14 июня 2022
Мультиплексор – пассивное устройство, которое предназначено для сбора отдельных оптических сигналов разных длин волн для передачи их по одному волокну. В то же время мультиплексор выполняет и обратную операцию – демультиплескирование: принимает сигнал с другой стороны линии и разделяет его на отдельные каналы.
Технология WDM (Wavelength Division Multiplexing) позволяет передавать большее количество информации в оптоволоконных сетях, увеличив количество полудуплексных каналов до двух (Tx и Rx в одном волокне). Для дальнейшего увеличения передачи информации получила развитие технология CWDM (Coarse WDM – грубое спектральное уплотнение). Принцип работы аналогичен технологии WDM, однако, удалось объединить в одном канале до 18 различных длин волн с шагом 20 нм. Таким образом, технология грубого спектрального уплотнения позволила использовать для передачи 9 дуплексных каналов всего одно оптическое волокно, а каналы сделать независимыми друг от друга. Такая плотность все равно была недостаточной, поэтому появилась новая технология – DWDM (Dense WDM – тонкое спектральное уплотнение).
CWDM позволяет использовать несколько разных линий связи в одном оптическом волокне за счет того, что каждый канал образовывается при помощи двух лазеров с шагом в 20 нанометров, при этом лазеры работают на разных длинах волн.
DWDM же является логическим продолжением CWDM – принцип работы аналогичен: волокно одновременно пропускает несколько десятков лазерных сигналов, каждый из которых имеет свою длину волны, отличную от других. Большая плотность каналов истекает из-за того, что увеличена точность модулей оптического уплотнения – разница между несущими длинами волн в этой технологии достигает 25 ГГц.
Несмотря на большую дороговизну систем DWDM, они обладают и преимуществами:
- DWDM пропускает до 80 дуплексных каналов в одном оптическом волокне, в отличие от 9 дуплексных каналов CWDM.
- Благодаря использованию EDFA усилителя возможно использование технологии DWDM для передачи информации на расстояния большие, чем это возможно для CWDM.
- DWDM работает в диапазоне 1525-1565 нм (диапазон наибольшей прозрачности) – это дает выигрыш в затухании в 1,5-2 раза. Это также позволяет системе DWDM организовать большее количество каналов на расстояние в 80 и более км при аналогичном оптическом бюджете, что и у системы CWDM.
Наиболее эффективными устройствами, предназначенными для волнового уплотнения DWDM, являются мультиплексоры AAWG (Athermal Arrayed Waveguide Grating). В AAWG мультиплексорах используются модули, которые не требует электрической энергии и имеют возможность применения специальных спектральных фильтров (Gaussian или Flattop).
Преимущества:
- Высокая изоляция каналов;
- Малые вносимые потери;
- Малые поляризационные потери;
- Использование 96 каналов;
- Порты мониторинга;
- Использование частоты на 50/100 ГГц в интервале длины волны от 1526 нм до 1565 нм.
Используются в сетях DWDM Transmission, Metro Area Networks, Long-haul Networks, PON Networks, Building Blocks for ROADM, Building Blocks for VMUX.
Применение фильтров в технологии AAWG
GAUSSIAN, ФИЛЬТР ГАУССА
Фильтр Гаусса – это фильтр, импульсная характеристика которого соответствует функции Гаусса. Фильтр Гаусса максимально уменьшает отклонения от входных данных переходной функции. Иными словами – уменьшает реакцию системы на входное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях во время нарастания и спада.
Это связано с тем, что фильтр Гаусса имеет минимальную групповую задержку, то есть быстрое прохождение исходных данных через ядро фильтра. Математически фильтр Гаусса представляет собой свёртку входного сигнала и функции Гаусса. Обычно используется в цифровой обработке сигналов с целью снижения уровня шума для двумерных сигналов.
FLAT-TOP, ФИЛЬТР С ПЛОСКОЙ ВЕРШИНОЙ
Фильтр с плоской вершиной имеет лучшую точность амплитуды в частотной области. Соответственно, он обладает очень маленькой пульсацией, менее 0.01 дБ. Точность частоты фильтра с плоской вершиной несколько хуже чем у фильтра Гаусса, поэтому он обычно используется для данных, где частотные пики различны и хорошо отделены друг от друга.
Чаще всего фильтры с плоской вершиной используются для калибровки.
ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ
Таким образом, мультиплексоры с технологией DWDM показывают себя эффективнее мультиплексоров CWDM, поскольку DWDM мультиплексоры имеют большее количество каналов передачи информации по одному оптоволокну, а также обладают возможностью применения усилителя EDFA, что позволяет осуществлять построение систем связи на расстояния большие, чем это возможно при использовании технологии CWDM.
Однако, если рассматривать расстояния до 80 км, то целесообразно использование как раз-таки мультиплексоров CWDM. Они обладают низкой потребляемой мощностью и меньшими сопутствующими затратами при использовании их в ВОЛС.
Подводя итоги в выборе между DWDM и CWDM, выводы получаются следующими: если система связи строится на большое расстояние, рассчитывается на высокие нагрузки и необходима большая емкость – необходимо делать выбор в сторону мультиплексоров DWDM. Если же требования не настолько высоки – целесообразным и экономичным будет использование CWDM мультиплексоров.
Если говорить о AAWG DWDM, то при построении системы DWDM важным условием может быть отсутствие питания или нестандартные диапазоны температур. Мультиплексоры DWDM с технологией AAWG позволяет работать в широком диапазоне температур. Модуль AAWG является полностью пассивным устройством благодаря компенсации теплового расширения чипа. При выборе фильтра следует учитывать, что Gaussian имеет меньшие затухания по сравнению с Flat-Top, однако его стоимость несколько выше.
Мультиплексор DWDM AAWG 32 канала
