Gambaran Keseluruhan Komponen Sistem DWDM bagi Rangkaian Kampus dan Rangkaian Metropolitan

Teknologi optik telah digunakan secara meluas dalam bidang telekomunikasi semasa dan kini agak matang. Seperti yang kita semua ketahui, isyarat optik disebarkan dalam bentuk pembawa, dan modulasi gelombang membolehkan penghantaran isyarat analog atau digital pada pembawa pada frekuensi tinggi (biasanya 186 hingga 196 Thz), biasanya sehingga beberapa gigahertz (GHz) atau gigabit sesaat (Gbps). 

Jika anda ingin meningkatkan kadar bit dengan lebih lanjut, anda boleh menggunakan beberapa gelombang pembawa ciri, iaitu pembawa khusus yang menghantar melalui gentian tunggal tanpa gangguan bersama yang ketara. Setiap frekuensi sepadan dengan panjang gelombang yang berbeza. Pemultipleksan Pembahagian Panjang Gelombang Padat (DWDM) ialah teknik komunikasi yang menggunakan selang frekuensi yang agak kecil. Artikel ini akan menerangkan secara terperinci teknologi DWDM dan komponen DWDM.

Pengenalan Teknologi DWDM

Teknologi DWDM ialah sejenis Pemultipleksan Pembahagian Frekuensi (FDM), yang menggunakan panjang gelombang berbeza untuk membawa isyarat bebas pada satu gentian. Dengan menggunakan DWDM, sehingga 80 saluran boleh dimultiplekskan pada satu jalur gentian. Ciri-ciri teknologi DWDM termasuk kos rendah, jarak jauh, lebar jalur tinggi dan kapasiti boleh skala. Peranti DWDM menggunakan penapis optik untuk memisahkan panjang gelombang cahaya berbeza yang dibawa pada gentian. Setiap panjang gelombang dikuatkan oleh penguat gentian terdop erbium (EDFA) dan dihantar ke destinasinya. Peralatan DWDM mempunyai dua komponen: Terminal Talian Optik (OLT) di pejabat berpusat dan Unit Rangkaian Optik (ONU) atau Terminal Rangkaian Optik (ONT) di premis pelanggan. 

Modul optik DWDM digunakan dalam sistem DWDM untuk memultipleks dan menyahmultipleks isyarat dengan panjang gelombang yang berbeza ini. Peranti DWDM lazimnya merangkumi pemultipleks/penyahmultipleks parutan pandu gelombang tersusun (AWG) dan dua set peranti gandingan optik input/output. DWDM Mux/Demux ialah singkatan bagi Dense Wavelength Division Multiplexing Multiplexer/Demultiplexes. Ia merupakan sejenis peranti WDM khas yang digunakan dalam rangkaian WDM untuk memisahkan dan menggabungkan isyarat dengan panjang gelombang yang berbeza. DWDM Mux menggabungkan atau memultipleks sehingga 80 saluran ke dalam satu gentian, manakala DWDM Demux memisahkan atau menyahmultipleks saluran tersebut kembali. Salah satu kelebihan menggunakan DWDM ialah protokol dan kadar bitnya tidak bergantung antara satu sama lain, oleh itu rangkaian berasaskan DWDM boleh menghantar data dalam IP, ATM, SONET, SDH dan Ethernet. Berkat kelebihan teknikal ini, komponen DWDM telah menjadi salah satu teknologi utama dalam rangkaian komunikasi data berkelajuan tinggi hari ini’s.

Komponen Sistem DWDM

Sistem DWDM secara amnya terdiri daripada 5 komponen utama berikut, iaitu pemancar/penerima optik, penapis pemultipleks/pemultipleks DWDM, pembahagian dan pemultipleksan optik (OADM), penguat optik serta transponder (penukar panjang gelombang).

