§ 8. Системы cwdm
Для распределительных транспортных сетей небольшой протя- женностью (несколько десятков километров) более подходящей является технология неплотного спектрального уплотнения CWDM (Coarse WDM). В отличие от DWDM систем в CWDM системах стремятся добиться не максимальной плотности спектральных каналов, а максимального отношения пропускной способности к стоимости линии. В CWDM системах спектральные каналы располагаются друг от друга на большом расстоянии (20 нм и более), так, что становится возможным использовать недорогие трансмиттеры и недорогую WDM оптику. Для сравнения: в DWDM системах это расстояние более чем на порядок меньше (рис. 2.15).
Рис. 2.15. В одном спектральном канале CWDM системы помещается около 20 каналов DWDM системы шириной 100 Ггц
Достоинства CWDM систем. В WDM оптике основная стоимость приходится на мультиплексоры и демультиплексоры. Причем, чем ближе расположены спектральные каналы в системе, тем труднее избежать появления в ней перекрестных помех. Известно несколько технологических решений, позволяющих создавать мультиплексоры и демультиплексоры, пригодные для применения в DWDM системах, но стоимость их высока.
Естественно, что при большом расстоянии между каналами избежать перекрестных помех значительно проще. С помощью недорогой технологии нанесения интерференционных покрытий достаточно просто изготовить фильтр с единичным пропусканием в полосе 13 нм (вносимые потери 1 дБ) и уровнем подавления перекрестных помех в 30 дБ на расстоянии в 20 нм (рис. 2.15).
В CWDM системах существенно снижаются и требования к рабочей длине волны лазеров и температурной стабилизации лазера. Разброс рабочих длин волн при производстве DFB лазеров составляет ± 2 нм, а температурный дрейф 0.09 нм на градус Цельсия. Для CWDM систем это вполне допустимо, учитывая, что ширина полосы фильтра порядка 13 нм.
В DWDM системах приходится использовать более дорогую технологию для изготовления лазеров с рабочей длиной волны, заданной с высокой точностью. Кроме того, эти лазеры приходится устанавливать на термоэлектрические холодильники для того, чтобы поддерживать их температуру с точностью порядка 2°С.
Число каналов в CWDM системах. Системы CWDM рассчитаны на применение в относительно коротких линиях и без оптических усилителей. Поэтому число каналов в них зависит только от спектра потерь в волокне и интервала между каналами. Наибольшее число каналов можно получить с новыми «обезвоженными» SM волокнами, в которых устранен пик поглощения на длине волны 1385 нм (рис. 2.16). Тогда при расстоянии между каналами в 20 нм в интервале длин волн от 1280 нм до 1620 нм помещается 16 каналов. В стандартных SM волокнах из-за «водяного» пика поглощения исключается диапазон Е, и поэтому в этом же интервале помещается только 12 каналов.
Рис. 2.16. Спектры потерь в SM волокнах (стандартных) и в (обезвоженных) SM волокнах (ZWPF), окна прозрачности и спектральные каналы CWDM систем
Способы применения. Можно выделить два основных способа применения CWDM систем. В первом способе каждый канал используется самостоятельно. Максимальное расстояние передачи ограничено потерями в волокне (так как оптические усилители не применяются) и, как правило, не превышает 70 км. Передача же данных в каждом спектральном канале осуществляется со скоростью 2.5 Гбит/с, что позволяет использовать относительно недорогие DFB лазеры с прямой модуляцией.
Совместное использование DWDM и CWDM технологий позволяет за счет постепенного наращивания пропускной способности транспортной сети частично амортизировать стоимость установки дорогостоящей DWDM системы. При этом часто используется следующая стратегия: сначала заполняются каналы CWDM системы, примыкающие к диапазону С (1470, 1490, 1590 и 1610 нм), а затем 16 каналов DWDM системы в С диапазоне.
Во втором способе высокочастотный цифровой сигнал разбивается на несколько низкочастотных составляющих, каждая из которых передается отдельным спектральным каналом. Так поступают при передаче данных в стандарте 10 Gigabit Ethernet. В этом формате входной сигнал поступает в виде четырех потоков со скоростью 3.125 Гбит/с. Обычно эти четыре потока сначала объединяют в один поток со скоростью 12.5 Гбит/с. Затем, применив новую схему кодирования, скорость суммарного потока уменьшают до 10 Гбит/с и передают по волокну (по одному спектральному каналу). В системе CWDM каждый из этих четырех низкочастотных потоков передается отдельным спектральным каналом. Сюда же относится достаточно старая идея об использовании CWDM системы для передачи потока в 40 Гбит/с в виде четырех потоков по 10 Гбит/с.