Autory odborného článku jsou Josef Beran a Jiří Göllner, PROFiber Networking CZ s.r.o.

V dnešní době stále více roste počet účastníků připojených k přístupovým sítím a stejně tak se zvětšují požadavky připojených účastníků na přenosovou rychlost resp. šířku pásma.

Právě toto jsou důvody, díky nimž se stále více větších poskytovatelů připojení ale i lokálních ISP (Internet Service Provider) postupně snaží stavět již především optické sítě. Avšak i v případě optických sítí může v závislosti na přenosové technologii dojít k situaci, kdy pro další zájemce o připojení již nebude dostatek optických vláken.

AKADEMIE VLÁKNOVÉ OPTIKY A OPTICKÝCH KOMUNIKACÍ ®

V tomto případě lze navýšit kapacitu stávajících vláken nasazením systému hrubého vlnového multiplexu CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplex). Přenosové rychlosti CWDM systému jsou běžně 1GBit/s, 2.5GBit/s a 10GBit/s. Při nasazení přenosového systému CWDM je nutné použít CWDM Multi/Demulti-plexery. Dle typu použitých komponent na trase a dle typu optických vláken (vlákna dle ITU G.652C a D) lze využít 8, 16 nebo 18 vlnových délek v rozestupu 20 nm dle ITU G.694.2 standardu (1270 nm až 1610 nm). V případě použití vlákna s potlačeným watter peakem lze využít k přenosu až 18 vlnových délek. V opačném případě je třeba vypustit vlnové délky 1370 nm a 1390 nm, na kterých je u klasických vláken vlivem zvýšené koncentrace OH iontů zvýšená hodnota útlumu (viz obr. 1). 

 Obr. 1 – spektrální rastr vlnového multiplexu CWDM (zdroj: Elektrorevue)

Pro obousměrný provoz se nejčastěji využívají dvě optická vlákna. Tento systém sice vyžaduje použití dražších komponent sítě, ale proti jednovláknovému systému poskytuje dvojnásobný počet vlnových délek. Varianta jednovláknového systému CWDM vyžaduje využití jedné poloviny vlnových délek k přenosu dopředným směrem a druhé poloviny vlnových délek k přenosu zpětným směrem. Je-li možno použít dvouvláknový systém CWDM, lze přenášet v dopředném i zpětném směru všemi vlnovými délkami.

Systém CWDM je možné budovat v různých topologiích. Topologie systému CWDM může být typu bod-bod (point to point, zkr. P2P) nebo lze pro zvýšení kapacity a rekonfigurovatelnosti sítě použít ADD/DROP multiplexery pro budování kruhových topologií (viz obr. 2). ADD/DROP multiplexery existují v provedení pro jednovláknové nebo dvouvláknové systémy CWDM. CWDM pasivní ADD/DROP multiplexery slouží k vydělení/zpětnému vložení daných (zvolených) vlnových délek z/do CWDM trasy (viz obr. 3). Dále se ADD/DROP multiplexery rozdělují na jednostranné (East or West) a dvoustranné (West + East). Oboustranné varianty se pak používají pro budování kruhových topologií.

Topologie CWDM …P2P

FyzickáLogická 

Topologie CWDM …Kruhová

Fyzická   Logická

Obr. 2 – topologie systému CWDM

Obr. 3 – použití ADD/DROP multiplexerů v síti CWDM (zdroj: EXFO)

Nespornou výhodou technologie CWDM je možnost vícenásobného využití jednoho vlákna. Lze nabízet novou službu jako je pronájem vlnové délky na jednom vláknu - při obousměrném provozu je takto možné využít jedno vlákno až 8x.

