Un aperçu de la technologie DWDM et des composants du système DWDM
Les télécommunications utilisent largement les techniques optiques dans lesquelles la porteuse appartient au domaine optique classique. La modulation d’onde permet la transmission de signaux analogiques ou numériques jusqu’à quelques gigahertz (GHz) ou gigabits par seconde (Gbps) sur une porteuse de très haute fréquence, typiquement de 186 à 196 THz. En fait, le débit peut être encore augmenté en utilisant plusieurs ondes porteuses qui se propagent sans interaction significative sur une seule fibre. Il est évident que chaque fréquence correspond à une longueur d'onde différente. Le multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM) est réservé pour un espacement de fréquence très proche. Ce blog présente une introduction à la technologie DWDM et aux composants du système DWDM. Le fonctionnement de chaque composant est discuté individuellement et l'ensemble de la structure d'un système DWDM fondamental est présenté à la fin de ce blog.
Introduction à la technologie DWDM
La technologie DWDM est une extension du réseau optique. Les périphériques DWDM (multiplexeur, ou multiplexeur) combinent la sortie de plusieurs émetteurs optiques pour la transmission sur une seule fibre optique. À la réception, un autre périphérique DWDM (démultiplexeur, ou DeMux en abrégé) sépare les signaux optiques combinés et transmet chaque canal à un récepteur optique. Une seule fibre optique est utilisée entre les périphériques DWDM (par sens de transmission). Au lieu de nécessiter une fibre optique par paire d'émetteur et de récepteur, le DWDM permet à plusieurs canaux optiques d'occuper un seul câble de fibre optique. Comme indiqué ci-dessous, en adoptant la technologie gaussienne AAWG de haute qualité, le FOCC DWDM Mux / Demux offre une faible perte d’insertion (typiquement 3,5 dB) et une grande fiabilité. Grâce à la structure mise à niveau, ces multiplexeurs et démultiplexeurs DWDM peuvent offrir une installation plus facile.
Un avantage clé du DWDM est qu’il est indépendant du protocole et du débit. Les réseaux basés sur DWDM peuvent transmettre des données en IP, ATM, SONET, SDH et Ethernet. Par conséquent, les réseaux DWDM peuvent transporter différents types de trafic à des vitesses différentes sur un canal optique. La transmission vocale, la messagerie électronique, les données vidéo et multimédia ne sont que quelques exemples de services pouvant être transmis simultanément dans les systèmes DWDM. Les systèmes DWDM ont des canaux à des longueurs d'onde espacées de 0,4 nm.
Le DWDM est un type de multiplexage par répartition en fréquence (FDM). Une propriété fondamentale de la lumière est que des ondes lumineuses individuelles de différentes longueurs d'onde peuvent coexister indépendamment dans un milieu. Les lasers sont capables de créer des impulsions de lumière avec une longueur d'onde très précise. Chaque longueur d'onde individuelle de la lumière peut représenter un canal d'information différent. En combinant des impulsions lumineuses de différentes longueurs d'onde, de nombreux canaux peuvent être transmis simultanément sur une même fibre. Les systèmes à fibres optiques utilisent des signaux lumineux dans la bande infrarouge (longueur d'onde de 1 mm à 400 nm) du spectre électromagnétique. Les fréquences de la lumière dans la plage optique du spectre électromagnétique sont généralement identifiées par leur longueur d'onde, bien que la fréquence (distance entre lambdas) fournisse une identification plus spécifique.
Composants du système DWDM
Un système DWDM est généralement composé de cinq composants: émetteurs / récepteurs optiques, filtres DWDM Mux / DeMux, multiplexeurs optiques à insertion / extraction (OADM), amplificateurs optiques, transpondeurs (convertisseurs de longueur d'onde).
