Hlavní navigace

WDM v optických metro a přístupových sítích

Rita Pužmanová 15. 7. 2003

Vlnové dělení (WDM) je technologie, která umožňuje multiplexovat optické signály pracující na různých vlnových délkách, a tak je přenášet paralelně po optickém vlákně, přičemž každá z vlnových délek poskytuje šířku pásma dosud poskytovanou celým jedním optickým vláknem. Kromě DWDM se prosazuje i CWDM.

Optická vlákna sdružená do optických kabelů nabízejí nesrovnatelnou přenosovou kapacitu, spolehlivost a bezpečnost. Při kapacitě 10 Tbit/s (terabit = 1012 bitů) by optická páteř byla schopna podporovat jeden milion koncových zákazníků připojených skutečně širokopásmově rychlostí 10 Mbit/s. První míle (přístup zákazníků k Internetu) po optice je proto velmi zajímavým řešením, ale nikterak levným. Pracuje se proto na různých „zlevňujících“ technologiích optických sítí.

Vlnový multiplex

Vlnové dělení (WDM, Wavelength Division Multiplexing) umožňuje multiplexovat optické signály pracující na různých vlnových délkách, a tak je přenášet paralelně po optickém vlákně. Tak každá z vlnových délek poskytuje šířku pásma dosud nabízenou celým jedním optickým vláknem.

WDM je zcela transparentní vůči přenášeným protokolům. S WDM každá vlnová délka může přenášet uživatelský provoz o různé rychlosti a v různém formátu (SONET, Ethernet, ATM, Asynchronous Transfer Mode, SAN, Storage Area Network, DPT, Dynamic Packet Transport), a tak se zvyšuje využitelná šířka pásma optického vlákna i využitelnost pro různé služby. Před WDM jedno vlákno mohlo podporovat pouze jediný kanál SONET/SDH (Synchronous Optical NETwork/Synchronous Digital Hierarchy) nebo gigabitového ethernetu. Dnes existuje řada komerčních optických sítí, které podporují na jednom optickém vlákně jak signály typy SONET o rychlosti 2,5 Gbit/s (OC-48c), tak signály o rychlosti 10 Gbit/s (OC-192).

Optický přenosový systém na bázi vlnového dělení (WDM) se skládá z vlnového (optického) multiplexoru (WADM, Wavelength Add/Drop Multiplexer, obecněji OADM, Optical Add/Drop Multiplexer), vlnového (optického) zesilovače (WAMP, Wavelength Amplifier, nebo OAMP, Optical Amplifier) a vlnového (optického) přepínače (WSXC, Wavelength Selective CrossConnect, neboli OXC, Optical CrossConnect). Komerční optické přepínače jsou dnes schopny podporovat 256 vlnových kanálů, každý z nich o rychlosti 10 Gbit/s (OC-192), takže dosahují agregované rychlosti v řádu Tbit/s.

DWDM v metropolitních sítích používá optické opakovače typu EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) místo optických opakovačů typických pro systémy SONET. Ty jsou od sebe vzdáleny desítky kilometrů a simultánně zvyšují intenzitu více světelných kanálů. EDFA jsou efektivnější než tradiční optické opakovače a levnější. Obrázek (zdroj: Cisco Packet) naznačuje agregaci provozu v síti s vlnovým dělením.

884

Od DWDM k CWDM

WDM se nejčastěji uplatňuje ve variantě tzv. hustého WDM (DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing). DWDM umožňuje menší mezery mezi jednotlivými vlnovými délkami, takže dovoluje vyšší počet paralelních vlnových délek na jednom vlákně: 32 nebo 64, nově až 96. Každá z nich pak může přenášet signál rychlostí 2,5 Gbit/s nebo 10 Gbit/s, takže šířka pásma jediného vlákna může dosahovat téměř 1 Tbit/s. Levnější a novější varianta WDM, tzv. hrubý WDM (CWDM, Coarse Wavelength Division Multiplexing) používá levnější terminály než DWDM, protože lasery nemusí pracovat tak přesně (odtud název technologie – coarse). Používá se totiž větších mezer mezi vlnovými délkami, a proto lasery nepotřebují řídit teplotu (termoelektricky chladit jako u laserů pro DWDM). S CWDM na jednom vlákně může pracovat 8 nebo 16 vlnových délek.

