Tecnologia CWDM
Le lunghezze d'onda della griglia CWDM sono comprese tra 1270 e 1610 nm. Per utilizzare laser non raffreddati e filtri passa-banda larga è necessario un gap nominale della lunghezza d'onda centrale di almeno 20 nm.
Per garantire la compatibilità con le attuali tecnologie di filtraggio, è prevista una variazione complessiva della lunghezza d'onda della sorgente di ±6–7 nm.
Due fattori principali contribuiscono a questa variazione di lunghezza d'onda:
le tolleranze di fabbricazione
e i laser non raffreddati. I laser non raffreddati
causano uno spostamento della lunghezza d'onda con la temperatura (entro l'intervallo di temperatura di funzionamento del laser).
Le fibre monomodali convenzionali presentano un'attenuazione significativa intorno ai 1400 nm a causa del picco di assorbimento dell'acqua. Di conseguenza, il numero di canali CWDM utilizzati è ridotto a 12: tre nell'intervallo 1310–1350 nm e nove nell'intervallo 1450–1610 nm. Le distanze di trasmissione tipiche (non amplificate) sono comprese tra 40 e 80 km, a causa delle limitazioni di potenza delle sorgenti laser "non raffreddate" (circa 4 dBm massimo) utilizzate nei sistemi CWDM e delle maggiori perdite causate dall'introduzione di un maggior numero di dispositivi passivi nelle reti (multiplexer up/down, multiplexer/demultiplexer e moduli di compensazione della dispersione), soprattutto per velocità di trasmissione dati di 10 Gbit/s.
Talvolta, è auspicabile estendere le distanze di trasmissione oltre questo intervallo o migliorare i bilanci del sistema elettrico. Gli amplificatori ottici EDFA, comunemente utilizzati nei sistemi di trasmissione DWDM, risultano poco pratici perché il loro profilo di guadagno a banda limitata ne restringe l'uso a una piccola porzione dello spettro CWDM, mentre il DWDM copre solo la banda C&L.
Senza l'utilizzo di amplificatori, l'investimento richiesto per una rete CWDM è molto inferiore, il che rende vantaggiosa la presenza di più punti di accesso. Questa capacità di offrire più punti di accesso (rete rigenerata) pone la rete CWDM in una posizione ideale per reti regionali o metropolitane, in quanto offre la flessibilità di aggiungere e rimuovere traffico utente da più postazioni. Una rete rigenerata elimina il requisito OSNR (rapporto segnale-rumore ottico) e la complessità che ne deriva, contribuendo così a ridurre i costi relativi alla pianificazione e ai test di rete.
Metodi di test per una rete CWDM
Esistono diversi modi per testare una rete CWDM, tra cui in genere:
• Misuratore di potenza (PM) in combinazione con un filtro.
Un misuratore di potenza standard misura la luce totale (tutta) sul rivelatore entro l'intervallo rilevabile dal sensore, approssimativamente da 850 a 1650 nm. Poiché un sistema CWDM comprende molte lunghezze d'onda, un singolo misuratore di potenza non può fornire tutti i dettagli, ma se combinato con un filtro CWDM, l'utente può verificare la potenza di ciascun canale. La combinazione di misuratore di potenza e filtro è il metodo meno costoso tra quelli descritti.
Il metodo non consente di testare la lunghezza d'onda di un canale, quindi è impossibile valutare la lunghezza d'onda effettiva del canale o la sua deviazione secondo gli standard.
• OCA (analizzatore di canale ottico).
Un analizzatore di canale ottico può essere descritto come un dispositivo che contiene numerosi rivelatori di potenza ottica in un'unica unità, con componenti ottici fissi che inviano i diversi canali CWDM ai rivelatori.
• OSA (analizzatore di spettro ottico).
Il tradizionale analizzatore di spettro ottico è uno strumento di test molto più complesso e specializzato rispetto ai precedenti. Un analizzatore di spettro ottico offre funzionalità di test complete per DWDM e CWDM ed è in genere un'unità specializzata con un costo molto più elevato e contenente parti mobili. L'analizzatore di spettro ottico fornisce i risultati di test più accurati per una rete CWDM, oltre ad essere più personalizzabile. Presenta tuttavia lo svantaggio di essere una soluzione più complessa e costosa.
Ciascun metodo varia in termini di complessità, potenziale margine di errore e costo.
Tecnologia di base dell'analizzatore di canale ottico:
L'analizzatore di canale ottico si basa su un monocromatore, senza parti mobili. Il principio del monocromatore si fonda sulla diffrazione della luce nelle sue componenti spettrali (fasci luminosi) da parte di un reticolo di diffrazione. Un reticolo di diffrazione è uno specchio con fenditure sulla sua superficie. La direzione di questi fasci luminosi dipende dalla distanza tra il reticolo e dalla lunghezza d'onda del segnale. Infine, i fasci vengono ricevuti dal rivelatore a matrice.
