شبکه های انتقال و دسترسی نوری-روش WDM

0
4228

روش WDM به عنوان روش اصلی در انتقال اطلاعات در سیستم‌های نوری از اوایل دهه ۱۹۸۰ مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. امروزه نیز تلاشهای بسیاری برای استفاده بهینه از این روش در کاربردهای مختلف، در حال انجام است. CWDM و DWDM دو روش اصلی مورد استفاده در شبکه‌های نوری است. متن حاضر در ادامه سلسله مطالب مربوط به شبکه‌های نوری، به بررسی روش WDM و خصوصیات روش‌های CWDM و DWDM پرداخته است و آنها را مورد مقایسه قرار داده است.

روش WDM

اگر نگاهی به مشکلات فعلی صنعت مخابرات، به خصوص در زمینه سرویس‌دهی به کابران بیندازیم، به اهمیت WDM[1] بیشتر پی خواهیم برد. اولین چالش پیش روی صنعت مخابرات، افزایش روز افزون تقاضا برای سرعت‌های بالاتر و در نتیجه پهنای باند بیشتر است؛ به طوری که برخی اعتقاد دارند ظرفیت لازم برای شبکه، هر شش ماه، دو برابر می‌شود. دومین چالش اساسی موجود، تکنولوژی‌های گوناگونی است که برای عملیاتی کردن و استفاده از انواع شبکه به کار می‌روند IP[2]، ATM[3] و SONET[4] از جمله این موارد هستند که به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند و هر یک مزایای خاص خود را دارا هستند؛ اما هر یک به تجهیزاتی برای تبدیل به یکدیگر نیاز دارند.

با استفاده از شبکه‌های نوری و روش WDM می‌توان تا حد زیادی این مشکلات را برطرف کرد. با استفاده از این روش، می‌توان به پهنای باندی تا۱۶۰۰ گیگابیت در ثانیه دست یافت که با استفاده از این پهنای باند، می‌توان بیش از ۳۰میلیون تماس تلفنی را فقط با استفاده از یک فیبر منتقل کرد و مشکل تکنولوژی‌های متفاوت نیز به راحتی حل می‌شود. با توجه به اینکه اطلاعات بر روی فیبر با استفاده از روش WDM بر روی طول موج‌های مختلفی ارسال می‌شود که مستقل از یکدیگر عمل می‌کنند، لذا می‌توان به راحتی انواع مختلف تکنولوژی را در این زمینه مورد استفاده قرار داد و خدمات مختلفی نظیر صوت، تصویر، اطلاعات و مولتی مدیا را به کاربران ارایه کرد.

راه‌حل‌های افزایش ظرفیت در شبکه‌های نوری

برای افزایش ظرفیت شبکه، می‌بایست راه حلی انتخاب شود که اقتصادی باشد و کاربر را برای استفاده از آن ترغیب کند. اولین راه‌حلی که به ذهن می‌رسد، استفاده از تعداد بیشتری فیبر برای دسترسی به پهنای باند بالاتر است که این کار اصلاً به صرفه نیست؛ چرا که یک راه‌حل کاملاً سخت افزاری است که با صرف هزینه و وقت زیاد همراه است. ضمن آنکه استفاده از تعداد فیبر بیشتر، الزاماً امکان ارایه خدمات جدید را برای ISPها[۵] فراهم نمی‌آورد. راه‌حل دوم افزایش سرعت، استفاده از مالتی پلکسینگ زمانی TDM[6] است که با تقسیم‌بندی زمانی‏ امکان ارسال اطلاعات بیشتر را بر روی فیبر فراهم می‌آورد. این روش به‌طور معمول بر روی شبکه‌های فعلی مخابرات استفاده می‌شود؛ اما امکان افزایش ناگهانی سرعت با این روش امکان‌پذیر است. بنابر استانداردی که تعریف شده است، گام بعدی، دسترسی به سرعتGbs 40 پس از Gbs10 است که دستیابی به آن تنها با روش TDM و در آینده نزدیک امکان‌پذیر نخواهد بود و مستلزم پیشرفت تکنولوژی ساخت قطعات الکترونیکی است. روش TDM هم اکنون در شبکه‌های انتقال بر اساس SONET که استاندارد امریکای شمالی و SDH[7] که استاندارد بین‌المللی است به‌کار می‌رود. قابل ذکر است که SONET و SDH استانداردهایی هستند که برای سیگنالهای دیجیتالی تعریف شده‌اند و سرعت ارتباطات، ساختار بسته‌ها و رابط‌های نوری را استاندارد می‌کنند.

