Понимание пассивного WDM в современных оптических сетях

Быстро меняющаяся среда современных оптических сетей делает упор на эффективную передачу данных. Среди них мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) и его пассивная форма, которая значительно повышает пропускную способность и гибкость систем оптической связи. В этом случае пассивная технология WDM использует пассивные оптические компоненты для объединения и разделения нескольких длин волн света, таким образом передавая разные потоки данных одновременно по одному оптическому волокну. В этом документе представлены основы пассивного WDM; в нем также излагаются некоторые фундаментальные принципы и технологии, используемые в нем, и демонстрируется, насколько они важны для повышения эффективности использования полосы пропускания при одновременном снижении эксплуатационных затрат при развертывании сети. Изучая механику работы, преимущества и применение пассивного WDM, эта статья призвана дать читателям знания о роли пассивного WDM в современных оптических сетях.

Что такое DWDM в пассивных системах WDM?

Ключевые особенности технологии DWDM

Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) — это сложная версия мультиплексирования с разделением по длине волны, которая расширяет пропускную способность оптических сетей, позволяя передавать больше каналов по одному волокну за раз. Некоторые важные особенности технологии DWDM:

1. Высокая плотность каналов: может быть достигнута пропускная способность более 100 Гбит/с на канал, поскольку системы DWDM способны содержать множество каналов в одном оптическом волокне. Это обеспечивает более высокую скорость передачи данных там, где они необходимы больше всего, что становится все более распространенным.
2. Спектральная эффективность: за счет увеличения количества длин волн, используемых близко друг к другу, с помощью DWDM повышается спектральная эффективность, так что у операторов появляется больше возможностей в полной мере использовать существующую оптоволоконную инфраструктуру без необходимости использования дополнительного оборудования.
3. Передача на большие расстояния: технология DWDM также имеет низкое соотношение сигнал/шум на большие расстояния, поскольку в ней используются современные оптические усилители и низкий уровень дисперсии, что делает их идеальными для городских и региональных сетей.
4. Гибкие сетевые топологии. Сетевые архитектуры типа «точка-точка» или «кольцо» могут быть созданы с использованием систем DWDM, которые также поддерживают конфигурации ячеистой топологии; все зависит от того, что лучше всего подходит для различных областей, если это необходимо при планировании сетей этих типов.
5. Масштабируемость: добавление транспондеров или каналов в уже настроенную систему не требует серьезных модификаций, поскольку в существующей инфраструктуре остается место, что позволяет удовлетворить будущие потребности, когда рост данных может происходить часто.

Повышенная целостность сигнала. Для безошибочной передачи между объектами, разделенными десятками или сотнями километров, необходимо использовать расширенные форматы модуляции наряду с другими методами обработки сигналов, например, теми, которые используются в системах мультиплексора с плотным разделением по длине волны (DWDM).

Как DWDM увеличивает пропускную способность оптических сетей

Оптические сети используют плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) для увеличения пропускной способности за счет одновременной передачи нескольких длин волн по одному оптическому волокну. Это делается с помощью лазерного света с разными длинами волн для каждого канала, по которому передаются независимые потоки данных. Согласно отраслевым исследованиям, DWDM может значительно увеличить пропускную способность волокна: в одно волокно можно втиснуть более 80 каналов, каждый из которых имеет скорость 100 Гбит/с, что приводит к совокупной скорости передачи данных во многие терабиты в секунду. Более того, он хорошо работает на больших расстояниях, поскольку имеет лучшую целостность сигнала и меньшее затухание, чем другие методы; следовательно, повторители не требуются часто на линии. Таким образом, согласно отчетам отраслевого анализа DWDMS, сетевые операторы могут получить большую пропускную способность без существенного изменения инфраструктуры, одновременно удовлетворяя различные потребности, такие как объединение центров обработки данных или глобальных сетей.

