ما هو تعريف DWDM؟
DWDMهو مزيج من مجموعة منبصريالأطوال الموجية التي يمكن أن تنتقل عن طريق ليف واحد. هذه تقنية ليزر تُستخدم لزيادة عرض النطاق الترددي على العمود الفقري للألياف الموجودة. وبشكل أكثر تحديدًا ، تتمثل التقنية في مضاعفة التباعد الطيفي الضيق للحوامل الليفية الفردية في ليف معين للاستفادة من أداء الإرسال الذي يمكن تحقيقه (على سبيل المثال ، لتحقيق الحد الأدنى من التشتت أو التوهين). وبالتالي ، مع سعة نقل معلومات معينة ، يمكن تقليل العدد الإجمالي للألياف المطلوبة.
DWDM قادر على دمج ونقل أطوال موجية مختلفة في نفس الوقت في نفس الألياف. لكي تكون فعالة ، يتم تحويل ألياف واحدة إلى ألياف افتراضية متعددة. لذلك ، إذا كنت تخطط لإعادة استخدام 8 ناقلات ألياف (OCs) ، أي 8 إشارات في ليف واحد ، فستزيد سعة النقل من 2.5 جيجابت / ثانية إلى 20 جيجابت / ثانية. البيانات التي تم جمعها في مارس 2013 ، نظرًا لاعتماد تقنية DWDM ، يمكن للألياف الواحدة نقل أكثر من 150 طولًا موجيًا مختلفًا من موجات الضوء في وقت واحد ، ويمكن أن تصل السرعة القصوى لكل حزمة إلى 10 جيجابت / ثانية. نظرًا لأن البائعين يضيفون المزيد من القنوات إلى كل ألياف ألياف ، فإن سرعة نقل التيرابت في الثانية أصبحت قريبة جدًا.
الميزة الرئيسية لـ DWDM هي أن بروتوكولها وسرعة نقلها غير ذي صلة. يمكن للشبكة القائمة على DWDM نقل البيانات باستخدام بروتوكول IP ، و ATM ، و SONET / SDH ، وبروتوكولات Ethernet ، وتتراوح حركة مرور البيانات المعالجة بين 100 ميجابت / ثانية و 2.5 جيجابت / ثانية. بهذه الطريقة ، يمكن للشبكة القائمة على DWDM نقل أنواع مختلفة من حركة البيانات بسرعات مختلفة على قناة ليزر واحدة. من منظور QoS (خدمة الجودة) ، تستجيب الشبكات القائمة على DWDM بسرعة لمتطلبات النطاق الترددي للعميل وتغييرات البروتوكول بطريقة فعالة من حيث التكلفة.
خلفية
أصبحت العلاقة بين شبكات وخدمات نقل الاتصالات معقدة بشكل متزايد في سياق حجم حركة المرور المتزايد بسرعة. لا يمكن أن يلبي TDM الأصلي (إرسال الألياف أحادية الموجة وتعدد الإرسال بتقسيم الوقت) احتياجات التقنيات الجديدة. التطبيقات التجارية لنقل الموجات الأحادية من الألياف الضوئية لها معدل أقصى يبلغ 40 جيجابت / ثانية وهي باهظة الثمن. يصعب تكييف تقنية TDM مع العلاقات التجارية والشبكات المعقدة. تقنية الإرسال متعدد الموجات بالألياف الضوئية باستخدام الأجهزة البصرية النقية لجدولة الموجة الطويلة يكسر الحد الأقصى لسرعة معالجة الأجهزة الإلكترونية. على أساس تقنية SDH ، يمكن تحسين قدرة انتشار الألياف الضوئية بشكل كبير. وصل معدل التطبيق التجاري الحالي لتقنية DWDM (المعروفة أيضًا باسم تقنية OTN) إلى 3.2 تيرا بايت / ثانية ، مما يعني أنه يمكن ترقية شبكة الاتصالات وتطويرها بسلاسة. [1]
أول طرف مقترح لتقنية DWDM هو Lucent ، الذي ترجمته الصينية عبارة عن مضاعفة بصرية كثيفة. تم تقديم تقنية DWDM في عام 1991. وهي على وجه التحديد مجموعة من الأطوال الموجية الضوئية المنقولة بواسطة الألياف الضوئية ، وهي تقنية ليزر تستخدم لزيادة عرض النطاق الترددي على شبكات الألياف الأساسية الموجودة. يمكن الإشارة أيضًا إلى مضاعفة التباعد الطيفي الضيق للحوامل الليفية الفردية في ليف معين لتحقيق الأداء المطلوب أثناء الإرسال. ويمكنك محاولة تقليل عدد الألياف التي تحتاجها في ظل قدر معين من نقل المعلومات. في السنوات الأخيرة ، حظي تطوير تقنية DWDM باهتمام كبير ، وستستخدم تقنية DWDM على نطاق واسع في الاتصالات في المستقبل.