CWDM tedy nemá takovou kapacitu jako DWDM, které používá minimální odstupy mezi jednotlivými kanály (pod 1 nm), takže umí do jednoho vlákna hustě poskládat větší počet vlnových délek (i přes 100), čímž se stává velmi výhodnou přenosovou technologií po optice na velké a ultra-velké vzdálenosti (není také nikterak levná). CWDM je naproti tomu vhodné na krátké vzdálenosti (do vzdálenosti 50 km po jednovidovém vlákně).

Další rozdíly mezi technologiemi WDM jsou uvedeny v tabulce. CWDM podporuje libovolné topologie: kruhové s rozbočovači, dvoubodové i pasivní optické sítě.

Tabulka: Porovnání technologií WDM

Aplikace/parametr CWDM – metropolitní přístup DWDM – metropolitní, regionální síť DWDM – dálkové spoje
Kanály a vlákno 4–16 32–80 80–160
Použité spektrum pásma O,E,S,C,L pásma C,L pásma C,L,S
Vzdálenost mezi kanály 20 nm (2500 GHz) 0,8 nm (100 GHz) 0,4 nm (50 GHz)
Kapacita vlnové délky 1,5 Gbit/s 10 Gbit/s 10–40 Gbit/s
Kapacita vlákna 20–40 Gbit/s 100–1000 Gbit/s Tbit/s
Typ laseru nechlazený DFB (Distributed-Feedback Laser) chlazený DFB chlazený DFB
Dosah do 50–80 km stovky km tisíce km
Optický zesilovač žádný EDFA (Erbium-Doped Fibre Amplifier) EDFA, Raman

Pozn.: pásma S-Band: Short Band (1450–1510 nm), C-Band: Conventional Band (1525–1560 nm), L-Band: Long Band (1570–1620 nm).

CWDM specifikuje doporučení ITU-T G.694.2, které definuje využití 18 vlnových délek vzdálených od sebe 20 nm, z celého schváleného spektra pro jednovidová optická vlákna: od 1270 nm do 1610 nm. ITU pracuje na další specifikaci pod označením G.CAPP, která má zajistit spolupráci mezi různými zařízeními, prostřednictvím specifikace charakteristik vysílače/multi­plexoru na jednom konci spoje CWDM, charakteru optického vlákna a charakteristiky demultiplexoru/při­jímače na druhém konci spoje.

Uplatnění CWDM

Systémy CWDM jsou obecně levnější ve srovnání se systémy DWDM o srovnatelném počtu kanálů. CWDM se uplatní v metropolitních optických sítích a v řešení první míle optickými vlákny. Zatím se CWDM uplatňuje pouze v sítích kabelových společností nebo velkých podnikových sítích. CWDM ale svou cenou umožní rychlou optickou komunikaci i pro střední a malé podniky, např. pro propojení poboček nebo pro řešení propojení SAN (CWDM umožňuje překonat omezení dané primární technologií v SAN: Fibre Channel).

Většina v současnosti implementovaných systémů CWDM se používá v podnikových sítích na přenos velkých objemů dat. Nejčastěji se CWDM uplatňuje v dvoubodových spojích nebo v kruhových topologiích do čtyř uzlů. CWDM umí přenášet Gigabitový Ethernet až do vzdálenosti 80 kilometrů, zatímco při rychlostech STM-16/OC-48 (2,5 Gbit/s) je dosah pouze 50 kilometrů. Na větší vzdálenosti lze pak použít DWDM.

Analytici společnosti RHK předpokládají, že velcí telekomunikační provozovatelé začnou implementovat CWDM již letos. Loňský objem trhu byl podle RHK 55 milionů eur (jiná společnost CIR ale odhaduje objem trhu téměř na dvojnásobek, z čehož méně než polovinu tvoří americký kontinent).

CWDM mohou také úspěšně využít poskytovatelé xDSL pro propojení DLC (Digital Loop Carrier) s hlavní ústřednou. V alternativních přístupových sítích CWDM využívají také poskytovatelé bezdrátového širokopásmového připojení pro zvýšení kapacity svých backhaul (Pomoc! Nemohu najít vhodný český pojem.) optických sítí.

Podle zbrusu nové zprávy Yankee Group, Wavelength Services Gaining Traction Despite Growing Pains, mají služby založené na vlnových délkách změnit trh s velkoobchodními síťovými službami, protože zájem ze strany zejména podniků o rychlé připojení roste. Vlnové dělení umožňuje zákazníkům pořídit si „vlnovou délku“ (lambda) místo pasivního ležícího optického vlákna (dark fiber).

