Если вы только начинаете знакомиться с миром волоконной оптики, все технические термины и сокращения могут показаться вам непосильными. Именно поэтому я создал этот серия глоссариев по волокнам - поможет вам понять, что на самом деле означают эти термины, самым простым способом.

Я объясняю все с точки зрения инсайдера, используя реальные фотографии, когда это возможно (а не просто причудливые рендеры). Я также избегаю слишком сложных объяснений, сохраняя язык ясным и прямым, так что вы можете быть уверены, что после прочтения поймете реальное значение этих терминов.

Сегодня мы поговорим о: DWDM (плотное мультиплексирование с разделением по длине волны)

ОГЛАВЛЕНИЕ

DWDM: простое объяснение

DWDM означает Плотное мультиплексирование по длине волны. Это способ одновременной передачи множества отдельных сигналов данных по одному оптическому волокну. Вместо того чтобы выделять для каждого сигнала отдельное волокно, технология DWDM присваивает каждому сигналу собственную, очень точно определенную длину волны света.

Представьте себе одно оптическое волокно как автомагистраль, а каждую длину волны — как отдельную полосу движения. Автомобили, движущиеся по разным полосам, могут ехать одновременно, не сталкиваясь друг с другом. Точно так же отдельные потоки данных могут передаваться по одному и тому же волокну, поскольку каждый поток использует свет разного “цвета”. Эти цвета находятся за пределами диапазона, видимого нашим глазом, но сама идея остаётся полезной.

Слово плотный имеет большое значение. Технология DWDM позволяет размещать эти световые каналы очень близко друг к другу, благодаря чему одно волокно может передавать большое количество каналов. Это делает её ценной в условиях, когда количество волокон ограничено, а спрос на трафик продолжает расти.

Плотное мультиплексирование по длине волны

Зачем одному волокну нужно столько каналов?

Прокладка нового оптоволоконного кабеля может потребовать времени, денежных затрат, получения разрешений и проведения строительных работ. Операторы часто стремятся увеличить пропускную способность уже существующего маршрута, прежде чем приступать к прокладке нового.

Технология DWDM помогает им в этом. Центр обработки данных, телекоммуникационный оператор или крупное предприятие могут разместить несколько независимых сервисов на разных длинах волн и передавать их одновременно по одной и той же паре волокон. На другом конце сигналы вновь разделяются и поступают на соответствующее оборудование.

Это не Это не значит, что технология DWDM каким-то волшебным образом ускоряет передачу отдельного сигнала Ethernet. Каждый канал по-прежнему имеет свою собственную скорость передачи данных и собственный оптический модуль. DWDM увеличивает общий объем трафика, который может проходить по оптоволоконному маршруту, за счет одновременной передачи множества каналов.

Для новичка главное заключается в следующем: технология DWDM в основном направлена на более эффективное использование существующих оптоволоконных линий.

Как работает технология DWDM?

Шаг 1: Каждому сигналу присваивается своя длина волны

На стороне отправителя каждая услуга использует оптический приемопередатчик, настроенный на определенную длину волны DWDM. Одна услуга может использовать один канал, а другая — соседний. Каналы тщательно подбираются таким образом, чтобы принимающее оборудование могло их различать.

В технических характеристиках оборудования вы можете увидеть номера каналов, значения длины волны в нанометрах или значения частоты. С самого начала вам не нужно запоминать их все. Главное — чтобы на обоих концах канала связи использовались совпадающие каналы и совместимое оборудование.

Шаг 2: Мультиплексор объединяет длины волн

Устройство, называемое мультиплексор, часто сокращается до mux, объединяет отдельные световые сигналы в одно общее волокно. Это похоже на слияние нескольких четко обозначенных полос движения в одну более широкую трассу, при этом каждая полоса остается различимой.

Многие базовые мультиплексоры являются пассивными устройствами. Проще говоря, им не требуется питание для выполнения функции объединения сигналов. Они направляют и фильтруют свет, а не обрабатывают сетевые данные, как это делает коммутатор.

Шаг 3: Волокно объединяет их

Комбинированный свет распространяется по волокну. Поскольку в технологии DWDM длины волн находятся в непосредственной близости друг от друга, по мере увеличения масштабов систем или увеличения расстояний передачи все большее значение приобретают такие факторы, как оптическая мощность, потери, чистота разъемов и конструкция канала связи.

Шаг 4: Демультиплексор снова разделяет их

На принимающей стороне “демультиплексор” (или “демукс”) выполняет обратную операцию. Он разделяет объединенный световой поток на отдельные длины волн и направляет каждую из них на соответствующий приемник.

Что на самом деле означает слово “плотный”?

При мультиплексировании с разделением по длине волны интервал между каналами определяет, насколько близко расположены друг к другу длины волн. В технологии DWDM используется гораздо более плотное распределение, чем в CWDM, благодаря чему в полезном оптическом спектре можно разместить больше каналов.

Во многих системах DWDM используется стандартизированная сетка, которая обычно измеряется в ГГц. Могут встречаться шаги 100 ГГц или 50 ГГц. Меньший шаг позволяет поддерживать больше каналов, но при этом требует использования более точных компонентов и тщательного проектирования.

Не стоит рассматривать эти цифры как единозначное правило при выборе оборудования. Деталь с частотой 50 ГГц не всегда будет “лучшим” решением для любого проекта. Правильный выбор зависит от оборудования, требуемой пропускной способности, длины канала связи, планов по будущему расширению и оптического бюджета.

Как работает плотное мультиплексирование по длине волны

Основные компоненты, которые можно увидеть в канале DWDM

Модули мультиплексирования и демультиплексирования

Эти оптические компоненты обеспечивают объединение и разделение длин волн. Они играют ключевую роль в пассивной системе DWDM. На этикетках продукции часто указывается количество каналов, шаг между каналами, тип разъема, а также наличие порта расширения или порта мониторинга. В стойковой конфигурации, оптический распределительный шкаф (ODF) поможет поддерживать порядок в соединительных кабелях и обеспечить к ним удобный доступ.

Оптические приемопередатчики DWDM

Эти модули преобразуют электрические сигналы, поступающие от коммутатора, маршрутизатора или транспортного устройства, в световой сигнал на заданной длине волны DWDM. Их формат и скорость передачи данных должны соответствовать требованиям оборудования. Физические соединения с ними обычно осуществляются с использованием правильно подобранных волоконно-оптические коммутационные шнуры.

Оптические усилители

На более длинных или высокопропускных трассах может потребоваться усиление сигнала, если его мощность снизилась при прохождении по оптоволокну. В соответствующих конфигурациях систем в этом могут помочь оптические усилители. Они представляют собой активные устройства и не являются обязательными для всех коротких DWDM-линий связи.

Оборудование OADM или ROADM

An OADM позволяет добавлять или удалять выбранные длины волн в промежуточной точке. A ROADM — это более гибкая версия, используемая в более современных оптических сетях. Эти термины полезно знать, но они представляют собой следующий шаг после простого соединения «точка-точка» по технологии DWDM.

Система мультиплексора/демультиплексора DWDM для монтажа в стойку с оптическими приемопередатчиками и оптоволоконными соединительными кабелями.

Источник изображения: Мохамед Саид в LinkedIn

DWDM и CWDM: различия для начинающих

И DWDM, и CWDM позволяют передавать сигналы на нескольких длинах волн по одному волокну. Наиболее очевидное различие заключается в шаге между длинами волн.

В технологии CWDM используются каналы, расположенные на большем расстоянии друг от друга. Её часто выбирают для более простых линий связи с меньшим количеством каналов и с учетом экономической эффективности. В технологии DWDM каналы расположены ближе друг к другу, что позволяет обеспечить более высокую плотность длин волн; поэтому её часто применяют в тех случаях, когда более важно обеспечить рост пропускной способности. Чтобы ознакомиться с таким же доступным объяснением с другой точки зрения, см. наше руководство по Что такое CWDM и как это работает.

Ни одна из этих технологий не является “всегда лучшей”. Для небольшого соединения между объектами, возможно, не потребуется пропускная способность или системная сложность, характерные для DWDM. С другой стороны, для загруженного маршрута в пределах города, межцентрового соединения центров обработки данных или сети оператора связи может быть целесообразно выбрать DWDM, поскольку добавление дополнительных услуг на существующем оптоволоконном канале представляет стратегическую ценность.

Начните с анализа услуг, необходимых в настоящее время, прогнозируемого роста, расстояния между узлами, доступного оптоволокна и экосистемы оборудования. Затем согласуйте оптическую схему с поставщиком или сетевым инженером.

DWDM — это то же самое, что одномодовое волокно?

Нет. Это очень распространённая причина недоразумений.

Одномодовый и многомодовый Опишите типы оптических волокон. DWDM описывает метод передачи сигналов нескольких длин волн по оптоволокну. В практических транспортных сетях технология DWDM обычно используется с одномодовым оптоволокном, однако эти термины не являются синонимами.