Применение сетей DWDM

1. Телекоммуникации: для передачи голоса и данных на большие расстояния в телекоммуникационных сетях наиболее широко используется DWDM, который, среди прочего, позволяет предоставлять услуги мобильной телефонии и Интернета.
2. Соединение центров обработки данных: оно создает пространство для высокопроизводительных соединений между центрами обработки данных, тем самым поддерживая облачные вычисления и крупномасштабные решения для хранения данных.
3. Видеотранспорт: трансляция видеоконтента высокой четкости во многом зависит от этой технологии, поскольку она также важна для услуг видеоконференций; в основном используется пара волокон.
4. Корпоративные сети используют ряд пассивных решений, предоставляемых Opticonnect Systems BV: Предприятия используют DWDM в качестве внутренней сетевой инфраструктуры, которая может выдерживать большие нагрузки трафика на нескольких сайтах и ​​увеличивать скорость, с которой информация проходит через нее.
5. Исследовательские и образовательные сети. Высокопроизводительные каналы связи на основе DWDM необходимы образовательным учреждениям (колледжам/университетам) вместе с их исследовательскими партнерами по всему миру при передаче наборов данных большого размера между кампусами во время совместных проектов.

Чем CWDM отличается от DWDM?

Различия между CWDM и DWDM

И грубое мультиплексирование с разделением по длине волны (CWDM), и плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) являются технологиями мультиплексирования по длине волны, хотя они имеют разные конструкции и приложения. Вот их различия:

1. Расстояние между длинами волн для каналов DWDM: CWDM имеет расстояние между каналами 20 нм, что шире, чем у DWDM. Благодаря этому он может поддерживать до 18 каналов в C-диапазоне (от 1530 до 1565 нм). С другой стороны, каналы DWDM имеют гораздо более узкие пространства — всего от 0.8 до 1.6 нм, — что позволяет использовать более 80 каналов в одной полосе пропускания.
2. Расстояние и целостность сигнала. Хотя DWDM способен сохранять качество сигнала на протяжении нескольких сотен километров с минимальным ухудшением, он предназначен для передачи на большие расстояния, что делает его пригодным для использования в магистральных сетях. В отличие от этого, CWDM следует использовать, когда расстояние ограничено, даже несмотря на то, что он потенциально может привести к более высоким потерям сигнала по сравнению с системой DWDM.
3. Экономическая эффективность и сложность. Будучи менее сложным и более доступным, чем его аналог, делает CWDM предпочтительным для предприятий и небольших сетей, где может не хватать средств или технических ноу-хау, необходимых для сложных систем, таких как те, которые используются в технологии DWDM. Однако, несмотря на высокую стоимость из-за необходимости расширенных возможностей обработки сигналов на своем пути, потоков данных через задействованные функции управления сетевыми элементами и т. д., после внедрения стоимость оправдана, учитывая эффективность пропускной способности, обеспечиваемую услугами телекоммуникационных сетей с высокой пропускной способностью, поддерживающими большие объемы данных. Приложения.

Эти различия являются важными факторами при определении того, какая технология лучше работает для какого приложения в зависимости от емкости, требований к расстоянию и имеющихся финансовых возможностей.

Преимущества использования CWDM

1. Доступность. Поскольку системы CWDM проще спроектированы и используют более дешевое оборудование, они обычно считаются более экономичными, что делает их идеальными для малого бизнеса.
2. Простота: установка и обслуживание систем CWDM менее сложны из-за их простой архитектуры, обеспечивающей легкое развертывание.
3. Пропускная способность: благодаря возможным 18 каналам только в C-диапазоне он обеспечивает достаточную пропускную способность, подходящую для различных приложений, не перегружая инфраструктуру.
4. Пассивные решения для более коротких расстояний. CWDM предлагает диапазон пассивных решений для более коротких расстояний. Он оптимизирован для работы на коротких расстояниях до 100 км, что делает его идеальным для корпоративных приложений и городских сетей (MAN).
5. Функциональная совместимость: в большинстве случаев устаревшие системы по-прежнему можно использовать вместе с технологиями CWDM, что обеспечивает беспрепятственную интеграцию, а также обеспечивает пути обновления.

