I primi sistemi di trasmissione a fibra ottica mettevano le informazioni su fili di vetro attraverso semplici impulsi di luce. Una luce veniva accesa e spenta per rappresentare gli uno e gli zero digitali. La luce effettiva poteva essere di qualsiasi lunghezza d’onda, da circa 670 nanometri a 1550 nanometri. Wavelength Division Multiplexing, o WDM, è una tecnica di trasmissione in fibra ottica che utilizza più lunghezze d’onda della luce per inviare dati sullo stesso mezzo.
Negli anni ’80, i modem di comunicazione dati in fibra ottica utilizzavano LED a basso costo per mettere impulsi nel vicino infrarosso su fibre a basso costo. Man mano che il bisogno di informazioni aumentava, aumentava anche il bisogno di larghezza di banda. I primi sistemi SONET usavano laser a 1310 nanometri per fornire flussi di dati a 155 Mb/s su distanze molto lunghe.
Ma questa capacità si esauriva rapidamente. Col tempo, i progressi nei componenti optoelettronici hanno permesso la progettazione di sistemi che trasmettevano simultaneamente più lunghezze d’onda della luce su una singola fibra, aumentando significativamente la capacità della fibra. Così è nato il WDM. Più flussi di dati ad alta velocità di 10 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s, 200 Gb/s e, più recentemente, 400 Gb/s e 800 Gb/s, ognuno dei quali porta throughput distinti, possono essere multiplexati su una singola fibra.
Ci sono due tipi di WDM oggi:
- Coarse WDM (CWDM): CWDM è definito dai sistemi WDM con meno di otto lunghezze d’onda attive per fibra. Il CWDM è usato per comunicazioni a corto raggio, quindi impiega frequenze ad ampio raggio con lunghezze d’onda molto distanziate. La spaziatura dei canali standardizzata permette uno spazio per la deriva della lunghezza d’onda quando i laser si riscaldano e si raffreddano durante il funzionamento. CWDM è un’opzione compatta e conveniente quando l’efficienza spettrale non è un requisito importante.
- Dense WDM (DWDM): DWDM è definito in termini di frequenze. La spaziatura di lunghezza d’onda più stretta di DWDM si adatta a più canali su una singola fibra, ma costa di più per implementare e operare. DWDM è per sistemi con più di otto lunghezze d’onda attive per fibra. DWDM divide lo spettro finemente, inserendo più di 40 canali nella gamma di frequenza della banda C.
Con DWDM, i fornitori hanno trovato varie tecniche per stipare 40, 88 o 96 lunghezze d’onda di spaziatura fissa nello spettro in banda C di una fibra. I sistemi di linea DWDM tradizionali usano interruttori selettivi di lunghezza d’onda (WSS) progettati con filtri fissi a 50GHz o 100GHz. Questi sistemi di linea a griglia fissa possono ospitare canali dalle prime generazioni di transponder coerenti le cui lunghezze d’onda richiedono meno di 50GHz o 100GHz di spettro (a seconda del filtro utilizzato). Oggi, le reti con applicazioni ad alta larghezza di banda e una crescita sostenuta della larghezza di banda che stanno rapidamente affrontando l’esaurimento della capacità si stanno rivolgendo a soluzioni in banda C+L, che sfruttano anche lo spettro in banda L di una fibra per raddoppiare potenzialmente la capacità della fibra.
Come le reti ottiche si evolvono per soddisfare le attuali richieste di larghezza di banda sempre maggiori, così è aumentata la dipendenza dalla tecnologia coerente programmabile di prossima generazione per massimizzare la capacità della fibra e ridurre il costo per bit di trasporto. Per sfruttare appieno questi vantaggi è necessario un sistema di linea a griglia flessibile in grado di ospitare questi canali a baud più elevato, come una lunghezza d’onda di 800G, che richiedono più di 100GHz di spettro.
WDM è una tecnica di trasmissione in fibra ottica per utilizzare più lunghezze d’onda di luce per inviare dati sullo stesso mezzo.
In effetti, i modem coerenti di nuova generazione di oggi sono così intelligenti e programmabili che il modem considera una maggiore varietà di opzioni di costellazione e baud, permettendo una sintonizzazione estremamente granulare. Oggi, sono possibili piani di canali flessibili, che consentono qualsiasi cosa da 64 canali x 75GHz o 40-45 canali per le linee più alte a 800G, sfruttando un’architettura a griglia flessibile (o gridless) che supporta canali con una dimensione minima di 37,5GHz, con incrementi regolabili di 6,25GHz per ospitare qualsiasi canale disponibile oggi o in futuro.
Quando viene potenziata dagli amplificatori in fibra drogata con Erbium (EDFA) e dall’amplificazione Raman – due tecnologie che migliorano le prestazioni delle comunicazioni ad alta velocità – la portata di questi sistemi DWDM può essere estesa per lavorare su migliaia di chilometri. Per il funzionamento robusto di un sistema con canali densamente imballati, sono necessari filtri di alta precisione per staccare una specifica lunghezza d’onda senza interferire con le lunghezze d’onda vicine. I sistemi DWDM devono anche usare laser di precisione che operano a una temperatura costante per mantenere i canali sull’obiettivo.
Una delle migliori caratteristiche dell’implementazione di DWDM su un sistema di linee fotoniche a griglia flessibile è l’indipendenza del segnale – la capacità di supportare più generazioni di transponder indipendentemente dal formato, dal bit rate, dal symbol rate, ecc. Come tale, molte reti progettate per 10 e 40 Gb/s trasportano ora canali da 200 Gb/s, e molte che sono state distribuite con capacità di griglia flessibile trasportano ora segnali da 400 Gb/s e persino 800 Gb/s!
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