WDM là một công nghệ cho phép các tín hiệu quang khác nhau được truyền qua một sợi quang duy nhất. Nguyên tắc của nó về cơ bản giống như ghép kênh phân chia theo tần số (FDM). Có nghĩa là, một số tín hiệu được truyền bằng các sóng mang khác nhau, chiếm các phần không chồng chéo của phổ tần số. Trong trường hợp WDM, dải phổ được sử dụng nằm trong vùng 1300 hoặc 1550 nm, là hai cửa sổ bước sóng mà tại đó sợi quang có mức suy hao tín hiệu rất thấp.
Ban đầu, mỗi cửa sổ được sử dụng để truyền một tín hiệu kỹ thuật số duy nhất. Với sự tiến bộ của các thành phần quang học như laser phản hồi phân tán (DFB), bộ khuếch đại sợi quang pha tạp erbium (EDFA) và bộ dò quang, người ta sớm nhận ra rằng mỗi cửa sổ truyền trên thực tế có thể được sử dụng bởi một số tín hiệu quang, mỗi tín hiệu chiếm một lực kéo nhỏ của cửa sổ tổng bước sóng có sẵn.
Trên thực tế, số lượng tín hiệu quang được ghép trong một cửa sổ chỉ bị giới hạn bởi độ chính xác của các thành phần này. Với công nghệ hiện tại, hơn 100 kênh quang có thể được ghép thành một sợi quang duy nhất. Công nghệ này sau đó được đặt tên là WDM dày đặc (DWDM).
Ưu điểm chính của DWDM là có khả năng tăng băng thông cáp quang lên gấp nhiều lần. Một mạng lưới sợi lớn đang tồn tại trên khắp thế giới có thể đột nhiên tăng dung lượng của chúng lên gấp nhiều lần mà không cần phải kéo dài các sợi mới, một quá trình tốn kém. Rõ ràng, thiết bị DWDM mới phải được kết nối với các sợi này. Ngoài ra, có thể cần các bộ tái tạo quang học.
Số lượng và tần số của bước sóng được sử dụng đang được ITU (T) tiêu chuẩn hóa. Bộ bước sóng được sử dụng không chỉ quan trọng đối với khả năng tương tác mà còn để tránh nhiễu triệt tiêu giữa các tín hiệu quang.
Bảng sau đây cung cấp các tần số trung tâm, danh định dựa trên khoảng cách kênh tối thiểu là 50 GHz được neo vào tham chiếu 193.10 THz. Lưu ý rằng giá trị của C (vận tốc ánh sáng) được lấy bằng 2,99792458 x 108 m / giây. để chuyển đổi giữa tần số và bước sóng. ITU-T Grid (trong dải C), ITU (T) Rec. G.692
| Tần số trung tâm danh nghĩa (THz) cho khoảng cách 50 GHz | Tần số trung tâm danh nghĩa (THz) cho khoảng cách 100 GHz | Bước sóng trung tâm danh nghĩa (Nm) |
| 196,10 | 196,10 | 1528,77 |
| 196.05 | 1529,16 | |
| 196,00 | 196,00 | 1529,55 |
| 195,95 | 1529,94 | |
| 195,90 | 195,90 | 1530,33 |
| 195,85 | 1530,72 | |
| 195,80 | 195,80 | 1531.12 |
| 195,75 | 1531,51 | |
| 195,70 | 195,70 | 1531,90 |
| 195,65 | 1532,29 | |
| 195,60 | 195,60 | 1532,68 |
| 195,55 | 1533.07 | |
| 195,50 | 195,50 | 1533.47 |
| 195,45 | 1533,86 | |
| 195,40 | 195,40 | 1534,25 |
| 195,35 | 1534,64 | |
| 195,30 | 195,30 | 1535.04 |
| 195,25 | 1535.43 | |
| 195,20 | 195,20 | 1535,82 |
| 195.15 | 1536,22 | |
| 195,10 | 195,10 | 1536,61 |
| 195.05 | 1537,00 | |
| 195,00 | 195,00 | 1537,40 |
| 194,95 | 1537,79 | |