Когда следует выбирать CWDM вместо DWDM

Выбор между CWDM и DWDM зависит от ряда факторов. Ниже приведены некоторые вещи, которые следует учитывать в зависимости от потребностей:

1. Бюджетные ограничения. Если у вас ограниченный бюджет, CWDM обычно более рентабелен из-за более низких затрат на внедрение и более простой технологии.
2. Требования к расстоянию для использования мультиплексоров и демультиплексоров в системах CWDM или DWDM. Для расстояний передачи менее 100 км, где городские сети специально оптимизированы для использования, лучше использовать CWDM, чем DWDM, который лучше подходит для дальних перевозок.
3. Потребности в полосе пропускания: если приложению не требуется очень высокая пропускная способность, обеспечиваемая DWDM; тогда может быть достаточная полоса пропускания, обеспечиваемая до 18 каналами CWDM с поддержкой C-диапазона, выступающими в качестве гибкого пассивного решения.
4. Сложность и масштабируемость при развертывании пассивных CWDM и DWDM. В средах, где простота является ключевым моментом или требуются низкие эксплуатационные расходы, их будет проще развертывать и управлять, поскольку они менее сложны по сравнению с барабанами, что делает их подходящими даже для небольших предприятий или простые приложения.
5. Совместимость устаревших систем. Предприятия могут модернизировать свою инфраструктуру без необходимости обновления всей сети, поскольку зачастую технологии cwm хорошо интегрируются с уже существующими системами.

Сопоставьте эти соображения с уникальными требованиями вашей организации, чтобы сделать осознанный выбор.

Какую роль играют пассивные разветвители в системах WDM?

Функции оптических разветвителей в WDM

Оптические разветвители играют жизненно важную функцию в системах мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) и могут выполнять следующие задачи:

1. Распределение сигнала: при этом один оптический сигнал разделяется на множество выходов, так что данные можно распределять по множеству каналов без потери каких-либо сигналов. Такой пассивный подход полезен для эффективного управления данными.
2. Масштабируемость сети: разветвители позволяют использовать несколько соединений из одного входного волокна, что помогает расширять оптические сети и, следовательно, улучшает их масштабируемость.
3. Балансировка нагрузки: они обеспечивают равномерное распределение трафика по путям, распределяя оптические сигналы по различным маршрутам, тем самым оптимизируя производительность в сети.
4. Экономическая эффективность: внедрение этих устройств уменьшает количество необходимых линий передачи, тем самым сокращая затраты на инфраструктуру и одновременно максимизируя использование каналов.

Поддержание качества. Разветвители хорошего качества должны иметь низкие вносимые потери и минимальное ухудшение сигнала, что гарантирует надежную работу систем WDM.

Преимущества пассивных сплиттеров в центрах обработки данных

Чтобы иметь смысл в центрах обработки данных, можно использовать различные типы сплиттеров, в том числе пассивные. Такая реализация имеет ряд преимуществ с точки зрения эффективности и производительности:

1. Энергоэффективность: Эти сплиттеры не нуждаются в питании от внешних источников, что означает, что они значительно экономят энергию, потребляемую в любом центре обработки данных. Opticonnect Systems BV предлагает пассивные решения.
2. Снижение сложности: за счет уменьшения количества активных устройств, необходимых для развертывания, а также потенциальных точек, где может произойти сбой; Пассивные устройства упрощают сетевую архитектуру, что упрощает настройку и даже устранение неполадок.
3. Экономия затрат: на начальном этапе отсутствие активных компонентов снижает инвестиции, а необходимость их обслуживания сводится к минимуму, что в долгосрочной перспективе сокращает эксплуатационные расходы.
4. Лучшее качество сигнала. Пассивные элементы изготавливаются в соответствии с первоклассными стандартами качества, чтобы гарантировать, что вносимые потери и перекрестные помехи станут незначительными, чтобы не мешать хорошей передаче сигнала по сети в любой точке.
5. Гибкая конфигурация: различные коэффициенты разделения могут быть достигнуты за счет использования различных пассивных разветвителей, что позволяет настраивать сети на основе конкретных требований к полосе пропускания или вариантов масштабирования. Следовательно, они легко адаптируются к изменяющимся потребностям центров обработки данных с течением времени.

