Історія і причини появи CWDM рішень
Технологія спектрального ущільнення каналів з поділом по довжинах хвиль з'явилася на початку 80-х років і спочатку призначалася для магістральних ліній зв'язку, але з 90-х років WDM стала широко застосовуватися в міських і регіональних мережах MAN (Metropolitan Access Network). На думку фахівців, розвиток волоконної оптики і волоконно-оптичних систем передачі, включаючи технологію WDM, незважаючи на досягнуті успіхи все ще знаходиться в середині свого шляху. Міські мережі дуже чутливі до вартості обладнання і для них найбільш цікавою і перспективною технологією стало «нещільне» мультиплексування з поділом по довжині хвилі ( «розріджений» спектральний ущільнення) - CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing). Розвиток систем WDM стало можливо завдяки поліпшенню технології оптичного волокна, яка дала змогу на порядок розширити робочу смугу пропускання оптичного волокна: з 30 до 340 нм. Загасання в смузі пропускання плавно змінювалося в відносно невеликих межах: ± 3 дБ, що в свою чергу дозволило значно (в 10-50 разів) збільшити крок несучих і тим самим істотно спростити фільтрацію несучих на приймальній стороні, виключивши дорогі елементи. З'явився новий клас рішень - CWDM. CWDM є технологією передачі даних, яка дозволяє дуплексну передачу різних протоколів через оптичне волокно. Технологія спектрального ущільнення застосовується для більш ефективного використання існуючої волоконно-оптичної інфраструктури та підвищення пропускної здатності оптичних волокон. Застосування CWDM дозволяє знизити витрати на прокладку нового оптичного кабелю.
Область застосування CWDM
Багато мереж великих міст не модернізувалися вже десять років. Постійне збільшення трафіку призвело деякі зони до того, що у них вже майже не залишилося ресурсів для зростання. Недостатня пропускна здатність мережі, відома також під назвою «виснаження волокон», є тією проблемою, яку оператори зв'язку хотіли б дозволити негайно. Додавання CWDM в оптичну транспортну систему є простим і економічно вигідним рішенням проблеми виснаження (нестачі) волокон. По вже існуючому оптичного волокна може проводитися додаткове обслуговування без переривання обслуговування вже наявних абонентів.
Умови, в яких доцільно застосування CWDM систем:
Міські та регіональні оптичні мережі.
Будівництво мережі в умовах дефіциту ОВ (або високу вартість оренди ОВ).
Необхідність збільшення пропускної здатності існуючих мереж на базі ВОЛЗ.
Надання безлічі послуг по оптоволоконної парі.
Побудова оптичних мереж для надання в оренду «віртуального» волокна.
CWDM рішення незалежні до різних протоколах передачі інформації. Це дозволяє створювати різні телекомунікаційні послуги в одній транспортному середовищі.
СWDM створює до 8 логічних пар волокон (каналів), використовуючи різні довжини хвиль, по одному волокну.
Прозорість для всіх протоколів від 100 Мбіт / с до 2.5 Гбіт / с.
Будь-яка комбінація сервісів по одному і тому ж кабелю.
технологія CWDM
CWDM грунтується на методі ущільнення оптичних каналів, віддалених один від одного на відстані 20 нм. Принцип даного методу полягає в тому, що кожен інформаційний потік передається по одному оптичного волокна на різній довжині хвилі (на різній частоті). За допомогою спеціальних пристроїв - оптичних мультиплексорів - потоки об'єднуються в один оптичний сигнал, який вводиться в оптичне волокно. На приймальній стороні проводиться зворотна операція - демультиплексирование, здійснювана із застосуванням оптичних демультіплексорів. Це відкриває воістину невичерпні можливості як для збільшення пропускної здатності лінії, так і побудови складних топологічних рішень з використанням одного волокна.
Оптичні канали лежать в діапазоні від 1270 до 1610 нм, число можливих каналів передачі - до 18
При виборі кількості каналів слід звернути увагу на тип використовуваного одномодового волокна
Наприклад, в волокнах типу G.652B (волокно з водяним піком на довжині хвилі 1383 нм) на коротких довжинах хвиль великих втрат на випромінювання, в зв'язку з цим допустима відстань передачі скорочується і кількість CWDM каналів буде менше необхідного.
У системах CWDM, відповідно до рекомендації МСЕ G.694.2 слід використовувати не більше 18 несучих з кроком 20 нм: 1270, 1290, 1310. 1570, 1590 1610, тобто якщо загальна необхідна ширина діапазону довжин хвиль не перевищує 340 нм. Слід врахувати, що на краях такого широкого діапазону затухання досить велике, особливо в області коротких хвиль. Збільшити число каналів до 18 дозволили так звані волокна з нульовим водяним піком (ZWPF, Zero Water Peak Fiber; LWPF, Low Water Peak Fiber), параметри яких визначає рекомендація ITU-T G.652.C / D. У волокнах даного типу усунутий пік поглинання на довжині хвилі +1383 нм і величина загасання на цій довжині хвилі складає близько 0,31 дБ / км, що цілком прийнятно для систем CWDM.
