DWDM

DWDM

Контрольно-измерительные решения для разработки, внедрения и управления пассивными DWDM-сетями.

VIAVI предоставляет отрасли контрольно-измерительные решения для разработки, внедрения и управления пассивными DWDM-сетями.

Как VIAVI обеспечивает работу DWDM-систем

За последние сорок лет физические характеристики одномодового оптоволокна постоянно изменялись, так как достижения в сфере производства позволили преодолеть ограничения, изначально сдерживавшие производительность, а форматы использования длин волн и модуляции позволили повысить пропускную способность экспоненциально. Спектральное уплотнение каналов (DWDM) стало важной вехой в эволюции оптоволоконной технологии.

На начальном этапе развития сети необходимы пассивные DWDM-устройства, для которых очень важно соответствие стандартным параметрам длины волны. С дальнейшим совершенствованием сетей поставщиков услуг кабельных и телекоммуникационных сетей сетевые элементы переносятся ближе к абонентам, и обслуживают их малые группы (для повышения скорости и расширения спектра услуг), вследствие чего DWDM превращается в неотъемлемый компонент гибридных оптико-коаксиальных сетей архитектуры распределенного доступа (DAA) и xDSL/Gfast-сетей.

Операторы сотовой связи используют архитектуру C-RAN в качестве фундамента своих сетей и также понимают преимущества DWDM, которые становятся все более очевидными с ростом требований к емкости после внедрения 5G. Владельцы и операторы PON-сетей начинают пользоваться возможностями технологии DWDM поверх существующих сетей E-PON и G-PON, реализуя принцип «оптика до дома» (FTTH).  И, наконец, операторы крупнейших ЦОД, в которых присутствуют несколько арендаторов, развертывают высокопроизводительные DWDM-решения в сетях, объединяющих эти ЦОД.

Находясь на переднем крае технологии DWDM, компания VIAVI снабжает отрасль контрольно-измерительными решениями, необходимыми для запуска в эксплуатацию, технического обслуживания и выявления неисправностей в пассивных DWDM-сетях.

 

Что такое WDM?

Спектральное уплотнение каналов — техника, позволяющая одновременно передавать по одному и тому же оптоволокну несколько частот (или длин волн). Это достигается благодаря оптическим передатчикам или приемопередатчикам, выходы которых настроены на определенные длины волн так, чтобы не было наложения каналов передачи друг на друга.

CWDM Channels

Грубое спектральное уплотнение (CWDM) использует длины волн от 1260 до 1670 нм (диапазоны передачи O, E, S, C, L и U), позволяя создавать до 18 индивидуальных каналов, по которым можно передавать голос, данные или видео в любом сочетании с разделением каналов на 20 нм. CWDM представляет собой недорогое решение для сетей со сравнительно невысокой пропускной способностью, однако поскольку сигналы CWDM не могут усиливаться, дальность действия ограничена мощностью приемопередатчиков и  составляет 80 км.

Технология спектрального уплотнения каналов (DWDM) открывает новые возможности, так как промежутки между каналами уменьшаются до 0,8 нм и менее, а также снижается операционный диапазон длин волн. В результате получается 80 и более каналов или линий трафика, что позволяет увеличить количество «тяжелых» сценариев использования.

Интересно, что все длины волн DWDM находятся в узком диапазоне от 1525 до 1565 нм, известном как С-диапазон. Эта область используется в связи с относительно небольшой потерей (затуханием в оптоволокне) сигнала (0,25 дБ/км) в сравнении, например, с более низкими длинами в О- и Е-диапазонах. Вследствие узких промежутков между каналами требуются высокоточные лазеры и фильтры для сохранения целостности каналов и минимизации интерференции.

Архитектура DWDM

Архитектура пассивной DWDM-сети начинается с приемопередатчика (транспондера), который принимает данные в виде трафика различного типа и по разным протоколам. Транспондер выполняет важнейшую функцию преобразования входных данных в оптический DWDM-сигнал определенной волны. Далее волна каждой длины передается на оптический мультиплексор (MUX), который фильтрует и объединяет несколько волн в единый выход для передачи по DWDM-волокну. На стороне приема длины волн разделяются с помощью оптического демультиплексора (De-MUX) с выводом отдельных каналов, после чего каждый канал передается на сторону клиента с использованием транспондера, настроенного на соответствующую длину волны.