مبدأ
في التشغيل الفعلي ، من أجل الاستخدام المعقول لموارد النطاق العريض الناتجة عن الألياف أحادية الوضع في المنطقة منخفضة الخسارة البالغة 1.55 مساءً ، من الضروري تقسيم منطقة الخسارة المنخفضة للألياف إلى قنوات بصرية متعددة وفقًا على ترددات وأطوال موجية مختلفة ، ويجب أن تكون في كل قناة بصرية تنشئ الموجة الحاملة ، وهو ما نسميه الموجة الضوئية. في الوقت نفسه ، يجمع الفاصل بين إشارات أطوال موجية محددة مختلفة في نهاية الإرسال ، ويتم إرسال الإشارات المجمعة بشكل جماعي إلى ألياف ضوئية واحدة لنقل الإشارة. عند الإرسال إلى الطرف المستقبل ، يتم دمجها مع أطوال موجية مختلفة باستخدام مزيل تعدد الإرسال البصري. إن تحلل إشارات موجات الضوء المختلفة إلى الحالة الأولية يحقق وظيفة إرسال مجموعة من الإشارات المختلفة في ألياف بصرية واحدة.
هيكل النظام
DWDM مقسم هيكليًا ولديه حاليًا نظام متكامل ونظام مفتوح. نظام متكامل: الإشارة الضوئية للمحطة الطرفية لجهاز الإرسال البصري الفردي المطلوب الوصول إليها هي G. 692 مصدر ضوء قياسي. يقع النظام المفتوح في الطرف الأمامي للمجمع والطرف الخلفي للمقسم ، بالإضافة إلى وحدة تحويل الطول الموجي OTU ، والتي سيتم استخدامها بشكل شائع. يتم تحويل الطول الموجي للواجهة 957 إلى واجهة بصرية ذات طول موجي قياسي G. لذلك ، تستخدم الأنظمة المفتوحة تقنية تحويل الطول الموجي. حقق أي رضا. يمكن تحويل إشارة الضوء المطلوبة بموجب التوصية 957 إلى G. عن طريق تحويل الطول الموجي بعد استخدام الطريقة الضوئية الكهربية الضوئية. يتم بعد ذلك إرسال الإشارة الضوئية ذات الطول الموجي القياسي المطلوب بواسطة 692 عن طريق مضاعفة تقسيم الطول الموجي على نظام DWDM.
يمكن أن يوفر نظام DWDM الحالي سعة نقل 16/20 موجة أو 32/40 موجة أحادية الألياف ، حتى 160 موجة ، وقدرة توسع مرنة. يمكن للمستخدمين بناء نظام موجة 16/20 في البداية ، ثم الترقية إلى 32/40 موجة حسب الحاجة ، مما يوفر الاستثمار الأولي. مبدأ مخطط الترقية: الأول هو ترقية النطاق 16- وموجة 16- النطاق الأحمر للنطاق C إلى مخطط الموجة 32- ؛ والآخر هو استخدام Interleaver ، ويتم ترقية النطاق C من موجة 200 GHz 16/32 إلى 100 GHz الفاصل 20 /. 40 موجات. لمزيد من التوسع ، يمكن توفير مخطط توسيع النطاق C plus L لتوسيع سعة نقل النظام إلى 160 موجة.
DWDMs التي يتم استخدامها حاليًا من قبل المشغلين المحليين الرئيسيين هي في الغالب أنظمة DWDM مفتوحة. في الواقع ، تتمتع أنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف بمزاياها الخاصة:
1. يتم استخدام المجمّع والفاصل لنظام DWDM المتكامل بشكل منفصل عند الطرف الأصلي والطرف المستقبِل ، أي فقط المُدمج في الأصل ، والفاصل فقط في الطرف المستقبِل ، وكل من الطرف المستقبل وطرف الإرسال تتم إزالة. معدات تحويل OTU (هذا الجزء أغلى)؟ لذلك ، يمكن توفير الاستثمار في معدات نظام DWDM بأكثر من 60 بالمائة.
2. يستخدم نظام DWDM المتكامل المكونات السلبية فقط (مثل: المُجمع أو المُقسِّم) عند الطرف المُستقبل ونهاية الإرسال. يمكن لوحدة تشغيل الاتصالات أن تطلب مباشرة من الشركة المصنعة للجهاز ، وتقليل ارتباط التوريد ، وخفض التكلفة ، وبالتالي توفير تكاليف المعدات. .
3. نظام إدارة شبكة DWDM المفتوح مسؤول عن: مراقبة OTM (بشكل رئيسي OTU) ، OADM ، OXC ، EDFA ، وحسابات الاستثمار في المعدات حوالي 20 بالمائة من إجمالي الاستثمار لنظام DWDM ؛ في حين أن نظام DWDM المتكامل لا يتطلب معدات OTM ، فإن إدارة الشبكة مسؤولة فقط عن مراقبة OADM و OXC و EDFA. يمكنها تقديم المزيد من الشركات المصنعة للمنافسة ، ويمكن توفير تكلفة إدارة الشبكة الخاصة بها بمقدار النصف تقريبًا مقارنة بإدارة شبكة DWDM المفتوحة.
4. نظرًا لأن جهاز تعدد الإرسال / فك تعدد الإرسال لنظام DWDM المتكامل هو جهاز سلبي ، فمن الملائم توفير خدمات متعددة وواجهات متعددة المعدلات ، طالما أن الطول الموجي لجهاز الإرسال والاستقبال البصري للجهاز الطرفي للخدمة يفي بمتطلبات يمكن استخدام معيار 692 لأي خدمات مثل PDH و SDH و POS (IP) و ATM وما إلى ذلك ، ودعم PDH و SDH بمعدلات مختلفة مثل 8M و 10 M و 34 M و 100 M و 155 M و 622 M و 1G ، 2.5G و 10 G و ATM و IP Ethernet؟ تجنب نظام DWDM المفتوح بسبب OTU ، هل يمكن فقط استخدام أجهزة SDH أو ATM أو IP Ethernet ذات الطول الموجي البصري (1310 نانومتر ، 1550 نانومتر) ومعدل الإرسال الذي يحدده نظام DWDM الذي تم شراؤه؟ من المستحيل استخدام واجهات أخرى على الإطلاق.
5. إذا تم تصميم وحدة جهاز الليزر لمعدات النقل البصري مثل SDH وجهاز توجيه IP بشكل موحد مثل دبوس الحجم الهندسي القياسي ، فإن الواجهة تكون موحدة ، وهي ملائمة للصيانة والتوصيل ، والاتصال موثوق. بهذه الطريقة ، يمكن لأفراد الصيانة استبدال رأس الليزر بطول موجة لوني معين وفقًا لمتطلبات الطول الموجي لنظام DWDM المتكامل ، والذي يوفر حالة ملائمة لإصلاح الأعطال في رأس الليزر وتجنب العيب الذي تعاني منه اللوحة بأكملها يجب استبداله بالمصنع بالكامل من قبل. تكاليف صيانة عالية.
6. مصدر الضوء ذو الطول الموجي اللوني أغلى قليلاً من مصادر الضوء ذات الطول الموجي العادي 1310nm و 1550nm. على سبيل المثال ، مصدر الضوء ذو الطول الموجي الملون 2.5G حاليًا أكثر من 3 ، 000 يوان ، ولكن عند توصيله بنظام DWDM المتكامل ، يمكن تقليل تكلفة نظام التكلفة بحوالي 10 مرات ، و مع العدد الكبير من تطبيقات مصادر الطول الموجي اللوني ، سيكون السعر قريبًا من مصادر الضوء العادية.
7. جهاز DWDM المدمج بسيط في الهيكل وأصغر في الحجم ، وحوالي خمس المساحة التي يشغلها DWDM المفتوح فقط يوفر موارد غرفة الكمبيوتر.
باختصار ، يجب استخدام نظام DWDM المتكامل على نطاق واسع في عدد كبير من أنظمة نقل DWDM ، واستبدال الوضع المهيمن لنظام DWDM المفتوح تدريجيًا. بالنظر إلى أن معدات الإرسال الضوئية التي تحتوي على عدد كبير من مصادر الضوء الشائعة قيد الاستخدام حاليًا على الشبكة ، يوصى باستخدام DWDM الهجين المتكامل والمفتوح المتوافق لحماية الاستثمار المقدم.
