Au trecut aproape 20 de ani de atunciDWDM a apărut odată cu introducerea de către Ciena a unui sistem cu 16 canale în martie 1996, iar în ultimele două decenii a revoluționat transmiterea de informații pe distanțe lungi. DWDM este atât de omniprezent încât uităm adesea că a existat o perioadă în care nu exista și când accesarea informațiilor din cealaltă parte a globului era costisitoare și lentă. Acum nu ne gândim la nimic la descărcarea unui film sau la efectuarea unui apel IP peste oceane și continente. Sistemele actuale au de obicei 96 de canalepe fibră optică, fiecare dintre acestea putând rula la100 Gbps, comparativ cu cei 2,5 Gbps per canal din sistemele inițiale. Toate acestea m-au făcut să mă gândesc la cât de multe ori este nevoie de două inovații cuplate împreună pentru a face o revoluție. Calculatoarele personale nu au revoluționat viața de birou până când au fost cuplate cu imprimante laser. În mod similar, beneficiile DWDM au fost enorme din cauza amplificatoarelor cu fibre dopate cu erbiu (EDFAs).
DWDM înseamnă multiplexarea cu diviziune a lungimii de undă densă, care este un mod complex de a spune că, deoarece fotonii nu interacționează între ei (cel puțin nu prea), semnale diferite pe lungimi de undă diferite de lumină pot fi combinate într-o singură fibră, transmise către cealaltă capăt, separat și detectat independent, crescând astfel capacitatea de transport a fibrei cu numărul de canale prezente. De fapt, WDM non-dens, simplu vechi, a fost folosit de ceva timp cu 2, 3 sau 4 canale în circumstanțe specializate. Nu a fost nimic deosebit de dificil în construirea unui sistem DWDM de bază. Tehnologia utilizată inițial pentru a combina și separa lungimile de undă a fost filtrele de interferență cu peliculă subțire care au fost dezvoltate într-un grad înalt în 19.alSecol. (Acum, un circuit integrat fotonic de zile numite rețele de ghidaj de undă în matrice sauAWG-urisunt folosite pentru a îndeplini această funcție.) Dar până la apariția EDFA-urilor nu a existat prea mult beneficiu de la DWDM.
Transmiterea datelor prin fibră optică a început în anii 1970 odată cu descoperirea că anumiți ochelari aveau pierderi optice foarte mici în regiunea spectrală a infraroșu apropiat și că acești ochelari puteau fi transformați în fibre care să ghideze lumina de la un capăt la altul, menținând-o închisă. și livrându-l intact, deși redus prin pierdere și dispersie. Cu multă dezvoltare a fibrelor, laserelor și detectoarelor, au fost construite sisteme care puteau transmite informații optice pe 80 km înainte de a fi necesară „regenerarea” semnalului. Regenerarea presupunea detectarea luminii, utilizarea unui circuit digital electronic pentru a reconstrui informația și apoi retransmiterea acesteia pe un alt laser. 80 kmera mult mai departe decât puteau merge actualele sisteme de transmisie cu microunde „linia vizuală”, iar transmisia prin fibră optică a fost adoptată la scară largă. Deși 80 de km a fost o îmbunătățire semnificativă, aceasta însemna totuși că ar fi necesare o mulțime de circuite de regenerare între LA și New York. Având nevoie de un circuit de regenerare pe canal la fiecare 80 km, regenerarea a devenit factorul limitator în transmisia optică și DWDM nu a fost foarte practicabil. Filtrele costisitoare de atunci ar trebui folosite la fiecare 80 km pentru a separa lumina pentru fiecare canal înainte de regenerare și pentru a recombina canalele după regenerare.
Deoarece regenerarea completă era costisitoare, cercetătorii au început să caute alte modalități de a extinde raza de acțiune a unui sistem de transmisie cu fibră optică. La sfârșitul anilor 1980 au apărut amplificatoarele cu fibre dopate Erbuim (EDFA). EDFA-urile constau din fibră optică dopată cu atomi de erbiu care, atunci când sunt pompate cu un laser de o lungime de undă diferită, creau un mediu de câștig care ar amplifica lumina într-o bandă apropiată de lungimea de undă de 1550 nm. EDFA-urile au permis amplificarea semnalelor optice în fibre care ar putea contracara efectele pierderii optice, dar nu au putut corecta efectele dispersiei și ale altor deficiențe. De fapt, EDFA generează zgomot de emisie spontană amplificată (ASE) și ar putea cauza distorsiuni neliniarității fibrei pe o distanță lungă de transmisie. Așadar, EDFA-urile nu au eliminat complet nevoia de regenerare, dar au permis semnalelor să parcurgă mai multe 80 de km hop înainte de a fi necesară regenerarea. Deoarece EDFA-urile au fost mai ieftine decât regenerarea completă, au fost proiectate rapid sisteme care au folosit lasere de 1550 nm în loc de 1300 nm predominant atunci.
Apoi a venit momentul „ah ha”. Deoarece EDFA-urile tocmai au replicat fotonii care intră și au trimis mai mulți fotoni de aceeași lungime de undă, două sau mai multe canale ar putea fi amplificate în același EDFA fără diafonie. Cu DWDM, un EDFA ar putea amplifica toate canalele dintr-o fibră simultan, cu condiția să se încadreze în regiunea câștigului EDFA. DWDM a permis apoi utilizarea multiplă nu numai a fibrei, ci și a amplificatoarelor. În loc de un circuit de regenerare pentru fiecare canal, exista acum un EDFA pentru fiecare fibră. O singură fibră și un lanț de câte un amplificator fiecare40~100 km ar putea suporta 96 de fluxuri de date diferite.Regeneratoarele sunt și astăzi necesare, la fiecare 1.200~3.500 km, când zgomotul EDFA ASE acumulat depășește un prag pe care un procesor de semnal digital și un codec de corectare a erorilor îl pot gestiona.
Desigur, deoarece regiunea de câștig a EDFA a fost limitată la aproximativ 40 nm de lățime a spectrelor, s-a pus mare accent pe potrivirea diferitelor lungimi de undă optice cât mai aproape una dintre ele. Sistemele actuale plasează canalele la 50GHz sau aproximativ 0,4 nm, iar experimentele cu eroi au făcut mult mai mult.
În paralel, noile tehnologii au crescut lățimea de bandă pe canal la 100 Gbps folosind tehnici coerente despre care am discutat în alte postări de blog. Deci, o singură fibră care la începutul anilor 1990 ar fi transportat 2,5 Gbps de informații, acum poate transporta aproape 10 Terabiți/sec de informații și putem viziona filme de cealaltă parte a globului.
