Optická vlákna sdružená do optických kabelů nabízejí nesrovnatelnou přenosovou kapacitu, spolehlivost a bezpečnost. Při kapacitě 10 Tbit/s (terabit = 1012 bitů) by optická páteř byla schopna podporovat jeden milion koncových zákazníků připojených skutečně širokopásmově rychlostí 10 Mbit/s. První míle (přístup zákazníků k Internetu) po optice je proto velmi zajímavým řešením, ale nikterak levným. Pracuje se proto na různých „zlevňujících“ technologiích optických sítí.
Vlnový multiplex
Vlnové dělení (WDM, Wavelength Division Multiplexing) umožňuje multiplexovat optické signály pracující na různých vlnových délkách, a tak je přenášet paralelně po optickém vlákně. Tak každá z vlnových délek poskytuje šířku pásma dosud nabízenou celým jedním optickým vláknem.
WDM je zcela transparentní vůči přenášeným protokolům. S WDM každá vlnová délka může přenášet uživatelský provoz o různé rychlosti a v různém formátu (SONET, Ethernet, ATM, Asynchronous Transfer Mode, SAN, Storage Area Network, DPT, Dynamic Packet Transport), a tak se zvyšuje využitelná šířka pásma optického vlákna i využitelnost pro různé služby. Před WDM jedno vlákno mohlo podporovat pouze jediný kanál SONET/SDH (Synchronous Optical NETwork/Synchronous Digital Hierarchy) nebo gigabitového ethernetu. Dnes existuje řada komerčních optických sítí, které podporují na jednom optickém vlákně jak signály typy SONET o rychlosti 2,5 Gbit/s (OC-48c), tak signály o rychlosti 10 Gbit/s (OC-192).
Optický přenosový systém na bázi vlnového dělení (WDM) se skládá z vlnového (optického) multiplexoru (WADM, Wavelength Add/Drop Multiplexer, obecněji OADM, Optical Add/Drop Multiplexer), vlnového (optického) zesilovače (WAMP, Wavelength Amplifier, nebo OAMP, Optical Amplifier) a vlnového (optického) přepínače (WSXC, Wavelength Selective CrossConnect, neboli OXC, Optical CrossConnect). Komerční optické přepínače jsou dnes schopny podporovat 256 vlnových kanálů, každý z nich o rychlosti 10 Gbit/s (OC-192), takže dosahují agregované rychlosti v řádu Tbit/s.
DWDM v metropolitních sítích používá optické opakovače typu EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) místo optických opakovačů typických pro systémy SONET. Ty jsou od sebe vzdáleny desítky kilometrů a simultánně zvyšují intenzitu více světelných kanálů. EDFA jsou efektivnější než tradiční optické opakovače a levnější. Obrázek (zdroj: Cisco Packet) naznačuje agregaci provozu v síti s vlnovým dělením.
Od DWDM k CWDM
WDM se nejčastěji uplatňuje ve variantě tzv. hustého WDM (DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing). DWDM umožňuje menší mezery mezi jednotlivými vlnovými délkami, takže dovoluje vyšší počet paralelních vlnových délek na jednom vlákně: 32 nebo 64, nově až 96. Každá z nich pak může přenášet signál rychlostí 2,5 Gbit/s nebo 10 Gbit/s, takže šířka pásma jediného vlákna může dosahovat téměř 1 Tbit/s. Levnější a novější varianta WDM, tzv. hrubý WDM (CWDM, Coarse Wavelength Division Multiplexing) používá levnější terminály než DWDM, protože lasery nemusí pracovat tak přesně (odtud název technologie – coarse). Používá se totiž větších mezer mezi vlnovými délkami, a proto lasery nepotřebují řídit teplotu (termoelektricky chladit jako u laserů pro DWDM). S CWDM na jednom vlákně může pracovat 8 nebo 16 vlnových délek.
CWDM tedy nemá takovou kapacitu jako DWDM, které používá minimální odstupy mezi jednotlivými kanály (pod 1 nm), takže umí do jednoho vlákna hustě poskládat větší počet vlnových délek (i přes 100), čímž se stává velmi výhodnou přenosovou technologií po optice na velké a ultra-velké vzdálenosti (není také nikterak levná). CWDM je naproti tomu vhodné na krátké vzdálenosti (do vzdálenosti 50 km po jednovidovém vlákně).
Další rozdíly mezi technologiemi WDM jsou uvedeny v tabulce. CWDM podporuje libovolné topologie: kruhové s rozbočovači, dvoubodové i pasivní optické sítě.
Tabulka: Porovnání technologií WDM
| Aplikace/parametr | CWDM – metropolitní přístup | DWDM – metropolitní, regionální síť | DWDM – dálkové spoje |
| Kanály a vlákno | 4–16 | 32–80 | 80–160 |
| Použité spektrum | pásma O,E,S,C,L | pásma C,L | pásma C,L,S |
| Vzdálenost mezi kanály | 20 nm (2500 GHz) | 0,8 nm (100 GHz) | 0,4 nm (50 GHz) |
| Kapacita vlnové délky | 1,5 Gbit/s | 10 Gbit/s | 10–40 Gbit/s |
| Kapacita vlákna | 20–40 Gbit/s | 100–1000 Gbit/s | Tbit/s |
| Typ laseru | nechlazený DFB (Distributed-Feedback Laser) | chlazený DFB | chlazený DFB |
| Dosah | do 50–80 km | stovky km | tisíce km |
| Optický zesilovač | žádný | EDFA (Erbium-Doped Fibre Amplifier) | EDFA, Raman |
Pozn.: pásma S-Band: Short Band (1450–1510 nm), C-Band: Conventional Band (1525–1560 nm), L-Band: Long Band (1570–1620 nm).
CWDM specifikuje doporučení ITU-T G.694.2, které definuje využití 18 vlnových délek vzdálených od sebe 20 nm, z celého schváleného spektra pro jednovidová optická vlákna: od 1270 nm do 1610 nm. ITU pracuje na další specifikaci pod označením G.CAPP, která má zajistit spolupráci mezi různými zařízeními, prostřednictvím specifikace charakteristik vysílače/multiplexoru na jednom konci spoje CWDM, charakteru optického vlákna a charakteristiky demultiplexoru/přijímače na druhém konci spoje.
Uplatnění CWDM
Systémy CWDM jsou obecně levnější ve srovnání se systémy DWDM o srovnatelném počtu kanálů. CWDM se uplatní v metropolitních optických sítích a v řešení první míle optickými vlákny. Zatím se CWDM uplatňuje pouze v sítích kabelových společností nebo velkých podnikových sítích. CWDM ale svou cenou umožní rychlou optickou komunikaci i pro střední a malé podniky, např. pro propojení poboček nebo pro řešení propojení SAN (CWDM umožňuje překonat omezení dané primární technologií v SAN: Fibre Channel).
Většina v současnosti implementovaných systémů CWDM se používá v podnikových sítích na přenos velkých objemů dat. Nejčastěji se CWDM uplatňuje v dvoubodových spojích nebo v kruhových topologiích do čtyř uzlů. CWDM umí přenášet Gigabitový Ethernet až do vzdálenosti 80 kilometrů, zatímco při rychlostech STM-16/OC-48 (2,5 Gbit/s) je dosah pouze 50 kilometrů. Na větší vzdálenosti lze pak použít DWDM.
Analytici společnosti RHK předpokládají, že velcí telekomunikační provozovatelé začnou implementovat CWDM již letos. Loňský objem trhu byl podle RHK 55 milionů eur (jiná společnost CIR ale odhaduje objem trhu téměř na dvojnásobek, z čehož méně než polovinu tvoří americký kontinent).
CWDM mohou také úspěšně využít poskytovatelé xDSL pro propojení DLC (Digital Loop Carrier) s hlavní ústřednou. V alternativních přístupových sítích CWDM využívají také poskytovatelé bezdrátového širokopásmového připojení pro zvýšení kapacity svých backhaul (Pomoc! Nemohu najít vhodný český pojem.) optických sítí.
Podle zbrusu nové zprávy Yankee Group, Wavelength Services Gaining Traction Despite Growing Pains, mají služby založené na vlnových délkách změnit trh s velkoobchodními síťovými službami, protože zájem ze strany zejména podniků o rychlé připojení roste. Vlnové dělení umožňuje zákazníkům pořídit si „vlnovou délku“ (lambda) místo pasivního ležícího optického vlákna (dark fiber).
Výrobci systémů CWDM
Systémy CWDM dnes vyrábí kolem 20 výrobců. Ciena ONLINE 2500 poskytuje do osmi chráněných kanálů, rychlost 2,5 Gbit/s po jedné vlnové délce na vzdálenost 60–80 kilometrů. Redfern Broadband Networks (RBN) RBNi 8200 s osmi kanály. Někteří výrobci podporují kombinované DWDM/CWDM systémy (ADVA, Německo, nebo LuxN, Spojené státy). Provozovatelé s dostatečnou kapacitou optických spojů mohou použít CWDM, protože jim to přinese až 30procentní úspory. Ale tam, kde je kapacity málo a existují náročné aplikace, volba padne na DWDM, které je sice nákladné, ale používá méně optických prostředků. Rozdíl v nákladech na oba systémy byl až 60 procent, ale ceny DWDM klesají, takže rozdíl se teď pohybuje kolem 40 procent.
Kromě samostatných systémů CWDM se pro velké přepínače a rychlé směrovače dodávají gigabitové konvertory na rozhraní (GBIC, GigaBit Interface Convertor). Cisco Systems jimi osazuje svou optickou metropolitní platformu 15454. Podle společnosti přijde vybavení přepínače nebo směrovače jednou vlnovou délkou CWDM na 16–18 tisíc dolarů. V Riverstone Networks vyvinuli GBIC o čtyřech vlnových délkách pro svůj směrovač RS16000. GBIC se používá jako levnější alternativa ke 10 gigabitovému ethernetu nebo DWDM.
ČLÁNKY DO MAILU