Еще одно распространенное заблуждение связано с путаницей между технологией DWDM и сетевым коммутатором. Коммутатор определяет, куда направляются сетевые данные. Система DWDM обеспечивает эффективную передачу нескольких оптических каналов по оптоволоконному тракту. Они могут работать вместе, но выполняют разные задачи.

Когда применяется технология DWDM?

Технология DWDM широко применяется в случаях, когда пропускная способность сети высока, трассы оптоволоконных линий имеют большую ценность или необходимо провести модернизацию без прокладки большого количества новых кабелей. Типичные примеры включают:

  • Магистральные и городские телекоммуникационные сети
  • Интерконнекты для центров обработки данных
  • Сети операторов связи и облачные транспортные сети
  • Крупные кампусы или корпоративные сети с ограниченным объемом неиспользуемого оптоволокна
  • Кабельное телевидение и другие оптические транспортные среды с высокой пропускной способностью

Для небольшой установки может оказаться достаточно обычного дуплексного соединительного кабеля или простого оптоволоконного соединения. Технология DWDM становится более актуальной в тех случаях, когда несколько независимых услуг должны совместно использовать один и тот же длинный или ценный оптоволоконный канал.

На что следует обратить внимание новичку перед выбором продуктов DWDM?

Уточните, сколько каналов вам потребуется сейчас и в будущем, какова протяженность линии связи, какое оптоволокно проложено, а также какой формат модуля и какую скорость поддерживает ваше оборудование.

План распределения длин волн должен быть единообразным по всей системе. Приемопередатчики, порты мультиплексоров/демультиплексоров, оборудование для подключения/отключения линий и приемники должны иметь совместимые каналы. Также важны тип разъема, качество его полировки и чистота.

В заключение проверьте баланс оптической мощности. Каждый разъем, сварной шов, мультиплексор и километр оптоволокна приводят к дополнительным потерям. Если эти термины для вас новые, начните с потери на входе и обратные потери в оптоволоконных линиях связи. После этого поставщик или квалифицированный инженер сможет убедиться, что выбранная оптика по-прежнему будет принимать сигнал достаточной мощности.

Часто задаваемые вопросы о DWDM

Требуется ли для технологии DWDM два волокна?

Во многих каналах DWDM для каждого направления используется по одному волокну, как и в обычном дуплексном оптическом соединении. В некоторых специальных конструкциях для двунаправленной передачи данных используется одно волокно, однако это является отдельным конструктивным решением, и не следует исходить из этого.

Это разные схемы распределения каналов, поэтому не следует полагать, что оптический модуль CWDM будет работать через мультиплексор DWDM. Гибридные конструкции действительно существуют, но для них требуется тщательно продуманная схема распределения длин волн и совместимое оборудование.

Нет. Мультиплексор DWDM объединяет световые длины волн. Сетевой коммутатор перенаправляет пакеты данных. Пассивный мультиплексор не считывает, не маршрутизирует и не анализирует Ethernet-трафик внутри каждой длины волны.

Нет. Для короткого, правильно спроектированного пассивного кабеля он может и не понадобиться. Усилители используются в тех случаях, когда это необходимо в связи с оптической конструкцией, расстоянием, потерями или пропускной способностью.

Каналы расположены близко друг к другу. Четкие обозначения помогают монтажникам подключить нужные приемопередатчики к соответствующим портам мультиплексора/демультиплексора и избежать отправки сигнала на неправильный канал.

Простой способ запомнить DWDM

DWDM — это метод распределения трафика по оптоволоконному кабелю. Он позволяет одновременно передавать множество отдельных световых каналов по одному оптоволоконному кабелю. Каналы плотно сгруппированы друг с другом, что делает технологию DWDM полезной в случаях, когда требуется высокая пропускная способность, а оптоволоконные трассы слишком ценны, чтобы их можно было пропускать впустую.

Вам не обязательно разбираться во всех видах оптических измерений, чтобы понять основную идею. Начните с длины волн, устройств мультиплексирования и демультиплексирования, а также согласования каналов. Как только вы освоите эти основы, такие темы, как усилители, ROADM и оптические бюджеты, вам будет гораздо проще освоить.

У вас еще остались вопросы?

Если вы все еще сомневаетесь в чем-то, не стесняйтесь обращаться к нам.

Хотите узнать больше терминов по оптоволокну? Зайдите на наш сайт раздел блога.

Если нужный вам термин еще не охвачен, дайте мне знать - я добавлю его в список приоритетов!

И, наконец, если вы являетесь телекоммуникационным провайдером, оператором сети или занимаетесь развитием оптоволоконной инфраструктуры и ищете надежного партнера в сфере оптоволоконных компонентов — не стесняйтесь связаться с нами.