Pasivní CWDM/ DWDM. Co je to CWDM?

Transkript

1 Školení vláknová optika JARO 2014 část 2. CWDM a DWDM multiplex, jaké jsou dnes možnosti David Navrátil Přednášející: David Navrátil

2 Co je to CWDM? Coarse Wave Division Multiplexing (odstup kanálů 20nm) více obousměrných služeb (až 18) přes pár vláken klíčový komponent pasivní multi/ demultiplexer IP/Data IP/Data Voice Voice A B Storage Storage TELCO 2x vlákno TELCO PBX PBX

3 Trendy v přístupových sítích - nároky na šířku pásma jsou rok od roku větší - způsobeno masovým nástupem vysokorychlostního internetu, IP TV a VoIP aplikací - IP TV a VoIP navíc mimo šířky pásma náročné i na latence -> ústup Wi-Fi hlavně na páteřních spojích, nahrazuje se optickými SM vlákny - objem dat přenesený v roce 1992 v české republice internetem je menší než objem dat přenesený dnes jediným uživatelem!!! - nárůsty kapacit v řadu násobků ročně - boom u poskytovatelů budujících FTTB (typicky panelové sídliště a nové developerské projekty - vznikající FTTH projekty Graf zobrazuje šířku pásma na jednoho koncového uživatele - jednoznačný trend přechodu na optický kabel nedostatek vláken? nové výkopy jsou drahé -> BOOM xwdm technologií

4 Vlnové délky CWDM dle ITU-T G694.2

5 Požadavky pro CWDM volný pár vláken (nebo 1. vlákno pro bidi řešení) volné porty pro CWDM optické transceivery (SFP, SFP+, XFP ) volná pozice v rozvaděči pro MUX/ DEMUX změřený útlum trasy v db, nejlépe obousměrně požadovaná přenosová rychlost (limit hlavně u MM)

6 CWDM aktuální možnosti přenos až 16 služeb obousměrně přes 2.vlákna přenos až 8 služeb obousměrně přes 1.vlákno pro služby do rychlosti 10Gbps vzdálenost mezi MUXy u služeb do 2,5Gbps až 120km vzdálenost mezi MUXy u služeb 10Gbps 60 až 80km

7 CWDM MUX/ DEMUX moduly - varianty přes 2x vlákno 2 služby/ 2x W/L (1U) 2 služby/ 2x W/L nm (1U) 4 služby/ 4x W/L (1U) 4 služby/ 4x W/L nm (1U) 4 služby/ 4x W/L +UG (1U) 4 služby/ 4x W/L + EXP + UG (1U) 4 služby/ 4x W/L + EXP +1310nm (1U) 8 služeb/ 8x W/L (1U) 8 služeb/ 8x W/L nm (1U) 8 služeb/ 8x W/L + UG (1U) 16 služeb/ 16x W/L (2U) 16 služeb/ 16x W/L nm (2U) přes 1x vlákno 2 služby/ 4x W/L (1U) 2 služby/ 4x W/L nm (1U) 4 služeb/ 8x W/L (1U) 4 služeb/ 8x W/L nm (1U) 8 služeb/16x W/L (1U) 8 služeb/16x W/L nm (1U) EXP / Express port: nm, pro pozdější upgrade (DWDM či 1550nm) UG / Upgrade band: nm, pro pozdější upgrade (CWDM či 1310nm) 1310nm/ nejčastěji pro přenos SNMP

8 CWDM přes multimode vlákna přenos až 8 služeb obousměrně přes 2.vlákna přenos až 4 služeb obousměrně přes 1.vlákno pro služby do rychlosti 1,25Gbps u vyšších přenosových rychlostí je problémem disperze používají se běžné SM CWDM transceivery vysílače musí být připojeny condition patchordem funkční do vzdálenosti cca. 2km

9 Co je to DWDM? Dense Wave Division Multiplexing (odstup kanálu 0,2 až 0,8nm) více obousměrných služeb (až 44) přes pár vláken klíčový komponent pasivní multi/ demultiplexer IP/Data IP/Data Voice Voice A B Storage Storage TELCO 2x vlákno TELCO PBX PBX