راه‌حل سومی نیز برای ISPها وجود دارد و آن استفاده از روش WDM است. در این روش، به هر یک از سیگنالهای نوری ورودی، یک طول موج و یا یک فرکانس خاص داده می‌شود و سپس تمام سیگنال‌ها بر روی یک فیبر ارسال می‌شوند. از آنجا که هر یک از این طول موج‌ها مستقل از یکدیگر هستند و بر روی هم هیچ گونه تأثیری ندارند، این امکان را به ISPها می‌دهند تا از امکانات موجود شبکه به طور بهینه بهره بگیرند و بتوانند از تکنولوژی‌های مختلف استفاده کنند. در واقع، WDM چندین سیگنال نوری را ترکیب می‌کند و آنها را به‌صورت یک مجموعه، تقویت و ارسال می‌کند که این امر موجب افزایش ظرفیت خواهد شد. هر یک از این سیگنالها می‌توانند سرعت‌های مختلف نظیر OC-3,-12,-24 و فرمت‌های گوناگون IP ، ATM و SONET را داشته باشند.

اما آنچه که WDM را این چنین پرارزش و مفید ساخته است، تقویت‌کننده‌هایی هستند که سیگنال نوری را بدون تبدیل به سیگنال الکتریکی تقویت می‌کنند. این تقویت‌کننده‌ها پهنای باند مشخصی دارند و در این پهنای باند می‌توانند تا ۱۰۰ طول موج را تقویت کنند. تقویت‌کننده‌های [۸]EDFA و [۹]DBFA از جمله این تقویت‌کننده‌ها هستند که به ترتیب در باند طول موجی ۱۵۶۰-۱۵۳۰ و ۱۶۱۰-۱۵۲۸ نانومتر استفاده می‌شوند.

به طور کلی می‌توان خصوصیات روش WDM را به صورت زیر برشمرد:

فراهم آوردن سرعت‌های بالا بر روی یک فیبر تکی

·; قابلیت اطمینان و امنیت بالا

گام بعدی افزایش ظرفیت، استفاده همزمان از دو روش WDM و TDM است. در روش TDM، افزایش ظرفیت با افزایش سرعت بر روی یک خط ارتباطی انجام می‌شود. در حالی که در روش WDM ، این کار با استفاده از طول موجهای مختلف و در واقع افزایش خطوط ارتباطی صورت می‌گیرد. بنابراین با ترکیب این دو روش، می‌توان به ظرفیت بالاتر بر روی یک فیبر دست یافت و این امکان را همواره فراهم آورد تا با پیشرفت تکنولوژی ساخت قطعات الکترونیکی، آن را به طور موثری در افزایش سرعت شبکه های نوری به کار گرفت.

محیط انتقال در شبکه‌های نوری، فیبر نوری است و باند طول موجی که می‌توان برای ارسال اطلاعات استفاده کرد بین ۱۲۶۰ تا ۱۶۲۵ نانومتر، یعنی پنجره‌های دوم و سوم مخابرات نوری است. لازم به ذکر است که پنجره اول مخابرات نوری در طول موج ۸۵۰ نانومتر و پنجره‌های دوم و سوم به ترتیب در طول موجهای ۱۳۰۰نانومتر با کمترین پاشندگی و ۱۵۵۰ نانومتر با کمترین تلفات هستند. این باند طول موجی که از آن برای انتقال اطلاعات بر روی فیبر استفاده می‌شود، به ۵ باند (جدول ۱)، تقسیم می‌شود که در روش‌های مختلف WDM به کارگرفته می‌شوند.

