Von O nach L: Die Entwicklung der optischen Wellenlängenbänder
In optischen Faserkommunikationssystemen wurden verschiedene Übertragungsbänder definiert und standardisiert, vom ursprünglichen O-Band bis zum U / XL-Band. Die E- und U / XL-Bänder sind typischerweise vermieden worden, weil sie Regionen mit hohen Übertragungsverlusten aufweisen. Das E-Band stellt die Wasserspitzenregion dar, während das U / XL-Band ganz am Ende des Transmissionsfensters für Quarzglas liegt.
Intercity- und Metro-Ringfasern übertragen bereits Signale auf mehreren Wellenlängen, um die Bandbreite zu erhöhen. Fasern, die das Haus betreten, werden bald das Gleiche tun. Mittlerweile wurden verschiedene Arten von optischen Telekommunikationssystemen entwickelt, einige basierend auf Zeitmultiplex (TDM) und andere basierend auf Wellenlängenmultiplex (WDM), entweder dichtes Wellenlängenmultiplex (DWDM) oder grobes Wellenlängenmultiplex (CWDM). Dieser Artikel kann die Entwicklung der optischen Wellenlängenbänder hauptsächlich durch die Beschreibung dieser drei Hochleistungssysteme darstellen.
Dichtes Wellenlängenmultiplex
DWDM-Systeme wurden entwickelt, um den steigenden Bandbreitenanforderungen von optischen Backbone-Netzwerken gerecht zu werden. Der enge Abstand (normalerweise 0,2 nm) zwischen den Wellenlängenbändern erhöht die Anzahl der Wellenlängen und ermöglicht Datenraten von mehreren Terabit pro Sekunde (Tbps) in einer einzelnen Faser.
Diese Systeme wurden zuerst für Laserlichtwellenlängen im C-Band und später im L-Band entwickelt und nutzen die Wellenlängen mit den niedrigsten Dämpfungsraten in Glasfasern sowie die Möglichkeit der optischen Verstärkung. Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFAs), die bei diesen Wellenlängen arbeiten, sind eine Schlüsseltechnologie für diese Systeme. Denn WDM-Systeme verwenden viele Wellenlängen gleichzeitig, was zu einer starken Dämpfung führen kann. Daher wird die optische Verstärkungstechnologie eingeführt. Raman-Verstärkung und Erbium-dotierte Faserverstärker sind zwei gebräuchliche Typen, die in WDM-Systemen verwendet werden.
Um die Nachfrage nach „unbegrenzter Bandbreite“ zu befriedigen, wurde angenommen, dass DWDM auf mehr Bänder ausgedehnt werden muss. In Zukunft wird sich jedoch auch das L-Band als nützlich erweisen. Da EDFAs im L-Band weniger effizient sind, wird die Verwendung der Raman-Verstärkungstechnologie mit verwandten Pumpwellenlängen nahe 1485 nm neu adressiert.
Coarse Wave Division Multiplexing
CWDM ist die kostengünstige Version von WDM. Im Allgemeinen werden diese Systeme nicht verstärkt und haben daher eine begrenzte Reichweite. Sie verwenden in der Regel kostengünstigere Lichtquellen, die nicht temperaturstabilisiert sind. Größere Lücken zwischen den Wellenlängen sind erforderlich, üblicherweise 20 nm. Dies reduziert natürlich die Anzahl der verwendbaren Wellenlängen und damit auch die insgesamt verfügbare Bandbreite.
Gegenwärtige Systeme verwenden die S-, C- und L-Bänder, da diese Bänder den natürlichen Bereich für geringe optische Verluste in Glasfasern bewohnen. Obwohl eine Ausdehnung in das O- und E-Band (1310 nm bis 1450 nm) möglich ist, leidet die Systemreichweite (die Entfernung, die das Licht in der Faser zurücklegen kann und dennoch ein gutes Signal ohne Verstärkung liefert) unter den Verlusten, die durch die Verwendung von entstehen 1310 nm Region in modernen Fasern.
Zeitmultiplex
TDM-Systeme verwenden entweder ein Wellenlängenband oder zwei (wobei jeder Richtung ein Wellenlängenband zugewiesen ist). TDM-Lösungen stehen derzeit im Mittelpunkt des Einsatzes von Fibre-to-the-Home-Technologien (FTTH). Sowohl EPON als auch GPON sind TDM-Systeme. Die Standard-Bandbreitenzuweisung für GPON erfordert zwischen 1260 und 1360 nm stromaufwärts, zwischen 1440 und 1500 nm stromabwärts und zwischen 1550 und 1560 nm für Kabel-TV-Video.
Um den steigenden Bandbreitenbedarf zu decken, müssen diese Systeme aktualisiert werden. Einige sagen voraus, dass TDM und CWDM (oder sogar DWDM) in denselben installierten Netzwerkfasern koexistieren müssen. Um dies zu erreichen, wird innerhalb der Standardisierungsgremien daran gearbeitet, Filter zu definieren, die derzeit installierten Kunden Wellenlängen außerhalb von GPON blockieren. Dies erfordert, dass der CWDM-Teil Wellenlängenbänder verwendet, die weit von denen entfernt sind, die für GPON reserviert sind. Folglich müssen sie das L-Band oder die C- und L-Bänder verwenden und vorausgesetzt, das Video wird nicht verwendet.
Fazit
In jedem Fall wurde eine ausreichende Leistung nachgewiesen, um eine hohe Leistung für die Systeme von heute und morgen sicherzustellen. Aus diesem Artikel wissen wir, dass das ursprüngliche O-Band die rasche Entwicklung einer hohen Bandbreite nicht mehr befriedigt hat. Und die Entwicklung der optischen Wellenlängenbänder bedeutet, dass immer mehr Bänder benötigt werden. Mit dem Wachstum der FTTH-Anwendungen wird in Zukunft zweifelsohne das C- und L-Band eine immer wichtigere Rolle im optischen Übertragungssystem spielen. FOCC bietet alle Arten von Produkten für optische WDM-Netzwerke an, z. B. CWDM / DWDM MUX DEMUX und EDFA.
