Технология спектрального уплотнения: что это такое и как она оптимизирует передачу данных?

В этой статье разбираемся, что такое спектральное уплотнение каналов, зачем его придумали, а также рассмотрим виды спектрального уплотнения, их преимущества и сферу применения. В конце статьи покажем реальный кейс кастомизации спектрального уплотнения для увеличения пропускной способности сети в условиях ограниченного бюджета.

Что такое технология спектрального уплотнения каналов?

Технология спектрального уплотнения каналов 一 это современная технология, которая оптимизирует работу транспортной среды оптического волокна путем передачи нескольких сигналов по одной оптической линии связи.

В основе этой технологии лежит принцип объединения и разделения светового сигнала в соответствии с частотой излучаемой волны.

Благодаря спектральному уплотнению в одном оптическом волокне могут проходить одновременно сигналы на разной длине волны для приема и передачи данных.

Таким образом организуется высокоскоростная двусторонняя многоканальная линия связи.

Технология спектрального уплотнения значительно сокращает расходы на волоконно-оптические линии и увеличивает пропускную способность сети.

Распределение сигналов происходит при помощи мультиплексирования и демультиплексирования внутри оптического волокна.

Сигнал на определенной длине волны, попадая в мультиплексор (mux), объединяется с другими сигналами и отправляется по оптическому волокну в демультиплексор (demux), в котором он отфильтровывается на нужной длине волны и далее перенаправляется в приемник.

Именно поэтому при оптимизации сети при помощи спектрального уплотнения необходимо приобретать сразу мультиплексор и демультиплексор.

Зачем придумали технологию спектрального уплотнения каналов?

Технологию спектрального уплотнения придумали в начале 80-х, чтобы создать эргономичную телекоммуникационную инфраструктуру в городском пространстве.

Установка дополнительного оборудования и огромные кабели, свисающие гнездами на столбах и в канализациях, все меньше устраивали не только население, но и городскую администрацию.



Число операторов связи росло, в ногу с ними шли и сети, которые должны были наращивать свой потенциал и предоставлять новые возможности на ИТ-рынке.

Пропускная способность линий связи требовала реформирования.

Старые телекоммуникационные сети не справлялись с нагрузкой, скоростью и количеством передачи данных.

За разработку новых технологий активно взялись сразу несколько крупных компаний, в числе которых оказались и «Лаборатории Белла» (прежде AT&T Bell Laboratories).

Они разработали метод разделения светового сигнала на разные длины волн и их интеграцию в одно оптическое волокно.
Так появилась технология, известная как WDM (Wavelength Division Multiplexing) ー мультиплексирование по длине волны. За ней последовали CWDM и DWDM.

WDM

Технология WDM изменила мир телекоммуникаций.
Она оптимизировала передачу данных и обеспечила бесперебойность работы линии связи.

Что делает WDM?

1. Увеличивает пропускную способность сети. WDM позволяет провести несколько световых сигналов на разной длине волны в одном оптическом кабеле без необходимости прокладывать новые оптические волокна в нем.
   
2. Оптимизирует ИТ-инфраструктуру. Операторы связи для подключения новых каналов трафика могут использовать существующий кабель и не устанавливать дополнительное телекоммуникационное оборудование.
3. Снижает затраты. WDM минимизирует расходы при расширении ИТ-инфраструктуры, благодаря высокой пропускной способности сети. Хотя само оборудование WDM достаточно дорогостоящее, в долгосрочной перспективе оно экономит ресурсы и средства телекоммуникационной компании.
4. Легко масштабируется. Пропускная способность сети легко увеличивается за счет добавления дополнительной длины волны (нового канала связи) без подключения нового оборудования.
5. Контролирует отказоустойчивость. Современные системы WDM могут регулировать качество связи и перенаправлять трафик. Если один из каналов потерян, система автоматически отправляет трафик потерянной волны на другую линию.
6. Передает данные на длинные расстояния. Обеспечивает межгородские и международные линии связи качественной передачей данных на высокой скорости.
   Особенно эффективна соединяет узлы связи на больших расстояниях технология DWDM.

Что такое CWDM?

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) ー технология грубого спектрального уплотнения, которая передает 18 сигналов в одном оптическом волокне на небольшие расстояния по доступной стоимости.

Преимущества CWDM:

1. Экономия бюджета. Оборудование CWDM дешевле в производстве и эксплуатации, поэтому его себестоимость значительно ниже, чем DWDM.
2. Оптимизация сети в городе и в регионе. Технология эффективна работает на расстоянии до 200 км и снабжает город и приграничную зону качественной связью при минимальном количестве оборудования.

Где применяют CWDM?

1. Муниципальные сети и городская инфраструктура. Обеспечивает городские линии связи широкополосным многоканальным интернетом при минимальном расходе бюджета.
2. Региональные сети. Экономично соединяет узлы связи в небольших населенных пунктах.
3. Связь между офисами. Создает выделенную линию скоростного интернета между офисами одной компании в одном городе.
4. Дата-центры. Объединяет центры хранения данных на небольших расстояниях и организует надежную передачу информации между ними.
5. Сети учебных заведений. Организует бесперебойную работу внутренней сети в условиях высокой нагрузки между кампусами и на территории учебного заведения.
6. Телефонные и кабельные компании. Расширяют сети и позволяют подключать дополнительные услуги конечным пользователям.
7. Видеонаблюдение и системы безопасности. Активно используется для осуществления контроля за безопасностью и оперативно передает видеосигналы на небольшие расстояния.