DWDM Network Construction

Поскольку технология DWDM «накладывается» на диапазон частоты, используемый в CWDM, можно выбрать гибридное решение. В нем сохраняется CWDM-оборудование MUX и DEMUX, а поверх существующих каналов в диапазоне от 1530 до 1550 нм добавляются длины волн DWDM, что создает до 28 дополнительных каналов. Гибридная система CWDM/DWDM может существенно увеличить емкость сети, не требуя монтажа новых кабелей или масштабных изменений инфраструктуры.

DWDM Network Wavelengths

Оптический мультиплексор ввода/вывода (OADM) — дополнительный компонент архитектуры DWDM, который может добавляться в пассивные или активные сети для упрощения добавления или вычитания определенной длины волны на основном DWDM-волокне. Двусторонняя архитектура включает в себя передатчики и приемники на обеих концах цепи, а также сочетание мультиплексоров и демультиплексоров.

DWDM-point-to-multipoint-network

В магистральных сетях архитектура DWDM усложняется с добавлением активных компонентов системы, необходимых для компенсации оптических потерь, из-за которых получение сигнала и восстановление данных становятся невозможными. Оптический усилитель с добавкой эрбия (EDFA) может использоваться как «бустер» или линейный усилитель для подъема уровня оптического сигнала на выходе с мультиплексора, а предусилитель выполняет ту же функцию перед тем, как сигнал попадает в демультиплексор. На отрезке волокна между ними могут использоваться дополнительные промежуточные усилители. Пассивные сети без EDFA снижают эту сложность. 

Как повысить пропускную способность сети?

С ростом требований к пропускной способности поставщикам услуг ничего не остается, как найти способ их удовлетворения. Повышение пропускной способности приводит к большему объему и разнообразию услуг, большему количеству конечных точек/пользователей и неограниченным возможностям монетизации. Прокладка дополнительного оптоволоконного кабеля — очевидная стратегия, однако она наиболее дорогая и сложная в реализации для преодоления ограничений. Не проще ли получить максимальную отдачу от уже существующих активов (волокон)?

CWDM и DWDM были стандартизованы в 2002 году как ITU-T G.694.2 и  G.694.1, соответственно. До недавнего времени расходы на внедрение и техническую поддержку, связанные с DWDM-лазером, транспондерами, компонентами MUX, De-MUX и OADM, превышали возможные финансовые преимущества. Однако экономика масштаба и финансовые факторы ведут к постоянному снижению стоимости DWDM-сетей, поэтому сценарии их внедрения становятся все более убедительными.

Зачем рассматривать DWDM?

Если технология CWDM позволила в некоторых случаях удовлетворять требования к пропускной способности, то преимущества/обоснование внедрения или перехода к DWDM, возможно, не кажутся очевидными на первый взгляд. Но когда интернет-трафик растет на 300 % в год, то, по оценкам провайдеров, потребность в пропускной способности увеличивается в два раза каждые 6–9 месяцев. Наряду с высокими темпами роста все больше трафика связано с требованиями к низкой задержке, например VOIP, потоковым UHD-видео, облачным геймингом и новыми магистральными приложениями 5G для, скажем, автономных автомобилей, что предъявляет аналогичные требования к пропускной способности. Оптимизация и достижение максимальной пропускной способности с использованием этой технологии — упреждающее, рентабельное решение дилеммы, связанной с пропускной способностью.

Какие вызовы несет с собой DWDM?

Близкое расположение соседних каналов, как неотъемлемое свойство DWDM, требует грамотных методик технического обслуживания и тестирования. Для сохранения целостности каналов необходимо точно контролировать температуру лазеров и надежные мультиплексоры и демультиплексоры DWDM. Даже минимальное отклонение длины волны может привести к вторжению в соседние каналы и падению качества сигнала. Приемопередатчики SPF/SFP+ обеспечивают преимущества по более низкой цене, но с ними сложнее соблюдать стабильность длин волн.

