الهندسةهندسة الاتصالات

ما هي خصائص تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف DWDM

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف DWDM؟
  • خصائص عمل DWDM
  • مكونات نظام DWDM

تستعمل الاتصالات على نطاق واسع التقنيات البصرية التي تتضمن الموجة الحاملة إلى المجال البصري الكلاسيكي، ويسمح تعديل الموجة بنقل الإشارات التماثلية أو الرقمية حتى بضعة جيجاهيرتز أو جيجابت في الثانية على حامل ذي تردد عالٍ للغاية، وعادةً من “186 تيراهيرتز” إلى “196 تيراهيرتز”، كما يمكن زيادة معدل البت بشكل أكبر باستخدام عدة موجات حاملة تنتشر دون تفاعل كبير على ليف واحد.

 

ما هو تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف DWDM؟

 

تقنية “DWDM”: هي امتداد للشبكات الضوئية، وتجمع أجهزة معدد إرسال أو اختصار “Mux” الإخراج من عدة أجهزة إرسال بصرية للإرسال عبر ألياف بصرية واحدة، في الطرف المستقبل ويفصل جهاز “DWDM” آخر أي مزيل تعدد الإرسال الإشارات الضوئية المدمجة ويمرر كل قناة إلى جهاز استقبال بصري.

 

  • “DWDM” هي اختصار لـ “dense wavelength division multiplexing”.

 

خصائص عمل DWDM:

 

يتم استعمال ألياف بصرية واحدة بين أجهزة “DWDM” لكل جانب إرسال، وبدلاً من الحاجة لألياف بصرية واحدة لكل زوج من أجهزة الإرسال والاستلام، ويتيح “DWDM” لعدة قنوات بصرية باستعمال كابل ألياف بصرية واحد، ومن خلال اعتماد تقنية “AAWG Gaussian” عالية الجودة يوفر “FS DWDM Mux / Demux” خسارة إدخال منخفضة أي “3.5 ديسيبل” وموثوقية عالية، ومع الهيكل الذي تمت ترقيته يمكن أن توفر معددات الإرسال ومزيلات تعدد الإرسال “DWDM” هذه تثبيتاً أسهل.

 

إنّ كل تردد يتوافق مع طول موجة مختلف، وتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف “DWDM” محجوز لتباعد التردد القريب جداً، وتغطي هذه المدونة مقدمة لتقنية “DWDM” ومكونات نظام “DWDM”  والميزة الرئيسية لـ “DWDM” هي أنّه بروتوكول ومعدل بت مستقل، ويمكن للشبكات المعتمدة على “DWDM” نقل البيانات في “IP” و”ATM” و”SONET” و”SDH” و”Ethernet“.

 

لذلك يمكن للشبكات المعتمدة على “DWDM” أن تحمل أنواعاً متنوعة من حركة المرور بسرعات مختلفة عبر قناة بصرية، وتُعد بيانات النقل الصوتي والبريد الإلكتروني والفيديو والوسائط المتعددة مجرد أمثلة على الخدمات التي يمكن إرسالها في نفس الوقت في أنظمة “DWDM”، وتحتوي أنظمة “DWDM” على قنوات بأطوال موجية متباعدة بمسافة “0.4 نانومتر” أو “0.8 نانومتر”.

 

“DWDM” هو نوع من مضاعفة تقسيم التردد “FDM“، وتُعد إحدى الخصائص الأساسية للضوء أنّ موجات الضوء الفردية ذات الأطوال الموجية المختلفة قد تتعايش بشكل مستقل داخل الوسط، والليزر قادر على تكوين نبضات ضوئية بطول موجي دقيق للغاية، ويمكن أن يُعد كل طول موجي فردي للضوء قناة مختلفة من المعلومات.

 

من خلال تجميع نبضات ضوئية ذات أطوال موجية متنوعة يمكن إرسال الكثير من القنوات عبر ليف واحد في وقت واحد، كما تستخدم أنظمة الألياف الضوئية إشارات ضوئية داخل نطاق الأشعة تحت الحمراء من “1 مم” إلى “750 نانومتر” من الطول الموجي للطيف الكهرومغناطيسي، وعادةً ما يتم تحديد ترددات الضوء في النطاق البصري للطيف الكهرومغناطيسي من خلال طول موجتها، على الرغم من أنّ التردد يوفر تحديداً أكثر.

 

  • “AAWG ” هي اختصار لـ “Additive white Gaussian noise”.

 

  • “ATM” هي اختصار لـ “Asynchronous Transfer Mode”.

 

  • “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

 

  • “SONET” هي اختصار لـ “Synchronous Optical Network”.

 

  • “SDH” هي اختصار لـ “Synchronous Digital Hierarchy”.

 

  • “FDM” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiplexing”.

 

مكونات نظام DWDM:

 

1- مرسلات أو مستقبلات بصرية:

 

توصف أجهزة الإرسال على أنّها مكونات “DWDM” لأنّها توفر إشارات المصدر التي يتم بعد ذلك مضاعفة إرسالها، وتعتبر خصائص أجهزة الإرسال الضوئية المستخدمة في أنظمة “DWDM” مهمة للغاية لتصميم النظام، وتُستخدم أجهزة إرسال بصرية متعددة كمصادر للضوء في نظام “DWDM”، وتؤدي بتات البيانات الكهربائية الواردة “0” أو “1” إلى تعديل تيار الضوء.

