نظرة عامة على تقنية DWDM ومكونات نظام DWDM
يستخدم الاتصالات على نطاق واسع التقنيات البصرية التي تنتمي إليها الموجة الحاملة للمجال البصري الكلاسيكي. يسمح تعديل الموجة بإرسال إشارات تمثيلية أو رقمية تصل إلى بضعة غيغا هرتز (GHz) أو غيغا بايت في الثانية (Gbps) على حامل بتردد عالٍ للغاية ، عادةً من 186 إلى 190 هرتز. في الواقع ، يمكن زيادة معدل البت أكثر ، وذلك باستخدام عدة موجات حاملة تنتشر دون تفاعل كبير على ليف واحد. من الواضح أن كل تردد يتوافق مع طول موجة مختلف. يتم تخصيص مضاعفة تقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM) لتباعد الترددات القريب جدًا. تغطي هذه المدونة مقدمة لتقنية DWDM ومكونات نظام DWDM. تتم مناقشة تشغيل كل مكون على حدة ويتم عرض البنية الكاملة لنظام DWDM الأساسي في نهاية هذه المدونة.
مقدمة في تقنية DWDM
تكنولوجيا DWDM هي امتداد للشبكات البصرية. تجمع أجهزة DWDM (المضاعف ، أو المضاعف القصير) الخرج من عدة أجهزة إرسال بصرية للإرسال عبر ألياف ضوئية واحدة. في الطرف المستقبل ، يفصل جهاز DWDM آخر (demultiplexer أو DeMux لـ short) الإشارات الضوئية المدمجة ويمرر كل قناة إلى مستقبل بصري. يتم استخدام ألياف ضوئية واحدة فقط بين أجهزة DWDM (لكل اتجاه نقل). بدلاً من طلب الألياف البصرية واحد لكل زوج الإرسال والاستقبال ، يسمح DWDM عدة قنوات بصرية لشغل كابل الألياف الضوئية واحد. كما هو موضح أدناه ، من خلال اعتماد تقنية AAWG Gaussian عالية الجودة ، يوفر FOCC DWDM Mux / Demux فقدان إدخال منخفض (نموذجي 3.5 ديسيبل) ، وموثوقية عالية. من خلال البنية المطورة ، يمكن لمضاعفات الإرسال DWDM و demultiplexers أن تقدم تركيبًا أسهل.
من المزايا الرئيسية لـ DWDM أنها بروتوكول ومعدل البت مستقل. يمكن للشبكات القائمة على DWDM نقل البيانات في IP و ATM و SONET و SDH و Ethernet. لذلك ، يمكن للشبكات القائمة على DWDM أن تحمل أنواعًا مختلفة من حركة المرور بسرعات مختلفة عبر قناة بصرية. يعد النقل الصوتي والبريد الإلكتروني والفيديو والوسائط المتعددة مجرد أمثلة على الخدمات التي يمكن إرسالها في وقت واحد في أنظمة DWDM. أنظمة DWDM لها قنوات بأطوال موجية متباعدة مع تباعد 0.4 نانومتر.
DWDM هو نوع من مضاعفة تقسيم التردد (FDM). تشير خاصية الضوء الأساسية إلى أن موجات الضوء الفردية ذات الأطوال الموجية المختلفة قد تتعايش بشكل مستقل داخل وسيط. الليزر قادر على خلق نبضات من الضوء بطول موجي دقيق للغاية. يمكن أن يمثل كل طول موجة من الضوء قناة مختلفة من المعلومات. من خلال الجمع بين نبضات الضوء بأطوال موجية مختلفة ، يمكن نقل العديد من القنوات عبر ليف واحد في وقت واحد. تستخدم أنظمة الألياف الضوئية إشارات ضوئية في نطاق الأشعة تحت الحمراء (الطول الموجي من 1 إلى 400 نانومتر) للطيف الكهرومغناطيسي. عادة ما يتم تحديد ترددات الضوء في النطاق البصري للطيف الكهرومغناطيسي بطول الموجة ، على الرغم من أن التردد (المسافة بين lambdas) يوفر تحديدًا أكثر تحديدًا.
مكونات نظام DWDM
يتكون نظام DWDM عمومًا من خمسة مكونات: المرسلات / المستقبِلات الضوئية ، مرشحات DWDM Mux / DeMux ، مُضاعفات الإرسال / الإسقاط البصري (OADMs) ، المكبرات البصرية ، المستجيبات (محولات طول الموجة).
