|
Основы WDM
Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM) описывает концепцию объединения нескольких потоков данных по одному физическому волоконно-оптическому кабелю. Такое увеличение емкости кабеля достигается исходя из фундаментального принципа физика, гласящего, что лучи света с разными длинами волн не взаимодействуют между собой. Основная идея систем WDM состоит в использовании нескольких длин волн (или частот) для передачи отдельного потока данных на каждой из них.
Эта функциональность достигается с помощью нескольких компонент. Во-первых, передаваемые данные должны посылаться на определенной несущей длине волны. Обычно волоконно-оптические системы используют 3 длины волны - 850, 1310 и 1550 нм. Если входной сигнал является оптическим и передается на одной из этих длин волн, он должен быть преобразован для передачи с длиной волны спектра WDM. При наличии нескольких независимых входных сигналов, каждый из них должен быть преобразован для передачи на своей длине волны в рамках этого. Затем эти сигналы объединяются с помощью оптической системы (представляющей собой по сути систему линз) таким образом, что большая часть мощности всех сигналов передается по одному оптическому волокну. На другом конце линии световые сигналы разделяются с помощью сплиттера (еще одной системы линз) на несколько каналов. Каждый из этих каналов проходит через фильтры, отделяющие только одну из длин волн. В конце концов, каждая из отделенных длин волн попадает на свой приемник, который преобразует ее в исходный вид (оптический на длинах волн 850, 1310 и 1550 нм или медный).
Существует два типа систем WDM обеспечивающих грубое (CWDM) или плотное (DWDM) разделение шкалы длин волн. Системы CWDM обычно обеспечивают передачу от 8 до 16 длин волн с шагом в 20 нм, от 1310 до 1630 нм. Системы DWDM работают с количеством длин волн до 144, обычно с шагом менее 2 нм примерно в том же диапазоне длин волн.
Кто использует WDM?
WDM (CWDM или DWDM) обычно используется по одной из двух причин. Первая и главная причина использования технологий WDM состоит в увеличении емкости оптического волокна. В этом случае большое количество потоков данных передаются по небольшому количеству оптических кабелей. Это дает возможность значительно увеличить пропускную способность оптического кабеля. Так, по кабелям проложенным по дну океана, передаются до 144 каналов OC-192. При скорости 10 Гбит/с на канал, общая пропускная способность каждого волокна составит 1,44 Тбит/с (то есть 12 000 000 000 000 бит в секунду). Конечно в большинстве случаев такой уровень скоростей не требуется, обычной задачей является передача нескольких потоков Gigabit Ethernet по одной паре волокон, когда дополнительных пар уже нет. Во многих случаях проложить новый оптический кабель оказывается слишком дорого или просто невозможно. В этих случаях использование технологии WDM является единственной возможностью для увеличения пропускной способности.
Другой причиной использования WDM появилась сравнительно недавно, когда все большее число заказчиков стали использовать высокоскоростные каналы связи. В этом случае оператор связи предоставляет заказчикам, имеющих офисы в разных точках города, длины волн в своем кабеле для организации каналов "точка-точка". Например, крупная компания, имеющая два здания на разных концах города, может поставить задачу их объединения с помощью Gigabit Ethernet. Для решения этой проблемы оператор может развернуть либо сеть Gigabit Ethernet, либо сеть WDM. В первом случае все последующие заказчики также будут вынуждены переходить на Gigabit Ethernet. В случае использования WDM, заказчики могут выбирать OC-3, OC-12 или даже Fibre Channel в качестве протокола для объединения своих филиалов. Конечно развертывание сети Gigabit Ethernet требует меньших затрат и достаточно часто используется для предоставления услуг в городских сетях, но при использовании WDM оператору нет необходимости заботиться о том, какой протокол или технология используется заказчиками, что дает возможность более гибкого предоставления услуг.
Как используется WDM?
Существует множество конфигураций систем WDM в зависимости от требуемого типа сети. В простейшем случае несколько каналов Gigabit Ethernet могут подключаться к системе WDM непосредственно с коммутатора или маршрутизатора. Система WDM преобразует эти каналы для передачи по одной паре волокон. На другом конце оптической линии (возможно находящемся на значительном удалении) другая точно такая же система преобразует сигнал в обычные интерфейсы Gigabit Ethernet.
При предоставлении операторского сервиса на базе отдельных длин волн обычно требуется больше компонент. Во-первых, для подключения заказчика обычно необходим транспондер. Это устройство преобразует входную длину волны в одну из используемых в диапазоне WDM. Иногда транспондеры подключаются к сетевому оборудованию с помощью медного кабеля, но чаще используется многомодовое оптическое соединение. Мультиплексор ввода/вывода (add-drop, OADM) объединяет длины волн на выходе и разделяет их на входе. Часто несколько таких мультиплексоров устанавливаются для работы с большим числом каналов. Мультиплексоры могут объединять несколько длин волн на одном модуле или даже быть предназначены для работы только с одной длиной волны, это зависит от нужд узла сети. Многоцветный (состоящий из нескольких длин волн) сигнал может передаваться в линейных или кольцевых топологиях. При использовании и той и другой топологии в промежуточных узлах производится добавление или отвод одной или нескольких длин волн. Остальные длины волн свободно проходят через такой узел с очень небольшим затуханием. Решение WDM обеспечивает соединения "точка-точка" путем ввода в линию длины волны в одном месте с ее последующим отводом в другом. В кольцевых топологиях сигнал может передаваться по кольцу в любых направлениях, что обеспечивает отказоустойчивость системы. В случае разрыва кольца система начинает работу по линейной топологии без резервирования.
Одной из важнейших характеристик систем WDM является затухание. Системы WDM могут обеспечивать соединения на расстояниях более 70 км, но для преодоления этих расстояний нужно либо ставить регенераторы сигнала или использовать оптические усилители (EDFA), которые обеспечивают линейное увеличение мощности сигнала во всем спектре WDM. Эти устройства являются достаточно дорогостоящими и всегда необходимо аккуратно рассчитывать расстояния между узлами и затухание, вносимое оптическими соединителями, сплиттерами, мультиплексорами и другими элементами оптической сети.
MRV предлагает полный спектр продукции WDM от простых оптимизаторов и двухканальных систем до полных решений CWDM/DWDM, способных передавать до 48 каналов по 2,5 Гбит/с каждый. Кроме того, MRV предлагает уникальные "цветные" модули GBIC и кабели с функциональностью OADM. "Цветной" GBIC - это оптический модуль Gigabit Ethernet для коммутаторов и маршрутизаторов, который передает оптический сигнал на одной из длин волн WDM. Он избавляет от необходимости приобретения дорогостоящего модуля транспондера, предоставляя данные в виде, уже готовом к использованию в системах WDM. Кабель OADM развивает эту концепцию. Вместо установки целой системы WDM, MRV предлагает использовать простой оптический соединительный шнур, который работает как мультиплексор ввода/вывода для одной длины волны. В паре с модулями GBIC это дает возможность разворачивания сети WDM с помощью существующих коммутаторов и маршрутизаторов, без необходимости использования специализированных систем WDM.
Ссылки по теме
|
www.mrv.com