В целом, интеграция элементов инфраструктуры, называемых пассивными сплиттерами, в центры обработки данных гарантирует высокую производительность в сочетании с надежностью, сохраняя при этом управляемость затрат.

Изучение пассивных оптических сетевых решений

Внедрение пассивных оптических сетевых систем

Внедрение систем пассивной оптической сети (PON) требует выполнения определенных важных шагов для успешного развертывания и эксплуатации. Первый шаг включает в себя оценку потребностей сети и определение того, какая архитектура PON подходит им лучше всего, будь то GPON, EPON или любой другой вариант. Затем наступает этап проектирования, на котором учитываются физические аспекты, например, где разместить OLT (терминалы оптических линий), ONU (блоки оптической сети) и пассивные оптические разветвители, среди прочего, чтобы добиться оптимального распределения сигнала и покрытия. .

Далее следует выбор качественных оптических компонентов; это включает в себя выбор подходящих разветвителей, которые должны соответствовать требуемым характеристикам с точки зрения вносимых потерь и полосы пропускания и иметь возможность интеграции с системами CWDM или DWDM. При установке необходимо соблюдать отраслевые стандарты из соображений безопасности; таким образом, обращение с волокнами должно выполняться правильно в сочетании с правильными методами сращивания.

После их установки необходимо провести комплексное тестирование, чтобы ничего не оставить непроверенным, поскольку можно проверить различными способами, например, проверить уровни оптической мощности или выполнить измерения потерь до тех пор, пока не будет достигнуто сквозное соединение, что затем обеспечит эффективную работу. работа системы PON в соответствии с ожидаемыми уровнями обслуживания. В конце концов, если мы хотим, чтобы наши сети росли, необходимо обеспечить постоянный мониторинг и обслуживание; поэтому им следует оперативно устранять любые возникающие проблемы, которые могут со временем повлиять на их масштабируемость.

Экономически эффективные преимущества пассивных оптических сетей

Оптические пассивные сети (PON) имеют несколько недорогих функций, которые привлекают поставщиков услуг и бизнес-сетей, особенно в сочетании с пассивными CWDM и DWDM. Начнем с того, что распределительная сеть отказывается от активных электронных компонентов, что сокращает как капитальные затраты, так и эксплуатационные расходы, тем самым уменьшая потребности в техническом обслуживании. Во-вторых, системы PON разработаны на основе архитектуры «точка-многоточка», которая позволяет поставщикам услуг предоставлять полосу пропускания множеству пользователей по одному волокну, что значительно сокращает количество требуемого волокна, а также связанную с ним инфраструктуру.

В дополнение к этому, масштабируемость с точки зрения емкости в этих типах сетей означает, что в будущем может быть рост без необходимости внесения множества физических изменений, что приводит к дешевому расширению всякий раз, когда спрос быстро растет, часто поддерживаемому пассивными решениями, такими как CWDM или DWDM. Более того, энергоэффективность, среди других преимуществ, предлагаемых пассивными решениями, также помогает снизить эксплуатационные расходы с течением времени. Наконец, простота установки в сочетании с уменьшенной потребностью в квалифицированной рабочей силе во время развертывания может ускорить развертывание сети, тем самым сокращая первоначальные затраты на настройку и ускоряя реализацию ROI. В общем, все эти преимущества делают PON финансово осуществимыми для современных требований широкополосной связи.

Пассивные и активные решения для оптических сетей

В отличие от пассивной оптической сети (PON), активная оптическая сеть (AON) использует силовую электронику для управления передачей данных по сети, обычно требуя пару волокон для эффективного потока данных. С помощью систем AON вы можете более гибко распределять полосу пропускания и достигать больших расстояний, поскольку они состоят из активных компонентов, обладающих способностью усиления сигнала. Тем не менее, это дорого, поскольку потребуется больше капитальных и эксплуатационных расходов из-за необходимости технического обслуживания и энергопотребления, связанного с электронными устройствами.