10 DWDM kanály existuje více gridů odstup kanálů 25GHz (0,2nm) odstup kanálů 50GHz (0,4nm, kanály H) odstup kanálů 100GHz (0,8nm, kanály C) u pasivních systémů GRID 100Ghz Teoretická šířka pásma SM vlákna je cca. 50Thz -> odpovídá cca kanálům při 50Ghz Komerčně dostupné systémy dnes využívají s dostupnými tech. prostředky z tohoto pásma cca. 11Thz pouze -> cca. 110 kanálů na 50Ghz, cca. 110 kanálů na 100Ghz GRID

11 Požadavky pro DWDM volný pár vláken (nebo 1. vlákno pro bidi řešení) volné porty pro DWDM optické transceivery (SFP, SFP+, XFP ) volná pozice v rozvaděči pro MUX/ DEMUX změřený útlum trasy v db, nejlépe obousměrně disperzní proměření (10Gbps kanály a vyšší vzdálenosti) požadovaná přenosová rychlost jednotlivých kanálů

12 DWDM aktuální možnosti přenos až 44 služeb obousměrně přes 2.vlákna přenos až 20 služeb obousměrně přes 1.vlákno pro služby do rychlosti 10Gbps vzdálenost mezi MUXy u služeb do 2,5Gbps až 120km vzdálenost mezi MUXy u služeb 10Gbps 60 až 80km

13 DWDM MUX/ DEMUX moduly - varianty přes 2x vlákno 4 služby/ 4x W/L (1U) 8 služeb/ 8x W/L (1U) 16 služeb/ 16x W/L (1U) 32 služeb/ 32x W/L (1U) 40 služeb/ 40x W/L (2U) 44 služeb/ 44x W/L (2U) přes 1x vlákno 2 služby/ 4x W/L (1U) 4 služby/ 8x W/L (1U) 8 služeb/ 16x W/L (1U) 16 služeb/ 32x W/L (1U) 20 služeb/ 40x W/L (2U)

14 DWDM a CWDM pasivní komponenty - kustomizace možno dodat jako optický rozvaděč 19 možnost volby konektorů (LC, SC, FC, ST, E2000) samostatné komponenty (bez rozvaděče) s konektory bez konektorů různé provedení vláken různé délky vláken

15 Migrace k DWDM Coarse WDM 20 nm λ/nm Dense WDM 0,8 nm

16 Migrace k DWDM DWDM 100Mbps -10Gbps na kanál ch1 : ch8 DWDM 8ch DWDM ch2 : CWDM CWDM 100Mbps -10Gbps na kanál CWDM & DWDM ch8 8 kanálový DWDM systém přes 1 CWDM kanál (případně EXP port - CUBE OPTICS) Jednoduchá nenákladná migrace Mixování CWDM a DWDM kanálů Bez narušení CWDM systému

17 Ukázka topologie 8x 10Gbps + 12x 1Gbps

18 Ukázka topologie 16x10Gbps + 16x 1Gbps

19 ADD DROP Multiplexery možnosti jedno-vláknové varianty dvou-vláknové varianty 1, 2, 3, 4 a 8 kanálové varianty varianty jednostranné (SINGLE SIDE) pro jednosměrný provoz (West or East) pro klasické hvězdicové topologie varianty oboustranné (DUAL SIDE) pro obousměrný provoz (West + East) pro budování RING architektury s LINE protection

20 ADD DROP Multiplexery single side (W or E) 1x W/L, 1x fiber, single drop ports 2x W/L, 1x fiber, dual drop ports xxx Xxx 1x W/L, 2x fibers, single drop ports 2x W/L, 2x fibers, dual drop ports

21 ADD DROP Multiplexery single side, aplikace single side, 2x W/L, 2x fibers, dual drop ports ADD DROP z bodu A po 4 službách do bodů B, C a D bod A bod B bod C bod D

22 ADD DROP Multiplexery dual side (W + E) vhodné pro RING topologie s LINE protection 2x W/L, 2x fiber, single drop ports 2x W/L, 2x fiber, dual drop ports 4x W/L, 2x fiber, single drop ports 4x W/L, 2x fiber, dual drop ports

23 ADD DROP Multiplexery dual side, aplikace dual side, 1x W/L, 2x fibers, dual drop ports ADD DROP z bodu A po 1 službě do bodů B, C a D redundantní řešení s LINE protection bod D bod C bod B bod A