مبدأ النظام
تستخدم تقنية DWDM عرض النطاق الترددي وخصائص الخسارة المنخفضة للألياف أحادية النمط ، باستخدام أطوال موجية متعددة كناقلات ، مما يسمح لكل قناة حاملة بالإرسال في وقت واحد في الألياف.
بالمقارنة مع النظام العالمي أحادي القناة ، فإن WDM الكثيف (DWDM) لا يحسن بشكل كبير من قدرة الاتصال لنظام الشبكة فحسب ، بل يستفيد أيضًا بشكل كامل من عرض النطاق الترددي للألياف الضوئية ، وله العديد من المزايا مثل التوسع البسيط والموثوقية الأداء ، خاصة أنه يمكن توصيله مباشرة. إن الدخول في مجموعة متنوعة من الشركات يجعل آفاق تطبيقاتها مشرقة للغاية.
في نظام اتصالات الموجة الحاملة التناظرية ، من أجل الاستفادة الكاملة من موارد النطاق الترددي للكابل وزيادة سعة إرسال النظام ، يتم عادةً استخدام طريقة تعدد إرسال بتقسيم التردد. أي أن إشارات عدة قنوات يتم إرسالها في نفس الوقت في نفس الكابل ، ويقوم الطرف المستقبل بتصفية إشارات كل قناة باستخدام مرشح تمرير النطاق وفقًا لترددات الموجة الحاملة المختلفة.
وبالمثل ، يمكن أيضًا استخدام تعدد الإرسال بتقسيم التردد البصري في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية لزيادة سعة إرسال النظام. في الواقع ، تعتبر طرق تعدد الإرسال هذه فعالة جدًا في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية. تختلف عن تعدد الإرسال بتقسيم التردد في نظام الاتصالات الحاملة التناظرية ، في نظام اتصالات الألياف الضوئية ، يتم استخدام الموجة الضوئية كحامل للإشارة ، وتنقسم نافذة الخسارة المنخفضة للألياف الضوئية إلى عدة وفقًا للتردد ( أو الطول الموجي) لكل موجة ضوء قناة. قنوات لتحقيق إرسال متعدد للإشارات الضوئية المتعددة في ليف واحد.
نظرًا لأن بعض الأجهزة البصرية (مثل المرشحات ذات النطاق الترددي الضيق ، ومصادر الضوء المتماسكة ، وما إلى ذلك) لم تنضج بعد ، فمن الصعب تحقيق تعدد إرسال بتقسيم التردد البصري (تقنية اتصال بصري متماسك) باستخدام قنوات بصرية شديدة الكثافة ، ولكن استنادًا إلى الجهاز الحالي ، تم تحقيق تعدد إرسال بتقسيم التردد للقنوات المنفصلة بصريًا. عادةً ما يُطلق على تعدد إرسال القنوات الضوئية بفواصل زمنية كبيرة (حتى على النوافذ المختلفة للألياف الضوئية) تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي البصري (WDM) ، ويطلق على DWDM مع تباعد أصغر للقنوات في نفس النافذة مضاعفة تقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM). مع تقدم التكنولوجيا ، تمكنت التكنولوجيا الحديثة من تحقيق مضاعفة على مستوى النانو لفترات أطوال موجية ، وحتى تحقيق تعدد إرسال بمقياس نانومتر مع فاصل طول موجي صفري. إنه أكثر صرامة فقط في المتطلبات الفنية للجهاز ، لذا فإن النطاق 1270 نانومتر من الطول الموجي 20 نانومتر إلى 1610 نانومتر يسمى تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشن (CWDM).
يظهر هيكل وطيف نظام DWDM في الشكل. يرسل جهاز الإرسال البصري في نهاية الإرسال إشارات ضوئية بأطوال موجية مختلفة ودقة واستقرار لتلبية متطلبات معينة ويتضاعف معًا بواسطة مُضاعِف الطول الموجي البصري لتغذية مضخم طاقة ليفي مخدر بالإربيوم (يستخدم مضخم الألياف المخدر بالإربيوم بشكل أساسي من أجل تعويض معدد). يتم زيادة فقد الطاقة وقوة الإرسال للإشارة الضوئية ، ثم يتم إرسال الإشارة الضوئية متعددة المسارات المضخمة إلى نقل الألياف الضوئية ، ويمكن تحديد مكبر الصوت البصري باستخدام أو بدون مكبر الخط البصري وفقًا للحالة ، ويتم استقبال المضخم البصري عند الطرف المستقبل (يستخدم بشكل أساسي لزيادة حساسية الاستقبال لتمديد مسافة الإرسال. بعد التضخيم ، يتم إرسال مقسم الطول الموجي البصري لتحليل الإشارات الضوئية الأصلية.