 

ينتج الليزر نبضات من الضوء، وكل نبضة ضوئية لها طول موجي دقيق معبراً عنه بالنانومتر، وفي نظام قائم على الناقل البصري، يتم إرسال دفق من المعلومات الرقمية إلى جهاز الطبقة المادية والذي يكون ناتجه مصدراً للضوء يتداخل مع كابل ألياف بصرية، ويقوم هذا الجهاز بتحويل الإشارة الرقمية الواردة من شكل كهربائي أي إلكترونات إلى بصري أي فوتونات.

 

تؤدي القيم الكهربائية والأصفار إلى مصدر ضوء يومض الضوء في قلب الألياف الضوئية، ولا يؤثر تحويل “E-O” على حركة المرور، وتنسيق الإشارة الرقمية الأساسية لم يتبدل، وتنتشر نبضات الضوء عبر الألياف الضوئية عن طريق الانعكاس الداخلي الكلي، وفي الطرف المستقبل يكتشف مستشعر بصري آخر نبضات الضوء ويحول الإشارة الضوئية الواردة مرة أخرى إلى شكل كهربائي.

 

  • “E-O” هي اختصار لـ “electrical-to-optical”.

 

2- مرشحات “DWDM Mux” أو “Demux”:

 

يتم خلط أطوال موجية متعددة كل ذلك ضمن نطاق “1550 نانومتر” التي تم إنشاؤها من خلال أجهزة إرسال متعددة، وتعمل على ألياف مختلفة في ألياف واحدة عن طريق مرشح بصري أي مرشح “Mux” يشار إلى إشارة ناتج معدد إرسال ضوئي على أنّها إشارة مركبة، وفي الطرف المستقبل يفصل مرشح القطرات البصرية أي مرشح “DeMux” جميع الأطوال الموجية الفردية للإشارة المركبة إلى الألياف الفردية.

 

تمرر الألياف الفردية الأطوال الموجية المنفصلة إلى العديد من المستقبلات الضوئية، وعادةً ما يتم تضمين مكونات “Mux” و”Demux” في حاوية واحدة، ويمكن أن تكون أجهزة “Mux / DeMux” الضوئية سلبية ويتم تعدد إرسال الإشارات المكونة وإزالتها بصرياً وليس إلكترونياً، وبالتالي لا يلزم وجود مصدر طاقة خارجي.

 

3- معددات الإسقاط بصرية:

 

معددات الإرسال والإسقاط الضوئية مثل “OADMs” لها دور مختلف تتمثل في “إضافة / إسقاط” بالنسبة لمرشحات “Mux / Demux”، كما تم إنشاء “OADM” لإضافة أو إسقاط الإشارات الضوئية بطول موجة محدد فقط ويتم تقسيم الإشارة المركبة الواردة إلى مكونين هبوط وتمريري، ويسقط “OADM” دفق الإشارة الضوئية فقط، ويتم تمرير دفق الإشارة الذي تم إسقاطه إلى جهاز الاستقبال الخاص بجهاز العميل.

 

يتم مضاعفة الإشارات الضوئية الزائدة التي تنتقل خلال “OADM” بتيار إشارة إضافة جديد، كما يضيف “OADM” تيار إشارة ضوئية جديد، ويعمل بنفس الطول الموجي للإشارة الساقطة ويتم دمج تيار الإشارة الضوئية الجديد مع إشارات المرور لتكوين إشارة مركبة جديدة، ويُطلق على “OADM” المصمم للعمل في أطوال موجات “DWDM” اسم “DWDM OADM”، بينما يُطلق على أطوال موجات “CWDM OADM”، يمكن العثور على كلاهما.

 

  • “OADM” هي اختصار لـ “Optical Add-Drop Multiplexer”.

 

  • “CWDM” هي اختصار لـ “Coarse wavelength division multiplexing”.

 

4- مكبرات الصوت الضوئية:

 

تقوم المضخمات الضوئية على زيادة السعة أو زيادة الإشارات الضوئية التي تنتقل على الألياف من خلال تحفيز فوتونات الإشارة مباشرةً باستعمال طاقة إضافية، وإنّها أجهزة “داخل الألياف” وتضخم المضخمات الضوئية الإشارات الضوئية عبر نطاق واسع من الأطوال الموجية، وهذا مهم جداً لتطبيق نظام “DWDM” ومكبرات الصوت الليفية المشبعة بالإربيوم “EDFAs” هي أكثر أنواع مكبرات الصوت الضوئية الموجودة في الألياف شيوعاً.

 

تسمى “EDFAs” المستعملة في أنظمة “DWDM” بـ “DWDM EDFA” بالنسبة لتلك المستعملة في أنظمة “CATV” أو “SDH”، ولتوسيع مسافة الإرسال لنظام “DWDM” الخاص يمكن الاختيار من بين أنواع مختلفة من المكبرات الضوئية.

 

  • “EDFAs” هي اختصار لـ “Erbium-doped fiber amplifier”.

 

  • “CATV” هي اختصار لـ “Cable Telecommunications”.

المصدر
Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى