همانطور که در مقاله فناوری WDM اشاره شد در حوزه ارتباطات مدرن فیبر نوری، فناوری مالتی‌پلکس یا تقسیم طول موج چندگانه (WDM) به عنوان یک نوآوری پیشرفته و تحول‌آفرین شناخته می‌شود. این فناوری با ادغام چندین سیگنال نوری با طول موج‌ها و سرعت انتقال مختلف در یک فیبر نوری، انتقال داده‌ها را به شکلی کارآمد فراهم می‌کند.
در این مقاله سعی بر این شده تا به بررسی تفاوت‌های فناوری کلیدی WDM، CWDM)، DWDM، MWDM و LWDM) پرداخته شود و شباهت‌ها، تفاوت‌های آن‌ها مورد مقایسه قرار گیرد. همچنین خواهیم دید که هر یک از این فناوری‌ها چگونه در توسعه و کاربرد ارتباطات فیبر نوری نقش‌آفرینی می‌کنند.
اجزای اصلی سیستم WDM
سیستم WDM معمولاً از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: فرستنده نوری (optical transmitter)، تقویت‌کننده رله نوری (optical relay amplifier)، گیرنده نوری (optical receiver) و کانال نظارتی نوری (optical supervisory channel). در تمام سیستم WDM، مالتی‌پلکسر (multiplexer) و دمالتی‌پلکسر (demultiplexer) تقسیم طول موج نوری به‌عنوان اجزای حیاتی در فناوری WDM شناخته می‌شوند و عملکرد آن‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت انتقال سیستم دارد.
مالتی‌پلکسر (Multiplexer)
مالتی‌پلکسرها چندین سیگنال نوری با طول موج‌های مختلف را بر روی یک فیبر نوری برای انتقال اطلاعات ترکیب می‌کنند. این دستگاه‌ها می‌توانند غیرفعال (WDM) یا فعال (DWDM) باشند.
دِیمالتی‌پلکسرها (Demultiplexer)
دِیمالتی‌پلکسرها سیگنال‌های نوری ترکیب‌شده را در انتهای گیرنده فیبر به طول موج‌های جداگانه تفکیک می‌کنند. مشابه مالتی‌پلکسرها، دِمالتی‌پلکسرها می‌توانند غیرفعال یا فعال باشند.
روش‌های پیکربندی سیستم WDM
انتقال یک‌طرفه با دو فیبر نوری (Dual-Fiber Unidirectional Transmission)
انتقال یک‌طرفه در سیستم WDM به ارسال همزمان تمامی مسیرهای نوری در یک جهت و از طریق یک فیبر نوری اشاره دارد. در سمت فرستنده، سیگنال‌های نوری که روی طول موج‌های مختلف تنظیم شده‌اند، هرکدام حامل اطلاعات متفاوتی هستند؛ که توسط یک ترکیب‌کننده نوری ادغام شده و در یک جهت از طریق فیبر ارسال می‌شوند. از آنجا که هر سیگنال از طول موج منحصربه‌فردی استفاده می‌کند، این سیگنال‌ها در طول فرآیند انتقال از یکدیگر متمایز باقی می‌مانند. در سمت گیرنده، سیگنال‌های نوری با طول موج‌های مختلف توسط مالتی‌پلکسرهای نوری از هم تفکیک می‌شوند تا امکان انتقال چندین سیگنال نوری فراهم شود. سیگنال‌هایی که در جهت مخالف حرکت می‌کنند نیز از طریق یک فیبر نوری دیگر ارسال می‌شوند.
Dual Fiber Unidirectional WDM Transmission System
انتقال دوطرفه با یک فیبر نوری (Single-Fiber Bidirectional Transmission)
انتقال دوطرفه در سیستم WDM به ارسال همزمان سیگنال‌های نوری در دو جهت مخالف از طریق یک فیبر نوری اشاره دارد. این روش امکان برقراری ارتباط تمام دوplex (Full-Duplex) را بین دو نقطه فراهم می‌کند، به‌گونه‌ای که طول موج‌های مورد استفاده برای ارسال سیگنال‌ها در هر جهت از یکدیگر متمایز هستند.
