Principios de la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM)

La tecnología WDM es avanzadafibra ópticaTecnología de comunicación, conocida como multiplexación por división de longitud de onda. Implica transmitir luz de diferentes tasas mezcladas dentro de una sola fibra óptica, donde las señales digitales transportadas por estas señales de luz de diferentes longitudes de onda pueden ser de la misma velocidad y formato, o diferentes tasas y formatos de datos.

En el extremo receptor, estas señales combinadas de diferentes longitudes de onda se separan utilizando un demultiplexor y se procesan adicionalmente para restaurar las señales originales, que luego se envían a diferentes terminales. Por lo tanto, esta tecnología se llama multiplexación de división de longitud de onda óptica, abreviada como WDM óptico.

Aquí, un solofibra ópticaSe puede comparar con una carretera "de varios carriles". Los sistemas TDM tradicionales solo utilizan un carril de este camino, y aumentar la velocidad de bits es similar a acelerar en ese carril para aumentar la capacidad de transporte por unidad de tiempo. El uso de la tecnología de multiplexación de división de longitud de onda densa (DWDM) es similar a utilizar los carriles no utilizados en esta carretera para aprovechar la vasta capacidad de transmisión sin explotar de la fibra óptica.

La tecnología WDM es de gran importancia para la expansión y la actualización de la red, el desarrollo de servicios de banda ancha, aprovechando la capacidad de ancho de banda de las fibras ópticas y el logro de la comunicación de ultra alta velocidad.

 

1. Composición básica de los sistemas WDM

La composición básica de los sistemas WDM incluye principalmente dos tipos: transmisión unidireccional de doble fibra y transmisión bidireccional de una sola fibra. WDM unidireccional implica que todos los canales ópticos se transmiten en la misma dirección a través de una sola fibra óptica. En el extremo de transmisión, las señales ópticas moduladas con diferentes longitudes de onda, cada una con varias información, se combinan utilizando un multiplexor óptico y se transmiten unidireccalmente a través de una fibra óptica. Dado que cada señal se transporta por la luz de una longitud de onda diferente, no se mezclan. En el extremo receptor, un demultiplexor óptico separa las señales ópticas de diferentes longitudes de onda, completando la transmisión de múltiples señales ópticas, mientras que la dirección inversa se transmite a través de otra fibra óptica.

WDM bidireccional significa que los canales ópticos se transmiten simultáneamente en dos direcciones diferentes en una sola fibra óptica, con las longitudes de onda utilizadas separadas para lograr una comunicación dúplex.

Un sistema WDM generalmente comprende cuatro componentes: un transmisor óptico, un amplificador de repetidor óptico, un receptor óptico y un canal de supervisión óptica.

1.1. Transmisor óptico:

Como el equipo central del sistema WDM, en el extremo de transmisión, primero convierte la salida de señales ópticas del equipo terminal en señales con longitudes de onda específicas estables utilizando un transpondedor óptico, luego sintetiza señales ópticas multicanal utilizando un multiplexor y amplifica la salida a través de un amplificador de potencia óptica.

1.2. Amplificador de repetidor óptico:

Después de la transmisión de fibra óptica de larga distancia (80 ~ 120 km), la señal óptica debe amplificarse. En los sistemas WDM, la tecnología de aplanamiento de ganancias debe usarse para garantizar que el amplificador de fibra dopado con erbium (EDFA) proporcione la misma ganancia de amplificación para señales ópticas de diferentes longitudes de onda y que la competencia de ganancias de los canales ópticos no afecta el rendimiento de la transmisión.

1.3. Receptor óptico:

En el extremo receptor, la señal del canal principal, que ha sido atenuada por la transmisión, se amplifica por un preamplificador óptico. Se utiliza un demultiplexor para separar el canal óptico de una longitud de onda específica de la señal óptica del canal principal. El receptor debe cumplir con los requisitos para parámetros como la sensibilidad de la señal óptica y la potencia de sobrecarga, y debe poder resistir las señales con cierto ruido óptico.

1.4. Canal de supervisión óptica:

El canal de supervisión óptica se utiliza para monitorear los sistemas de transmisión óptica WDM. El ITU-T recomienda usar una longitud de onda de 1510 nm con una capacidad de 2 mbit/s. Todavía puede funcionar normalmente con una alta sensibilidad de recepción (mejor que -48 dbm) a velocidades bajas. Sin embargo, debe eliminarse de la ruta óptica antes del EDFA y agregar a la ruta óptica después del EDFA.

A lo largo de todo el sistema WDM, el multiplexor óptico y el demultiplexor son los componentes clave de la tecnología WDM, y su rendimiento es decisivo para la calidad de transmisión del sistema. Un dispositivo que combina señales de diferentes longitudes de onda de fuente de luz y las genera a través de una sola fibra óptica de transmisión se llama multiplexor de división de longitud de onda.

Por el contrario, un dispositivo que descompone señales de longitud de onda múltiple que llegan desde la misma fibra óptica de transmisión en longitudes de onda individuales para la salida se denomina demultiplexor. En principio, este dispositivo es bidireccional, lo que significa que si la salida y los extremos de entrada del demultiplexor se invierten, se convierte en un multiplexor. Los indicadores de rendimiento para los multiplexores de división de longitud de onda óptica incluyen pérdida de inserción y diafonía, con requisitos de baja pérdida y desplazamiento de frecuencia, pérdida de inserción por debajo de 1. 0 ~ 2.5dB, diafonía de canales bajas, alta aislamiento e interferencia mínima entre señales de diferentes longitudes de onda.

 

2. Ventajas de los sistemas WDM:

 

2.1 Capacidad ultra-grande y transmisión de distancia ultra larga:

Actualmente, las fibras ópticas ordinarias pueden transmitirse a través de un ancho de banda amplio, pero su tasa de utilización sigue siendo muy baja. El uso de la tecnología de multiplexación de división de longitud de onda densa (DWDM) puede aumentar la capacidad de transmisión de una sola fibra óptica varias veces, docenas de veces o incluso cientos de veces en comparación con la transmisión de longitud de onda única. El sistema de transmisión de fibra óptica de más alta capacidad actualmente es de 3.2tbit/s.

2.2 Transmisión de datos transparentes:

Dado que los multiplexes y demultiplexes del sistema DWDM basados ​​en diferentes longitudes de onda óptica y es independiente de la velocidad de señal y el método de modulación eléctrica, es "transparente" a los datos. El sistema WDM realiza transmisión transparente; Para las señales de capa de "servicio", cada canal de longitud de onda óptica en el sistema WDM actúa como una fibra óptica "virtual".

2.3 Alta flexibilidad, economía y confiabilidad en la composición de la red:

La nueva red de comunicación formada con tecnología WDM es más simple en estructura y más jerárquica en comparación con las redes compuestas por tecnología de multiplexación de división de tiempo eléctrica tradicional. La programación de varios servicios se puede lograr ajustando la longitud de onda de la señal óptica correspondiente. La flexibilidad, la economía y la confiabilidad resultantes de la red son evidentes.