Хотя PON дешевле и проще в установке или обслуживании, чем любой другой тип оптоволоконной системы, такой как AON, это не означает, что они ограничены в сценариях приложений, где могут потребоваться разные уровни пропускной способности; скорее, они предоставляют возможности настройки для оптимизации производительности конкретных приложений. При выборе между этими двумя подходами следует учитывать такие факторы, как конкретные потребности создаваемой сети, финансовые ограничения/доступный бюджет, ожидаемый будущий рост и т. д., чтобы технические требования могли быть выполнены без превышения финансовых возможностей.

Как модули SFP интегрируются в пассивные приложения DWDM?

Совместимость трансиверов SFP с пассивным WDM

Подключаемые трансиверы малого форм-фактора (SFP) созданы для работы с системами пассивного мультиплексирования с разделением по длине волны (PWDM) и обеспечивают возможность передачи нескольких сигналов по одному оптоволоконному кабелю. Для обеспечения такой совместимости они должны работать на тех же длинах волн света, что и каналы WDM. Обычным способом эффективной работы SFP с пассивным WDM является мультиплексирование различных потоков данных с использованием стандартных длин волн, таких как 1310 нм или 1550 нм. Однако это означает, что вам следует настроить свой трансивер в соответствии с параметрами системы WDM, такими как разнос каналов и максимальное расстояние, среди прочего, чтобы не только обеспечить хорошую производительность, но и сохранить целостность сигналов, передаваемых через него. . Кроме того, некоторые типы SFP могут поддерживать некоторые протоколы вместе с их скоростями, что необходимо учитывать в процессе выбора, особенно при работе с приложениями на основе пассивных оптических сетей с использованием технологии WDM.

Увеличение пропускной способности оптоволокна с помощью модулей SFP

Чтобы позволить мультиплексированию с разделением по длине волны (WDM) и другим технологиям отправлять множество потоков данных по одному или нескольким волокнам, необходимы модули SFP. Количество одновременных передач можно увеличить, добавив в смесь несколько трансиверов SFP с разными длинами волн, что гарантирует использование большей части доступных сегодня оптоволоконных кабелей. Еще одна их хорошая особенность заключается в том, что они поддерживают различные скорости передачи данных, а также поддерживаемые протоколы, поэтому, когда требования к сети меняются, эти устройства по-прежнему можно использовать без каких-либо проблем. Таким образом, это означает, что пропускная способность должна быть оптимизирована не только с точки зрения оптоволокна, но и относительно этого оборудования в зависимости от того, какие сигналы будут проходить через него в данный момент, следовательно, следует выбирать их разумно, учитывая совместимость оптической сети с потребностями приложения. для максимальной эффективности. Этот способ обеспечивает более длительный срок службы существующей инфраструктуры при меньших затратах, поскольку теперь можно обеспечить большую пропускную способность без необходимости приобретения новых оптоволоконных линий.

Оптимизация оптических сетей с помощью мультиплексоров

Важность пассивных мультиплексоров WDM

Пассивные мультиплексоры с разделением по длине волны (WDM) жизненно важны для оптимизации оптических сетей, позволяя объединять и передавать по одному волокну множество длин волн света. Это означает, что они могут максимально эффективно использовать существующую оптоволоконную инфраструктуру, а также значительно увеличить пропускную способность без добавления дополнительных волокон, используя различные пассивные компоненты. Пассивным мультиплексорам WDM не требуется электропитание, поэтому они могут повысить надежность системы и упростить обслуживание. Они минимизируют потери сигнала и перекрестные помехи между каналами, обеспечивая эффективную передачу данных и одновременно повышая общую производительность сети. Кроме того, возможность плавной интеграции с трансиверами SFP и другими оптическими устройствами делает их необходимыми для масштабируемых и гибких сетевых проектов, в которых по мере роста необходимо обрабатывать огромные объемы трафика данных.

