Frühe Glasfaserübertragungssysteme haben Informationen durch einfache Lichtimpulse auf Glasfasern übertragen. Ein Licht wurde ein- und ausgeblendet, um digitale Einsen und Nullen darzustellen. Das eigentliche Licht konnte fast jede Wellenlänge haben – von etwa 670 Nanometern bis 1550 Nanometern. WDM (Wavelength Division Multiplexing) ist eine Technik in der Glasfaserübertragung, die mehrere Lichtwellenlängen verwendet, um Daten über dasselbe Medium zu senden.
In den 1980er Jahren nutzten faseroptische Datenkommunikationsmodems kostengünstige LEDs, um Nahinfrarotpulse auf kostengünstige Glasfasern zu übertragen. Mit dem steigenden Informationsbedarf stieg auch der Bedarf an Bandbreite. Frühe SONET-Systeme nutzten 1310-Nanometer-Laser, um Datenströme mit 155 Mb/s über sehr lange Strecken zu übertragen.
Diese Kapazität war jedoch schnell erschöpft. Im Laufe der Zeit ermöglichten Fortschritte bei den optoelektronischen Komponenten die Entwicklung von Systemen, die gleichzeitig mehrere Lichtwellenlängen über eine einzige Faser übertrugen, was die Faserkapazität deutlich erhöhte. So wurde WDM geboren. Mehrere hochbitratige Datenströme von 10 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s, 200 Gb/s und neuerdings auch 400 Gb/s und 800 Gb/s, die jeweils unterschiedliche Durchsätze haben, können über eine einzige Faser gemultiplext werden.
Es gibt heute zwei Arten von WDM:
- Grobes WDM (CWDM): Unter CWDM versteht man WDM-Systeme mit weniger als acht aktiven Wellenlängen pro Faser. CWDM wird für die Kurzstreckenkommunikation eingesetzt, verwendet also Weitbereichsfrequenzen mit weit auseinander liegenden Wellenlängen. Die standardisierten Kanalabstände lassen Raum für Wellenlängendrift, da sich die Laser während des Betriebs aufheizen und abkühlen. CWDM ist eine kompakte und kostengünstige Option, wenn die spektrale Effizienz keine wichtige Anforderung ist.
- Dichtes WDM (DWDM): DWDM wird in Form von Frequenzen definiert. Der engere Wellenlängenabstand von DWDM passt mehr Kanäle auf eine einzige Faser, kostet aber mehr in der Implementierung und im Betrieb. DWDM ist für Systeme mit mehr als acht aktiven Wellenlängen pro Faser geeignet. DWDM würfelt das Spektrum feiner und passt 40 und mehr Kanäle in den C-Band-Frequenzbereich.
Bei DWDM haben die Hersteller verschiedene Techniken gefunden, um 40, 88 oder 96 Wellenlängen mit festem Abstand in das C-Band-Spektrum einer Faser zu pferchen. Traditionelle DWDM-Leitungssysteme verwenden wellenlängenselektive Schalter (WSS), die mit festen 50-GHz- oder 100-GHz-Filtern ausgestattet sind. Diese Leitungssysteme mit festem Raster können Kanäle von frühen Generationen kohärenter Transponder aufnehmen, deren Wellenlängen weniger als 50GHz oder 100GHz des Spektrums benötigen (je nach verwendetem Filter). Heute wenden sich Netze mit Anwendungen mit hoher Bandbreite und anhaltendem Bandbreitenwachstum, die schnell mit einer Kapazitätserschöpfung konfrontiert sind, C+L-Band-Lösungen zu, die auch das L-Band-Spektrum einer Faser nutzen, um die Faserkapazität potenziell zu verdoppeln.
