DWDM: principy multiplexování a zesílení

Principy činnosti DWDM: od multiplexování po kompenzaci šumu

DWDM využívá více vlnových délek (lambda) v průhledném okně optického vlákna pro současnou přenos signálů. Křemenné vlákno minimalizuje ztráty v rozsazích 1310 nm a 1550 nm (C- a L-pásma). Hustá síť kanálů podle standardu ITU-T G.694.1 umožňuje umístit až 40–80 lambda s krokem 50 nebo 100 GHz, což zvyšuje propustnost bez nároku na výměnu vlákna.

Standardy vláken určují použitelnost:

• G.652: standardní, s kompenzací disperze v C-pásmu.
• G.655: pro vysokorychlostní DWDM kanály 10 Gbit/s.
• G.654: minimální ztráty pro magistrály.

Součásti systému: MUX, DEMUX a SFP moduly

DWDM multiplexor (MUX/DEMUX) je pasivní zařízení, které spojuje nebo odděluje signály podle vlnových délek bez ohledu na rychlost přenosu. Na vstup MUX je vyžadován barevný DWDM SFP, který generuje signál na pevné vlnové délce.

Možnosti integrace s klientovým vybavením:

• Přímé připojení: barevný SFP je vložen do switche nebo směrovače, patchkabel vede do MUX. Vhodné pro vybavení podporující DWDM moduly.
• Přes transponder (OTU): šedý SFP (např. 10G-LR na 1310 nm) se převede na DWDM lambda. Transponder regeneruje signál, elektronicky zpracuje a vypne přes barevný SFP.

To zajišťuje kompatibilitu staršího vybavení s DWDM sítí.

Nezávislost na rychlosti přenosu

Pasivní MUX propouští kanály jakékoli rychlosti (10/100/400 Gbit/s) v rámci spektrální šířky jednotlivé lambda. Klíčové výhody:

• Flexibilita: kombinace 10G a 100G modulů v jednom MUX.
• Modernizace: výměna SFP za koherentní 100G bez demontáže MUX.

Omezení – spektrální šířka: signál nesmí překrývat sousední kanály. Přepočet: frekvence = c / λ, kde c je rychlost světla ve vlákně (~200 000 km/s).

Koherentní modulace pro vysoké rychlosti

Koherentní systémy využívají fázi, polarizaci a amplitudu světla, aby zapracovaly 100 Gbit/s do 50 GHz (0,4 nm). DSP čipy kompenzují chromatickou disperzi a nelinearity, což umožňuje přenos až 1500+ km bez regenerace.

Smíšená činnost: jeden MUX obsluhuje jak NRZ 10G, tak DP-QPSK 100G.

Zesílení a řízení šumu

Ztráta vlákna je 0,2 dB/km v C-pásmu. Erbiové optické zesilovače (EDFA) zvyšují výkon všech lambda najednou.

Faktory dosahu:

• Akumulace ASE šumu (spontánní zesílené vyzáření).
• OSNR (poměr signál/šum): prah pro 100G ~12–14 dB.
• Ztráty v MUX/DEMUX, svařování (~1–2 dB na filtraci).

Vzdálenost mezi zesilovači: 50–170 km podle typu vlákna a rezervy OSNR.

Praktické aspekty nasazení

Skutečné SFP mají spektrální šířku >0,4 nm; filtry MUX oříznou ocasy s úbytkem 1–2 dB, což zkracuje dosah. Flex-grid přidává zálohy pro teplotní drift a stárnutí.

Opatření proti chybám:

• Rezerva výkonu 3–6 dB.
• FEC v DSP pro opravu na nízkém OSNR.
• Digitální kompenzace disperze.
• Vyrovnání úrovní kanálů.
• OSA monitorování spektra.
• Použití sudých/lichých kanálů pro zálohy.

Co je důležité

• DWDM škáluje propustnost vlákna bez výstavby nových linek díky husté síti lambda.
• Pasivní MUX/DEMUX jsou nezávislé na rychlosti, umožňují flexibilní modernizaci.
• Koherentní moduly zapasují 100+ Gbit/s do standardní 50 GHz sítě s DSP kompenzací.
• OSNR a ASE omezuje dosah; FEC a rezervy prodlužují trasy až na 170 km.
• Transpondery zajišťují integraci šedých SFP do DWDM sítě.

— Editorial Team