24 SFP optické transceivery dostupné pro služby/ protokoly -SDH STM-1; 155Mbps -SDH STM-4; 622Mbps -SDH STM-16;2,5Gbps -Fast Ethernet, 100Mbps -Gigabit Ethernet, 1,25Gbps -Fiber channel 1x/ 2x/ 4x (1Gbps/ 2Gbps/ 4Gbps) kompatibilita -Cisco, HP E devices, HP A devices, H3C, 3Com, Enterasys, JUNIPER atd. dostupné výkony dB Power Budget DWDM moduly jen 100Ghz GRID

25 XFP optické transceivery novinka tuneable XFP transceivery -W/L se mění příkazy přes i2c, tak jak je definované v SFF GRID 50Ghz dostupné pro služby/ protokoly -10Gbps Ethernet -Fiber channel 10x kompatibilita -Cisco, HP E devices, HP A devices, H3C, 3Com, Enterasys, JUNIPER atd. dostupné výkony -10, 14 a 23dB Power Budget (CWDM; DWDM 50 i 100Ghz GRID)

26 XENPAK a X2 optické transceivery novinka X2/ SFP+ redukce dostupné pro služby/ protokoly -10Gbps Ethernet -Fiber channel 10G kompatibilita -Cisco, HP E devices, HP A devices, H3C, 3Com, Enterasys, JUNIPER atd. dostupné výkony -10, 14 a 23dB Power Budget (CWDM; DWDM 50 i 100Ghz GRID)

27 SFP+ optické transceivery novinka aktivní SFP+ kabely pro lokální propojení novinka již dostupné moduly ZR (PB 23dB; 1,5W) dostupné pro služby/ protokoly -1Gbps Ethernet -10Gbps Ethernet -Fiber channel 1x/ 2x/ 4x/ 8x /10G kompatibilita -Cisco, HP E devices, HP A devices, H3C, 3Com, Enterasys, JUNIPER atd. dostupné výkony -10, 14 a 23dB Power Budget (CWDM; DWDM 50 i 100Ghz GRID)

28 Pasivní CWDM a DWDM limitace útlumem složitější topologie s více multuiplexery za sebou znamenají velkou ztrátu signálu -> vysoký útlum jsme limitování výkonem dostupných optických transceiverů - lze eliminovat EDFA či RAMAN zesilovači - lze eliminovat 3R repeatery (transpondery) - lze eliminovat vhodným návrhem

29 Pasivní CWDM a DWDM limitace CD disperzí kompenzace speciálními vlákny DCF (Dispersion Compensation Fiber) vícevidová vlákna HOM (High Order Mode fiber, 3x vyšší disperze, menší útlum) (moduly s různou délkou vlákna) s vysokou + či disperzí Používá se spolu s EDFA zesilovači kompenzace transpondery/ repeatery kompenzace bragovskými mřížkami pro úzké pásmo max. asi 32nm

30 Transpondery 3R regenerace Retaiming, Reshaping, Reamplifying variantně 1,25Gbps; 2,7Gbps či 10Gbps variantně s SFP, SFP+ či XFP slot, případně kombinace centrální šasi či STAND-ALONE, možnost řízení varianty s PROTECTION funkcionalitou (3x slot pro transceiver)

31 CWDM/DWDM -> aplikace s 3R repeatery

32 CWDM/DWDM -> aplikace se zesilovači (EDFA, RAMAN) - zesilovač umístěný hned za vysílačem (booster) - zesilovač umístěný za vysílač + další umístěný jako předzesilovač před Rx - zesilovač umístěný za vysílač + IN-LINE zesilovač + další jako předzesilovač před Rx

33 EDFA EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) tvořen laserovým zdrojem záření, tzv. laserovou pumpou a speciálním optickým vláknem, které je dopované prvky vzácných zemin (Er/Yt). Vlivem navázaného záření z laserové pumpy (o vlnové délce 980nm nebo 1480nm) do speciálního vlákna o délce několika metrů, dochází k excitaci atomů dopovaného prvku na vyšší energetické hladiny. Tak je v nich dočasně uložena energie získaná ze záření laserové pumpy. K jejímu uvolnění dochází vlivem přítomnosti přenášeného signálu, jehož energie způsobuje stimulovanou emisi záření o shodné vlnové délce a fázi s přenášeným signálem. Tím dochází k zesílení přenášeného optického signálu. Zesílení až o 50dB Varianty C pásmo, L pásmo, C i L pásmo