Pemancar/Penerima Optik

Pemancar dalam komponen DWDM ialah peranti penting dalam sistem DWDM, dan fungsinya adalah untuk menyediakan isyarat sumber dan kemudian memultiplekskan isyarat tersebut. Boleh dikatakan bahawa reka bentuk sistem DWDM sangat bergantung pada ciri-ciri pemancar optik. Dalam peralatan DWDM, sumbernya terdiri daripada berbilang pemancar optik. Bit data elektronik yang masuk (0 atau 1) mencetuskan pemodulatan aliran optik, contohnya kilatan = 1 apabila tiada cahaya = 0. Dalam modul, laser menjana denyutan optik yang tepat. Denyutan cahaya ini dicirikan oleh panjang gelombang yang tepat. Dalam sistem berasaskan pembawa optik, aliran maklumat digital disalurkan kepada peranti lapisan fizikal yang outputnya ialah sumber cahaya (LED atau laser) yang disambungkan kepada kabel gentian optik. Pemancar/Penerima boleh menukar isyarat digital input daripada isyarat elektrik kepada isyarat optik, melengkapkan penukaran elektron kepada foton. Isyarat elektrik mencetuskan sumber cahaya dan menghantar isyarat optik ke dalam gentian, memasukkan kod 1 apabila terdapat cahaya dan kod 0 apabila tiada cahaya atau isyarat cahaya yang sangat sedikit. Dengan cara ini, penukaran elektrik kepada optik diselesaikan tanpa mengubah format isyarat digital bandar bumi. Cahaya berdenyut dihantar melalui gentian dalam bentuk pantulan dalaman penuh. Di hujung penerima, fotodiod mengesan isyarat cahaya yang masuk sebagai 1 atau 0 lalu menukarkannya kepada isyarat elektrik. Sepasang gentian optik biasanya disambungkan kepada dua peranti yang berbeza (satu untuk gentian penghantaran dan satu lagi untuk gentian penerimaan)

Dalam sistem DWDM, panjang gelombang cahaya adalah tepat, yang membolehkan isyarat optik dihantar tanpa herotan antara saluran atau crosstalk. Beberapa laser individu biasanya digunakan untuk menyediakan saluran yang berbeza dalam isyarat DWDM. Panjang gelombang operasi setiap laser adalah berbeza. Peranti DWDM semasa biasanya beroperasi menggunakan jarak 200, 100 dan 50-GHz, manakala sistem baharu yang menyokong jarak 25-GHz dan jarak 12.5-GHz sedang dikaji dalam industri. Pada masa ini, QSFPTEK boleh menyediakan peralatan DWDM yang beroperasi pada 100 dan 50-GHz termasuk DWDM SFP SFP+ QSFP28 dan sebagainya.

Penapis Mux/Demux DWDM

Penapis optik, yang juga dipanggil penapis Mux, boleh menggabungkan isyarat daripada berbilang pemancar yang memancarkan berbilang panjang gelombang (semuanya dalam jalur 1550nm) yang beroperasi pada gentian berbeza kepada satu gentian. Output isyarat oleh pemultipleks optik dipanggil isyarat gabungan. Pada terminal penerima, penapis penurunan optik (penapis Demux) memisahkan semua isyarat panjang gelombang berasingan daripada isyarat gabungan kepada gentian yang berbeza. Gentian yang berbeza menghantar panjang gelombang yang dinyahmultipleks ke sebanyak mungkin penerima gentian optik. Secara amnya, pemasangan Mux dan Demux (penghantaran dan penerimaan) dipasang dalam casis yang sama. 

Peranti Optical Mux/Demux kedua-duanya boleh menjadi peranti pasif. Isyarat komponen dimultipleks dan dinyahlultipleks secara optik dan bukannya secara elektronik, jadi ia tidak memerlukan bekalan kuasa luaran. Gambar berikut menggambarkan operasi DWDM dua hala. N denyutan cahaya optik dengan panjang gelombang berbeza yang dihantar melalui N gentian berasingan digabungkan oleh Mux DWDM. Setiap satu daripada N isyarat ini kemudiannya dimultiplekskan ke dalam sepasang gentian. Isyarat gabungan diterima oleh penyahmultipleks DWDM, yang memisahkan setiap satu daripada N isyarat komponen dan menghantar setiap isyarat kepada satu gentian. Isyarat yang dihantar dan diterima ditunjukkan oleh anak panah yang mewakili peranti pelanggan. Sepasang gentian perlu digunakan; satu untuk penghantaran dan satu lagi untuk penerimaan.