Как мультиплексоры улучшают использование оптоволокна

Мультиплексоры помогают использовать оптоволокно, одновременно отправляя множество сигналов по одному оптическому волокну, что увеличивает пропускную способность существующей инфраструктуры. Мультиплексоры могут позволить различным потокам данных работать на разных частотах световых волн, поэтому дополнительные физические волокна не требуются с помощью таких методов, как мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM). Таким образом, происходит более эффективное использование ресурсов, что приводит к снижению эксплуатационных расходов, а также к увеличению доступности полосы пропускания. Кроме того, реализация мультиплексора может повысить отказоустойчивость и отказоустойчивость сетей, поскольку даже в периоды высокого трафика или при изменении конфигурации системы по-прежнему смогут работать на наилучшем уровне. Короче говоря, благодаря мультиплексорам сети получают возможность достигать оптимальной производительности при работе с растущими объемами трафика данных.

Справочные источники

Мультиплексирование с разделением по длине волны

Оптоволокно

мультиплексор

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Что означает термин «пассивный WDM в оптических сетях»?

Ответ: Пассивное мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) — это технология, используемая в оптоволоконных сетях, которая передает различные световые сигналы по одному проводу без использования активных электронных компонентов. Для этого он использует фильтры и мультиплексоры, среди других пассивных элементов, для объединения и разделения волн разной длины.

Вопрос: Чем пассивные решения WDM отличаются от активных решений DWDM?

Ответ: Пассивные системы WDM передают оптические сигналы через пассивные мультиплексоры и демультиплексоры, тогда как активные системы DWDM используют электронные транспондеры и усилители для управления/оптимизации этих же сигналов.

Вопрос: Каковы некоторые преимущества использования пассивных решений DWDM?

Ответ: Некоторые преимущества, связанные с развертыванием пассивных решений DWDM, включают снижение затрат, снижение энергопотребления, упрощение управления сетью; они особенно полезны там, где требуется простота/доступность.

Вопрос: Не могли бы вы дать определение, что такое мультиплексор DWDM?

О: Мультиплексор с плотным мультиплексированием по длине волны (DWDM) — это часть оборудования, которая принимает множество различных длин волн из нескольких волокон перед объединением их всех в одно волокно для передачи по оптической линии. Это позволяет передавать больше каналов по одному и тому же кабелю.

Вопрос: Какую функцию будет выполнять демультиплексор в пассивной системе WDM?

Ответ: Демультиплексор (демультиплексор) в этих системах выделяет каждый отдельный канал, чтобы его можно было обрабатывать индивидуально после приема по одному оптоволоконному кабелю как часть агрегированного сигнала.

Вопрос: В чем разница между CWDM и DWDM?

Ответ: Грубое мультиплексирование с разделением по длине волны (CWDM) использует меньшее количество каналов с более широким диапазоном для передачи сигналов, и наоборот для плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM). Таким образом, CWDM применим на более коротких расстояниях, тогда как DWDM можно использовать на больших расстояниях.

Вопрос: Каковы области применения пассивных решений WDM?

Ответ: Пассивные решения WDM находят широкое применение в городских сетях и сетях доступа, в системах оптоволокна до дома и в любой среде, где стоимость и энергоэффективность имеют первостепенное значение, с использованием пассивных компонентов CWDM и DWDM. Они также используются в темных оптоволоконных и двухточечных соединениях.

Вопрос: Как работает OADM в системе DWDM?

О: В системе DWDM OADM может добавлять или удалять каналы длины волны, не затрагивая другие каналы, тем самым обеспечивая динамическое управление оптической сетью.

Вопрос: Каковы типичные компоненты пассивных систем WDM?

A: Типичные пассивные компоненты системы WDM включают мультиплексоры, демультиплексоры, оптические фильтры, оптические мультиплексоры ввода-вывода (OADM) и т. д., которые помогают объединять световые сигналы, поступающие от разных источников, в один поток или снова разделять их в зависимости от их длин волн. .

Вопрос: Как плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) увеличивает пропускную способность канала?

Ответ: DWDM увеличивает количество гигабит в секунду, которые могут передаваться по оптическому волокну, поскольку позволяет одновременно передавать по одному кабелю множество различных длин волн или каналов.