34 RAMAN RAMAN (Sir Vekata Raman NC 1930) Princip funkce Ramanovského zesilovače spočívá ve vytvoření stimulovaného Ramanova rozptylu SRS (Stimulated Raman Scattering) v materiálu optického vlákna. Za pomoci vhodného budiče (pumpy) na určité vlnové délce je možno dosáhnout interakce mezi fotony a fonony prostředí. Při ní dochází k přičtení vibrační či rotační energie molekul prostředí k energii fotonu. Důsledkem tohoto stavu je generace postranního vidu, který je v prostředí křemenných vláken posunut asi o 100 nm (pro pásmo 1550 nm) směrem k vyšším vlnovým délkám. Zesílení až o 15-20dB Varianty pásma S (pro EDFA nedosažitelné), C, L i E

35 EDFA, RAMAN Šířka zesíleného pásma EDFA a RAMAN zesilovačů

36 Vhodnost singlemode vláken pro xwdm systémy - ITU-T G.652a, b, c, d G.652a, b definuje SM vlákno s vlastnostmi uvedenými při W/L 1310, 1550 a 1625nm používané ale hlavně na W/L 1310nm (nulová chromatická disperze v tomto pásmu) G.652c, d u těchto dnes běžnějších SM vláken se neudávají vlastnosti při 1625nm potlačení water-peak -> použitelné v pásmu W/L nm -> vhodné pro CWDM/ DWDM (pásma O, E, S a C) - ITU-T G.653a, b DSF SM vlákno - Dispersion Shifted optical Fiber definuje vlákno s vlastnostmi uvedenými při W/L 1310 a 1550nm používané ale hlavně na W/L 1550nm (nulová chromatická disperze v tomto pásmu) -> pro dlouhé trasy s použitím EDFA zesilovačů - ITU-T G.654a, b, c CSF SM vlákno Cut-of Shifted Fiber, vlastnosti uvedené pro W/L 1550nm, nízký útlum při 1550nm, -> dlouhé trasy, submarine cables - ITU-T G.655a, b, c, d, e Nonzero dispersion-shifted fiber (NZDSF) NZD- a NZDdefinuje vlákno s vlastnostmi uvedenými při W/L 1550 a 1625nm použitelné v pásmu nm nenulová CD v tomto pásmu (ochrana proti nelineárním jevům Four Wave Mixing, přelévání vidů atd. -> vhodné pro DWDM (pásma C a L) - ITU-T G.656 (NZDSF for wide-band) použitelné v pásmu nm nenulová CD (může být kladná o záporná) v tomto pásmu (ochrana proti nelineárním jevům Four Wave Mixing, přelévání vidů atd. -> vhodné pro DWDM (pásma C a L) - ITU-T G.657a, b zvýšená odolnost proti makroohybům Áčko použitelné v pásmu nm, B. varianta pro vnitřní instalace/ krátké vzdálenosti kompatibilní s G.652 vlákny (shodný MFD) -> vhodné pro CWDM/ DWDM

37 Základní vstupní informace pro návrh xwdm systému Počet dostupných vláken - systém má obousměrně komunikovat přes 2 vlákna či 1vlákno? Vzdálenost trasy Protokol o změření vlákna/vláken - nejlépe OTDR na 1310 i 1550nm a to obousměrně - u větších vzdáleností a vyšších přenosových rychlostí i měření disperzí (CD, PMD) - podle naměřených hodnot vybrat vhodné řešení/ aktivní prvky s potřebným výkonem Aktuální potřebný počet kanálů přenášený xwdm systémem Požadované rychlosti jednotlivých kanálů Požadovaný počet kanálů pro využití v budoucnu - vhodným počátečním návrhem lze systém rozšiřovat s využitím stávajících komponent Informace o případných volných slotech SFP, XFP, X2, SFP+ ve stávajících zařízeních (switche, ) - volné sloty = lze vynechat transpondéry a použít přímo do zařízení barevné transceivery

38 Děkuji za Vaši pozornost Kontakty: Zdroje informací: David Navrátil www. alternetivo. cz Alternetivo s.r.o. Žirovnická 2389, Praha 10, tel.: