חידושים מפתיעים ברשתות תשתית אופטיות (חלק א')

דף הבית >> סקירות טכנולוגיות >> חידושים מפתיעים ברשתות תשתית אופטיות (חלק א')
חידושים מפתיעים ברשתות תשתית אופטיות (חלק א')
 
המעבר מ- TDM ל- WDMצבי שחם
 
במאמר קודם על FTTH, שהתפרסם כאן לאחרונה, תוארה הדרישה ההולכת וגדלה לרוחב סרט, שמתבטאת בגידול של פי 10 בכל 5 עד 6 שנים. התוצאה היא מעבר לרשתות גישה אופטיות על מגוון צורותיהן (FTTH/PON), כפי שתוארו בהרחבה במאמר. הדור הבא של רשתות הגישה האופטיות (שטרם הגיע לשוק נכון לתחילת 2013) צפוי להיות WDM-PON, שהוא שילוב של PON עם טכנולוגיית WDM.
 
ברשתות תשתית אופטיות (רשתות מטרו, רשתות ליבה, או כבלים תת-ימיים) דרישות רוחב הסרט  גבוהות עוד יותר כתוצאה מאיסוף (אגרגציה) של המידע מכל רשתות הגישה. תחילה השתמשו בטכנולוגיות TDM/SDH, שבהן מופעל אורך-גל בודד. אולם לאחר מספר שנים קיבול העורקים הגיע לרוויה ואז חברות התקשורת עברו ל- WDM, תחילה בעורקי התשתית העיקריים (Backbone), ואח"כ גם בעורקים אחרים.
 
נסקור להלן את החידושים ברשתות תשתית אלה.
  
WDM (Wavelength Division Multiplex)
 
טכנולוגיית WDM אינה חדשה, והודגמה עוד בשנת 1978 במעבדה ואח"כ בהתקנות רבות אצל מפעילי התקשורת. היא מאפשרת לרבב כמות גדולה של אורכי גל Wavelengths) או Optical Carriers) על סיב בודד, ולקבל קצבי תמסורת גבוהים מאד. המערכות הראשונות פעלו על כמות קטנה של אורכי-גל והיו יקרות ומסובכות לתחזוקה, אולם כיום ההתקדמות הטכנולוגית והתקנים שפורסמו מאפשרים פריסה יעילה וכלכלית של מערכות אלה. ואכן, מערכות WDM מופעלות כיום ע"י חברות התקשורת הגדולות בארץ ובעולם.
 
כידוע, סיבים אופטיים יכולים להעביר אותות בתחומים שונים של אורכי-גל הנקראים wavelength bands, או חלונות אופטיים windows), לא קשור ל"חלונות" של מערכת ההפעלה...). החלון הראשון, שהשתמשו בו (first window), היה בתחום של 800-900 ננו-מטר (nm), אולם הניחות (attenuation) בתחום זה הוא מאד גבוה, ולכן משתמשים בו כיום רק לתקשורת לטווחים קצרים. התחומים השונים ואורכי-הגל שלהם מתוארים באיור 1.
 
 לכל תחום יש תכונות אחרות, שלפיהן נקבע סוג השימוש. בתחומים הנמוכים (O ו- E) סביב אורך-גל של 1300 nm יש ניחות נמוך ודיספרסיה אפסית (לא נדון בתכונה זאת במאמר זה). 

בתחומי הביניים (S ו- C) סביב אורך-גל של 1500 nm קיים הניחות הנמוך ביותר, ולכן טווחי התקשורת האפשריים הם הגדולים ביותר. זה מסביר מדוע תחומים אלה הם הנפוצים ביותר לתקשורת תשתיתית. בתחומים אלה יש דיספרסיה מסוימת, ולכן השימוש בהם מחייב התקנת אלמנטים של קיזוז (dispersion compensators).
 
מערכות WDM נחלקות לשני סוגים:
  • CWDM (Coarse WDM)
  • DWDM (Dense WDM)
ההבדל בין שני הסוגים הוא במרווח שבין אורכי-הגל המשודרים: במערכות CWDM משדרים מעט אורכי-גל במרווח יחסית גדול ביניהם, ובמערכות DWDM משדרים הרבה אורכי-גל בצפיפות גדולה. בשנת 2002 אושר תקן ITU-T G.694.2 עבור CWDM, שקבע 18 אורכי-גל בתחום  מ-1271 nm ועד 1611 nm, במרווחים של 20 nm ביניהם. מרווחים אלה מאפשרים שימוש ברכיבים לא יקרים (משדרים, מקלטים, פילטרים) ולכן מערכות CWDM מתאימות לסביבת מטרו (לדוגמה: 60 ק"מ עבור אורכי-גל של 2.5 Gbps).
 
באותה שנה אושר גם התקן: ITU-T G.694.1 עבור מערכות DWDM, אשר מגדיר במדויק את אורכי-הגל. תדר (או אורך-גל) הייחוס הוא 193.10 THz (1552.52 nm), ויתר אורכי-הגל נמצאים במרווחים קבועים של 100 GHz (בערך 0.8 nm) ממנו. התקן מאפשר גם שימוש במרווחים קטנים יותר של 50 GHz, 25 GHz ואף 12.5 GHz. איור 2 (הלקוח מתוך התקן) מתאר את התדרים השונים בהתאם לארבעת המרווחים האפשריים ביניהם.
 
מכיוון שהמרווחים במערכות אלה הם מאד קטנים, נדרשים משדרים מדויקים ומיוצבים, וכן פילטרים ומקלטים יותר יקרים מאשר ב- CWDM.
  
מגברים אופטיים
 
טווחי העבודה של מערכות תמסורת אופטיות מוגבלים בדרך כלל בגלל ניחות הנגרם עקב הפסדי אנרגיה בסיבים האופטיים. במערכות SDH (הפועלות על אורך-גל בודד) היה נהוג להשתמש במשחזרים (regenerators), שבהם האות האופטי הומר תחילה לאות חשמלי, ואח"כ הוגבר, שוחזר ושודר שוב בצורה אופטית (תהליך הידוע בכינוי O-E-O). משחזרים כאלה הם מסובכים ויקרים עבור מערכות WDM, ולכן משתמשים בגישה אחרת כדי לפצות על הפסדי האנרגיה.

במערכות DWDM משתמשים במגברים אופטיים, אשר מגבירים את האות האופטי  ישירות, מבלי להופכו לאות חשמלי. מספר סוגים של מגברים אופטיים פותחו בשנות ה-80, ונכנסו לשימוש נרחב במערכות long-haul. מגברים אופטיים אלה מאפשרים הקמת עורקי DWDM לטווחים מאד גדולים, פעולתם אינה תלויה בסוג האפנון או קצב השידור ולכן אינם דורשים שדרוג כאשר מוחלף ציוד הקצה.
 
קיימים כמה סוגים של מגברים אופטיים:
  • Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA)
  • Semiconductor Optical Amplifiers (SOA)
  • Raman Amplifiers
 מגברי EDFA הם הנפוצים והשימושיים ביותר. הם כוללים קטע של סיב אופטי באורך של כמה מטרים, שהועשר באטומים של החומר הנדיר ארביום (Erbium), ומכאן בא שמם. המגברים מבוססים על תכונה מיוחדת של הארביום, שמאפשרת לו לקלוט ולפלוט אנרגיה של אור בתחום C, וע"י כך לבצע פעולת הגברה.        
 
איור 3 מדגים את פעולת המגבר: האות הנכנס עובר ריבוב WDM עם אות בעצמה חזקה באורך-גל של 980 או 1480 ננו-מטר, המופק ממשדר לייזר מיוחד. כתוצאה מכך הסיב קולט את האנרגיה, אלקטרונים של ארביום עוברים למצב אנרגטי גבוה יותר, ואחר כך משחררים את האנרגיה הזאת בצורת קרינה באורך גל של האות הנכנס. במילים אחרות, מבוצעת החלפת אנרגיה בין אות הלייזר לבין אות הכניסה, וכך מתבצעת פעולת ההגברה (כ- 30dB לדוגמה).
 
 מרכיבי מערכת DWDM
 
איור 4 מתאר מערכת DWDM שלמה על כל מרכיביה.
 מרבב DWDM מקבל אותות בעלי אורך-גל שונה, הנוצרים ע"י משדרים אופטיים (transmitters) בציוד הקצה. המרבב מוציא אות משולב (לדוגמה בתחום C) המוגבר ע"י מגבר EDFA, הנקרא לעיתים גם Booster. בהמשך המסלול קיימים מגברים אופטיים נוספים, וכן ציוד OADM (Optical Add-Drop Mux), המסוגל להוריד ולהעלות אורכי-גל שונים לפי הצורך. בקצה השני מותקן בד"כ מגבר Preamp, ואחריו ה- DWDM DeMux המפענח בקליטה את אורכי-הגל המקוריים.

מאחר והמערכת עובדת דו-מגמי, בכל ציוד קצה מותקן למעשה Transceiver, שהוא צרוף של משדר/מקלט אופטיים. מערכות DWDM כאלה מסוגלות להעביר עשרות ומאות אורכי-גל, כל אחד בקיבול של 10 או 100 גיגה-ביט לשנייה, ועדיין לא נאמרה המילה האחרונה.
 
בתחילת 2013 פורסם כאן על שיא תמסורת שהודגם ע"י החברות NEC ו- Corning, שהצליחו להעביר 1.05 פטה-ביט לשנייה (Bps )1015 למרחק של 52 ק"מ, תוך שימוש בסיב אופטי חדשני שפותח במיוחד ע"י יצרנית הסיבים האופטיים קורנינג.
 
מי אמר ששיאים נשברים רק באולימפיאדה?
  
מאת: צבי שחם, M.Sc., אפריל 2013.
מרצה ויועץ, מחבר הספר תקשורת בעידן ה- IP
zvi.shacham@gmail.com
www.zvish.com
 



 
 
Bookmark and Share


 


לוח מודעות
יזמים? יש לכם רעיון מבריק? נמשכת ההרשמה למחזור הבא של TLV Generator. ההרשמה - כאן

מחפשים הגנה מושלמת על הגלישה הניידת והנייחת ועל הפרטיות מפני כל תוקף? הפתרון הזול והטוב בעולם - כאן.

