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SILVER 10

Jänner 2007

Inhalt der Ausgabe


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Wavelenght Division Multiplexing

 

FARBMISCHEN MIT INFRAROTLASERN.

WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING AUF GLASFASERLEITUNGEN LASSEN SICH UNTER VERWENDUNG VON LASERN MIT UNTERSCHIEDLICHEN WELLENLÄNGEN MEHRERE VONEINANDER UNABHÄNGIGE SIGNALE ZEITGLEICH ÜBERTRAGEN. VORTEIL: MEHRFACHE NUTZUNG BESTEHENDER GLASFASERINFRASTRUKTUR DURCH DIE VERWENDUNG MEHRERER WELLENLÄNGEN.
Autor: Christoph Loibl

 

„Das genial einfache Prinzip dahinter ist leicht erklärt: Jeder der Sender sendet Infrarotlicht auf einer eigenen, von den anderen Sendern unterschiedlichen Wellenlänge aus.“

Der Bedarf an höheren Bandbreiten und damit an leistungsfähigerer Infrastruktur stagniert noch lange nicht. Erst Ende November hat sich die zuständige IEEE-Arbeitsgruppe (Institute of Electrical and Electronics Engineers) für eine neue Generation von 100-Gbit/s-Ethernet ausgesprochen. Seit der Einführung vor über 30 Jahren, damals noch 10.000 Mal langsamer, hat Ethernet zunehmend an Popularität gewonnen. Parallel zu der Bandbreitenerhöhung der Schicht-1–2-Protokolle kommt immer öfter eine Technologie mit dem Namen Wavelength Division Multiplexing (WDM) zum Einsatz, um die Kapazitäten auf Glasfaserleitungen zu vervielfachen. Bei WDM spricht man eigentlich von einer rein optischen Technologie. Diese ermöglicht es, mehrere komplett unabhängige Sendersignale (also z.B. mehrere Ethernet-Verbindungen), die von unterschiedlichen Sendern stammen, so über eine einzige Glasfaser zu übertragen, dass sie auf der anderen Seite wieder auf unterschiedliche Empfänger aufgeteilt werden können. Das genial einfache Prinzip dahinter ist leicht erklärt: Jeder der Sender sendet Infrarotlicht auf einer eigenen, von den anderen Sendern unterschiedlichen Wellenlänge aus. Die einzelnen Lichtstrahlen werden in die Glasfaserleitung eingekoppelt. Auf der Empfängerseite befindet sich ein Filtersystem, das die verschiedenen Spektralanteile des Lichtes wieder aufteilt und den zugeordneten Empfängern zuführt.

Als Analogie kann man zwei Glühbirnen nebeneinander betrachten, eine rote und eine grüne. Setzt man sich jetzt noch eine der Rot-Grün-3D-Brillen aus den 80er Jahren auf, kann man feststellen, dass man die rote Lampe ausschließlich am linken Auge (wo sich der rote Farbfilter befindet), die grüne nur am rechten (wo sich der grüne Filter befindet) wahrnimmt. Dieses selbst gebaute Home-Office WDM System ermöglicht es also, zwei unterschiedliche Information (rot an/aus, grün an/aus) von zwei unabhängigen Informationsquellen (den Glühbirnen) an zwei unabhängige Empfänger (linkes und rechtes Auge) zeitgleich zu übertragen. In der Praxis kommen in WDM-Systemen nicht nur zwei unterschiedliche Wellenlängen des Lichts zum Einsatz, sondern bis zu über hundert. Das stellt sowohl an die Sender als auch an das Filtersystem beim Empfänger hohe Ansprüche hinsichtlich Wellenlängenstabilität und Dämpfung zwischen den Kanälen. In der WDM-Technologie unterscheidet man im Prinzip zwischen zwei verschiedenen Systemen: Coarse Wavelength Division Multiplexing (cWDM) und Dense Wavelength Division Multiplexing (dWDM).

 

CWDM

CWDM verwendet ein Kanalraster von 20 nm und ermöglicht je nach Qualität der verwendeten Glasfaserleitung die gleichzeitige Übertragung von 18 Kanälen. Wegen der großen Abstände der einzelnen Kanäle sind sowohl Sender als auch Filter vergleichsweise einfach herzustellen. Durch das sehr breite Signalspektrum auf der Glasfaser können beim Einsatz von cWDM keine EDFA-Glasfaserverstärker verwendet werden. CWDM kommt deswegen hauptsächlich auf kurzen Distanzen zur Anwendung. Silver Server hat sich Anfang dieses Jahres für die Verwendung von cWDM im City-Backbone entschieden, um sowohl die Bandbreitenkapazitäten auf diesen Strecken zu erhöhen als auch zusätzliche Redundanzen im Core-Netzwerk zu schaffen. Es wurden passive cWDM-Filtersysteme der österreichischen Firma next layer angeschafft. Seit Oktober sind sämtliche Silver Server- Backbone-Leitungen mit diesen Systemen ausgestattet.

 

DWDM

Im Gegensatz zu cWDM setzt dWDM auf einen engeren Kanalraster (zB 0,8 nm Abstand der Kanäle) im 1535–1565-nm-Band. Es ist klar ersichtlich, dass in einem Wellenlängenbereich, der bei cWDM für einen einzigen Kanal reserviert wurde, jetzt gleich 25 dWDM-Kanäle (0,8 nm Abstand) Platz finden. Außerdem ist der Einsatz von herkömmlichen optischen Glasfaserverstärkern (EDFA), die für dieses Frequenzband gebaut wurden, möglich. DWDM-Systeme eignen sich also auch für große Übertragungsdistanzen, sind jedoch schon allein wegen der hohen Anforderung an Frequenzstabilität der Sender und Filter deutlich teurer als cWDM-Systeme.

 

FAZIT

Technologisch unabhängig von der Entwicklung im Bereich der Schicht-1–2-Netzwerkprotokolle lässt sich auf Glasfaserinfrastruktur ein für diese Protokolle transparentes optisches System einsetzen, das es ermöglicht, gleichzeitig mehrere dieser herkömmlichen Protokollkanäle über eine physikalische Faser zu übertragen. Erreicht wird diese Mehrfachnutzung der Glasfaserinfrastruktur durch den Austausch der eigentlichen Sender (z.B. Tausch der GBIC, SFP) gegen frequenzstabile Laserdioden und den Einbau von passiven Filtersystemen vor den jeweiligen Empfängern. Auf verschiedenen Frequenzen (Wellenlängen) werden somit unterschiedliche Signale zeitgleich übertragen. Durch die Filter wird eine Beeinflussung der einzelnen Signale verhindert.

Der Autor:
Christoph Loibl ist Mitarbeiter von Silver Server.

 

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