Шум — еще одна проблема, с которой сталкиваются в активных DWDM-сетях в городах. EDFA и перенастраиваемые оптические мультиплексоры ввода/вывода (ROADM), которые также могут содержать усилители, способны привносить шумы, и нужно сохранять правильное соотношение «оптический сигнал/шум» (OSNR) для наиболее эффективного использования DWDM-канала и минимизации битовых ошибок, из-за которых возможны потери данных и повторная передача.

В пассивных DWDM-системах, которые более распространены в сетях доступа, таких проблем нет, поскольку нет усилителей, а сравнительно небольшая протяженность делает важным минимизацию оптических потерь (затухания) и получение хорошего уровня оптической мощности на принимающем транспондере, SPF или SPF+, поэтому здесь важнее вопросы потерь на уровне разъемов и отражений.

Сценарии применения DWDM

Спектральное уплотнение каналов сочетает в себе технологии передовой лазерной оптики, электроники и модуляции для достижения максимальной эффективности передачи данных по оптоволокну. Это сочетание является результатом скоординированного и комплексного подхода к разработке, внедрению, тестированию и техническому обслуживанию.

На всех этих этапах жизненного цикла сети контроль торцов волокна и разъемов жизненно важен для обеспечения надежной эксплуатации. Для того чтобы контрольно-измерительные средства были эффективными, они должны не только визуализировать торец оптоволокна, но и весь процесс тестирования должен быть автоматизирован. Микроскоп FiberChek Probe — портативное решение с функциями автофокуса, анализа «pass/fail», автосохранением данных и автоматическими процессами проверки волокна.

Для гарантии запуска сервиса с первого раза и надежности тестирование оптоволокна должно проводиться во время строительства сети, как до, так и после установки оборудования мультиплексоров и демультиплексоров. Стандартные средства тестирования оптоволокна, например VFL и средства проверки торцов, могут применяться в сочетании с обычным оборудованием для оптической рефлектометрии, где используются стандартные тестовые длины волн 1310/1550 нм, для описания расстояний до разъемов и стыков, а также потерь на них, и для выявления чрезмерных потерь и изгибов в основных оптоволоконных кабелях DWDM-сетей.

После подключения мультиплексоров и демультиплексоров стандартные средства оптической рефлектометрии уже менее полезны, так как по самой природе MUX/De-MUX длины волн 1310 и 1550 нм отфильтровываются (блокируются).& Для описания DWDM-соединений от начала до конца требуются узкоспециализированные оптические рефлектометры, которые работают именно на тех частотах, что и сеть DWDM, чтобы проверять нужные маршруты. Именно так работает, например, DWDM-модуль оптического рефлектометра VIAVI, который настраивается в С-диапазоне и способен выполнять сквозное описание DWDM-каналов через устройства MUX и De-MUX. Встроенный настраиваемый источник лазерного излучения (на тестовом порту OTDR) также позволяет проводить базовую проверку целостности перед запуском сервиса в эксплуатацию. Smart Link Mapper (SLM) обеспечивает графическую трассировку результатов OTDR-измерений для упрощения интерпретации результатов тестирования и четкой идентификации компонентов/элементов DWDM-канала, а также отказов.

Тестирование DWDM при запуске в эксплуатацию

Для проверки эффективности работы каналов и точности настройки длин волн в работающих городских сетях и сетях доступа можно использовать модуль проверки оптических каналов DWDM, который позволяет точно оценивать длины волн и мощность во всем спектре. 

Анализатор оптического спектра (OSA) — дополнительное средство для активных систем, способное проверять передаваемые длины волн, уровни мощности и, что важнее всего, OSNR. OSA-модуль серии OSA-110 — компактное решение для тестирования CWDM и DWDM, совместимое с платформами MTS-6000A и -8000. OSA-110 способен производить измерения по всей полосе частот, отличается высоким оптическим разрешением и встроенным калибратором с точностью ±0,05 нм.

Мониторинг сети с использованием системы дистанционного тестирования оптоволокна и DWDM

Оборудование:  выполненная в стоечном форм-факторе система дистанционного тестирования оптоволокна обеспечивает круглосуточный OTDR-мониторинг.  Установленные в стойку автоматизированные контрольно-измерительные устройства могут применяться для проверки DWDM-сигналов в рамках периодических процедур или по требованию в сценариях, когда необходимо выявить конкретные виды неисправностей или провести определенные типы ремонта в сетях 5G, FTTH и высокоскоростных бизнес-услуг.