Emetteurs / Récepteurs Optiques
Les émetteurs sont qualifiés de composants DWDM car ils fournissent les signaux sources qui sont ensuite multiplexés. Les caractéristiques des émetteurs optiques utilisés dans les systèmes DWDM sont très importantes pour la conception du système. Plusieurs émetteurs optiques sont utilisés comme sources de lumière dans un système DWDM. Les bits de données électriques entrants (0 ou 1) déclenchent la modulation d'un flux lumineux (par exemple, un éclair lumineux = 1, l'absence de lumière = 0). Les lasers créent des impulsions de lumière. Chaque impulsion lumineuse a une longueur d'onde exacte (lambda) exprimée en nanomètres (nm). Dans un système à porteuse optique, un flux d'informations numériques est envoyé à un dispositif à couche physique dont la sortie est une source de lumière (une LED ou un laser) qui assure l'interface entre un câble à fibres optiques. Ce dispositif convertit le signal numérique entrant électrique (électrons) en optique (photons) (conversion électrique en optique, EO). Les zéros et les zéros électriques déclenchent une source de lumière qui clignote (par exemple, lumière = 1, peu ou pas de lumière = 0) dans le cœur d’une fibre optique. La conversion EO n'affecte pas le trafic. Le format du signal numérique sous-jacent est inchangé. Les impulsions lumineuses se propagent dans la fibre optique par réflexion interne totale. À la réception, un autre capteur optique (photodiode) détecte les impulsions lumineuses et reconvertit le signal optique entrant en forme électrique. Une paire de fibres connecte généralement deux périphériques (un en émission, un en réception).
Les systèmes DWDM nécessitent des longueurs d'ondes de lumière très précises pour fonctionner sans distorsion entre canaux ni diaphonie. Plusieurs lasers individuels sont généralement utilisés pour créer les canaux individuels d'un système DWDM. Chaque laser fonctionne à une longueur d'onde légèrement différente. Les systèmes modernes fonctionnent avec un espacement de 200, 100 et 50 GHz. Les systèmes plus récents prennent en charge l’espacement de 25 GHz et l’espacement de 12,5 GHz est à l’étude. De manière générale, les émetteurs-récepteurs DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, etc.) fonctionnant à 100 et 50 GHz sont actuellement disponibles sur le marché.
Filtres DWDM Mux / DeMux
Plusieurs longueurs d'onde (toutes situées dans la bande des 1550 nm) créées par plusieurs émetteurs et fonctionnant sur des fibres différentes sont combinées sur une fibre au moyen d'un filtre optique (filtre Mux). Le signal de sortie d'un multiplexeur optique est appelé signal composite. À la réception, un filtre optique anti-goutte (filtre DeMux) sépare toutes les longueurs d'onde individuelles du signal composite vers les fibres individuelles. Les fibres individuelles transmettent les longueurs d'onde démultiplexées à autant de récepteurs optiques. En règle générale, les composants Mux et DeMux (émission et réception) sont contenus dans un seul boîtier. Les appareils optiques Mux / DeMux peuvent être passifs. Les signaux en composantes sont multiplexés et démultiplexés de manière optique et non électronique. Par conséquent, aucune source d'alimentation externe n'est requise. La figure ci-dessous est une opération DWDM bidirectionnelle. N impulsions lumineuses de N longueurs d'ondes différentes portées par N fibres différentes sont combinées par un multiplexeur multiplexé en multiplex . Les N signaux sont multiplexés sur une paire de fibres optiques. Un DWDM DeMux reçoit le signal composite, sépare chacun des N signaux composant et les transmet à une fibre. Les flèches de signal transmis et de réception représentent un équipement côté client. Cela nécessite l'utilisation d'une paire de fibres optiques; un pour transmettre, un pour recevoir.
Multiplexeurs Add / Drop optiques
Les multiplexeurs d'ajout / abandon optiques (c.-à-d. Les OADM) ont une fonction différente de "Ajout / Suppression" par rapport aux filtres Mux / DeMux. Voici une figure qui montre le fonctionnement d'un OADM à 1 canal. Cet OADM est conçu pour uniquement ajouter ou supprimer des signaux optiques d'une longueur d'onde particulière. De gauche à droite, un signal composite entrant est divisé en deux composantes: chute et transmission. L'OADM supprime uniquement le flux de signal optique rouge. Le flux de signal supprimé est transmis au récepteur d'un périphérique client. Les signaux optiques restants qui passent par l'OADM sont multiplexés avec un nouveau flux de signal ajouté. L'OADM ajoute un nouveau flux de signal optique rouge, qui fonctionne à la même longueur d'onde que le signal supprimé. Le nouveau flux de signal optique est combiné aux signaux d'intercommunication pour former un nouveau signal composite.