جدول ۱- باندهای طول موجی انتقال اطلاعات بر روی فیبر

نام باندمحدوده طول موج بر حسب نانومتر
O-Band۱۳۶۰-۱۲۶۰
E-Band۱۴۶۰-۱۳۶۰
S-Band۱۵۳۰-۱۴۶۰
C-Band۱۵۶۵-۱۵۳۰
L-Band۱۶۲۵-۱۵۶۵

برای استفاده حداکثری از ظرفیت فیبر در روش WDM، باید فاصله بین طول موج‌هایی را که برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود، کم کرد تا اطلاعات بیشتری را بر روی یک فیبر ارسال کرد. لذا روش DWDM[10] در اوایل دهه ۱۹۹۰ مطرح شد تا از فیبر برای انتقال اطلاعات در فواصل دور و شبکه‌های گسترده بهره گرفته شود. در روش DWDM ;فاصله بین کانال‌ها که برای ارسال اطلاعات استفاده می‌شود، ۴/۰ نانومتر است و هر کانال پهنای باندی تا ۱۰گیگابیت در ثانیه را برای کاربران فراهم می‌آورد. این روش در باند C و L به کار می‌رود و بین ۳۲ تا ۱۶۰ کانال ایجاد می‌شود که با این تعداد کانال، به پهنای باند ۱۶۰۰-۱۰۰ گیگابیت در ثانیه می‌توان دست یافت. اما لازم به ذکر است که این روش فقط برای ارسال اطلاعات برای فواصل دور مناسب است، زیرا تجهیزات جانبی این روش مانند نوع فیبر، لیزر، تکرارکننده‌ها و … از خصوصیاتی برخوردار هستند که میزان هزینه را به شدت افزایش می‌دهند، به‌طوری که قیمت تمام شده برای هر کانال، فقط برای ارسال اطلاعات به فواصل دور و شبکه‌های WAN[11] به صرفه خواهد بود. اگر بخواهیم این روش را در مناطق شهری و شبکه‌های Metropolitan و LAN[12] به کار ببریم، هزینه تمام‌شده برای هر کاربر بسیار زیاد خواهد بود و به تبع آن تقاضای استفاده از آن نیز کاهش می‌یابد. این مشکلی بود که در اواخر دهه ۱۹۹۰ و سال ۲۰۰۰ بسیاری از شرکت‌های ارایه‌دهنده خدمات با آن روبرو بودند. در این زمان روش CWDM[13] که در ابتدای دهه ۱۹۸۰ مطرح شده بود، مجدداً مورد توجه قرار گرفت. تفاوت اساسی CWDM ;با DWDM در فاصله بین کانال‌ها است. در روش CWDM ;فاصله بین کانال‌ها ۲۰ نانومتر است و در باندهای O، E ، S ، C و L به کار گرفته می‌شود. در این محدوده، طول موجی با ۸ تا ۱۶ کانال که هر یک پهنای باندی تا ۲٫۵ گیگابیت در ثانیه (مطابق با STM-16) دارند، فراهم می‌آورند و می توان به پهنای باندی تا ۴۰ گیگابیت در ثانیه بر روی یک فیبر تکی دست یافت.

اما آنچه که امروزه باعث شده است تا CWDM بسیار مورد توجه قرار گیرد، هزینه بسیار کم آن نسبت بهDWDM است. روش CWDM که به طور گسترده در راه‌اندازی شبکه‌های FTTH[14] و FTTC[15] به کار گرفته می‌شود، تا فاصله ۷۰کیلومتری به هیچ تکرارکننده‌ای برای ارسال اطلاعات با کیفیت مناسب نیاز ندارد و تا فاصله ۲۰۰کیلومتری که فاصله مناسب برای استفاده از روش CWDM است، فقط به دو تکرار‌کننده در فواصل ۷۰ و ۱۴۰ کیلومتری نیاز است که مزیت بزرگی نسبت به DWDM محسوب می‌شود. می‌توان در این روش از تقویت‌کننده‌هایEDFA در طول موج۱۶۱۰-۱۵۳۰ نانومتر بهره برد. همچنین قیمت فرستنده-گیرنده و فیلتر در CWDM

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید