الهندسةهندسة الاتصالات

مضاعفة تقسيم الطول الموجي الغليظ CWDM   

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو نظام مضاعفة تقسيم الطول الموجي الغليظ CWDM؟
  • أساسيات نظام CWDM
  • ميزات CWDM
  • تطبيقات CWDM
  • آلية عمل نظام CWDM

يستخدم “CWDM” إشارات الليزر التي تختلف بزيادات قدرها “20 نانومتر”، ويتوفر إجمالي “18 قناة” مختلفة بمدى طول موجي من “1610 نانومتر” إلى “1270 نانومتر”، ويمكن استخدام “8 قنوات” في نظام واحد، ونظراً لأنّ كل قناة قادرة على معدلات بيانات تبلغ “3.125 جيجابت في الثانية”، فإنّ القدرة الإجمالية هي “10 جيجابت في الثانية” لأي كابل “CWDM”.

 

ما هو نظام مضاعفة تقسيم الطول الموجي الغليظ CWDM؟

 

نظام مضاعفة تقسيم الطول الموجي الغليظ “CWDM”: هو شكل من أشكال الألياف الضوئية متعددة الإرسال، لذلك يمكن لشبكات إرسال اتصال ثنائي الاتجاه متزامن، ويُشير مصطلح “الخشنة” إلى مسافات الطول الموجي بين القنوات.

 

مقارنةً بتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف “DWDM” لتقنية الألياف الضوئية، يُعتبر “CWDM” أقل تكلفة وبصمة وتقنية تبديد الطاقة، وهذا هو السبب في استخدام تقنية “CWDM” لإطالة عمر معدات شبكة الألياف البصرية القديمة وتأخير الترقيات باهظة الثمن للبنية التحتية مع الاستمرار في توفير إنتاجية محسنة.

 

السبب الرئيسي وراء توفير “CWDM” لهذه الفوائد على “DWDM” هو أنّ قنوات “CWDM” مفصولة بفواصل زمنية تبلغ “20 نانومتر”، بدلاً من تباعد “0.4 نانومتر” إلى “1.6 نانومتر” المستخدم مع أجهزة “DWDM”، ومع ذلك لا يتم تضخيم إشارات “CWDM” وبالتالي يقتصر نطاق تقنية “CWDM” على عشرات الكيلومترات بدلاً من المسافات الأطول التي يمكن تحقيقها بواسطة “DWDM”، وبالنسبة للعديد من التطبيقات التي ليست حساسة للنطاق، فإنّ توفير التكاليف وتقليل تأثير “CWDM” مقارنة بـ “DWDM” أمر مهم.

 

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

 

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

 

أساسيات نظام CWDM:

 

يكون من الأسهل فهم قيمة قطعة تقنية من خلال مقارنتها بالبدائل، وفي مضاعفة تقسيم الطول الموجي يكون “DWDM” هو الخيار الشائع الآخر، و”DWDM” له تباعد طول موجي يبلغ “0.4 نانومتر”، كما يتيح ذلك تعبئة أكثر كثافة للإشارات ويمكن أن ينتج معدلات بيانات أعلى بكثير تصل إلى “100 جيجابت في الثانية”.

 

الفرق الأساسي بين “CWDM” و”DWDM” هو التباعد اللوني، بينما يمكن لـ “DWDM” إرسال واستقبال المزيد من المعلومات، فإنّ الاختلافات الأصغر تقلل من تحمل الإشارة وتتطلب دقة أكبر بكثير في تصميم الليزر، وهذا هو السبب في أنّ “DWDM” أكثر تكلفة لكل قدم للكابل من “CWDM”.

 

تعد تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشنة “CWDM” أحد أشكال تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي “WDM“، وتقنية إرسال بصرية تستخدم لمسافات أقصر مقارنةً بتقنية “WDM” الكثيفة “DWDM”.

