Новая технология мультиплексирования каналов - Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)

Технология уплотненного волнового мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) предназначена для создания оптических магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. Информация в волоконно-оптических линиях связи передаётся одновременно большим количеством световых волн. Сети DWDM работают по принципу коммутации каналов, в котором каждая световая волна является отдельным спектральным каналом и несет собственную информацию.

Для организации в одном волокне нескольких оптических каналов для каждого клиентского сигнала изменяют оптическую длину волны при помощи транспондера. Затем при помощи мультиплексора сигналы смешиваются и передаются в оптическую линию. В конечном пункте происходит обратная операция – при помощи демультиплексора пришедшие сигналы выделяются из группового сигнала, меняют длину волны на стандартную, и передаются потребителю.

При прохождения по оптическому волокну сигнал затухает. Для того чтобы его усилить, используются оптические усилители.

DWDM является логическим продолжением грубого уплотнения WDM (Wavelength-Division Multiplexing) – принцип работы тот же самый: в канале присутствует одновременно до нескольких десятков лазерных сигналов, каждый из которых имеет свою, отличную от других длину волны.

Технология DWDM - это самый большой и рентабельный способ в несколько сотен раз увеличить пропускную способность волоконнооптических каналов. Пропускную способность оптические соединения, основанные на развитой пропускной способности сети DWDM, можно увеличивать, постепенно, добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудовании новые оптические каналы, путем вставления транспондеров. Технология DWDM - это не только способ увеличения пропускной способности оптического волокна, но и наиболее надежная технология для первичной мультисервисной инфраструктуры и мобильных сетей, значительно увеличивающая пропускную способность сети, а также реализующий широкий спектр инновационных услуг связи. DWDM -быстроразвивающаяся технология для увеличения пропускной способности волокна от 8 до 64 или более оптических каналов (длин волн) с интервалом между каналами 0,4, 0,8, 1,6, 3,2 нм.

На практике более важно для сетевого оператора, общая мощность линии волоконно-оптической связи (ВОЛС), а не число оптических каналов, а также возможность увеличить пропускную способность линий связи оптического волокна по мере роста требований рынка. Возможность технологии DWDM является значительным увеличением пропускной способности без замены электронных устройств и оптического кабеля. При добавлении новых каналов на новые длины волн, существующие каналы не затрагиваются, что увеличивает пропускную способность сети в сотни раз. Каналы могут иметь различные скорости передачи, протоколы и нет никакой необходимости синхронизировать их вместе.

Оборудование, основанное на технологии DWDM, используется не только для создания новых волоконно-оптических сетей, но также для увеличения ее емкости и доступности для модернизации и расширения существующих сетей.

Несмотря на большую стоимости, системы мультиплексирования DWDM, имеют ряд очевидных преимуществ:

• 1.    DWDM помогает организовать 24 дуплексных канала (а некоторые изготавливаемые на заказ системы уплотнения и до 80 каналов) в одном оптическом волокне. По сравнению с 9 каналами WDM - это важное преимущество.

• 2.    Оптические модули 10G WDM с максимальным бюджетом в 26 дБ могут организовать не более 3 каналов на расстоянии от 80 до 85 километров, аналогичные DWDM-системы могут организовать 8, и даже больше, каналов с аналогичным оптическим бюджетом.

Быстрая отдача, вложенных средств операторами в ее внедрение - еще одно из преимуществ технологии DWDM. Операторам, нет необходимости прокладывать новые линии, что также увеличивает затраты и проблемы по ее внедрению.

Стоимость приобретения оборудования для реализации DWDM (оконечные оптические волновые передатчики, усилители, фильтры, аппаратура управления сетью) в конце концов, несравнимо ниже по стоимости, чем развертывания новой сети.

Для построения систем DWDM надо учитывать факторы такие как:

Хроматическая дисперсия – в результате ее влияния, по мере распространения по волокну, импульсы, составляющие оптический сигнал, становятся шире. При передаче сигналов на большие расстояния импульсы могут накладываться на соседние, затрудняя точное их восстановление. С увеличением скорости передачи и длины оптического волокна влияние хроматической дисперсии возрастает. Для уменьшения влияния хроматической дисперсии на передаваемые сигналы, применяются компенсаторы дисперсии.

Поляризационная модовая дисперсия , возникает в оптическом волокне из-за разности скоростей распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды, что приводит к искажению формы передаваемых импульсов. Причиной этого явления является неоднородность геометрической формы оптического волокна. Влияние поляризационной модовой дисперсии на передаваемые оптические сигналы возрастает с увеличением скорости передачи, с увеличением числа каналов системы уплотнения и с увеличением длины волокна.

Вынужденное обратное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна , суть этого явления заключается в создании оптическим сигналом периодических областей с переменным показателем преломления - своего рода виртуальную дифракционную решетку, проходя через которую сигналы распространяются подобно акустической волне. Отраженные этой виртуальной решеткой сигналы, складываются и усиливаются, образуя обратный оптический сигнал с доплеровским понижением частоты. Данное явление приводит к увеличению уровня шумов и препятствует распространению оптического сигнала, так как большая часть его мощности рассеивается в обратном направлении. Часто это явление ошибочно называют отраженной акустической волной.

Фазовая автомодуляция , при высоких уровнях мощности сигнала от лазера, может происходить модуляция сигналом собственной фазы. Эта модуляция расширяет спектр и уширяет или сжимает сигнал во времени в зависимости от знака хроматической дисперсии. В системах плотного спектрального уплотнения, сигнал с расширенным автомодуляцией спектром, может накладываться на сигналы соседних каналов. Фазовая автомодуляция увеличивается при возрастании мощности сигнала, при увеличении скорости передачи и при отрицательной хроматической дисперсии. Влияние фазовой автомодуляции уменьшается при нулевой или небольшой положительной хроматической дисперсии

Перекрестная фазовая модуляция , в результате этого явления сигнал одного канала модулирует фазы сигналов у соседних каналов. Факторы, влияющие на перекрестную фазовую модуляцию, совпадают с факторами, влияющими на фазовую автомодуляцию. Помимо этого, влияние перекрестной фазовой модуляции зависит от числа каналов в системе.

Четырехволновое смешение , проявляется при достижении порогового уровня мощности излучения лазера, в этом случае нелинейные характеристики волокна приводит к взаимодействию трех волн и появлению новой четвертой волны, которая может совпасть с частотой другого канала. Такое наложение частот приводит к увеличению уровня помех и затрудняет прием сигнала

Вносимый усилителем edfa шум , причина этого явления - мощность усиленного спонтанного излучения, возникающая вследствие конструктивных особенностей усилителей edfa. В процессе прохождения через усилитель, к полезной составляющей оптического сигнала добавляется шум, таким образом, уменьшается отношение «сигнал/шум», в результате сигнал может быть принят с ошибками. Это явление ограничивает количество усилителей в линии.