الارسال البصري / استقبال
يتم وصف المرسلات على أنها مكونات DWDM لأنها توفر إشارات المصدر والتي يتم بعد ذلك إرسالها متعدد الإرسال. خصائص أجهزة الإرسال البصرية المستخدمة في أنظمة DWDM مهمة للغاية لتصميم النظام. يتم استخدام أجهزة إرسال بصرية متعددة كمصادر للضوء في نظام DWDM. تؤدي بتات البيانات الكهربائية الواردة (0 أو 1) إلى تعديل تيار الضوء (على سبيل المثال ، وميض الضوء = 1 ، غياب الضوء = 0). الليزر تخلق نبضات من الضوء. كل نبضة ضوئية لها طول موجي محدد (لامدا) معبّر عنه بالنانومترات (نانومتر). في نظام يعتمد على الناقل البصري ، يتم إرسال دفق من المعلومات الرقمية إلى جهاز طبقة فعلي ، يكون ناتجه مصدر ضوء (مؤشر LED أو ليزر) يعمل على توصيل كابل الألياف الضوئية. يحول هذا الجهاز الإشارة الرقمية الواردة من النموذج الكهربائي (الإلكترونات) إلى النموذج الضوئي (الفوتونات) (التحويل الكهربائي إلى البصري ، EO). تؤدي العناصر الكهربائية والأصفار إلى مصدر ضوئي يضيء (على سبيل المثال ، ضوء = 1 ، ضوء ضئيل أو معدوم = 0) الضوء في قلب الألياف الضوئية. تحويل EO لا يؤثر على حركة المرور. لم يتغير تنسيق الإشارة الرقمية الأساسية. تنتشر نبضات الضوء عبر الألياف الضوئية عن طريق الانعكاس الداخلي الكلي. في الطرف المستقبل ، يقوم مستشعر بصري آخر (الثنائي الضوئي) باكتشاف نبضات الضوء وتحويل الإشارة الضوئية الواردة مرة أخرى إلى شكل كهربائي. يقوم زوج من الألياف عادةً بتوصيل أي جهازين (أحد ألياف الإرسال ، والآخر يستقبل الألياف).
تتطلب أنظمة DWDM أطوال موجية دقيقة للغاية من الضوء للعمل دون تشويه بين القنوات أو الحديث المتبادل. عادةً ما يتم استخدام عدة أجهزة ليزر فردية لإنشاء القنوات الفردية لنظام DWDM. يعمل كل ليزر بطول موجي مختلف قليلاً. تعمل الأنظمة الحديثة بمسافات 200 و 100 و 50 جيجا هرتز. تدعم الأنظمة الأحدث المباعدة بين 25 جيجا هرتز ويتم التحقيق في المباعدة بين 12.5 جيجا هرتز. بشكل عام ، يمكن العثور على أجهزة إرسال واستقبال DWDM (DWDM SFP ، DWDM SFP + ، DWDM XFP ، إلخ) التي تعمل بسرعة 100 و 50 جيجاهرتز في السوق هذه الأيام.
مرشحات DWDM / DeMux
يتم دمج أطوال موجية متعددة (كلها ضمن نطاق 1550 نانومتر) التي تم إنشاؤها بواسطة أجهزة إرسال متعددة وتعمل على ألياف مختلفة في الألياف واحد عن طريق مرشح بصري (مرشح Mux). يشار إلى إشارة الخرج الخاصة بمضاعف الإرسال البصري كإشارة مركبة. في الطرف المستقبل ، يفصل مرشح الإسقاط البصري (مرشح DeMux) جميع أطوال الموجات الفردية للإشارة المركبة إلى ألياف فردية. تقوم الألياف الفردية بتمرير أطوال الموجات متعددة الإرسال إلى أكبر عدد من أجهزة الاستقبال البصرية. عادة ، يتم تضمين مكونات Mux و DeMux (الإرسال والاستقبال) في حاوية واحدة. يمكن أن تكون أجهزة Mux / DeMux الضوئية سلبية. إشارات المكوّنات متعددة ومُنزلة بصريًا بصريًا ، وليس إلكترونيًا ، وبالتالي لا يلزم وجود مصدر طاقة خارجي. الشكل أدناه هو عملية DWDM ثنائية الاتجاه. يتم الجمع بين نبضات الضوء N من أطوال موجية مختلفة تحملها ألياف مختلفة N بواسطة DWDM Mux . يتم مضاعفة إشارات N على زوج من الألياف الضوئية. يستقبل DWDM DeMux الإشارة المركبة ويفصل كل إشارة من إشارات مكون N ويمرر كل منها إلى ليف. تمثل أسهم إشارة الإرسال والاستقبال معدات من جانب العميل. هذا يتطلب استخدام زوج من الألياف البصرية. واحد للإرسال ، واحد للإستلام.
بصري إضافة / إسقاط معددات
وظيفة إرسال / إسقاط بصري (أي OADMs) لها وظيفة مختلفة من "إضافة / إسقاط" ، مقارنة مع مرشحات Mux / DeMuxfilters. فيما يلي شكل يوضح تشغيل OADM أحادي القناة. تم تصميم OADM لإضافة أو إسقاط الإشارات الضوئية ذات طول موجة معين. من اليسار إلى اليمين ، يتم تقسيم الإشارة المركبة الواردة إلى مكونين ، الإسقاط والعبور. يعمل OADM على إسقاط دفق الإشارة الضوئية الحمراء فقط. يتم تمرير دفق الإشارة المسقط إلى مستقبل جهاز العميل. يتم مضاعفة الإشارات الضوئية المتبقية التي تمر عبر OADM مع دفق إشارة إضافة جديد. يضيف OADM تيار إشارة أحمر بصريًا جديدًا ، يعمل بنفس الطول الموجي للإشارة المسقطة. يتم دمج تيار الإشارة الضوئية الجديد مع إشارات المرور لتشكيل إشارة مركبة جديدة.
