Unter Wellenlängenmultiplex versteht man eine Technologie, bei der Signale unterschiedlicher Wellenlänge gemeinsam übertragen und wieder getrennt werden. Es wird allenfalls in der Glasfaserkommunikation verwendet, um Daten in mehreren Kanälen mit leicht unterschiedlichen Wellenlängen zu übertragen. Durch die Verwendung dieser Methode kann die Übertragungskapazität der Glasfaserverbindung erheblich verbessert werden, und die Nutzungseffizienz kann durch die Kombination aktiver Geräte wie Glasfaserverstärker verbessert werden. Zusätzlich zu Anwendungen in der Telekommunikation kann Wellenlängenmultiplex auch dort angewendet werden, wo eine einzelne Faser mehrere faseroptische Sensoren steuert.
WDM in Telekommunikationssystemen Theoretisch kann die extrem hohe Datenübertragungsrate in einem einzelnen Kanal die Grenze der Datenübertragungskapazität einer einzelnen Faser erreichen, was bedeutet, dass die entsprechende Kanalbandbreite sehr groß ist. Aufgrund der sehr großen Bandbreite des verlustarmen Übertragungsfensters der Silica-Singlemode-Faser (zig THz) ist die Datenrate zu diesem Zeitpunkt jedoch weitaus höher als die Datenrate, die der fotoelektrische Sender und Empfänger akzeptieren kann. Darüber hinaus haben verschiedene Streuungen in der Übertragungsfaser sehr negative Auswirkungen auf den breitbandigen Kanal, wodurch die Übertragungsentfernung stark eingeschränkt wird. Die Wellenlängenmultiplextechnologie kann dieses Problem lösen. Während die Übertragungsrate jedes Signals auf einem geeigneten Niveau (10 Gbit/s) gehalten wird, kann durch die Kombination mehrerer Signale eine sehr hohe Datenübertragungsrate erreicht werden. Gemäß den Standards der International Telecommunication Union (ITU) kann WDM in zwei Typen unterteilt werden: Beim Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM, ITU-Standard G.694.2 [7]) ist die Anzahl der Kanäle gering, beispielsweise vier oder acht, und der Kanalabstand von 20 nm relativ groß. Der nominale Wellenlängenbereich reicht von 1310 nm bis 1610 nm. Die Wellenlängentoleranz des Senders ist mit ±3 nm relativ groß, so dass Distributed-Feedback-Laser ohne Stabilisierungsmaßnahmen eingesetzt werden können. Die Übertragungsraten für einen einzelnen Kanal liegen typischerweise zwischen 1 und 3,125 Gbit/s. Die resultierende Gesamtdatenrate ist daher in Ballungsräumen nützlich, in denen Fiber-to-the-Home nicht implementiert ist. Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM, ITU-Standard G.694.1 [6]) ist ein Fall der Erweiterung auf sehr große Datenkapazitäten und wird auch häufig in Internet-Backbone-Netzwerken verwendet. Es enthält eine große Anzahl von Kanälen (40, 80, 160), daher ist der entsprechende Kanalabstand sehr klein, nämlich 12,5, 50, 100 GHz. Die Frequenzen aller Kanäle beziehen sich auf bestimmte 193,10 THz (1552,5 nm). Der Sender muss sehr enge Wellenlängentoleranzanforderungen erfüllen. Normalerweise ist der Sender ein temperaturstabilisierter Laser mit verteilter Rückkopplung. Die Übertragungsrate eines einzelnen Kanals liegt zwischen 1 und 10 Gbit/s und soll in Zukunft 40 Gbit/s erreichen. Aufgrund der großen Verstärkungsbandbreite von Erbium-dotierten Faserverstärkern können alle Kanäle im selben Gerät verstärkt werden (außer bei Anwendung des vollständigen CWDM-Wellenlängenbereichs). Probleme treten jedoch auf, wenn die Verstärkung wellenlängenabhängig ist oder wenn eine nichtlineare Wechselwirkung zwischen Glasfaser und Datenkanal vorliegt (Übersprechen, Kanalinterferenz). Durch die Kombination verschiedener Techniken, wie der Entwicklung von Breitband-(Dualband-)Faserverstärkern, Verstärkungsglättungsfiltern, nichtlinearer Datenrückkopplung usw., konnte dieses Problem erheblich verbessert werden. Systemparameter wie Kanalbandbreite, Kanalabstand, Übertragungsleistung, Faser- und Verstärkertypen, Modulationsformate und Dispersionskompensationsmechanismen müssen berücksichtigt werden, um das beste Gesamtleistungsniveau zu erreichen. Obwohl die aktuelle Glasfaserverbindung nur eine kleine Anzahl von Kanälen in einer einzigen Faser enthält, ist es auch notwendig, den Sender und Empfänger zu ersetzen, der den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Kanäle erfüllen kann, was kostengünstiger ist als der Austausch des gesamten Systems, um höhere Datenmengen zu erhalten Kapazität viel. Obwohl diese Lösung die Datenübertragungskapazität erheblich verbessert, sind keine zusätzlichen Glasfasern erforderlich. Neben der Erhöhung der Übertragungskapazität erhöht das Wellenlängenmultiplex auch die Flexibilität komplexer Kommunikationssysteme. An verschiedenen Stellen im System können unterschiedliche Datenkanäle vorhanden sein und andere Kanäle können flexibel extrahiert werden. In diesem Fall ist ein Add-Drop-Multiplexer erforderlich, und dieser Zeitraum kann entsprechend der Wellenlänge des Datenkanals in den Kanal eingefügt oder aus dem Kanal extrahiert werden. Add-Drop-Multiplexer können das System flexibel umkonfigurieren, um Datenverbindungen für eine große Anzahl von Benutzern an verschiedenen Standorten bereitzustellen. In vielen Fällen kann das Wellenlängenmultiplex durch Zeitmultiplex (TDM) ersetzt werden. Beim Zeitmultiplex werden verschiedene Kanäle nach der Ankunftszeit und nicht nach der Wellenlänge unterschieden.
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