معرفی فناوری WDM (طول موج چند گانه) و انواع آن

امروزه با پیشرفت فناوری و تکنولوژی در صنعت مخابرات، کاربران تقاضای افزایش سرعت انتقال داده و پهنای باند را دارند. این تقاضا ناشی از رشد روزافزون استفاده از اینترنت، افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به شبکه، و افزایش حجم داده‌های مختلف ارسالی و دریافتی می‌باشد. به همین علت، متخصصین شبکه با استفاده از سیستم‌های تقسیم طول موج چندگانه یا همان WDM (Wavelength Division Multiplexing) به منظور ارتقاء عملکرد شبکه‌ها و تامین نیازهای رو به افزایش کاربران، به بهبود زیرساخت‌های ارتباطی می‌پردازند.

WDMها خود به سه دسته‌ی SWDM، CWDM و DWDM تقسیم می‌شوند. این سه طول موج برای افزایش پهنای باند فیبر، سیگنال‌های نوری با طول موج های مختلف را ترکیب و بر روی یک رشته فیبر ارسال می کنند. در این متن تفاوت طول موج های CWDM و DWDM به زبان ساده بیان شده است.

WDM چیست؟

WDM مخفف عبارت Wavelenght Division Multiplexing و فناوری است که می‌تواند حجم زیادی از اطلاعات و داده ها را بر روی یک شبکه فیبر نوری به طور همزمان و در مسافت‌های طولانی انتقال دهد. با استفاده از فناوری WDM می‌توان مصرف کابل های فیبر نوری را به حداقل رساند و در هزینه ها صرفه جویی نمود. استفاده از فناوری WDM به عنوان یک راه حل کلان در ارتقاء شبکه‌های ارتباطات فیبر نوری به حساب می‌آید. این فناوری به شبکه‌ها این امکان را می‌دهد که به طور همزمان از طول موج‌های مختلف نوری برای انتقال داده‌ها استفاده کنند، که به صورت چشمگیری به افزایش ظرفیت شبکه و افزایش سرعت انتقال اطلاعات منجر می‌شود. یکی از ارتقاء‌های مهم در این حوزه، DWDM و CWDM است که در آن تعداد زیادی از طول موج‌های نوری در یک فاصله کوچک تر استفاده می‌شود، این امر به افزایش چشمگیر در ظرفیت شبکه منجر شده و امکان ارسال حجم بیشتری از اطلاعات را فراهم می‌کند.

ویژگی‌های فناوری WDM

• انتقال اطلاعات با ظرفیت بالا: تکنولوژی WDM قابلیت انتقال و دریافت داده با ظرفیت بالا را دارد، که یک گزینه آماده برای انتقال پهنای باند وسیع مانند 100G، 400G است.
• انتقال اطلاعات و داده‌ها در فواصل بلند: در فناوری WDM اغلب از تقویت‌ کننده (EDFA) استفاده می‌شود که به تقویت بیشتر شدن شدت سیگنال‌های نوری برای انتقال در مسافت‌های بلند کمک می‌کند.
• صرفه جویی در منابع و هزینه‌های فیبر نوری

عملکرد WDM

WDM از یک دستگاه Multiplexer در سمت فرستنده و یک دستگاه Demultiplexer در سمت گیرنده استفاده می کند. Multiplexer تمام سیگنال‌های نوری که در سمت فرستنده قرار دارند را با یک دیگر ترکیب و به یک سیگنال نوری تبدیل می‌نماید، و دستگاه Demultiplexer که در سمت گیرنده قرار دارد سیگنال های ترکیب شده را از هم جدا و به مقصد مورد نظر منتقل می‌کند.

WDM به دسته های زیر تقسیم می شوند:

1. DWDM (Danse Wavelenght Division Multiplexing)
2. CWDM (Coarse Wavelenght Division Multiplexing)
3. SWDM (Short Wavelenght Division Multiplexing)

CWDM  ،DWDM و SWDM هر سه  فناوری توسعه یافته براساس تکنولوژی WDM هستند اما الگوهای طول موج و کاربردهای آن ها با یکدیگر متفاوت است.

SWDM در سیستم‌های فیبر نوری مالتی مود مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معرفی فناوری DWDM و CWDM

CWDM مخفف عبارت Coarse Wavelenght Division Multiplexing است که می‌توان آن را در اغلب شبکه های فیبر نوری و توپولوژی‌های نقطه به نقطه استفاده نمود. DWDM هم مخفف عبارت Danse Wavelenght Division Multiplexing است که برای اتصال به مراکز داده، شبکه‌های خدمات مالی و توپولوژی های حلقه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

CWDM و DWDM هر دو راه حل های موثری برای افزایش پهنای باند و انتقال اطلاعات حجیم هستند اما تفاوت‌هایی با یک دیگر دارند که در ادامه به آن می‌پردازیم.

