Siitä on aikaa melkein 20 vuottaDWDM tuli näyttämölle, kun Ciena esitteli 16-kanavaisen järjestelmän maaliskuussa 1996, ja viimeisen kahden vuosikymmenen aikana se on mullistanut tiedonsiirron pitkiä matkoja. DWDM on niin yleinen, että usein unohdamme, että joskus sitä ei ollut olemassa ja tiedon saaminen toiselta puolelta maapalloa oli kallista ja hidasta. Nyt emme ajattele mitään elokuvan lataamisesta tai IP-puhelun soittamisesta valtamerten ja maanosien yli. Nykyisissä järjestelmissä on tyypillisesti 96 kanavaaoptista kuitua kohden, joista jokainen voi ajaa klo100 Gbps2,5 Gbps kanavaa kohti verrattuna alkuperäisissä järjestelmissä. Kaikki tämä sai minut ajattelemaan, kuinka usein tarvitaan kaksi innovaatiota yhdistettynä vallankumoukseen. Henkilökohtaiset tietokoneet eivät mullistaneet toimistoelämää ennen kuin ne yhdistettiin lasertulostimiin. Samoin DWDM:n hyödyt olivat valtavat erbium-seostettujen kuituvahvistimien vuoksi (EDFAs).
DWDM on lyhenne sanoista Dense Wavelength Division Multiplexing, joka on monimutkainen tapa sanoa, että koska fotonit eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa (ainakaan paljon), eri valon eri aallonpituuksilla olevat erilaiset signaalit voidaan yhdistää yhdeksi kuiduksi ja välittää ne toiseen. lopussa, erotetaan ja havaitaan itsenäisesti, mikä lisää kuidun kantokykyä läsnä olevien kanavien määrällä. Itse asiassa non-Dense, tavallinen vanha WDM, oli ollut käytössä jonkin aikaa 2, 3 tai 4 kanavalla erikoisolosuhteissa. Perus-DWDM-järjestelmän rakentamisessa ei ollut mitään erityisen vaikeaa. Alun perin aallonpituuksien yhdistämiseen ja erottamiseen käytetty tekniikka oli ohutkalvointerferenssisuodattimet, jotka oli kehitetty korkealle 1900-luvulla.thvuosisadalla. (Nykyään fotoniset integroidut piirit, joita kutsutaan Arrayed Waveguide -hileiksi, taiAWG:tkäytetään tämän toiminnon suorittamiseen.) Mutta ennen EDFA:iden tuloa DWDM:stä ei ollut paljon hyötyä.
Kuituoptinen tiedonsiirto alkoi 1970-luvulla, kun havaittiin, että tietyillä laseilla oli erittäin alhainen optinen häviö lähi-infrapunaspektrialueella ja että näistä laseista voitiin muodostaa kuituja, jotka ohjaisivat valoa päästä toiseen pitäen sen rajoitettuna. ja se toimitetaan ehjänä, vaikkakin häviön ja hajoamisen vuoksi. Kun kuituja, lasereita ja ilmaisimia kehitettiin paljon, rakennettiin järjestelmiä, jotka pystyivät lähettämään optista tietoa 80 km:n matkalla, ennen kuin signaalin "uudelleenmuodostaminen" oli tarpeen. Regenerointi sisälsi valon havaitsemisen, elektronisen digitaalisen piirin käyttämisen tietojen rekonstruoimiseksi ja sen sitten lähettämisen uudelleen toisella laserilla. 80 kmoli paljon kauempana kuin nykyiset "näköetäisyys" mikroaaltolähetysjärjestelmät voisivat mennä, ja kuituoptinen siirto otettiin käyttöön laajassa mittakaavassa. Vaikka 80 km oli merkittävä parannus, se tarkoitti silti, että LA:n ja New Yorkin välillä tarvittaisiin paljon regeneraatiopiirejä. Kun kanavaa kohti tarvittiin yksi regenerointipiiri 80 km:n välein, regeneraatiosta tuli optista lähetystä rajoittava tekijä, eikä DWDM ollut kovin käytännöllistä. Silloin kalliita suodattimia olisi käytettävä 80 km:n välein valon erottamiseksi jokaiselle kanavalle ennen regenerointia ja kanavien yhdistämiseen regeneroinnin jälkeen.