| 194,90 | 194,90 | 1538,19 |
| 194,85 | 1538,58 | |
| 194,80 | 194,80 | 1538,98 |
| 194,75 | 1539,37 | |
| 194,70 | 194,70 | 1539,77 |
| 194,65 | 1540,16 | |
| 194,60 | 194,60 | 1540,56 |
| 194,55 | 1540,95 | |
| 194,50 | 194,50 | 1541,35 |
| 194,45 | 1541,75 | |
| 194,40 | 194,40 | 1542.14 |
| 194,35 | 1542,54 | |
| 194,30 | 194,30 | 1542,94 |
| 194,25 | 1543,33 | |
| 194,20 | 194,20 | 1543,73 |
| 194.15 | 1544,13 | |
| 194,10 | 194,10 | 1544,53 |
| 194.05 | 1544,92 | |
| 194,00 | 194,00 | 1545.32 |
| 193,95 | 1545,72 | |
| 193.90 | 193.90 | 1546.12 |
| 193,85 | 1546,52 | |
| 193.80 | 193.80 | 1546,92 |
| 193,75 | 1547,32 | |
| 193.70 | 193.70 | 1547,72 |
| 193,65 | 1548.11 | |
| 193.60 | 193.60 | 1548,51 |
| 193,55 | 1548,91 | |
| 193.50 | 193.50 | 1549,32 |
| 193.45 | 1549,72 | |
| 193.40 | 193.40 | 1550.12 |
| 193,35 | 1550,52 | |
| 193.30 | 193.30 | 1550,92 |
| 193,25 | 1551,32 | |
| 193.20 | 193.20 | 1551,72 |
| 193.15 | 1552.12 | |
| 193.10 | 193.10 | 1552,52 |
| 193.05 | 1552,93 | |
| 193,00 | 193,00 | 1533,33 |
| 192,95 | 1553,73 | |
| 192.90 | 192.90 | 1554.13 |
| 192,85 | 1554,54 | |
| 192,80 | 192,80 | 1554,94 |
| 192,75 | 1555,34 | |
| 192.70 | 192.70 | 1555,75 |
| 192,65 | 1556.15 | |
| 192.60 | 192.60 | 1556,55 |
| 192,55 | 1556,96 | |
| 192,50 | 192,50 | 1557,36 |
| 192.45 | 1557,77 | |
| 192.40 | 192.40 | 1558,17 |
| 192.35 | 1558,58 | |
| 192.30 | 192.30 | 1558,98 |
| 192,25 | 1559,39 | |
| 192.20 | 192.20 | 1559,79 |
| 192.15 | 1560,20 | |
| 192.10 | 192.10 | 1560,61 |
DWDM trong mạng
Một mạng SDH điển hình sẽ có hai sợi ở mỗi bên của mỗi nút, một sợi để truyền đến hàng xóm của nó và một sợi để nhận từ hàng xóm của nó
Mặc dù việc có hai sợi giữa một trang nghe có vẻ không quá tệ, nhưng trên thực tế, có thể sẽ có nhiều hệ thống chạy giữa các trang, mặc dù chúng không tạo thành một phần của cùng một mạng. Chỉ với hai mạng được trình bày ở trên, giờ đây cần có bốn sợi quang giữa các vị trí C & D, và việc đặt giữa các vị trí là cực kỳ tốn kém. Đây là lúc mạng DWDM phát huy tác dụng.
Sử dụng hệ thống DWDM, số lượng sợi cần thiết giữa các vị trí C & D được giảm xuống một sợi duy nhất. Thiết bị DWDM hiện đại có thể ghép kênh lên đến 160 kênh, tiết kiệm đáng kể đầu tư cáp quang. Bởi vì thiết bị DWDM chỉ hoạt động với tín hiệu vật lý, nó hoàn toàn không ảnh hưởng đến lớp SDH của mạng. Tín hiệu SDH không bị kết thúc hoặc bị gián đoạn, liên quan đến mạng SDH. Vẫn có một kết nối trực tiếp giữa các trang web.
Mạng DWDM độc lập với giao thức. Chúng vận chuyển các bước sóng ánh sáng và không hoạt động ở lớp giao thức.
Hệ thống DWDM có thể tiết kiệm một lượng lớn tiền cho các nhà khai thác mạng khi lắp đặt cáp quang, thậm chí nhiều hơn trên những khoảng cách xa. Sử dụng bộ khuếch đại quang học, có thể truyền tín hiệu DWDM đến khoảng cách xa.