Волокно G.653 виявилося непридатним для нової стрімко розвивається технології спектрального мультиплексування WDM через нульової дисперсії на 1550 нм, приводила до різкого зростання спотворень сигналу від чотирьох хвильового зміщення в цих системах. Найбільш пристосованим для щільного і високоякісного WDM (DWDM і HDWDM) виявилося оптичне волокно G.655, а для розрідженого WDM (CWDM) - недавно стандартизоване оптичне волокно G.656
Застосування різних типів волокон
В силу того, що CWDM системи є пасивними, здійснення моніторингу стану CWDM обладнання і всієї траси в цілому в режимі реального часу представляється скрутним. Для моніторингу в режимі реального часу (on-line моніторингу) використовуються CWDM SFP трансивери з функцією DDM (Digital Diagnostic Monitoring). Функція DDM дозволяє в режимі реального часу контролювати параметри, які має SFP трансивер: потужність вхідного сигналу (RX), потужність вихідного сигналу (TX), температурні параметри роботи трансивера. Зміни даних параметрів дозволяють судити про знос CWDM системи і стан траси в цілому. Функція DDM також використовується при оцінці оптичного бюджету CWDM рішення. Порівняння даних SFP трансіверов дозволяє визначити реальні втрати по несучих в волокні.
SFP трансивер так само отлічаeтся по дальності своєї роботи (потужності сигналу). CWDM SFP трансивер має стандартний кілометраж 10 км, 20 км, 40 км або 80 км. Стандартний тип роз'єму для коннектора на SFP трансивері - LC.
Оптичні мультиплексори
Оптичний мультиплексор / демультиплексор призначений для підсумовування і розділення оптичних сигналів, які передаються на CWDM довжинах хвиль по одномодовому (Single Mode) оптичному кабелю. Прилад призначений для спільної роботи з трансиверами SFP CWDM сигналів, утворюючи 4 або 8 каналів на 8-й або 16-ти довжинах хвиль в одному волокні або до 32 каналів на двох волокнах. Пристрої відрізняються низьким відображенням сигналу, високою ізоляцією каналів і малими втратами. WDM мультиплексори є пристроями двонаправленого дії, тобто можуть, як розділяти, так і змішувати оптичні сигнали. Пристрої доступні в різних виконаннях, що дозволяє використовувати їх в різних системах передачі.
Залежно від поставленого завдання конфігурація CWDM мультиплексора / демультиплексора (Mux / Demux) визначається за такими характеристиками:
Двоволоконні мультиплексор (2 fiber).
Одноволоконного мультиплексор (1 fiber (single fiber) або bidirectional).
4-х або 8-ми канальний мультиплексор (8 ілі16 довжин хвиль), що працює на одному волокні.
8-ми або 16-ти канальний, що працює на двох волокнах.
мультиплексор з двома «загальними» (COMMON) висновками для реалізації «кільцевої» топології.
Для топологій «Точка-Точка» або «Кільце» необхідна «попарно» (порти Tx-Rx) комплектація мультиплексорів - Mux / Demux Type I. Mux / Demux Type II.
Поставка мультиплексора можлива в наступних варіантах виконання:
Стійкові 19 "1RU
У пластиковому корпусі (для монтажу на стіну або в муфту)
Роз'єми - LC, SC, інш.
OADM модулі
Модулі вводу / виводу (Add / Drop (OADM) CWDM виділяють певні довжини хвиль з CWDM потоку (оптичної лінії).
Введення / висновок одного CWDM каналу (дві несучі, частотна сітка збігається з частотної сіткою SFP CWDM модулів).
Низькі вносяться втрати для транзитних CWDM каналів.
Виділена довжина хвилі кінцевому користувачеві.
Принципово виділяються OADM модулі одноканальні і двоканальні. Їх відмінність полягає в здатності приймати і отримувати оптичний сигнал від одного або двох мультиплексорів і фізично обумовлено наявністю одного або двох приймально-передавальних блоків. Відповідно одноканальний OADM модуль має один приймально-передавальний блок і здатний працювати тільки з одним мультиплексором (див. Далі топологія «Точка з відгалуженнями») в «одну сторону». Двоканальний OADM модуль має два приймально-передавальних блоку і здатний працювати «в дві сторони» з двома мультиплексорами / демультіплесорамі (див. Інші варіанти топології).