Mit der Weiterentwicklung optischer Netzwerke, die den ständig steigenden Bandbreitenanforderungen gerecht werden sollen, steigt auch die Abhängigkeit von programmierbarer kohärenter Technologie der nächsten Generation, um die Faserkapazität zu maximieren und die Kosten pro Transportbit zu senken. Um diese Vorteile in vollem Umfang nutzen zu können, ist ein flexibles Netzleitungssystem erforderlich, das diese Kanäle mit höherer Baudrate, wie z. B. eine 800G-Wellenlänge, die mehr als 100 GHz Spektrum benötigen, aufnehmen kann.
WDM ist eine Technik in der Glasfaserübertragung zur Verwendung mehrerer Lichtwellenlängen, um Daten über das gleiche Medium zu senden.
In der Tat sind die heutigen kohärenten Modems der nächsten Generation so intelligent und programmierbar, dass das Modem eine größere Vielfalt an Konstellations- und Baud-Optionen berücksichtigt, was eine extrem granulare Abstimmbarkeit ermöglicht. Heute sind flexible Kanalpläne möglich, die alles von 64 x 75GHz-Kanälen oder 40-45 Kanälen für höhere 800G-Leitungsraten ermöglichen. Dabei wird eine flexible Grid- (oder Gridless-) Architektur genutzt, die Kanäle mit einer Mindestgröße von 37,5GHz unterstützt, mit einstellbaren Schritten von 6,25GHz, um jeden heute oder in Zukunft verfügbaren Kanal unterzubringen.
Wenn es durch Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFAs) und Raman-Verstärkung – zwei leistungssteigernde Technologien für Hochgeschwindigkeitskommunikation – verstärkt wird, kann die Reichweite dieser DWDM-Systeme auf Tausende von Kilometern erweitert werden. Für den robusten Betrieb eines Systems mit dicht gepackten Kanälen sind hochpräzise Filter erforderlich, um eine bestimmte Wellenlänge herauszufiltern, ohne benachbarte Wellenlängen zu stören. DWDM-Systeme müssen außerdem Präzisionslaser verwenden, die bei einer konstanten Temperatur arbeiten, um die Kanäle auf Kurs zu halten.
Eine der besten Eigenschaften des Einsatzes von DWDM über ein flexibles Gitter-Photonikleitungssystem ist die Signalunabhängigkeit – die Fähigkeit, mehrere Generationen von Transpondern unabhängig von Format, Bitrate, Symbolrate usw. zu unterstützen. Viele Netzwerke, die für 10 und 40 Gbit/s ausgelegt sind, tragen jetzt 200 Gbit/s-Kanäle, und viele, die mit einem flexiblen Grid implementiert wurden, tragen jetzt 400 Gbit/s- und sogar 800 Gbit/s-Signale!
Ciena bietet die gesamte Bandbreite an DWDM-Lösungen, um die Anforderungen der Kunden zu erfüllen, vom Edge bis zum Core, über eine flexible Palette von Plattformen. Cienas 6500-Familie, die Waveserver-Familie und das Routing- und Switching-Portfolio der 51xx- und 81xx-Plattformen nutzen die programmierbare WaveLogic-Kohärenztechnologie über integrierte Hardware-Module sowie steckbare kohärente Optiken.
Beispielsweise nutzt die beliebte 6500 Packet-Optical-Plattform von Ciena die neuesten technologischen Innovationen, um ein neues Maß an Skalierbarkeit, Flexibilität und Programmierbarkeit über drei umfassende Netzwerkschichten für die anpassbare Bereitstellung von Diensten über beliebige Entfernungen zu bieten. Der 6500 wurde für eine effiziente Skalierung des Netzwerks vom Zugang bis zum Backbone-Kern entwickelt und bietet eine technologisch führende programmierbare Infrastruktur, die die Software-Steuerung, Automatisierung und Intelligenz ermöglicht, die für ein anpassungsfähiges Netzwerk erforderlich sind. Er bietet die gesamte Bandbreite an CWDM- und DWDM-Lösungen über ein vollständig agiles, instrumentiertes photonisches System, einschließlich Unterstützung für flexible Grid-CDC-ROADMs, mit DWDM-Lösungen von 10 Gb/s bis 800 Gb/s.