L'elemento di rilevamento consente la misurazione e l'elaborazione quasi parallele. Poiché l'analizzatore di canale ottico opera con tecnologia di potenza ottica, è possibile progettarlo senza parti mobili a un prezzo ragionevole in un'unità portatile da campo. Questo concetto e questa progettazione consentono test di rete CWDM più rapidi rispetto a qualsiasi altro analizzatore di spettro ottico e permettono, tramite un'unica connessione, di misurare potenza e lunghezza d'onda su tutti i 18 canali CWDM e di monitorarne la deriva nel tempo.
Analizzatore di canale ottico e sue applicazioni
Effetto della temperatura sul CWDM
Per una valutazione dell'accesso a una rete CWDM è essenziale controllare i parametri e i valori del livello fisico per collegamenti punto-punto o con struttura ad anello.
Poiché questo tipo di laser attraversa filtri non piani, una deviazione della lunghezza d'onda verrebbe interpretata come un problema di potenza, non di lunghezza d'onda. Pertanto, è fondamentale poter misurare sia la potenza che la lunghezza d'onda per individuare o prevenire la causa del problema.
Come accennato in precedenza, l'effetto della temperatura sui laser CDWM è osservabile grazie all'ampia tolleranza di lunghezza d'onda e alla possibilità di utilizzare laser "non raffreddati" che variano con la temperatura. Inoltre, la potenza di uscita del laser CDWM sarà influenzata da qualsiasi variazione di temperatura.
I canali maggiormente influenzati dalla variazione di lunghezza d'onda sono il canale 18 e il canale 1, a causa della variazione di potenza in uscita. In altre parole, si può osservare che i diversi canali sono influenzati in modo diverso dalle variazioni di temperatura.
Questo comportamento può essere facilmente monitorato e visualizzato con l'analizzatore di canale ottico, sia su tutti i canali che su un singolo canale, come mostrato nelle Figure 1 e 2.
a) b)
CD)
Figura 5. Indicatori di allarme sulle diverse schermate dell'analizzatore di canale ottico: a) Schermata del grafico normale; b) Schermata della tabella normale; c) Schermata del grafico delle deviazioni; d) Schermata delle deviazioni del canale 1.
Test di conformità di rete secondo la raccomandazione ITU-T G.695.
La raccomandazione ITU-T G.695 fornisce i parametri del livello fisico per le interfacce CDWM a canale singolo e multicanale. L'obiettivo è consentire la configurazione di più sistemi CWDM compatibili di diversi fornitori in una topologia punto-punto o ad anello. Questa raccomandazione considera solo le interfacce multicanale non amplificate.
Per facilitare la verifica della conformità delle reti CWDM alla raccomandazione ITU-T G.695n, Anritsu ha sviluppato uno strumento di test specifico per CWDM chiamato Network Master Optical Channel Analyzer (OCA). Il Network Master Optical Channel Analyzer è un dispositivo modulare da campo progettato per misurare potenza e lunghezza d'onda su tutti i 18 canali CWDM e monitorarne la deriva nel tempo. Grazie alle sue dimensioni compatte, al peso ridotto e alla robustezza, questo strumento di facile utilizzo è ideale per assistere i tecnici sul campo nell'installazione, manutenzione e risoluzione dei problemi delle reti di accesso CWDM.
Fornendo una panoramica completa di tutti i canali CWDM visualizzati in forma grafica o tabellare sull'ampio schermo del dispositivo e integrato da diverse funzioni di deriva per la caratterizzazione a lungo termine dei canali, il Network Master Optical Channel Analyzer consente una misurazione rapida e affidabile dei parametri di rete CWDM in qualsiasi ambiente. L'interfaccia software è stata attentamente sviluppata per facilitare la qualificazione dei collegamenti CWDM, richiedendo una preparazione minima per la caratterizzazione di una rete CWDM.
Le soglie di allarme per tutte le configurazioni definite nella raccomandazione ITU-T G.695 sono memorizzate nel dispositivo, facilitando i test PASS/FAIL. La Figura 3 mostra l'interfaccia del menu [Impostazioni/Allarmi] per attivare le soglie di allarme appropriate nel punto di misurazione di riferimento della rete CWDM.
Il codice applicativo della rete in esame può essere selezionato nel menu [Impostazioni/Allarmi] dell'analizzatore di canale ottico.
Tutte le impostazioni di allarme per il set di codici applicativi ITU-T G.695 c possono essere visualizzate nel menu [Impostazioni/Allarmi] dell'analizzatore di canale ottico selezionando il pulsante "Allarmi di potenza" o "Allarmi di lunghezza d'onda". I valori massimi e minimi tollerati vengono visualizzati in formato tabellare, come mostrato in Figura 4. Questi limiti di allarme possono essere regolati per essere più o meno restrittivi rispetto allo standard ITU-T. Ciò può essere fatto direttamente nelle tabelle mostrate in Figura 4.
In base a questo menu di allarme, è possibile scegliere di confrontare le prestazioni della rete CWDM con i valori target definiti nelle raccomandazioni ITU-T, oppure definire i propri criteri, a seconda dell'architettura e degli obiettivi.
In tal caso, in ogni grafico e tabella verranno visualizzati indicatori rossi, in base ai limiti di potenza e lunghezza d'onda raccomandati dalla norma ITU-T G.695, come mostrato in Figura 5.
In precedenza, secondo il codice applicativo B-1D2-C8S1, all'inizio del test è stato simulato un canale al di fuori dei valori target, con un eccesso di potenza di 7 dBm a una lunghezza d'onda centrale di 1544,0 nm, al di fuori della banda consentita per il canale CWDM a 1551 nm. I valori di potenza e lunghezza d'onda del canale rilevati vengono visualizzati in rosso sia sul display grafico che sulla tabella dell'analizzatore di canale ottico. Vengono inoltre visualizzati in stato di allarme all'inizio del test di deviazione e, tramite i display di deviazione dell'analizzatore, si può osservare che il canale esce dalle zone di allarme dopo un certo periodo, ad esempio a causa di variazioni ambientali. Grazie a questi display intuitivi, l'analizzatore OCA è in grado di fornire un quadro completo di una rete CWDM, sia in tempo reale che nel tempo, per facilitare la messa in servizio e la risoluzione dei problemi del collegamento.
Conclusione:
con la crescente diffusione delle reti CWDM, i dati che trasportano diventano non solo più importanti, ma anche molto più critici. Gli standard sono progettati per consentire flessibilità nei componenti critici della rete, permettendo elementi di rete più economici, aspetto essenziale nelle reti metropolitane e regionali. Storicamente, il collaudo di queste reti è stato evitato a causa dei costi e della complessità derivanti dall'utilizzo della tecnologia degli analizzatori di spettro ottico, il che ha portato molti ad adottare la metodologia di test con misuratore di potenza e filtro. Anritsu ha introdotto lo strumento ideale per l'installazione e la manutenzione delle reti CWDM, rendendola significativamente più economica rispetto all'utilizzo di un analizzatore di spettro ottico ed eliminando le complessità intrinseche del metodo con misuratore di potenza e filtro.
master di rete MT9090A
di Anritsu (Figura 6) risponde finalmente a questa esigenza, fornendo tutte le funzionalità e le prestazioni necessarie per l'installazione e la manutenzione delle reti CWDM in una suite di test compatta e modulare. Offre un valore e una facilità d'uso senza pari, senza compromettere le prestazioni. L'MT9090A fornisce una chiara panoramica dei livelli di potenza e delle lunghezze d'onda di tutti i 18 canali CWDM a colpo d'occhio, con un facile confronto degli indicatori PASS/FAIL. Consente inoltre la caratterizzazione a lungo termine con diverse funzioni di deviazione.
Il modello MT9090A con il modulo MU909020A è uno strumento essenziale per le reti CWDM. La sua facilità d'uso, il prezzo contenuto, la velocità di misurazione, la robustezza e le dimensioni compatte lo rendono il prodotto ideale per i test sul campo delle reti CWDM.
Caratteristiche principali:
• Strumento dedicato per l'installazione, la messa in servizio e la risoluzione dei problemi delle reti CWDM.
• Visualizzazione rapida e precisa di tutti i canali CWDM e della deriva del canale nel tempo.
• Piena conformità agli standard ITU-T G.695 e G.694.2.
• Valori limite preimpostati o definiti dall'utente per i test PASS/FAIL.
• Funzionamento di misurazione della potenza con misurazione della potenza incidente totale.
• Tempi di avvio e riscaldamento ridotti e lunga durata della batteria per una rapida caratterizzazione sul campo delle reti CWDM.
• Display ad alta risoluzione e a colori per una facile lettura in ambienti interni ed esterni.
• Struttura robusta e sigillata per anni di servizio negli ambienti più difficili.
• La piattaforma modulare garantisce il massimo ritorno sull'investimento.
• Design compatto e leggero per la massima portabilità sul campo.
• Prestazioni elevate a basso costo.
Autore: Juergen Rummelsberger (Anritsu)