Single Fiber Bidirectional WDM Transmission System
تفاوت فناوری CWDM vs. DWDM vs. MWDM vs. LWDM
تفاوت CWDM vs. DWDM
CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) فناوری‌ای است که در شبکه‌های شهری استفاده می‌شود. این فناوری دارای 18 کانال طول موج متمایز است که هرکدام 20 نانومتر از هم فاصله دارند و طول موج‌های آن از 1270 نانومتر تا 1610 نانومتر را شامل می‌شود. این طول موج‌ها، باندهای O، E، S، C و L سیستم‌های فیبر نوری سینگل مود را پوشش می‌دهند. با استفاده از CWDM، شبکه‌های شهری می‌توانند ظرفیت انتقال فیبر نوری خود را افزایش داده و بهره‌وری منابع را بهبود بخشند که در نتیجه هزینه‌های عملیاتی کاهش می‌یابد.
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) امکان انتقال طول موج‌های بیشتر در یک فیبر نوری را فراهم می‌آورد. با فواصل کانالی به اندازه 1.6/0.8/0.4 نانومتر (200 GHz/100 GHz/50 GHz)، DWDM قادر است تا 160 طول موج را در هر فیبر پشتیبانی کند؛ که این امر به‌طور چشمگیری ظرفیت انتقال را نسبت به سیستم‌های تک طول موج افزایش می‌دهد. این استفاده بهینه از منابع فیبر، هزینه‌های ساخت شبکه‌های نوری را کاهش می‌دهد.
CWDM دارای معماری ساده‌تری است و شامل OLA (تقویت‌کننده خط نوری) نمی‌شود. علاوه بر این، چون فاصله کانال‌های CWDM گسترده‌تر است، نیازی به نگرانی در مورد تعادل قدرت مانند DWDM وجود ندارد. همچنین cwdm انرژی کمتری مصرف می‌کند. در سیستم‌های CWDM، از دیودهای لیزر بدون خنک‌کننده استفاده می‌شود که باعث کاهش مصرف برق می‌شود و این امر برای اپراتورهای شبکه صرفه‌جویی در هزینه‌ها را به همراه دارد.
تفاوت MWDM vs. LWDM
MWDM (MetroWDM) یک فناوری تقسیم طول موج با طول موج متوسط است که قابلیت‌های CWDM را با استفاده از 6 موج اولیه آن گسترش می‌دهد. این فناوری فاصله 20 نانومتری طول موج‌های CWDM را به 7 نانومتر فشرده می‌کند و از فناوری کنترل دما با خنک‌کننده الکترونیکی حرارتی (TEC) برای تقسیم یک موج به دو موج استفاده می‌کند. بدین ترتیب، انحراف 3.5 نانومتری به سمت چپ و راست به 12 موج گسترش می‌یابد. با استفاده از زیرساخت‌های موجود CWDM و برآورده کردن نیاز به فاصله انتقال 10 کیلومتر، MWDM باعث افزایش ظرفیت می‌شود و در عین حال منابع فیبر نوری را بیشتر حفظ می‌کند.
LWDM (تقسیم طول موج شبکه محلی) یک فناوری پیشرفته از WDM است که معمولاً در ماژول‌های نوری 100G مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری در محدوده طول موجی تعریف‌شده توسط IEEE 802.3 برای LANWDM عمل کرده و فاصله کانال‌های آن بین 200 تا 800 گیگاهرتز متغیر است.
LWDM از 12 طول موج در باند O (بین 1260 نانومتر تا 1360 نانومتر) استفاده می‌کند که به‌طور خاص در بازه 1269 نانومتر تا 1332 نانومتر قرار دارند. این طول موج‌ها ویژگی‌هایی مانند پخش‌پذیری نزدیک به صفر، پخش‌پذیری پایین و پایداری عالی دارند و فاصله آن‌ها 4 نانومتر است. معمولاً از این فناوری برای ارتباطات تا 10 کیلومتر به کار می‌رود و از نظر فاصله کانال‌ها، بین DWDM (با فاصله کانالی 100 گیگاهرتز یا 50 گیگاهرتز) و CWDM (حدود 300 تراهرتز) قرار می‌گیرد.
MWDM معمولاً برای ارتباطات در فواصل متوسط، مانند شبکه‌های درون‌شهری، به کار می‌رود، در حالی که LWDM بیشتر برای ارتباطات کوتاه‌برد، مانند شبکه‌های شرکتی یا محلی (LAN)، مناسب است.
LWDM با بهره‌وری بالاتر از منابع و کاهش هزینه‌ها، راهکاری اقتصادی‌تر محسوب می‌شود. این فناوری معمولاً در فواصل کوتاه‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد و هزینه‌های تجهیزات و پیاده‌سازی کمتری دارد. در مقابل، MWDM که برای ارتباطات در فواصل طولانی‌تر طراحی شده است، به تجهیزات پیشرفته‌تر و سرمایه‌گذاری بیشتری در زیرساخت‌ها نیاز دارد.
