Спектральне ущільнення каналів

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Спектральне ущільнення каналів передачі, або ущільнення по довжинах хвиль (англ. Wavelength Division Multiplexing, WDM) — технологія, яка дозволяє одночасну передачу декількох незалежних інформаційних сигналів по одному єдиному оптичному каналу передачі (оптичному волокну), використовуючи оптичні несучі з різними довжинами хвиль. Технологія WDM дозволяє істотно збільшити пропускну здатність оптичного каналу передачі (оптичного волокна) за рахунок використання всієї його оптичної смуги пропускання.

Характерною особливістю і суттєвою перевагою WDM технології є можливість реалізації в одному каналі передачі (оптичному волокні) багатьох оптично прозорих каналів, в кожному з яких можна вести передачу сигналів з будь-яким форматом. Таким чином, по одному каналу передачі можна одночасно передавати синхронні, асинхронні і аналогові сигнали, і немає потреби в єдиній структурі сигналів, як це є, наприклад, в системах із часовим ущільненням каналів передачі.

[ред.] Принцип роботи систем із спектральним ущільненням

В системах передачі даних з ущільненням каналів по довжинах хвиль просторово розділені оптичні несучі різних довжин хвиль, які модулюються незалежними інформаційними сигналами, з допомогою спеціальних пристроїв – оптичних мультиплексорів – об’єднуються в один єдиний оптичний пучок, який далі вводиться в канал передачі (оптичне волокно). На приймальній стороні використовується оптичний демультиплексор, який розділяє прийнятий оптичний пучок на спектральні складові, або оптичні канали.

В якості пристроїв об’єднання і розділення спектральних каналів – оптичних мультиплексорів і демультиплексорів – використовуються волоконно-оптичні розгалужувачі. Звичайно можуть використовуватись як селективні, так і неселективні розгалужувачі, тому розрізняють два види спектрального ущільнення – спектрально-селективне і широкосмугове ущільнення, відповідно. Спектрально-селективне ущільнення характеризується малими втратами в порівнянні з широкосмуговим, оскільки вся потужність оптичного сигналу переноситься на своїй довжині хвилі по своєму шляху. В реальних системах із спектрально-селективним ущільненням каналів оптичні канальні втрати визначаються в основному втратами, які проходять на з’єднаннях волокон та в оптичних мультиплексорах і демультиплексорах.

При широкосмуговому ущільненні потужності оптичних сигналів з різними довжинами хвиль просто об’єднуються. Оскільки в даному випадку використовується неселективний демультиплексор, то вся передана по волокні оптична потужність порівно розділяється між всіма каналами. Після демультиплексування в кожному оптичному каналі міститься деяка частина потужностей всіх оптичних сигналів. Тому, щоб виділити відповідний сигнал, на виході демультиплексора використовуються оптичні канальні фільтри. Таким чином, у системах із широкосмуговим ущільненням каналів передачі величина оптичних канальних втрат буде додатково залежати від числа каналів.

В сучасних системах передачі даних використовується переважно спектрально-селективне ущільнення, яке характеризується найменшими оптичними втратами. Широкосмугове ущільнення також використовується в деяких системах зв’язку з малим числом каналів, зокрема в системах дуплексного зв’язку.

[ред.] Види WDM систем

Історично першими виникли двохволоконні WDM системи, що працюють на центральних довжинах хвиль їх другого і третього вікон прозорості кварцового волокна (1310 і 1550 нм). Головною перевагою таких систем є те, що із-за великого спектрального рознесення повністю відсутній вплив каналів один на одного. Це спосіб дозволяє або подвоїти швидкість передачі поодинці оптичного волокна, або організувати дуплексний зв'язок.

Сучасні WDM системи на основі стандартного частотного плану (ITU-T Rec. G.692) можна підрозділити на три групи:

грубі WDM (Coarse WDM — CWDM) — системи з частотним розділенням каналів не меншого 200 ГГц, що дозволяють мультіплексувати не більше 16 каналів.
щільні WDM (Dense WDM — DWDM) — системи з рознесенням каналів не меншого 100 ГГц, що дозволяють мультіплексувати не більше 32 каналів.
високощільні WDM (High Dense WDM — HDWDM) — системи з рознесенням каналів 50 Ггц і менш, що дозволяють мультіплексувати не менше 64 каналів.

Частотний план для CWDM систем визначається стандартом ITU G.694.2. Галузь застосування технології CWDM — міські мережі з відстанню до 50 км. Гідністю цього виду WDM систем є низька (порівнянню з рештою типів) вартість устаткування, в наслідку менших вимог до компонентів.

Частотний план для DWDM систем визначається стандартом ITU G.694.1. Галузь застосування — магістральні мережі. Цей вид WDM систем пред'являє вищі вимоги до компонентів, чим CWDM (ширина спектру джерела випромінювання, температурна стабілізація джерела і т. д.). Поштовх до бурхливого розвитку DWDM мереж дала поява недорогих і ефективних волоконних ербієвих підсилювачів (EDFA), що працюють в проміжку від 1525 до 1565 нм (третє вікно прозорості кварцового волокна).