 

ينقل “CWDM” عدداً قليلاً من القنوات ويستخدم تباعداً أوسع بين القنوات لمسافات تصل إلى “60 كم” ويمكن للمسافات الأوسع لـ “CWDM” التي تصل إلى “20 نانومتر”، وعند مقارنتها بـ “DWDM’s” بحوالي “1.6 نانومتر” يمكن أن تتحمل تقلبات درجات الحرارة الأعلى كثيراً.

 

يُعد تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشن “CWDM” اقتصادياً للغاية عند مقارنته بـ “DWDM” حيث لا توجد حاجة لتثبيت الليزر ولا توجد حاجة لمعدِّل خارجي، وعن طريق ضبط تيار القيادة يمكن تعديل الليزر مباشرة، ووظائف “CWDM” بين “1265 نانومتر” و”1625 نانومتر” مقارنةً بنطاق “DWDM” الضيق من “1530 نانومتر”  إلى “1620 نانومتر”.

 

على الرغم من أنّ “DWDM” يحكم قطاع شبكة المسافات الطويلة، فإنّ “CWDM” جاهز تماماً لمساعدة شركات النقل على الاستفادة الكاملة من سعة الشبكة الخاصة بهم، وفي القطاعات الإقليمية والمترو وشبكات الوصول، وعند تفريقتها عن “DWDM” يدعم “CWDM” أطوال موجية أقل، ومع ذلك يتم تقديمه بجزء بسيط من تكلفة “DWDM”، وهذا يجعل “CWDM” مثالياً للمناطق التي لديها متوسط ​​توقعات نمو حركة المرور.

 

ونظراً لأنّ الدورة الحرارية لليزر التغذية المرتدة الموزعة “DFB” تتطلب أنظمة “DWDM” تعويضاً حرارياً لحساب الانجراف الحراري، إلّا أنّه لا يتطلب “CWDM” مبرداً حرارياً لتوفير تعويض للانجراف الحراري وبالتالي يمكن تحقيق أجهزة “CWDM” باستخدام مرشحات ضوئية واسعة النطاق منخفضة التكلفة وتباعد القناة “20 نانومتر” واسع بما يكفي للسماح لأطوال موجات الليزر بالدوران على درجة حرارة تشغيل تبلغ “70 درجة مئوية”.

 

  • “DFB” هي اختصار لـ “Distributed Feedback”.

 

  • “WDM” هي اختصار لـ “Wavelength Division Multiplexing”.

 

ميزات CWDM:

 

  • ما يصل إلى 16 طول موجي “CWDM” على زوج واحد من الألياف.

 

  • تباعد قناة “CWDM” هو “20 نانومتر”.

 

  • مسافات تصل إلى “120 كم”.

 

  • قابلة للتحجيم عن طريق الهجين “CWDM / DWDM”.

 

  • حل فعال من حيث التكلفة لإدارة الطلب على الألياف.

 

تطبيقات CWDM:

 

  • تخفيف عادم الألياف.

 

  • في اتصالات “LAN” و”SAN”.

 

  • عمليات نشر إدارة الطلب على المياه منخفضة التكلفة في شبكات المترو.

 

  • الربط البيني بين المكتب الرئيسي والعميل.

 

ملاحظة: “LAN” هي اختصار لـ “local area network” و”SAN” هي اختصار لـ “Storage Area Network”.

 

آلية عمل نظام CWDM:

 

تم توحيد “CWDM” بحيث تحتوي على “18 قناة طول موجي” مختلفة بمسافة “20 نانومتر” تبدأ من “1270 نانومتر” وتنتهي عند “1610 نانومتر”، وتستخدم معظم الأنظمة القنوات الثمانية في النطاق العلوي ثماني قنوات من “1470 نانومتر” إلى “1610 نانومتر”، وتتمثل ميزة أنظمة “CWDM” في أنّه من الممكن دائماً الترقية في وقت لاحق، ويضع تباعد القنوات الأوسع متطلبات أقل صرامة على الليزر ممّا يسمح باستخدام ليزر أقل تكلفة بدون أجهزة التحكم في درجة الحرارة.

 

كما يتم استخدام “CWDM” مع معدلات البيانات العالية والتكلفة المنخفضة ونطاق النقل الجيد حتى “60 كم”، كما إنّه الأفضل في التطبيقات على مستوى المدينة، ويقوم العديد من مزودي خدمة الإنترنت ذات النطاق العريض ببناء الجزء الأكبر من بنيتهم ​​التحتية على خطوط “CWDM”، وتستفيد الجامعات الكبيرة ومراكز البيانات أيضاً من دمج “CWDM”.

 

إحدى مزايا “CWDM” التي غالباً ما يتم تجاهلها هي توافقها مع كل من اتصالات “GBIC” و”SFP”، وهذا يجعلها مثالية لترقية الأنظمة القديمة التي لا تزال تستخدم الواجهة القديمة، ويُعد “CWDM” مثالياً للشبكات السريعة والطويلة التي لا تحتاج إلى سرعات أعلى تكلفة، كما أنّها مثالية للترقية التدريجية للأنظمة القديمة.

 

  • “GBIC” هي اختصار لـ “Gigabit Interface Converter”.

 

  • “SFP” هي اختصار لـ “Small Form-factor Pluggable”.

 

1- مرشحات قناة CWDM:

 

الغرض من مرشح قناة “CWDM” هو فصل إشارة قناة واحدة عن مجموعة من الإشارات، ويتم تحقيق ذلك من خلال السماح بمرور أطوال موجات الضوء المقابلة لمرشح قناة “CWDM”، بينما تنعكس جميع الأطوال الموجية الأخرى ويمكن استخدام هذا الفلتر نفسه لإضافة إشارة قناة إلى مجموعة من القنوات الأخرى.

 

المواصفات الحرجة لمرشح قناة “CWDM” هي ذروة “IL” وتموج وعرض نطاق التمرير والعزل، ويجب أن يتطابق عرض نطاق التمرير ونقاط العزل مع تباعد القنوات في نظام “CWDM”، وأحدث معيار هو تباعد قناة يبلغ “20 نانومتر” بدءاً من “1271 نانومتر” وحتى “1611 نانومتر”، وعرض نطاق تمرير أكبر من “14 نانومتر” لجميع القنوات الـ 18.

 

2- مقسم قناة CWDM:

 

في نظام “CWDM” ذي “8 قنوات” سيرسل مرشح القناة قناة واحدة ويعكس جميع القنوات الأخرى، لكن مُقسم قناة “CWDM” مصمم عادةً لإرسال إمّا 2 أو 4 قنوات “CWDM” وعكس القنوات المتبقية، وتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشن السلبي “CWDM” هو طريقة لتعدد إرسال الإشارات الضوئية “mux” وإلغاء تعدد الإرسال “demux” عبر كابلات نقل الألياف البصرية.

 

وتعتبر طريقة فعالة من حيث التكلفة لتوسيع نطاق التوصيلات عبر البنية التحتية للألياف القائمة من أجل التوصيلات من نقطة إلى نقطة “P2P”، أو التوصيلات من نقطة إلى عدة نقاط “P2M” لتطبيقات الإضافة أو حلقة الألياف، وتُعد كل من أشرطة “CWDM” السلبية والمرشحات الأسطوانية مفيدة في مجموعة واسعة من التطبيقات التي تستفيد من تجميع وفصل قنوات الألياف.

 

وتشمل هذه التطبيقات الاتصالات السلكية واللاسلكية ومن بين التطبيقات الأخرى التي تتطلب امتدادات للبنية التحتية للألياف القائمة، وتتوفر أشرطة “CWDM” السلبية بشكل شائع لـ “mux-demux” لقنوات 4 و8 و16، مع مرشحات برميل أحادية القناة يمكن أن تضيف إلى إشارة مركبة أو تزيل قناة من إشارة مركبة.

 

  • “P2P” هي اختصار لـ “Point to Point”.

 

  • “P2M” هي اختصار لـ “Point-to-Multipoint”.

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