Что такое DWDM?

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ー технология плотного мультиплексирования по длине волны. Она позволяет передавать десятки световых сигналов одновременно по одному оптическому волокну на большие расстояния.

Преимущества DWDM:

1. Увеличенная пропускная способность. Система объединяет множество сигналов в одном оптическом волокне и кратно увеличивает эффективность сети в условиях растущего трафика.
2. Рациональное использование оптоволокна. DWDM исключает необходимость прокладки новых кабелей и подключения лишних оптоволоконных линий.
3. Обеспечение работы сети на больших расстояниях. Сигнал достигает узлов связи, расположенных на разных континентах.
4. Гибкость и масштабируемость ИТ-инфраструктуры. Новые каналы передачи трафика легко добавляются в существующую оптоволоконную линию без дополнительных модификаций.
5. Надежность и отказоустойчивость. Современные системы DWDM оснащены автоматизированным механизмом восстановления. В случае выхода из строя одного из каналов система автоматически переключает трафик на резервную линию.
6. Высокая скорость передачи данных. DWDM поддерживает передачу данных на скоростях до нескольких терабит.
7. Снижение затрат при расширении сети. Экономит бюджет при построении ИТ-инфраструктуры, позволяя оптимизировать существующее оптоволокно.

Где применяют DWDM?

1. Международные и межконтинентальные соединения. Используется для передачи данных по оптоволоконному кабелю на большие дистанции без необходимости установки дополнительных промежуточных ретрансляторов.
2. Опорные сети. Применяется для создания опорных станций, которые передают сигнал дальше к конечным пользователям.
3. ЦОД (Центр обработки данных). Позволяет передавать большие объемы данных на высоких скоростях, соединяя дата-центры между собой.
4. Отдельная линия связи между крупными предприятиями. Организуется надежная выделенная линия связи между отдельными предприятиями с высоким уровнем отказоустойчивости.
5. ИТ-инфраструктура телекоммуникационных компаний. Операторы связи используют DWDM для обеспечения своих клиентов стабильным соединением, гарантированной скоростью и большим спектром интернет-услуг.

Кейс «базис.телеком» по оптимизации передачи данных при помощи спектрального уплотнения

1 этап

На первом этапе была разработана схема по уплотнению оптического волокна и подключению 4 дополнительных каналов.

Схема предложенная и реализованная:

2 этап

На втором этапе мы занялись производством оборудования в соответствии с разработанной схемой.

Изготовили 2 пассивных мультиплексора:

BZ-CWDM-MUX-1F-4CH-1U-LSASA-35-49-15TV

BZ-CWDM-MUX-1F-4CH-1U-LSASA-35-49-15TV

MUX/DEMUX, 1 fiber, 4 channels, 8 wavelength 1350, 1370, 1390, 1410, 1430, 1450, 1470, 1490nm-LC/UPC, COM&EXP-SC/APC, TV1550-SC/APC, 1RackUnit

3 этап

На третьем этапе мы подобрали необходимое оборудование под разработанную схему.

Под этот проект подошли оптические модули

BZ-SFP+-10G-CWDM-xx-23

А именно:

BZ-SFP+-10G-CWDM-35-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1350nm, 23дБ, 2LC, DDM
BZ-SFP+-10G-CWDM-37-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1370nm, 23дБ, 2LC, DDM
BZ-SFP+-10G-CWDM-39-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1390nm, 23дБ, 2LC, DDM
BZ-SFP+-10G-CWDM-41-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1410nm, 23дБ, 2LC, DDM
BZ-SFP+-10G-CWDM-43-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1430nm, 23дБ, 2LC, DDM
BZ-SFP+-10G-CWDM-45-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1450nm, 23дБ, 2LC, DDM
BZ-SFP+-10G-CWDM-47-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1470nm, 23дБ, 2LC, DDM
BZ-SFP+-10G-CWDM-49-23	CWDM SFP+, скорость 10Gb/s, 1490nm, 23дБ, 2LC, DDM

Заключение

Технология спектрального уплотнения создает эргономичную ИТ-инфраструктуру и обеспечивает надежную работу линий связи в городском пространстве и на межконтинентальных соединениях.

В основе технологии спектрального уплотнения лежит принцип распределения светового сигнала.

Технология спектрального уплотнения была разработана с целью оптимизации транспортной среды оптического волокна.

Активное участие в создании технологии спектрального уплотнения принимали компании по всему миру, в том числе всемирно известные «Лаборатории Белла».

DWDM и CWDM обеспечивают бесперебойную работу сети, благодаря функции автоматизированного переключения.

Спектральное уплотнение оптимизирует использование оптоволоконного ресурса и снижает расходы на установку нового оборудования.

Технология спектрального уплотнения экономит бюджет операторов связи при расширении ИТ-инфраструктуры.

В зависимости от бюджета становятся доступными разные возможности, как оптимизировать сеть при помощи технологии DWDM и CWDM.

Для организации работы на расстояния до 200 км идеальным решением станет CWDM.

Для больших расстояний наиболее эффективны DWDM-решения, но их стоимость значительно выше, чем CWDM.

Чтобы расширить ИТ-инфраструктуру при помощи систем CWDM и DWDM, необходимо приобретать мультиплексор, демультиплексор и оптические модули.