وظائف OADM و OXC لنظام DWDM
يمكن أن يوفر OADM إشارات ضوئية للأطوال الموجية في أي موقع مرحل ضوئي حسب الحاجة (حاليًا يمكن تحقيق 8 موجات). تعمل هذه الوظيفة مع OXC لإرسال أي إشارة ضوئية من أي منفذ إلى أي طول موجي للنظام. لذلك حتى لو كانت الإشارات الضوئية للمنفذين العلويين متطابقة ، فلن يتسبب ذلك في حدوث حظر. بنفس الطريقة ، يمكن أيضًا استخدام وظيفة تعيين المنفذ لنقل طول موجي معين في اتجاه التيار إلى أي منفذ حسب الحاجة ، مما يوسع بشكل كبير من مرونة تطبيق OADM. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يوفر الجمع بين OADM و OXC أوضاع حماية مثل حماية قسم متعدد الإرسال أحادي الاتجاه ثنائي الألياف ، وحماية قسم تعدد الإرسال ثنائي الاتجاه ثنائي الاتجاه ، وحماية القناة ، بحيث يمكن تحقيق شبكة حلقة الإصلاح الذاتي ، والنظام الأداء آمن. موثوق بها.
تطبيق تقنية DWDM في نظام الطاقة
لا يشير ظهور أجهزة اتصال جديدة إلى حرمان من المعدات والتكنولوجيا الأصلية ، بل يجب أن يكون الميراث والتطوير والابتكار. يعكس معدل 64 كيلو بايت - PDH - SDH - DWDM هذا المبدأ ويتبعه. من التحليل الحالي لحالة تطبيق أنظمة الطاقة ، لا يمكن أن يحل مستوى تقنية DWDM لتعدد إرسال تقسيم الطول الموجي محل SDH تمامًا ، ولكن يمكنه التعاون مع قسم تكنولوجيا SDH ، ويكمل كل منهما الآخر ، ويحسن شبكة اتصالات الطاقة ، ويحسن بشكل شامل عرض النطاق الترددي للاتصالات ، و ضمان أمن أنظمة الشبكة. ومستقر.
من المعدات والتقنيات الحالية لتعدد إرسال الموجات الضوئية الكثيفة (DWDM) ، لا يحتاج الجهاز فقط إلى استخدام مكونات مثل المكبر البصري ، والفاصل ، ومضاعف الإرسال ، وتعويض التشتت ، ولكن أيضًا المزيد من وصلات العبور الليفية. من الناحية النظرية ، تتمتع أجهزة SDH بنسبة DWDM باحتمالية أعلى للفشل ، لذلك من غير العلمي استخدام DWDM لنقل بيانات الجدولة.
من منظور آخر ، فإن DWDM ، كمكمل ومكمل لـ SDH ، قادر تمامًا على توفير قناة حماية لجدولة إرسال البيانات. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد بيانات إدارة الشبكة الخاصة بـ SDH على إرسال الحزم ، ومعظمها عبارة عن إيثرنت. لذلك ، يمكن أن توفر تقنية WDM DWDM قناة حماية لإدارة شبكة SDH ، ويمكن أيضًا أن تعمل SDH على استقرار إدارة شبكة DWDM لتوفير قناة الحماية.
يمكننا أن نتنبأ بأن تعزيز وتنفيذ تقنية تعدد إرسال الموجات الضوئية الكثيفة (DWDM) سيوفر دعمًا قويًا في تلفزيون المؤتمرات عالي الوضوح والمراقبة بالفيديو عن بُعد و NGN لتعزيز عرض النطاق الترددي لاتصالات الطاقة. أكبر ميزة هي الأداء العالي والسعر المنخفض. يمكن أن يؤدي التقسيم العلمي والعقلاني لخدمات DWDM و SDH إلى إفساح المجال كاملاً لمزايا كل منها ، وتقليل الضغط على إدارة الشبكة ، وتحسين مستوى إدارة عمليات الاتصال.
