language flag language flag

شرکت فاطر مشاور، طراح و مجری پروژه های فیبر نوری

ارائه کننده تجهیزات فیبر نوری، شبکه FTTH و تکنولوژی GPON

قسمت سوم - اجزای DWDM

همتافتگر و واتافتگرهای نوری Multiplexer و Demultiplexer ها
واتافتگرهای نوری وسایلی هستند که نوری با چند طول موج را دریافت و آن را به طول موج های تشکیل دهنده اش تفکیک کرده و هر طول موج از یک خروجی مجزا تشکیل می شود. واتافتگر نوری به دو دسته فعال و غیرفعال تقسیم می شود. نوع غیر فعال آن، بر اساس منشورها و فیلترهای فرکانسی است. نوع فعال آن هم بر اساس ترکیبی از اجزای غیرفعال و آشکارسازهای قابل تنظیم است که هر یک برای آشکارسازی یک فرکانس خاص تنظیم می شوند.
البته ممکن است نوع فعال آن برای هر کاربردی مناسب نباشد مانند همتافتگرهای فزود فرود (OADM) زیرا ممکن است آشکارسازی وجود نداشته باشد.
کار همتافتگرها هم بر عکس واتافتگرهاست. آن ها چندین طول موج جدا از هم را دریافت کرده و پرتویی تشکیل می دهند که شامل تمام این طول موج هاست.
امروزه تکنولوژی های مختلفی برای واتافتگری وجود دارد، اما بر اساس شایستگی و هزینه آن ها، فقط تعداد تعدادی از آن ها به کار گرفته شده اند. با این حال ما به تعدادی از این تکنولوژی ها اشاره می کنیم: اختلاط چهار موجی در فیبرهای پاشنده، مدولاتور فاز متعامد، تقویت کننده های نیمه هادی و ... .

DWDM
اتصالات متقاطع نوری
اتصال متقاطع یک کار کلیدی در سیستم های مخابراتی است. در سیستم های الکترونیکی، اساس اتصالات متقاطع از مدارات یکپارچه فشرده ای ساخته شده است که قادر است هزاران کانال ورودی را به هزاران کانال خروجی اتصال دهد. در بسیاری از سیستم های مخابراتی نوری نیز، به چنین عمل اتصال دهندگی نیاز است.
بافت های سوئیچینگ را بر اساس سرعت سوئیچینگ و بلادرنگ بودن به: سوئیچ های ایستا و نیمه ایستا (اتصال متقابل)، و سوئیچ های پویا و دینامیک تقسیم می کنند. اتصالات متقاطع، بر اساس کنترل از راه دور و اتصال دهنده از پیش تعیین شده قادرند هر ورودی را به خروجی متصل کنند. این سوئیچ ها به نسبت کند بوده و وقتی یک بار یک اتصال برقرار می گردد، ممکن است تا مدت زمان طولانی (از چند ساعت تا چند روز) تغییر نکند. سوئیچ های پویا، بر اساس یک پروتکل اجرایی هر ورودی را به هر خروجی متصل کرده و این عمل به صورت پویا و همزمان با ساعت سیستم انجام می گیرد (اتصال ممکن است از چند ثانیه تا چند دقیقه برقرار باشد). معمولا اتصالات متقاطع الکترونیکی برای فراهم کردن امکان برقراری اتصال برای نرخ بیت های بالا به کار می روند، در صورتی که سوئیچ های پویا و دینامیک نرخ ها ی پایین را اتصال می دهد.
در DWDM به علت نرخ بیت بالا، سوئیچ ها از نوع اتصالات متقاطع (OXC) هستند و در حال حاضر از سوئیچ های دینامیک به جز برای نظارت سریع استفاده نمی شود. با این وجود بافت های سوئیچینگ دینامیک و سریع نوری امکانات مقرون به صرفه و جدیدی را فراهم می کنند که در شبکه های نوری بسیار ارزشمند هستند.
بافت های سوئیچینگ را می توان به نوع blocking و Non-blocking نیز تقسیم کرد. در بافت های blocking، در برخی موارد نمیتوان هر ورودی را به هر خروجی متصل کرد: از آنجا که مدل های آماری نشان می دهند همه مشتریان کانال ها در آن واحد درخواست برقراری ارتباط نخواهند داشت، در نتیجه این نوع سیستم ها تنها درصدی از کانال ها را به هم متصل می کنند (حالت بیش از ظرفیت اشتراک). برعکس، بافت های Non-blocking می توانند بین هر تعداد کانال اتصال متقابل برقرار کنند. از آن جایی که اطلاعات قدیمی اساس مدل های آماری را نشان می دهد و به علت رشد سریع خدمات و گسترش پهنای باند، پیش بینی مدل های آماری دقیق نیست: در نتیجه ما فقط بافت های اتصال متقاطع نوری بدون انسداد را در نظر می گیریم. اتصال متقاطع به دو طریق صورت می گیرد:
• روش تلفیقی : جریان داده های نوری به الکترونیکی تبدیل شده، از تکنولوژی اتصال متقاطع الکترونیکی استفاده شده و سپس جریان داده الکترونیکی به نوری تبدیل می شود.
• سوئیچینگ تمام نوری: اتصال متقاطع کانال های نوری مستقیما در حوزه نور صورت می گیرد.

