Концепция компании Nortel
Система WDM использует мультиплексор в передатчике для сложения сигналов и демультиплексор в приемнике для их разделения. Использование определенного типа волокна дает возможность делать обе операции одновременно, т. е. работать в режиме оптического мультиплексора ввода-вывода. Обычно, в качестве устройства оптической фильтрации используют эталон (стабильный, твердотельный, одночастотный интерферометр Фабри-Перо в виде оптического стекла, покрытого тонкой пленкой).
Впервые идея WDM была опубликована в 1978 году, а в 1980 году была реализована в лаборатории. Изначально системы со спектральным уплотнением комбинировали только два сигнала. Современные системы могут обрабатывать до 160 сигналов, при этом базовая пропускная способность одной оптоволоконной пары может вырасти до 1.6 Тбит/с и выше.
WDM системы популярны среди телекоммуникационных компаний, поскольку они позволяют расширять пропускную способность сети без прокладки дополнительного канала. Использование технологии WDM и оптических усилителей позволяет совмещать устаревшие и более современные разработки в пределах одного сетевого канала. А пропускная способность данного звена может быть расширена путем обновления мультиплексора и демультиплексора на каждом конце.
Установка электронно-оптико-электронного преобразователя в самом конце транспортной сети позволяет работать с уже имеющимся оборудованием.
Большинство систем WDM работает с одномодовыми волоконно-оптическими кабелями, сердцевина которых имеет диаметр 9 мкм. Некоторые виды систем работаю в комбинации с многомодовыми кабелями, диаметр сердцевины которых 50 или 62.5 мкм.
Ранние системы WDM были дороги и сложны в производстве. Однако, недавние изменения в стандартизации и лучшее понимания механизма работы позволили удешевить их.
Приемники оптического излучения, в отличие от источников, - широкополосные. Поэтому демультиплескоры должны обеспечивать селективность принимаемой длины волны.
В зависимости от плотности оптического канала WDM системы делятся на “грубые”/ стандартные (CWDM) и “плотные” (DWDM). CWMD-системы обеспечивают до 8 каналов связи в третьем окне прозрачности кварцевого волокна, в диапазоне 1550 нм (С-диапазон). Системы “плотного” спектрального уплотнения используют то же окно прозрачности, но меньший интервал между каналами. Частотный план изменчив, однако типичные DWDM-системы размещают в этом диапазоне 40 каналов с шагом 100 ГГц или 80 каналов с шагом 50 ГГц. Некоторые технологии позволяют уменьшить шаг между каналами до 12.5 ГГц (такие системы называют “ультра плотными”). Новые способы усиления (рамановское усиление) позволяют расширить используемый спектральный диапазон до L-диапазона (от 1565 нм до 1625 нм), что удваивает число каналов.
В “грубых” уплотнителях каналов, в отличие от стандартных и “плотных” WDM, используется более широкий частотный интервал, что обеспечивает простоту и дешевизну производства приемопередатчиков. Для обеспечения 8 каналов в одномодовом волокне CWDM-системы используют всю полосу частот между вторым и третьим окнами прозрачности (1310/1550 нм соответственно), включая оба окна (окно минимальной дисперсии и окно минимального ослабления). Также существуют область, где может происходить -OH рассеивание. Каналы 47, 49, 51, 53, 55, 59, 61 не попадают в эту область.
WDM, DWDM и CWMD-системы одинаковы по своей концепции, но различны в реализации (различаются частотным интерваломмежду каналами, числом каналов, а также возможностью усиления мильтиплексированного сигнала). Волоконно-оптический усилитель на оптическом волокне, легированном ионами эрбия (EDFA) обеспечивает эффективное широкополосное усиление для C-диапазона, усиление на эффекте Рамана дает возможность усиливать L-диапазон. В CWDM-системах реализовать широкополосное усиление невозможно, поэтому дальность применения таких сетей ограничивается десятком километров.