Pemultipleks Tambah/Gugur Optik

Pemultipleks tambah/keluar optik melaksanakan fungsi khas yang berbeza daripada penapis Mux/Demux dan bertanggungjawab terhadap fungsi "Add/Drop". Imej di bawah menunjukkan OADM DWDM saluran tunggal yang sedang beroperasi. OADM ini hanya bertanggungjawab untuk menambah atau mengeluarkan isyarat cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Isyarat gabungan dipecahkan kepada dua bahagian, keluar dan lalu, dari kiri ke kanan, dan OADM hanya mengeluarkan aliran isyarat cahaya merah. Aliran isyarat yang dikeluarkan dihantar kepada penerima peralatan klien. Baki isyarat optik yang melalui OADM digabungkan secara pemultipleksan dengan aliran isyarat yang baru ditambah. OADM menambah aliran isyarat optik merah baharu yang beroperasi pada panjang gelombang yang sama seperti isyarat yang dikeluarkan. Dengan menggabungkan aliran isyarat optik baharu dengan isyarat yang lalu, isyarat gabungan baharu terbentuk. 

Penguat Optik

Penguat optik berfungsi dengan menggunakan tenaga tambahan untuk merangsang foton dalam isyarat bagi meningkatkan amplitud, atau dengan meningkatkan gandaan isyarat optik pada gentian untuk menguatkan isyarat optik. Penguat optik ialah peranti dalam gentian. Ia boleh menguatkan isyarat optik merentasi julat panjang gelombang yang sangat luas, ciri yang telah menyebabkan penggunaannya meluas dalam peralatan DWDM. Jenis penguat optik dalam gentian yang paling biasa ialah penguat gentian terdop erbium (EDFA). Untuk memanjangkan jarak penghantaran peralatan DWDM, pelbagai jenis penguat optik tersedia, termasuk DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA dan penguat Raman. Rajah berikut menunjukkan DWDM EDFA sedang beroperasi.

Transponder (Penukar Panjang Gelombang)/OEO

Transponder optik boleh menukar isyarat optik daripada satu panjang gelombang masuk kepada panjang gelombang keluar yang berbeza, ciri yang menjadikannya sesuai untuk komponen DWDM. Transponder ialah penukar panjang gelombang optik-elektrik-optik (O-E-O). Transponder menjalankan operasi O-E-O, menukar panjang gelombang cahaya, oleh itu dinamakan OEO. Dalam peranti DWDM, transponder menukar isyarat optik pelanggan kepada isyarat elektrik dan kemudian melakukan fungsi penguatan semula, pembentukan semula atau pengulangan, pembentukan semula serta penetapan masa semula. Gambar di bawah menunjukkan transponder dua hala.

Kesimpulan

Artikel ini menerangkan secara terperinci teknologi DWDM dan komponen DWDM. Peranti DWDM digunakan secara meluas dalam penghantaran suara, e-mel, video, data multimedia dan sebagainya. Penggunaan teknologi DWDM dapat memberikan lebar jalur yang lebih tinggi. Ia turut menyebut komponen sistem DWDM, termasuk Pemancar/Penerima Optik, Penapis DWDM Mux/DeMux, Pemultipleks Tambah/Gugur Optik (OADM), Penguat Optik dan Transponder. Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang sistem DWDM, anda boleh menghubungi QSFPTEK melalui [email protected]. QSFPTEK boleh menyediakan pelbagai jenis peralatan optik kepada anda termasuk DWDM Mux/Demux, Transponder 10G/100G dan banyak lagi peranti DWDM yang lain.