در حال حاضر استفاده از روش تلفیقی برای مجموع پهنای باندهای متوسط رایج است زیرا دانش ساخت بافت های اتصال متقاطع الکترونیکی Non-blocking چند کاناله با پهنای باند زیاد وجود دارد.
در پهنای باندهای بالا که به چند Tbps بالغ می شود و یا در حلقه های نوری کوچک Add-Drop، اتصال متقاطع نوری کارآیی بیشتری داشته و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
با این حال هر چه تکنولوژی نوری پیشرفت کرده و هزینه ها پایین بیاید، انتظار می رود اتصال متقاطع نوری بیشتر جای سوئیچینگ الکترونیکی را بگیرد. اتصالات متقاطع الکترونیکی تنها به استفاده در منطقه انتهایی شبکه الکترونیکی محدود شوند.
در DWDM، سوئیچینگ در سطوح مختلفی رخ می دهد، مثلاً ممکن است در سطح فیبر یا در سطح طول موج باشد. در سوئیچینگ در سطح فیبر، تمام کانال های نوری از یک فیبر به فیبر دیگر سوئیچ می شوند، که اصطلاحاً اتصالات متقاطع فیبری (FXC) نامیده می شود. این روش در خلال برگرداندن و سوئیچینگ به فیبر محافظ مفید است. در روشی مشابه، هر فیبر (یا موجبر) تنها یک طول موج را حمل می کند و هر طول موج به یک موجبر خروجی هدایت می شود.
در مورد سوئیچینگ سطح طول موج دو زیر مجموعه وجود دارد: یکی بافت هایی که یک طول موج از یک فیبر را به فیبر دیگر اتصال می دهند بدون این که تغییری در طول موج به وجود آورند، که اتصالات متقاطع از نوع انتخاب طول موج (WSXC) نامیده می شوند، و دیگری بافت هایی که طول موجی را از یک فیبر به فیبر دیگر اتصال می دهند ولی این کار با تبدیل طول موج همراه است و با نام اتصالات متقاطع با تغییر طول موج (WIXC) شناخته می شوند.
(wavelength selective XC) WSXC‏ این مفهوم را می رساند که وقتی طول موجی از یک فیبر به سوی فیبر دیگر حرکت می کند، فیبر مقصد کانال نوری با همان طول موج ندارد: موردی که لازم است اطلاعات قبلی از درجه بندی طول موج ها در فیبر در دسترس باشد.
در مقابل، در ‎(wavelength interchanging XC) WIXC‏ سوئیچ خودامکان تبدیل طول موج را داشته و نیز فیبر و سایر تجهیزات نوری (فیلترها و غیره) از طول موج پشتیبانی نمایند. علاوه بر این، وقتی طول موج از یک فیبر به فیبر دیگر می رود. چه در حالت WSXC یا WIXC، مسائل فنی دیگری هم به وجود می آید که بر کیفیت سیگنال (و در نهایت بر کیفیت سرویس) اثر میگذارد، که از جمله: یکسان سازی سطح توان، حالت های پلاریزاسیون و نسبت سیگنال به نویز قابل ذکر است.
در حال حاضر بافت های اتصال متقاطع نوری یا از نوع فضای آزاد (MEMS، مک زندر، WGR)، یا حالت جامدی (صوتی نوری، الکترواپتیکی و هولوگرافی)، یا بر اساس پلیمری (از جمله کریستال مایع)، و یا ترکیبی از این تکنولوژی ها هستند.

همتافتگرهای فزود-فرود نوری (Add-Drop Multiplexer)
در سیستم ها و شبکه های مخابراتی نقش کانال های فرودی (کانال هایی که از جریان اصلی جدا می شوند) و کانال های فزودی (در جریان اصلی) از جمله نقش های مشخص و پررنگ است.
در سیستم های DWDM موجود، عملکرد اصلی همتافتگر فزود فرود (OADM) برداشتن انتخابی طول موج ها از مسیر (محتوای داده موجود در این طول موج ها به فیبر دیگری انتقال داده می شود طرف فرود)، عبور بقیه طول موج ها از OADM و اضافه کردن همان تعداد طول موج اما با محتوای داده متفاوت (از فیبری که اضافه می شود) در همان جهت است.
DWDM
DWDM
OADM ها به دو دسته، OADM با قابلیت انتخاب طول موج ثابت و طول موج پویا تقسیم می شوند. در OADM نوع ثابت، یک یا چند طول موج انتخاب شده و تا زمانی که انسان بعضی تنظیمات را برای انتخاب طول موج های دیگر و رها کردن سایرین تغییر ندهد به همان صورت باقی می مانند.
در OADM با قابلیت انتخاب طول موج پویا، طول موج های بین واتافتگر یا همتافتگر نوری را می توان به صورت پویا از خروجی واتافتگر به هر یک از ورودی های همتافتگر انتخاب کرد. جدول زیر مشخصات عمومی OADMها را بیان می کند.


فاصله بین کانالها 50، 100 یا 200GHz در درجه بندی ITU
طول موج مرکزی 100GHz در درجه بندی ITU
طول موج مرکزی 100GHz در درجه بندی ITU
حداقل باند گذر کانال 0.3-0.5nm
حداکثر افت عبوری (خروجی فرود) 1.5-3dB
حداکثر افت عبوری (خروجی کانالی عبور) 0.6 – 2.5dB
حداکثر PDL (افت ناشی از پلاریزاسیون) 0.1 – 0.2dB
جداسازی کانال (فزود فرود) 25dB
جداسازی کانال (خروجی کانال عبوری) 20dB
ماکزیمم توان نوری 300mw
طول فیبر 1m