Приймально-передавальний блок одноканального OADM модуля має чотири інтерфейси:
Com порт - отримує сигнал з боку мультиплексора
Express порт - пропускає сигнал на інші елементи CWDM системи
Add порт - додає в лінію канал на певній довжині хвилі CWDM,
Drop порт - витягує з лінії канал на певній довжині хвилі CWDM.
Обмежень по протоколам або ширині смуги такі пристрої не мають.
Відповідно двоканальний OADM модуль володіє двома додатковими портами Add і Drop.
У разі використання Двоволоконні системи так само додаються порти Com2 і Express2.
Одноканальний OADM модуль працює в парі з 1 CWDM SFP трансівером, двоканальний OADM - з двома (Type I і Type II)
Поставка OADM модулів можлива в варіантах виконання:
Стійкові 19 "1RU
У пластиковому корпусі (для монтажу на стіну або в муфту)
Роз'єми - LC, SC, інш.
типи рішень
Точка - точка
Багато мереж великих міст довгий час не модернізувалися. Постійне збільшення трафіку призводить до того, що майже не залишається ресурсів для зростання. Недостатня пропускна здатність мережі ( «виснаження волокон»), є тією проблемою, яку оператори зв'язку хотіли б дозволити негайно. Додавання CWDM системи з топологією «точка-точка» в оптичну транспортну систему є простим і економічно вигідним рішенням проблеми нестачі волокон.
При побудові CWDM системи з топологією «Точка-Точка» необхідно використовувати мультиплексори / демультиплексори Type I і Type II і до них відповідно CWDM SFP трансивери Type I і Type II.
З'єднання з відгалуженнями
Така архітектура реалізує передачу інформації від одного вузла до іншого з проміжними вузлами на цьому шляху, де можливе введення і відведення окремих каналів із застосуванням модулів OADM. Максимальна кількість відгалужень визначається кількістю дуплексних каналів передачі (наприклад, 4 або 8) і оптичним бюджетом лінії. При розрахунках потрібно пам'ятати про те, що кожен OADM модуль вносить загасання, в результаті чого загальна протяжність тракту відповідно знижується. Оптичний канал можна витягти будь-якій точці тракту.
Можливі два варіанти реалізації архітектури «З'єднання з відгалуженнями»:
Розширений варіант архітектури «Точка-Точка». В даному випадку між двома мультиплексорами / демультиплексор Type I і Type II відповідно встановлюються OADM модулі (двоканальні). При замовленні такого рішення так само необхідно пам'ятати, що в кожен двоканальний OADM модуль необхідно укомплектовувати двома SFP трансиверами Type I і Type II.
Архітектура «Точка з відгалуженнями». Принципова відмінність від першого варіанту - відсутність другого мультиплексора / демультиплексора. Таким чином, обмін сигналами відбувається між центральним вузлом зв'язку та кінцевим обладнанням на різних ділянках лінії. Така архітектура представляється перспективною з економічної точки зору, тому що фактично дозволяє виключити з мережі комутатор рівня агрегації при значній економії в волокні. При цьому відстань від OADM модуля (одноканального) до місця розміщення кінцевого обладнання (комутатор, муршрутізатор, медіаконвертор) обмежена лише потужністю сигналу в лінії і вносяться втратами від обладнання CWDM. При замовленні обладнання для топології «Точка з відгалуженнями» можна вибрати будь-який тип мультиплексора / демультиплексора (Type I або Type II) і звернути увагу на те, що кожен OADM модуль (одноканальний) комплектується одним SFP трансівером.
Переваги CWDM системи
Економія оптичного волокна - CWDM система дозволяє передавати по одному волокну до 8 каналів з пропускною спроможністю до 2,5 Gb / s на канал
Незалежність від електроживлення - харчування необхідно тільки для активного обладнання
Відсутність проблем «падіння», перезавантажень та ін. - CWDM система є пасивною
Відсутність необхідності організації постійного доступу до місць розміщення елементів CWDM системи - існують OADM модулі у виконанні для розміщення в оптичних муфтах
Зниження рівня впливу «людського фактора» - відсутність активних компонентів, що вимагають настройки, управління та ін.
Значне зниження вартості володіння - зниження рівня експлуатаційних витрат
Відносно невисока вартість - питома ціна одного каналу в CWDM системі нижче, ніж в рішенні на активному обладнанні; можливість відмови від обладнання рівня агрегації
Максимальна дальність роботи CWDM системи становить 80 і більше кілометрів
Незалежність від клієнтських протоколів - передача до 16-ти незалежних сервісів по двом парам оптичних волокон; прозорість для всіх протоколів передачі даних
Наявність різних видів устаткування для монтажу в різних умовах: в стійку, в муфту, на стіну.