Kde se lze setkat s CWDM:

S technologií CWDM, která byla původně navržena pro metropolitní sítě na vzdálenosti do 80 km, se lze setkat v podmínkách České republiky i v poněkud jiných aplikacích. Někdy ve výjimečných případech můžeme registrovat i propojení uzlů v transportní síti na vzdálenosti lehce přes 100 km bez opakovačů. I když tato aplikace jde nad rámec standardu ITU-T, někteří výrobci transceiverů ji podporují. Čím dále tím častěji se lze v kabelážních systémech a LAN setkat s vícenásobným využitím jednoho vlákna (mnohovidového MMF  MultiMode Fiber nebo jednovidového SMF SingleMode Fiber) a znásobením kapacity přenosu pomocí technologie CWDM.

Standard ITU-T G.694.2 definuje dostatečný odstup jednotlivých kanálů (vlnových délek) pro použití CWDM technologie tak, aby bylo možné jako zdroje záření použít laserové diody bez nároku na chlazení. Předpokládá se použití nechlazených laserových zdrojů s celkovou tolerancí střední vlnové délky v rozsahu ±6,5 nm. Vzhledem k toleranci, která je povolena standardem, se všeobecně ustálila šířka pásma v rozsahu ±6,5 nm, jak pro používané CWDM Multi/Demultiplexery, tak i pro toleranci vlnových délek laserových diod pro celý rozsah pracovních teplot. Vzhledem k teplotnímu posunu vlnové délky (viz obr. 4) optického transcieveru (DFB laseru) se v praxi používá vlnová délka optického multiplexeru vždy větší o 1nm (počítáno pro laser temperovaný na +35°C, tj. na střed pracovního pásma 0 až +70°C) než je nominální vlnová délka laseru při pokojové teplotě +20°C. Používané vlnové délky filtrů tedy jsou 1271, 1291, 1311, 1331, 1351, 1371, 1391, 1411, 1431, 1451, 1471, 1491, 1511, 1531, 1551, 1571, 1591, 1611 nm.

Na trhu je k dispozici široká nabídka vysílačů (transceiverů) např. SFP, XFP, GBIC pro různé překlenutelné vzdálenosti.

Obr. 4 – posun vlnové délky optického transceiveru vlivem teploty (zdroj: Fiber Systems Europe)

Jak může vypadat trasa přenosového systému CWDM s použitím optických ADD/DROP multiplexerů, naznačuje obr. 5. V Central Office CO je umístěn vlnový multiplex CWDM a po trase je rozmístěno několik OADM (Optical Add Drop Multiplexer), pomocí nichž jsou vydělovány a začleňovány jednotlivé vlnové délky, čímž je pro každého zákazníka v podstatě sestavena trasa P2P. Signál, který nese daná vlnová délka, může být veden k rezidentním nebo bussines zákazníkům, ale také může být přiveden do základnové stanice, odkud je signál distribuován nejen jinou přenosovou technologií (GSM), ale i jiným médiem (vzduch).

Obr. 5 – trasa přenosového systému CWDM s optickými ADD/DROP multiplexery (zdroj: EXFO)

Pro sestavování trasy technologií CWDM na dané vlnové délce bývá třeba pomocí měřicích přístrojů určit, jak je trasa sestavena pro kterou vlnovou délkou. Pro měření trasy v tomto případě a při řešení problémů na síti se používají měřicí přístroje, které jsou schopny detekovat vlnové délky CWDM rastru. Ideálním přístrojem vhodným pro ověření spektra CWDM na trase je CWDM optický kanálový analyzátor (viz obr. 6). Tento optický kanálový analyzátor je navržen pro měření optického výkonu na více vlnových délkách, to znamená, že měří rozložení optického signálu v systémech CWDM, WDM, WCDMA optických vlnových multiplexů. Pro měření na straně demultiplexeru, kde již je pouze jedna vlnová délka, lze pak použít jednodušší přístroj jako je selektivní CWDM měřič výkonu (viz obr. 6), který automaticky rozpoznává vlnovou délku a změří výkon v kanálu CWDM.

Obr. 6 – optický kanálový analyzátor CWDM a selektivní měřič výkonu (zdroj: EXFO)