ניוזלטר שלישי של האתר הופץ לנרשמים לאתר - ניתן לצפייה כאן.

ניוזלטר שני של האתר הופץ לנרשמים לאתר - ניתן לצפייה כאן.

ניוזלטר ראשון של האתר הופץ לנרשמים לאתר - ניתן לצפייה כאן.

לוח אירועים וכנסים של עולם ההיי-טק - כאן.

מחפש מחקרים? מאות מחקרים עדכניים מהשנה האחרונה מצויים כאן

מחפש תוכנות חופשיות? תוכל למצוא משחקים, תוכנות לפרטיים ותוכנות לעסקים, תוכנות לצילום ותמונות, הכל בחינם.


מעוניין לבנות ולתפעל אתר אישי או עסקי מקצועי? לחץ כאן.


 




לוח האירועים המלא לגולשים מצוי כאן.

2/11/17 - 28/10/17 - German Tel Aviv Week 2017

31/10/17 -  TLV Generator: 30 days Prototype program  

12-19/11/17 - שבוע היזמות העולמי 2017     

14/11/17 - Red Hat Forum Israel 2017  

29-30/11/17 - Microsoft Tech Summit Tel Aviv 

12/12/17 - Video Trends For 2018 Conference   

29-31/1/18 - CybertechTLV 2018  

5/3/18 - GoforIsrael Investment Conference

 

הכי ניצפים 

דירוג הסמאטרפונים הטובים ביותר בעולם לספטמבר 2017 עפ"י Business Insider - כאן

מה כן מקדם אתרים ועסקים באינטרנט? לא העלוקות שחיות סביב גוגל ופייסבוק - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק א': בזק - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק ג' - ההפסד הצרכני - כאן

כמה מפסידים בביצועים של הפס הרחב במעבר ל"שוק הסיטונאי"? - הרבה - כאן

מה שלא מספרים לכם: כיצד בזק תמרנה את מחירי השוק הסיטונאי עד 2018 - כאן

למה מבלבלים את המוח לציבור בנושא המכונה "שוק סיטונאי"? - כאן

למה בכלל צריך להחליף / לרכוש נתב במעבר ל"שוק סיטונאי"? - כאן

כל מי שכביכול "נטש את בזק" ב"שוק סיטונאי" יחזור לבזק תוך שנה-שנתיים - כאן

ביבי נתניהו הקשיב לקריאת Telecom News: פיטר לאלתר את אבי ברגר - כאן

חשיפת המספרים מאחורי משבר האנטנות: בשנה האחרונה פורקו 721 אנטנות - כאן

איך אני יודע כמה מגהרץ יש בחיבור LTE? מי ספק הסלולר המהיר בישראל? - כאן

חשיפת המחדל המדהים המוסתר מהציבור של הרס רשתות הסלולר - כאן

חשיפת מה שאילנה דיין לא פרסמה ב"ערוץ 2" על תעלולי השר משה כחלון - כאן

איך רבע מיליון לקוחות נפלו בפח ועברו להסדר המכונה בטעות "שוק סיטונאי" - כאן

ההגנה המושלמת על הגלישה ניידת והנייחת ועל הפרטיות מפני כל תוקף - כאן

מבחן דרך: חיבור VPN - האם זו ההגנה המושלמת על הגלישה ועל הפרטיות? - כאן

TLV Generator נולד - התכנית שהופכת כל רעיון למוצר (MVP) תוך 120 יום - כאן

למה 95% מהסטארטאפים בישראל נכשלו, נכשלים וימשיכו להיכשל גם בעתיד - כאן

מה חלקו ואחריותו של ה-CTO למצב בו 95% מהסטארטאפים בישראל נכשלים? - כאן

האם ניתן לרפא את המחלה של כישלון מעל ל-95% מהמיזמים בישראל? - כאן

העסקה הבעייתית של בזק-Yes לא הייתה מתבצעת בלי משרד התקשורת - כאן

קריאה לפיטורים של מנכ"ל משרד התקשורת שלמה פילבר - כאן

המשך חשיפת הבלוף ששמו "מהפיכת הסלולר" ואיך מסרסים את הנתונים למיבור - כאן

 
זרקור חברות
 
TLV-GENERATOR
 
TLV-Generator
 
מידע
 
טלקום אקספרטס
 
NordVPN
 
עדן אימון עסקי
 
כמה זה? השוואת מחירים
 
Ruckus
 
TLV-GENERATOR
 
טלי וייס
 
 
Slideshare Linkedin Twitter
Youtube Instagram Facebook
Google+ live Zappix
Bitly Vimeo Pinterest
אנדרואידאנדרואיד-ברקוד אפל ברקודאפל

 
 מפת הביטקוין   מהירות גלישה Your IP שירותנט
לייבסיטי - בניית אתרים