Прошло почти 20 лет с тех порDWDM вышла на сцену с введением Ciena 16-канальной системы в марте 1996 года, и за последние два десятилетия она произвела революцию в передаче информации на большие расстояния. DWDM настолько распространен, что мы часто забываем, что было время, когда его не существовало и когда доступ к информации с другой стороны земного шара был дорогим и медленным. Теперь мы не задумываемся о том, чтобы скачать фильм или сделать IP-звонок через океаны и континенты. Современные системы обычно имеют 96 каналов.на оптическое волокно, каждый из которых может работать на100 Гбит/с, по сравнению с 2,5 Гбит/с на канал в исходных системах. Все это заставило меня задуматься о том, как часто требуется сочетание двух инноваций, чтобы совершить революцию. Персональные компьютеры не произвели революцию в офисной жизни, пока они не были объединены с лазерными принтерами. Точно так же преимущества DWDM были огромными из-за волоконных усилителей, легированных эрбием (ЭДФАs).
DWDM расшифровывается как плотное мультиплексирование с разделением по длине волны, что представляет собой сложный способ сказать, что, поскольку фотоны не взаимодействуют друг с другом (по крайней мере, не сильно), разные сигналы на разных длинах волн света могут быть объединены в одно волокно и переданы в другое. конец, отделенный и обнаруженный независимо, тем самым увеличивая пропускную способность волокна за счет количества присутствующих каналов. На самом деле неплотный, старый добрый WDM некоторое время использовался с 2, 3 или 4 каналами в особых обстоятельствах. В построении базовой DWDM-системы не было ничего особенно сложного. Технология, первоначально использовавшаяся для объединения и разделения длин волн, представляла собой тонкопленочные интерференционные фильтры, которые были в значительной степени разработаны в 19-м веке.йВека. (Сейчас фотонные интегральные схемы называются матричными волноводными решетками илиAWGиспользуются для выполнения этой функции.) Но до появления EDFA от DWDM не было особых преимуществ.
Передача данных по оптоволоконному кабелю началась в 1970-х годах, когда было обнаружено, что некоторые стекла имеют очень низкие оптические потери в ближней инфракрасной области спектра и что эти стекла могут быть сформированы в виде волокон, которые будут направлять свет от одного конца к другому, сохраняя его ограниченным. и доставить его в целости, хотя и с меньшими потерями и рассеянием. При значительном развитии волокон, лазеров и детекторов были построены системы, которые могли передавать оптическую информацию на 80 км, прежде чем возникла необходимость «регенерировать» сигнал. Регенерация включала обнаружение света, использование электронной цифровой схемы для восстановления информации, а затем повторную передачу ее на другой лазер. 80кмбыл намного дальше, чем могли пройти нынешние системы микроволновой передачи «прямой видимости», и оптоволоконная передача получила широкое распространение. Хотя 80 км были значительным улучшением, это все же означало, что между Лос-Анджелесом и Нью-Йорком потребуется много контуров регенерации. Поскольку на канал каждые 80 км требуется одна схема регенерации, регенерация стала ограничивающим фактором в оптической передаче, а DWDM было не очень практично. В то время дорогие фильтры приходилось использовать каждые 80 км для разделения света для каждого канала перед регенерацией и повторного объединения каналов после регенерации.
Поскольку полная регенерация была дорогостоящей, исследователи начали искать другие способы расширить радиус действия системы передачи по оптоволокну. В конце 1980-х годов на сцену вышли усилители Erbuim с легированным волокном (EDFA). EDFA состояли из оптического волокна, легированного атомами эрбия, которые при накачке лазером с другой длиной волны создавали усиливающую среду, которая усиливала бы свет в диапазоне около 1550 нм. EDFA позволяли усиливать оптические сигналы в волокнах, что могло компенсировать эффекты оптических потерь, но не могло корректировать эффекты дисперсии и другие нарушения. На самом деле, EDFA генерируют шум усиленного спонтанного излучения (ASE) и могут вызвать искажения нелинейности волокна на большом расстоянии передачи. Таким образом, EDFA не устраняли полностью необходимость регенерации, но позволяли сигналам проходить много 80-километровых скачков до того, как регенерация потребовалась. Поскольку EDFA были дешевле, чем полная регенерация, были быстро разработаны системы, в которых использовались лазеры с длиной волны 1550 нм вместо преобладающих в то время 1300 нм.
Затем наступил момент «ах-ха». Поскольку EDFA просто копировали входящие фотоны и отправляли больше фотонов с той же длиной волны, два или более каналов могли усиливаться в одном и том же EDFA без перекрестных помех. С DWDM один EDFA может одновременно усиливать все каналы в волокне, при условии, что они соответствуют области усиления EDFA. Затем DWDM позволил многократно использовать не только волокно, но и усилители. Вместо одной схемы регенерации для каждого канала теперь была одна EDFA для каждого волокна. Одно волокно и цепочка из одного усилителя через каждые40~100 км может поддерживать 96 различных потоков данных.Регенераторы все еще необходимы сегодня, каждые 1200–3500 км, когда накопленный шум EDFA ASE превышает порог, с которым может справиться процессор цифровых сигналов и кодек исправления ошибок.
Конечно, поскольку область усиления EDFA была ограничена шириной спектра около 40 нм, большое внимание уделялось максимально близкому согласованию различных оптических длин волн. В современных системах каналы располагаются на расстоянии 50ГГц или примерно 0,4 нм друг от друга, и эксперименты героев позволили добиться гораздо большего.
Параллельно с этим новые технологии увеличили пропускную способность на канал до 100 Гбит/с, используя согласованные методы, которые мы обсуждали в других сообщениях блога. Таким образом, одно волокно, которое в начале 1990-х годов могло передавать 2,5 Гбит/с информации, теперь может передавать почти 10 терабит/с информации, и мы можем смотреть фильмы с другой стороны земного шара.