Контрольно-измерительное оборудование VIAVI, такое как OTU-5000 с диапазоном 1625-1650 нм, предназначено для внеполосного тестирования, которое не мешает активной DWDM-передаче. Эти длины волн зарезервированы для тестирования. OTU-8000 с перенастраиваемым DWDM-модулем позволяет тестировать различные компоненты DAA-сети так, что можно проводить внутриполосное тестирование на определенной длине волны, назначенной узлу, расположенному за демультиплексором, либо внеполосное тестирование на длине волны, зарезервированной для тестирования. Благодаря возможности задействовать более 1000 портов, головное устройство высвобождает ценные технические ресурсы и обеспечивает подробную и мгновенную сигнализацию сбоев с их интегрированным картографированием.

Программное обеспечение Система удаленного тестирования оптоволокна ONMSi для базовых и городских сетей, сетей доступа и FTTH  представляет собой ПО для контроля и отслеживания всех данных, полученных OTU.  Его цель заключается в том, чтобы у ваших сотрудников было комплексное и целостное представление о состоянии волоконно-оптической сети и о том, как устраняются возникающие проблемы в ней. Сюда относятся тесты при строительстве, стратегический мониторинг производительности и выявление вторжений (безопасность).

Для менее крупных, частных или отдельных каналов в  сети, например для ЦОД и промышленных предприятий, подойдет ПО SmartOTU — отдельное решение для мониторинга оптоволоконных кабелей, находящихся в работе, а также «темного волокна», и выявления сбоев. SmartOTU может внедряться максимально оперативно и не требует серверного оборудования и обучения.

Выявление неисправностей в DWDM-сетях

Оперативное выявление сбоев и их устранениена сетях DWDM без нарушения существующего трафика — ключ к сокращению времени простоя и штрафов за нарушение SLA. Тесты оптической рефлектометрии могут выполняться на конкретных длинах волн на работающей сети, что позволяет сервису работать бесперебойно. Устройства проверки оптических каналов (ОСС) и OSA также могут стать ценными средствами выявления неисправностей на базе анализа мощности и длины волны, выявляя аномалии. Контрольно-измерительные решения, включающие в себя дополнительные функции проверки трансиверов SFP/SFP+ и программирования перенастраиваемых устройств трансиверов, существенно сократят среднее время ремонта.

DWDM-решения VIAVI

Комплексные контрольно-измерительные решения VIAVI применяются от самых ранних этапов производственных и лабораторных сред и приносят пользу на протяжении всего жизненного цикла сети. В полевых условиях решения по дистанционному тестированию и мониторингу оптоволокна, такие как ONMSi и  XPERTrak помогают уменьшить количество текущих проблем с сервисом, операционные издержки и среднее время ремонта, помогая выявлять сбои и уведомляя о них, разграничивая оптоволокно и сетевые компоненты, и выявляя неисправности по необходимости на конкретных длинах волн.

Возможность быстрого и точного доступа к любому каналу дает операторам уверенность в том, что сетевые соединения организованы правильно, а подрядчик по внедрению выполнил работу надлежащим образом и качественно. DWDM-модули оптического рефлектометра, устройства проверки оптических каналов и OSA-решения укрепляют эту уверенность и обеспечивают успешный запуск сети «с первого раза».

Подтверждая целостность оптоволокна и каналов при установленных мультиплексорах/демультиплексорах DWDM и способность работы на новых длинах волн, можно удовлетворить операционные требования топологии любой DWDM-сети. Кроме того, дополнительные возможности спектрального тестирования и тестирования дрейфа на различных длинах волн, доступные от лабораторных условий до запуска сервиса и в дальнейшем до мониторинга, технического обслуживания и выявления неисправностей в работающей сети способствуют успешному развертыванию DWDM-сети.

Требования к производительности современных сетей никогда не были такими высокими, а потребности в тестировании оборудования и сетей критичны — от лабораторных и производственных сред и на протяжении всего жизненного цикла сети.

Позвольте вам помочь

Обращайтесь к нам для получения дополнительной информации, ценовых предложений, просмотра демонстрационных видеороликов по нашей продукции. Мы всегда готовы оказать вам всю необходимую помощь.