تفاوت CWDM و DWDM

• Channel Spacing (فاصله کانال)

فاصله کانالی به عنوان تفاوت nominal در فرکانس یا طول موج بین دو کانال نوری مجاور تعریف می‌شود و به عواملی چون Modulation، نرخ بیت کانال و تغییرات طول موج بستگی دارد.

قبل از پرداختن به فاصله‌ی کانالی بهتر است با مفهوم آن بیشتر آشنا شویم به شکل زیر توجه کنید همانطور که در شکل مشاهده می‌کنید در حالت پر تراکم (DWDM) کانال‌های انتقال سیگنال‌های نوری به یک دیگر بسیار نزدیک و پهنای هر کانال 0.8nm (نانومتر) می‌باشد. اما در حالت کم تراکم (CWDM) پهنای هر کانال به 20nm می‌رسد و فاصله‌ی سیگنال‌های نوری از یکدیگر بیشتر است.

"فاصله‌ی کانالی cwdmها بیشتر از  dwdm‌ها می‌باشد."

Cwdmها می‌توانند 18 طول موج را با فاصله‌ی کانالی 20nm (نانومتر) در شبکه، با طول موج‌های 1270nm تا 1610nm را انتقال دهد.

Dwdmها هم می‌توانند 40 ،80 و یا حداکثر 160 طول موج را با فاصله‌ی کانالی 0.4nm، 0.8nm  و 0.2nm را با سرعت 50/100 Ghz بر روی یک فیبر انتقال دهند و بازه‌ی طول موجی آن‌ها بین 1525nm تا 1565nm و 1570nm تا 1610nm می‌باشد.

” هنگامی که بخواهید تعداد بیشتری از سیگنال‌های نوری را بر روی یک واحد فیبر نوری انتقال دهید DWDM گزینه‌ی بسیار مناسبی هستند.“

• Transmission Distance (فاصله انتقال)

Dwdmها توانایی ارسال و دریافت اطلاعات و داده‌ها در مسافت طولانی را دارند اما CWDMها به دلیل عواملی چون تداخل و انعکاس، افت ایستگاهی و کاهش توان سیگنال بیشترین مسافتی که می‌تواند داده‌ها را انتقال دهد 160 کیلومتر می‌باشد.

• Modulation Laser (لیزر مدولاسیون)

DWDM از خنک کننده‌های لیزر استفاده می‌کند در حالی که CWDM این چنین نیست. خنک کننده لیزر از تنظیمات دما استفاده می‌کند تا بتواند عملکرد بهتر و ایمن‌تری را ارائه دهد. اما نیاز به توان و انرژی بیشتری نسبت به CWDM دارد.

مزایا و معیاب CWDM  و DWDM

همانطور که در بالا اشاره کردیم تفاوت اصلی و مهم در CWDM و DWDMها فاصله‌ی کانالی (Channel Spacing) می‌باشد. در ادامه مزایا و معایب هر کدام را به تفکیک بیان می کنیم.

1. مزایا CWDM

• مصرف انرژی پایین
• نیاز به فضای کمتر
• استفاده از کابل فیبر نوری SMF یا MMF
• استفاده از LED
• صرفه جویی در هزینه‌های راه اندازی و ارتقا

2. معایب CWDM

• ظرفیت کمتر نسبت به DWDM
• استفاده در فواصل کوتاه‌تر

3. مزایا DWDM

• حداکثر ظرفیت موجود در سیستم
• استفاده در فواصل بلند
• کاهش تعداد سایت‌های تکرار(AMP)

4. معایب DWDM

• نیاز به فضای بیشتر
• نیاز به توان بالاتر
• نیاز به لیزرها و فیلترهای موج با دقت بالا
• استفاده از EDFA گران قیمت برای تقویت کننده‌ها
• هزینه‌ی راه‌اندازی بالا نسبت به CWDM

معرفی ماژول‌های فیبر نوری CWDM

1. ماژول فیبر نوری سیسکو CWDM SFP 10G 80km
2. ماژول فیبر نوری سیسکو CWDM 1G EZX 1370
3. ماژول فیبر نوری سیسکو CWDM SFP 10G 40km

انتخاب شما کدام است CWDM یا DWDM

تقاضاهای فراوان جهت افزایش پهنای باند سبب به وجود آمدن DWDMها شده است که همین امر هزینه‌ها را تا حد قابل توجهی کاهش داد. CWDMها برای اتصالات کمتر از 10Gbps و در مسافت‌های کوتاه بسیار مناسب می‌باشد. به طور کلی CWDM و DWDM هر کدام دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند که متخصصین باتوجه به نیازهای خود می‌توانند در تجهیزات شبکه از آن ها استفاده نمایند.