر نوری (فیلتر Mux) ترکیب شده است. سیگنال خروجی از یک توزیع کننده نوری به عنوان یک سیگنال کامپوزیت اشاره شده است. در انتهای دریافتی، فیلتر قطره نوری (فیلتر DeMux) تمام طول موج های فردی سیگنال کامپوزیت را به الیاف فردی جدا می کند. الیاف فردی طول موجهای demultiplexed را به تعداد زیادی گیرنده نوری انتقال می دهند. به طور معمول، اجزای Mux و DeMux (انتقال و دریافت) در یک محفظه واحد قرار می گیرند. دستگاه های نوری Mux / DeMux می توانند منفعل باشند. سیگنال های کامپوننت چندگانه و مجزا از نظر اپتیکی هستند، نه به صورت الکترونیکی، بنابراین هیچ منبع برق خارجی لازم نیست. شکل زیر عمل دو طرفه DWDM است. N پالس نور N از طول موج های مختلف حمل شده توسط الیاف مختلف N با یک DWDM Mux ترکیب شده است . سیگنال های N بر روی یک جفت فیبر نوری به یکدیگر متصل می شوند. DWDM DeMux سیگنال کامپوزیتی را دریافت می کند و هر یک از سیگنال های جزء را جدا می کند و هر یک را به فیبر می فرستد . فلش های سیگنال فرستاده شده و دریافت نشان دهنده تجهیزات جانبی مشتری است. این به استفاده از یک جفت فیبر نوری نیاز دارد؛ یکی برای انتقال، یکی برای دریافت.
اپتیکال اضافه / قطره چندگانه
افزودنی / قطره نوری multiplexers (به عنوان مثال OADMs) عملکرد متفاوت از "اضافه کردن / رها کردن"، در مقایسه با Mux / DeMuxfilters. در اینجا یک رقم است که عملکرد OADM 1 کانال را نشان می دهد. این OADM برای افزودن یا رها کردن سیگنال های نوری با یک طول موج خاص طراحی شده است. از چپ به راست، یک سیگنال کامپوزیت ورودی به دو قسمت تقسیم می شود، قطره و عبور می کند. OADM قطره تنها سیگنال نوری قرمز است. جریان سیگنال کاهش یافته به گیرنده یک دستگاه مشتری منتقل می شود. سیگنال های نوری باقی مانده که از طریق OADM عبور می کنند، با یک جریان سیگنال جدید اضافه می شوند. OADM یک سیگنال جدید سیگنال نوری را اضافه می کند که در همان طول موج سیگنال کاهش یافته عمل می کند. جریان سیگنال جدید نوری با سیگنال های عبور از هم ترکیب می شود تا یک سیگنال کامپوزیت جدید ایجاد شود.
OADM برای عملیات در طول موج های DWDM طراحی شده و DWDM OADM نامیده می شود ، در حالی که در طول موج های CWDM، CWDM OADM عمل می کند . هر دو آنها در بازار موجود می باشند.
تقویت کننده های نوری
تقویت کننده های نوری دامنه را افزایش می دهند یا به سیگنال های نوری منتقل می شوند تا فیبر را مستقیما تحریک کنند و فوتون های سیگنال را با انرژی اضافی تحریک کنند. آنها دستگاه های "in-fiber" هستند. تقویت کننده های نوری سیگنال های نوری را در طیف گسترده ای از طول موج ها تقویت می کنند. این برای برنامه سیستم DWDM بسیار مهم است. تقویت کننده فیبر اربیوم (EDFA) از انواع رایج ترین تقویت کننده های فیبر نوری است. EDFA های مورد استفاده در سیستم های DWDM بعضی اوقات DWDM EDFA نامیده می شوند، در مقایسه با سیستم های CATV یا SDH. برای گسترش فاصله انتقال از سیستم DWDM شما می توانید انواع مختلف تقویت کننده های نوری را در Fiberstore از جمله DWDM EDFA، CATV EDFA، SDH EDFA، EYDFA و تقویت کننده Raman و غیره دریافت کنید (در اینجا یک رقم است که نشان دهنده عملکرد یک DWDM EDFA.)
فرستنده ها (مبدلهای طول موج)
فرستنده ها سیگنال های نوری را از یک طول موج ورودی به یک دیگر طول موج خروجی مناسب برای برنامه های DWDM تبدیل می کنند. فرستنده ها مبدل های طول موج نوری-الکتریکی نوری (OEO) هستند. فرستنده یک عملیات OEO را برای تبدیل طول موج نور انجام می دهد، بنابراین بعضی از آنها به اختصار OEO نامیده می شوند. در سیستم DWDM یک فرستنده سیگنال نوری مشتری را به یک سیگنال الکتریکی (OE) تبدیل می کند و سپس یا 2R (Reamplify، Reshape) یا 3R (Reamplify، Reshape و Retime) را انجام می دهد. شکل زیر عملگر transponder دو طرفه را نشان می دهد. یک فرستنده بین یک دستگاه مشتری و یک سیستم DWDM واقع شده است. از سمت چپ به راست، فرستنده جریان جریان نوری را در یک موج خاص (1310 نانومتر) جریان می دهد. فرستنده فرستنده طول موج عملیاتی جریان بیت ورودی را به طول موج سازگار با ITU تبدیل می کند. این خروجی خود را به یک سیستم DWDM منتقل می کند. در سمت دریافت (راست به چپ)، روند متوقف می شود. فرستنده دریافت یک جریان بیتی سازگار با ITU و سیگنالها را به طول موج مورد استفاده توسط دستگاه مشتری تبدیل می کند.
فرستنده ها معمولا در سیستم های WDM (2.5 تا 40 گیگابیت در ثانیه) استفاده می شوند، از جمله نه تنها سیستم های DWDM بلکه سیستم های CWDM نیز استفاده می شود. Fiberstore فرستنده های مختلف WDM (مبدل های OEO) با پورت های مختلف ماژول (SFP به SFP، SFP + به SFP +، XFP به XFP و غیره) را فراهم می کند.
چگونه اجزای سیستم DWDM با فناوری DWDM کار می کنند
همانطور که سیستم DWDM از این پنج اجزای تشکیل شده است، چگونه با یکدیگر کار می کنند؟ مراحل زیر جواب را می دهند (همچنین می توانید تمام ساختار یک سیستم DWDM اساسی را در شکل زیر ببینید):
با استفاده از تکنولوژی DWDM، سیستم های DWDM پهنای باند برای مقادیر زیادی اطلاعات را فراهم می کنند. در حقیقت، ظرفیت سیستم های DWDM در حال افزایش است به عنوان پیشروی فن آوری که اجازه می دهد فاصله نزدیک، و در نتیجه تعداد بیشتری از طول موج. اما DWDM همچنین از حمل و نقل جلوتر می رود تا پایه و اساس شبکه های تمام اپتیکی با تامین کننده طول موج و محافظت مبتنی بر مش برسد. تغییر در لایه فوتونی، این پروتکل را فعال می کند، همانطور که پروتکل های مسیریابی نیز اجازه می دهد که مسیرهای نور را به شبکه متصل کنند، به همان شیوه ای که امروزه مدارهای مجازی را انجام می دهند. با توسعه فن آوری ها، سیستم های DWDM ممکن است به اجزای پیشرفته تر برای اعمال مزایای بیشتر نیاز داشته باشند.