Bộ khuếch đại nhận tín hiệu DWDM đa bước sóng và chỉ cần khuếch đại tín hiệu đó để đến vị trí tiếp theo. Một op-amp sẽ khuếch đại lambdas màu đỏ hoặc xanh lam, nếu nó đang khuếch đại lambdas màu đỏ, nó sẽ loại bỏ các kênh màu xanh lam đã nhận và ngược lại. Để khuếch đại theo cả hai hướng, cần có một trong cả hai loại bộ khuếch đại.
Để hệ thống DWDM hoạt động tốt, các bước sóng tới bộ khuếch đại quang phải được cân bằng.
Điều này liên quan đến việc thiết lập tất cả các nguồn quang đến cho hệ thống DWDM thành các mức công suất quang tương tự. Các bước sóng chưa được cân bằng có thể xuất hiện lỗi khi thực hiện lưu lượng. Một số nhà sản xuất thiết bị DWDM hỗ trợ kỹ thuật viên hiện trường bằng cách đo công suất quang học của các kênh đến và đề xuất kênh nào cần điều chỉnh công suất.
Việc cân bằng các bước sóng có thể được thực hiện theo một số cách; Một bộ suy giảm quang có thể được lắp giữa khung quản lý sợi quang và bộ ghép DWDM – kỹ sư có thể điều chỉnh tín hiệu ở phía bộ ghép DWDM.
Ngoài ra, thiết bị nguồn có thể có bộ truyền quang đầu ra thay đổi, điều này cho phép kỹ sư điều chỉnh công suất quang thông qua phần mềm tại thiết bị nguồn.
Một số bộ ghép DWDM có bộ suy hao được tích hợp sẵn cho mọi kênh nhận được, một kỹ sư có thể điều chỉnh mọi kênh tại điểm truy cập DWDM.
Khi nhiều tần số của ánh sáng truyền qua một sợi quang, một điều kiện được gọi là sự trộn lẫn bốn sóng có thể xảy ra. Các bước sóng ánh sáng mới được tạo ra trong sợi quang ở các bước sóng / tần số được xác định bởi tần số của các bước sóng ban đầu. Tần số của bước sóng mới được cho bởi f123 = f1 + f2 – f3.
Sự hiện diện của các bước sóng có thể ảnh hưởng xấu đến tỷ lệ tín hiệu quang trên nhiễu trong sợi quang và ảnh hưởng đến BER của lưu lượng trong một bước sóng.
LINH KIỆN WDM
Các thành phần WDM dựa trên các nguyên tắc quang học khác nhau. Các hình đưa ra dưới đây mô tả một liên kết WDM duy nhất. Laser DFB được sử dụng làm máy phát, mỗi máy phát một bước sóng. Bộ ghép kênh quang kết hợp các tín hiệu này vào sợi truyền. Bộ khuếch đại quang được sử dụng để bơm công suất tín hiệu quang lên, bù đắp cho những tổn thất của hệ thống.
Ở phía máy thu, bộ tách kênh quang tách từng bước sóng, để đưa đến máy thu quang ở cuối liên kết quang. Các tín hiệu quang học được thêm vào hệ thống bằng các ADM quang học (OADM).
Các thiết bị quang học này tương đương với các ADM kỹ thuật số, chuẩn bị và phân tách tín hiệu quang dọc theo đường truyền. OADM thường được làm bằng lưới dẫn sóng mảng (AWG), mặc dù các công nghệ quang học khác, chẳng hạn như lưới cáp quang, cũng đã được sử dụng.
Một thành phần chính của WDM là công tắc quang học. Thiết bị này có khả năng chuyển đổi tín hiệu quang từ một cổng đầu vào nhất định sang một cổng đầu ra nhất định. Nó tương đương với một xà ngang điện tử. Bộ chuyển mạch quang cho phép xây dựng mạng quang, do đó, một tín hiệu quang nhất định có thể được định tuyến tới đích thích hợp của nó.
Một thành phần quang học quan trọng khác là bộ chuyển đổi bước sóng. Bộ chuyển đổi bước sóng là thiết bị chuyển đổi tín hiệu quang đến ở một bước sóng nhất định thành tín hiệu khác có bước sóng khác, duy trì cùng một nội dung số. Khả năng này rất quan trọng đối với mạng WDM vì nó cung cấp tính linh hoạt hơn trong việc định tuyến tín hiệu quang trên toàn mạng.