Koska täydellinen regenerointi oli kallista, tutkijat alkoivat etsiä muita tapoja laajentaa optisen kuidun siirtojärjestelmän ulottuvuutta. 1980-luvun lopulla Erbuim Doped Fiber Amplifers (EDFAs) tuli näyttämölle. EDFA:t koostuivat erbiumatomeilla seostetusta optisesta kuidusta, joka pumpattaessa eri aallonpituuden omaavalla laserilla loi vahvistusväliaineen, joka vahvistaisi valoa kaistalla lähellä 1550 nm aallonpituutta. EDFA:t mahdollistivat kuitujen optisten signaalien vahvistamisen, mikä saattoi torjua optisen häviön vaikutuksia, mutta ei pystynyt korjaamaan dispersion ja muiden häiriöiden vaikutuksia. Itse asiassa EDFA:t synnyttävät vahvistettua spontaani emission (ASE) -kohinaa ja voivat aiheuttaa kuitujen epälineaarisuuden vääristymiä pitkällä lähetysetäisyydellä. Joten EDFA:t eivät poistaneet regeneroinnin tarvetta kokonaan, mutta antoivat signaalien kulkea useita 80 km hyppyjä ennen kuin regenerointia tarvittiin. Koska EDFA:t olivat halvempia kuin täysi regenerointi, suunniteltiin nopeasti järjestelmät, joissa käytettiin 1550 nm:n lasereita silloisen 1300 nm:n sijasta.
Sitten tuli "ah ha" hetki. Koska EDFA:t vain replikoivat sisään tulevia fotoneja ja lähettivät ulos lisää saman aallonpituuden fotoneja, kaksi tai useampi kanava voitiin vahvistaa samassa EDFA:ssa ilman ylikuulumista. DWDM:llä yksi EDFA voi vahvistaa kaikki kuidun kanavat kerralla, jos ne sopivat EDFA-vahvistuksen alueelle. DWDM salli sitten kuitujen lisäksi myös vahvistimien monikäyttöisen käytön. Yhden regenerointipiirin sijaan jokaista kanavaa kohden, jokaiselle kuidulle oli nyt yksi EDFA. Yksi kuitu ja yhden vahvistimen ketju40~100 km voisi tukea 96 erilaista tietovirtaa.Regeneraattoreita tarvitaan vielä nykyäänkin 1 200–3 500 km välein, kun kertynyt EDFA ASE -kohina ylittää kynnyksen, jonka digitaalinen signaaliprosessori ja virheenkorjauskoodekki voivat käsitellä.
Tietenkin, koska EDFA:n vahvistusalue oli rajoitettu noin 40 nm:iin spektrin leveydestä, painotettiin tietysti eri optisten aallonpituuksien sovittamista mahdollisimman lähelle toisiaan. Nykyiset järjestelmät sijoittavat kanavat 50GHz eli noin 0,4 nm:n etäisyydelle toisistaan, ja sankarikokeet ovat tehneet paljon enemmän.
Samanaikaisesti uudet tekniikat ovat lisänneet kaistanleveyttä kanavaa kohden 100 Gbps:iin käyttämällä johdonmukaisia tekniikoita, joista olemme keskustelleet muissa blogikirjoituksissa. Joten yksi kuitu, joka 1990-luvun alussa olisi kuljettanut 2,5 Gbps tietoa, pystyy nyt kuljettamaan lähes 10 terabittiä sekunnissa tietoa ja voimme katsella elokuvia toiselta puolelta maapalloa.