Les OADM conçus pour fonctionner aux longueurs d'onde DWDM sont appelés OADM DWDM , tandis que ceux fonctionnant aux longueurs d'onde CWDM sont appelés OADM CWDM . Les deux d'entre eux peuvent être trouvés sur le marché maintenant.
Amplificateurs Optiques
Les amplificateurs optiques augmentent l'amplitude ou ajoutent un gain aux signaux optiques transmis sur une fibre en stimulant directement les photons du signal avec une énergie supplémentaire. Ce sont des appareils "en fibre". Les amplificateurs optiques amplifient les signaux optiques sur une large gamme de longueurs d'onde. Ceci est très important pour l’application du système DWDM. Les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA) sont le type d'amplificateur optique dans la fibre le plus couramment utilisé. Les EDFA utilisés dans les systèmes DWDM sont parfois appelés DWDM EDFA, comparés à ceux utilisés dans les systèmes CATV ou SDH. Pour augmenter la distance de transmission de votre système DWDM, vous pouvez obtenir tous les types d’ amplificateurs optiques dans le Fiberstore, y compris les amplificateurs DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA, et amplificateur Raman, etc. DWDM EDFA.)
Transpondeurs (Convertisseurs de longueurs d'onde)
Les transpondeurs convertissent les signaux optiques d'une longueur d'onde entrante en une autre longueur d'onde sortante adaptée aux applications DWDM. Les transpondeurs sont des convertisseurs de longueur d'onde opto-électriques-optiques (OEO). Un transpondeur effectue une opération OEO pour convertir les longueurs d'onde de la lumière, ainsi certaines personnes les ont appelées "OEO". Dans le système DWDM, un transpondeur reconvertit le signal optique du client en signal électrique (OE), puis exécute les fonctions 2R (Reamplify, Reshape) ou 3R (Reamplify, Reshape et Retime). La figure ci-dessous montre le fonctionnement d'un transpondeur bidirectionnel. Un transpondeur est situé entre un périphérique client et un système DWDM. De gauche à droite, le transpondeur reçoit un train de bits optique fonctionnant à une longueur d'onde particulière (1310 nm). Le transpondeur convertit la longueur d'onde de fonctionnement du train de bits entrant en une longueur d'onde conforme à l'UIT. Il transmet sa sortie dans un système DWDM. Du côté de la réception (de droite à gauche), le processus est inversé. Le transpondeur reçoit un train de bits conforme à l'UIT et reconvertit les signaux à la longueur d'onde utilisée par le dispositif client.
Les transpondeurs sont généralement utilisés dans les systèmes WDM (2,5 à 40 Gbps), y compris non seulement les systèmes DWDM, mais également les systèmes CWDM. Fiberstore fournit divers transpondeurs WDM (convertisseurs OEO) avec différents ports de module (SFP à SFP, SFP + à SFP +, XFP à XFP, etc.).
Comment les composants du système DWDM fonctionnent-ils avec la technologie DWDM?
Le système DWDM étant composé de ces cinq composants, comment fonctionnent-ils ensemble? Les étapes suivantes donnent la réponse (vous pouvez également voir toute la structure d’un système DWDM fondamental dans la figure ci-dessous):
Utilisant la technologie DWDM, les systèmes DWDM fournissent la bande passante nécessaire pour de grandes quantités de données. En fait, la capacité des systèmes DWDM augmente à mesure que progressent les technologies qui permettent un espacement plus étroit, et donc un nombre plus élevé de longueurs d'onde. Mais le DWDM va également au-delà du transport pour devenir la base du réseau tout optique avec provisioning en longueur d'onde et protection par maille. La commutation au niveau de la couche photonique permettra cette évolution, de même que les protocoles de routage qui permettent aux chemins de lumière de traverser le réseau de la même manière que les circuits virtuels le font aujourd'hui. Avec le développement des technologies, les systèmes DWDM peuvent nécessiter des composants plus avancés pour offrir de plus grands avantages.