Výrobci systémů CWDM

Systémy CWDM dnes vyrábí kolem 20 výrobců. Ciena ONLINE 2500 poskytuje do osmi chráněných kanálů, rychlost 2,5 Gbit/s po jedné vlnové délce na vzdálenost 60–80 kilometrů. Redfern Broadband Networks (RBN) RBNi 8200 s osmi kanály. Někteří výrobci podporují kombinované DWDM/CWDM systémy (ADVA, Německo, nebo LuxN, Spojené státy). Provozovatelé s dostatečnou kapacitou optických spojů mohou použít CWDM, protože jim to přinese až 30procentní úspory. Ale tam, kde je kapacity málo a existují náročné aplikace, volba padne na DWDM, které je sice nákladné, ale používá méně optických prostředků. Rozdíl v nákladech na oba systémy byl až 60 procent, ale ceny DWDM klesají, takže rozdíl se teď pohybuje kolem 40 procent.

Kromě samostatných systémů CWDM se pro velké přepínače a rychlé směrovače dodávají gigabitové konvertory na rozhraní (GBIC, GigaBit Interface Convertor). Cisco Systems jimi osazuje svou optickou metropolitní platformu 15454. Podle společnosti přijde vybavení přepínače nebo směrovače jednou vlnovou délkou CWDM na 16–18 tisíc dolarů. V Riverstone Networks vyvinuli GBIC o čtyřech vlnových délkách pro svůj směrovač RS16000. GBIC se používá jako levnější alternativa ke 10 gigabitovému ethernetu nebo DWDM.

Anketa

Jaký je váš odhad pro dálkové a metropolitní sítě v roce 2005:

Našli jste v článku chybu?

6. 1. 2010 21:01

metalamania (neregistrovaný)
a taky zesilují samotný optický signál,kdežto klasický opakovač světelný paprsek musí demodulovat na elektrický signál,zesílit a znovu namodulovat na světlo

14. 7. 2006 20:47

Radek (neregistrovaný)
Češi, prosím vás, mluvte správně česky. Uvidíte, že vás to bude i těšit, pokud to zkusíte a vytrváte.
Vitalia.cz: Jste stále nemocní? Chybí vám zinek

Jste stále nemocní? Chybí vám zinek

Měšec.cz: U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

Vitalia.cz: Naučí vás péct kváskový chléb bez lepku i s lepkem

Naučí vás péct kváskový chléb bez lepku i s lepkem

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Podnikatel.cz: EET: Totálně nezvládli metodologii projektu

EET: Totálně nezvládli metodologii projektu

Měšec.cz: Golfové pojištění: kde si jej můžete sjednat?

Golfové pojištění: kde si jej můžete sjednat?

Podnikatel.cz: Berňák kvůli EET prodlužuje otevírací dobu

Berňák kvůli EET prodlužuje otevírací dobu

Lupa.cz: UX přestává pro firmy být magie

UX přestává pro firmy být magie

Lupa.cz: Google měl výpadek, nejel Gmail ani YouTube

Google měl výpadek, nejel Gmail ani YouTube

Podnikatel.cz: Dárky v podnikání. Jak je uplatnit v daních?

Dárky v podnikání. Jak je uplatnit v daních?

Podnikatel.cz: Na 3. prosince se chystá protest proti EET

Na 3. prosince se chystá protest proti EET

Měšec.cz: Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Vitalia.cz: Manželka je bio, ale na sex moc není

Manželka je bio, ale na sex moc není

120na80.cz: Rakovina oka. Jak ji poznáte?

Rakovina oka. Jak ji poznáte?

Podnikatel.cz: Na poslední chvíli šokuje výjimkami v EET

Na poslední chvíli šokuje výjimkami v EET

Podnikatel.cz: Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Měšec.cz: Jak levně odeslat balík přímo z domu?

Jak levně odeslat balík přímo z domu?

Podnikatel.cz: K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá

K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá

Podnikatel.cz: Víme první výsledky doby odezvy #EET

Víme první výsledky doby odezvy #EET

Root.cz: Vypadl Google a rozbilo se toho hodně

Vypadl Google a rozbilo se toho hodně