Sieci optyczne DWDM
- Adam Urbanek,
- 01.11.2000
Spektakularna popularność przekazów medialnych przez Internet powoduje, że trafik w sieciach szkieletowych infrastruktury globalnej podwaja się już co trzy miesiące, stając się jednocześnie główną przyczyną pogarszających się warunków transmisji informacji. Antidotum na dalszy rozwój takiej sytuacji jest szybkie wdrażanie sieci optycznych o terabitowych przepływnościach - działających w technologii zwielokrotnienia falowego DWDM.
Spektakularna popularność przekazów medialnych przez Internet powoduje, że trafik w sieciach szkieletowych infrastruktury globalnej podwaja się już co trzy miesiące, stając się jednocześnie główną przyczyną pogarszających się warunków transmisji informacji. Antidotum na dalszy rozwój takiej sytuacji jest szybkie wdrażanie sieci optycznych o terabitowych przepływnościach - działających w technologii zwielokrotnienia falowego DWDM.
Zwielokrotnienie falowe WDM (Wave Division Multiplexing) umożliwia zwielokrotnienie przepływności światłowodu przez równoległą, równoczesną i niezależną transmisję wielu kanałów optycznych, czyli promieni laserowych o różnych długościach fali świetlnej (transmisja kolorowa) – prowadzonych w jednym włóknie światłowodowym. Zwyczajowo przyjmuje się, że sam sposób zwielokrotnienia oraz zwielokrotnienia do kilku lub kilkunastu fal optycznych w jednym oknie włókna światłowodowego oznacza się jako WDM, natomiast zwielokrotnienia o większej liczbie kanałów i większej gęstości (odstęp międzyfalowy 0,8 nm) określa się przez gęste DWDM (Dense WDM), a także jako ultragęste UWDM (Ultra WDM) przy odstępach międzykanałowych 0,4 nm (80 kanałów) lub mniejszych. Uzyskiwana w ten sposób łączna i jednokierunkowa przepływność w pojedynczym włóknie światłowodowym może znacznie przekraczać umowną wielkość 10 Gb/s, a już istniejące, kompletne rozwiązania komercyjne umożliwiają transmisję przez pojedyncze włókno światłowodu z szybkością 3,2 Tb/s w technologii UWDM. W warunkach laboratoryjnych uzyskuje się szybkości ponad 5 Tb/s i bada się przepływności sięgające 10 Tb/s przez jedno włókno (2001 r).
Potrzeba stosowania coraz wyższych szybkości transmisji nie tylko w łączach długodystansowych wymusiła opracowanie i stosowanie radykalnie innych technologii przekazu optycznego, bardziej wydajnych z punktu widzenia wykorzystania istniejących traktów i zasobów światłowodowych. Dzięki temu podnoszenie przepływności w ogólnie pojętych sieciach światłowodowych następuje szybciej niż samo zapotrzebowanie i podwaja się średnio częściej niż co dwa lata, nie powodując globalnej blokady przepływu informacji na świecie.
Zasadniczy postęp w uzyskiwaniu większych szybkości transmisji w pojedynczym włóknie światłowodowym dokonał się dopiero niedawno przez sukcesywne wdrażanie technologii zwielokrotnienia falowego WDM (Wavelength Division Multiplexing) - jedynie przez zwiększenie liczby kanałów optycznych o różnej długości fali #955; prowadzonych w pojedynczym włóknie optycznym. W pierwszych, najprostszych systemach zwielokrotnienia stosowano jedynie dwa kanały częstotliwościowe, lokowane oddzielnie w drugim i trzecim oknie transmisyjnym włókna światłowodowego. Obecnie są to już setki kanałów optycznych prowadzonych głównie w trzecim oknie optycznym pojedynczego włókna.
Dlaczego zwielokrotnienie DWDM?
W tradycyjnych sieciach optycznych SDH/SONET, które poprzedzały wdrożenie technologii wielofalowej DWDM (Dense WDM), stosowano prawie wyłącznie włókna wielomodowe działające w drugim oknie światłowodowym w pasmie 1310 nm, z przepływnością 2,5 Gb/s lub najwyżej 10 Gb/s (STM-64). W działaniu współczesnych aplikacji prędkości te są o wiele za małe do równoczesnego prowadzenia transmisji przez sieci szkieletowe użytkowane przez tysiące klientów i to nie tylko internetowych. Teraz w rdzeniu sieci globalnej potrzeba terabitowych (Tb/s) i petabitowych (Pb/s) szybkości do serwowania wideoprzekazów działających w czasie rzeczywistym, a czas wkrótce pokaże, czy i takie gigantyczne przepływności na długo wystarczą.
Zwiększenie przepływności toru przez powielenie falowe kanałów informacyjnych na bliskich, lecz różnych częstotliwościach pracy jest określane jako zwielokrotnienie falowe z podziałem długości fal WDM (Wavelength Division Multiplexing). Wymaga ono spójnego źródła światła z laserów jednoczęstotliwościowych o wąskiej charakterystyce widma i bardzo stabilnej częstotliwości pracy, jednomodowych światłowodów SMF (Single Mode Fiber) o odpowiednio ukształtowanej charakterystyce przenoszenia oraz elementów do przezroczystej multipleksacji i demultipleksacji fal optycznych o różnych długościach fal. Możliwa jest wtedy jednoczesna transmisja w jednym włóknie wielu fal optycznych o niewiele różniących się częstotliwościach, z których każda stanowi odrębny kanał transmisyjny o ustalonej maksymalnej szybkości transmisji, wynoszącej obecnie 2,5 Gb/s (STM-16), 10 Gb/s (STM-64) czy 40 Gb/s (STM-256). Sumaryczna przepływność takiego włókna ulega jednak zwielokrotnieniu tyle razy, ile jest optycznych fal nośnych prowadzonych w jednym włóknie światłowodu.