0

DWDM Technology

2015-02-12 16:59:40 ใน Article บทความ » 0 14156
DWDM Technology
          ดูเหมือนว่าการรับส่งข้อมูลขนาดใหญ่ๆ ด้วยเวลาที่น้อย ๆ (ความเร็วสูงมาก) กำลังเป็นที่ต้องการสำหรับสังคมที่ต้องการความเร่งรีบและธุรกิจที่มีการแข่งขันสูง จึงไม่น่าแปลกใจเลยว่า ทำไมระบบโครงข่ายสื่อสารในปัจจุบันและอนาคต จึงต้องมีคุณสมบัติดังกล่าวเป็นส่วนประกอบที่สำคัญรวมอยู่ด้วย และเมื่อถึงเวลานี้ คนในแวดวงการสื่อสารโทรคม คงจะทำไม่รู้ไม่ชี้กับระบบสื่อสารทางแสงที่ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า DWDM ไม่ได้อีกต่อไปแล้ว
         DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)  เป็นเทคนิคการส่งข้อมูลบนเส้นไฟเบอร์ออปติกโดยใช้วิธีส่งข้อมูลไปบนหลาย ๆ ช่วงความยาวคลื่นของเส้นไฟเบอร์ ออปติก 1 เส้น DWDM จึงเป็นเทคนิคที่ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการส่งข้อมูลให้แก่เครือข่ายไฟเบอร์ออปติก DWDM พัฒนามาจากเทคโนโลยี WDM (Wavelength Division Multiplexing) (ซึ่งเดิมสามารถรองรับการส่งข้อมูลที่อัตรา 2.5 Gbps ถึง 10 Gbps ที่ 32 ถึง 64 ช่องสัญญาณ) โดยการเพิ่มจำนวน ช่องสัญญาณเป็น 160 ช่องสัญญาณ โดยที่กำหนดให้ระยะห่างระหว่างช่องสัญญาณถี่ขึ้น คืออยู่คืออยู่ที่ 25 ถึง 50 GHz และรองรับอัตราการส่งข้อมูลที่ 1 Terabit/s
            การเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลผ่านระบบสายส่งสัญญาณไปเป็นระยะทางไกลจำเป็นต้องใช้สายส่งที่เป็นเส้นใยนำแสง โดยเทคนิคที่สำคัญในการเพิ่มความเร็วมีวิธีการหลักอยู่สองวิธี คือ
  • เพิ่มอัตราเร็วจากระบบเดิมที่ใช้อยู่
          ระบบ SDH/SONET เป็นระบบสื่อสารเชิงแสงที่มีความเร็วสูงการเพิ่มความเร็วของข้อมูลจากระดับต่ำ (เช่น จาก STM-16 ที่มีความเร็ว ๒.๕ กิกะบิตต่อวินาที) ไปเป็นระดับที่สูงขึ้น (เช่น STM-64 มีความเร็ว 10 กิกะบิตต่อวินาที) จะทำให้ระบบมีความเร็วเพิ่มมากขึ้นซึ่งระบบ SDH/SONET เดิมยังคงสามารถพัฒนาให้มีประสิทธิภาพการทำงานเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 10 หรือมากกว่า 100 กิกะบิตต่อวินาที อย่างไรก็ตาม การพัฒนาไปสู่ความเร็วที่ยิ่งสูงขึ้นอาจทำได้ยากขึ้น เนื่องจากถูกจำกัดด้วยเทคโนโลยีของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ โดยเฉพาะความเร็วในการทำงานของอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์จึงทำให้ระบบมีราคาแพงขึ้นมากหลายเท่า
  • เพิ่มจำนวนความยาวคลื่นแสงในเส้นใยนำแสงเส้นเดิม
        เทคนิคนี้สามารถกระทำได้โดยอาศัยเทคโนโลยีที่มีอยู่เดิม อีกทั้งเส้นใยนำแสงเดิมในระบบยังพอสามารถรองรับขีดการทำงานนี้ได้ซึ่งจากแนวคิดนี้ เป็นจุดเริ่มต้นของระบบสื่อสัญญาณแบบ WDM หรือ Wavelength Division Multiplexing ซึ่งพัฒนามาเป็น DWDM      
 
โครงสร้างพื้นฐานการเชื่อมโยงของระบบ DWDM                                                                                          
         โครงสร้างพื้นฐานในส่วนของการเชื่อมโยงระหว่างสถานีส่ง (Tx) และสถานีรับ (Rx) เมื่อนำระบบ DWDM มาใช้แสดงดังรูปที่ ๑ ซึ่งเป็นระบบสื่อสารแบบทางเดียว (simplex) เริ่มจากสถานีส่งแต่ละช่อง (เช่น Tx1, Tx2, …, Txn) ทําหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณข้อมูลจากไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสงแล้วส่งเข้าสู่เส้นใยนำแสง โดยที่แต่ละช่องสัญญาณจะส่งแสงออกมา ๑ ความยาวคลื่น ที่แตกต่างจากช่องสัญญาณอื่น ข้อมูลแสงทุกช่องสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยกระบวนการทางแสงด้วยอุปกรณ์รวมแสง หรือ Optical Multiplexer (Mux) เพื่อส่งไปยังปลายทางด้วยเส้นใยนำแสงเพียงเส้นเดียว ข้อมูลที่เดินทางในระหว่างเส้นทางจะถูกลดทอนสัญญาณทําให้แสงมีค่าความเข้มแสงอ่อนลง จึงต้องมีสถานีทวนสัญญาณแสง (Optical Amplifier) ทําหน้าที่ขยายสัญญาณแสงทุกช่องสัญญาณพร้อมกัน ให้มีขนาดความเข้มแสงมากพอที่จะเดินทางต่อไปไกล ๆ ได้ หากระยะทางระหว่างสถานีไกลมาก อาจต้องมีสถานีทวนสัญญาณแสงมากกว่าหนึ่งสถานีโดยปกติระยะห่างระหว่างสถานีทวนสัญญาณ (repeater spacing) ในระบบเส้นใยนำแสงมีค่าประมาณ 30-80 กิโลเมตร (บางระบบอาจถูกออกแบบให้มีค่ามากกว่า 100 กิโลเมตร) ในระบบสื่อสารที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 1550 นาโนเมตร สถานีทวนสัญญาณแสงที่นิยมใช้ ได้แก่ EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) ในระบบสื่อสารสัญญาณข้อมูลโดยส่วนใหญ่เป็นแบบดิจิทัลในลักษณะของพัลส์ข้อมูลซึ่งสัญญาณพัลส์ที่เดินทางในเส้นใยนำแสงจะเกิดปรากฎการณ์ดิสเพอร์ชั่น (dispersion) ทําให้ความกว้างของสัญญาณพัลส์เกินการบานออก ตามระยะทางที่เดินทางผลลัพธ์ก็คือ ดิสเพอร์ชั่น เป็นตัวจํากัดปริมาณข้อมูลหรือทําให้บิตเรตสูลสุดของระบบลดลง ดังนั้น ระบบ DWDM จึงมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ชดเชยปรากฎการณ์ ของการบานออกของสัญญาณพัลส์ เรียกว่า Dispersion Compensator เพื่อทําหน้าที่ปรับขนาดของพัลส์ที่บานออกให้มีขนาดคงที่ตลอดการเดินทางอยู่เสมอ เนื่องจากระบบ DWDM มีความยาวคลื่นแสงหลายค่า ผลของดิสเพอร์ชั่นที่เกิดย่อมมีผลกระทบกับทุกช่องสัญญาณด้วย ยิ่งระบบมีจํานวนช่องสัญญาณมาก ก็ต้องยิ่งให้ความดูแลและเอาใจใส่กับผลกระทบของดิสเพอร์ชั่นมากขึ้นด้วย  เมื่อสัญญาณแสงเดินทางมายังสถานีรับปลายทาง จะถูกแยกช่องสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันออกจากกันด้วยอุปกรณ์แยกแสง หรือ Optical Demultiplex (DeMux) เพื่อจัดให้แสงแต่ละความยาวคลื่นแยกเดินทางไปยังสถานีรับตามช่องสัญญาณที่สอดคล้องกับสถานีรับต่อไป (เช่น Rx1, Rx2, …, Rxn)

                                 

                                                    รูปที่ 1 โครงสร้างพื้นฐานการเชื่อมโยงของระบบ DWDM


ขอบคุณข้อมูลจาก
ดร.อธิคม ฤกษบุตร,“เทคโนโลยี DWDM : เส้นทางขนานสําหรับการเพิ่ม Bit Rate”,วารสารสื่อสารของคณะกรรมการกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ,๒๕๔๖
http://www.technologymedia.co.th/articledetail.asp?arid=1011&pid=108
http://thaitelecomkm.org/TTE/topic/attach/Dense_Wavelength_Division_Multiplexing/index.php



บทความโดย
คุณเพ็ญศิริ  อุดทา
Senior Engineer of Optical Fiber Tester
บริษัท ดิจิตอล อินสทรูเมนท์ จำกัด