يطلق على OADM المصممة للعمل عند الأطوال الموجية DWDM DWDM OADM ، بينما يطلق على الأطوال الموجية CWDM CWDM OADM . كل منهما يمكن العثور عليها في السوق الآن.
مضخمات بصرية
تعمل المكبرات الضوئية على زيادة السعة أو إضافة مكاسب إلى الإشارات الضوئية التي تمر على الألياف عن طريق تحفيز فوتونات الإشارة مباشرة مع طاقة إضافية. هم "في الألياف" الأجهزة. تضخِّم المكبرات الضوئية الإشارات الضوئية عبر مجموعة واسعة من الأطوال الموجية. هذا مهم جدا لتطبيق نظام DWDM. مضخمات الألياف بالإربيوم المخدرة (EDFAs) هي النوع الأكثر شيوعًا من مضخمات الألياف الضوئية. تسمى EDFAs المستخدمة في أنظمة DWDM أحيانًا DWDM EDFA ، مقارنةً بتلك المستخدمة في أنظمة CATV أو SDH. لتمديد مسافة نقل نظام DWDM الخاص بك ، يمكنك الحصول على جميع أنواع المكبرات البصرية في Fiberstore ، بما في ذلك DWDM EDFA و CATV EDFA و SDH EDFA و EYDFA و Raman Amplifier وما إلى ذلك (فيما يلي رقم يوضح عملية DWDM EDFA.)
المستجيبات (محولات الأطوال الموجية)
تقوم المستجيبات بتحويل الإشارات الضوئية من طول موجي وارد إلى طول موجي صادر آخر مناسب لتطبيقات DWDM. مرسلات هي محولات الطول الموجي الضوئية (OEO). يقوم المستجيب بإجراء عملية OEO لتحويل الأطوال الموجية للضوء ، ومن ثم يطلق عليها بعض الأشخاص اسم "OEO" لفترة قصيرة. داخل نظام DWDM ، يحول المرسل المستجيب الإشارة البصرية للعميل مرة أخرى إلى إشارة كهربائية (OE) ثم يؤدي إما وظائف 2R (Reamplify ، Reshape) أو 3R (Reamplify ، Reshape ، و Retime). يوضح الشكل أدناه عملية الإرسال والاستقبال ثنائية الاتجاه. يوجد مستجيب بين جهاز عميل ونظام DWDM. من اليسار إلى اليمين ، يستقبل جهاز الإرسال المستجيب تيار بت بصري يعمل بطول موجة واحد معين (1310 نانومتر). يحول المستجيب طول موجة التشغيل لدفق البتات الوارد إلى طول موجة متوافق مع الاتحاد الدولي للاتصالات. ينقل إخراجها إلى نظام DWDM. على جانب التلقي (من اليمين إلى اليسار) ، يتم عكس العملية. يستقبل جهاز الإرسال / الاستقبال تيار البتات المتوافق مع الاتحاد الدولي للاتصالات ويحول الإشارات مرة أخرى إلى الطول الموجي المستخدم من قبل الجهاز العميل.
تستخدم المستجيبات عمومًا في أنظمة إدارة الطلب على المياه (2.5 إلى 40 جيجابت في الثانية) ، بما في ذلك ليس فقط أنظمة DWDM ، ولكن أيضًا أنظمة CWDM. يوفر Fiberstore العديد من أجهزة الإرسال والاستقبال WDM (محولات OEO) مع منافذ وحدة مختلفة (SFP إلى SFP ، SFP + إلى SFP + ، XFP إلى XFP ، إلخ).
كيف تعمل مكونات نظام DWDM مع تقنية DWDM
نظرًا لأن نظام DWDM يتكون من هذه المكونات الخمسة ، فكيف يعملان معًا؟ توضح الخطوات التالية الإجابة (كما يمكنك رؤية البنية الكاملة لنظام DWDM الأساسي في الشكل أدناه):
باستخدام تقنية DWDM ، توفر أنظمة DWDM عرض النطاق الترددي لكميات كبيرة من البيانات. في الواقع ، تتزايد سعة أنظمة DWDM مع تقدم التقنيات التي تتيح تباعدًا أكبر ، وبالتالي أعدادًا أكبر من الأطوال الموجية. ولكن DWDM يتخطى أيضًا النقل ليصبح أساسًا للشبكات الضوئية بالكامل مع توفير الطول الموجي والحماية القائمة على الشبكات. التبديل في الطبقة الضوئية سيمكّن هذا التطور ، وكذلك بروتوكولات التوجيه التي تسمح لمسارات الضوء باجتياز الشبكة بنفس الطريقة التي تعمل بها الدوائر الافتراضية اليوم. مع تطور التقنيات ، قد تحتاج أنظمة DWDM إلى مكونات أكثر تقدمًا لممارسة مزايا أكبر.