سناریوهای کاربردی CWDM، DWDM، MWDM و LWDM
CWDM در محیط‌های مختلف شبکه، از جمله شبکه‌های تلویزیون کابلی و سیستم‌های ارتباطی فیبر نوری، کاربرد وسیعی دارد. در شبکه‌های تلویزیون کابلی، این فناوری با استفاده از طول موج‌های مختلف برای سیگنال‌های upstream و downstream، به بهبود کیفیت سیگنال و کاهش تداخل کمک می‌کند. علاوه بر این، CWDM به‌طور معمول در ترنسیورها (Transceivers) مانند ماژول‌های GBIC و ماژول‌های CWDM یکپارچه می‌شود. این ترنسیورها از طول موج‌های استاندارد CWDM برای انتقال داده‌های چندگانه روی فیبر نوری استفاده کرده و کارایی شبکه را افزایش می‌دهند.
DWDM با قابلیت انتقال حجم بالای داده‌ها در مسافت‌های طولانی، مناسب برای ارتباطات پرظرفیت است. این فناوری با استفاده از زیرساخت‌های موجود فیبر نوری، ظرفیت انتقال داده را به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌دهد که آن را به راهکاری کارآمد برای شبکه‌های سازمانی تبدیل می‌کند. علاوه بر این، DWDM به دلیل استقلال از نرخ بیت و پروتکل، همراه با حداقل تداخل، امکان انتقال انواع مختلف داده را از طریق یک کابل فیبر نوری فراهم می‌کند. این ویژگی نه‌تنها یکپارچگی داده‌ها را حفظ می‌کند، بلکه مدیریت و جداسازی کاربران را نیز تسهیل می‌بخشد.
MWDM گزینه‌ای مناسب برای شبکه‌های منطقه‌ای با نیاز به انتقال داده در مسافت‌های متوسط است، مانند شبکه‌هایی که شهرها یا تأسیسات متعدد را در یک منطقه جغرافیایی وسیع به هم متصل می‌کنند. این فناوری تعادلی میان ظرفیت بالای DWDM و سادگی CWDM برقرار کرده و مزایای هر دو را ترکیب می‌کند. MWDM می‌تواند نیازهای انتقال داده در مسافت‌های متوسط را بدون افزایش چشمگیر هزینه‌های پیاده‌سازی برآورده سازد و همین ویژگی آن را به یک راهکار اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه تبدیل می‌کند.
LWDM معمولاً در محیط‌های مختلفی مانند اینترانت‌های سازمانی (LAN)، دفاتر و شبکه‌های دانشگاهی برای بهبود عملکرد ارتباطات داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فناوری LWDM امکان بهره‌برداری بهینه از منابع شبکه فیبر نوری را فراهم می‌کند و انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های مختلف را با سرعت بالا انجام می‌دهد. این فناوری همچنین به‌طور انعطاف‌پذیر با توپولوژی‌های گوناگون و نیازهای متنوع شبکه‌های محلی (LAN) سازگار می‌شود.
سخن پایانی
به‌طور کلی، فناوری WDM، شامل فناوری CWDM، DWDM، MWDM و LWDM می‌شود که نقش حیاتی در سیستم‌های ارتباطات فیبر نوری مدرن ایفا می‌کنند. هر یک از این فناوری‌ها مزایا و سناریوهای کاربردی به‌خصوصی دارند و به طیف وسیعی از نیازهای ارتباطی پاسخ می‌دهند. آن‌ها راه‌حل‌های انتقال داده کارآمد و قابل اعتماد را برای مسافت‌های مختلف و محیط‌های شبکه ارائه می‌دهند. این فناوری‌ها به شبکه‌ها این امکان را می‌دهند که با بهره‌گیری از ظرفیت بالای فیبر نوری، داده‌ها را به‌طور مؤثر و با حداقل افت انتقال دهند. بسته به نیاز شبکه و محیط‌های خاص، انتخاب مناسب‌ترین فناوری WDM می‌تواند به بهینه‌سازی عملکرد، کاهش هزینه‌ها و افزایش مقیاس‌پذیری کمک کند. در عصر حاضر که نیاز به انتقال داده‌های حجیم و سریع روز به روز در حال افزایش است، WDM به‌عنوان یک راه‌حل کلیدی برای ارتقاء کیفیت و بهبود عملکرد شبکه‌ها شناخته می‌شود.
نظر خود را وارد نمایید