Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 43

Dense Wavelength Division Multiplex (DWDM) – Strukturupdate im WAN

24.09.2009 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Die Dense-Wavelength-Division-Multiplex-Technik (DWDM) revolutioniert mit ihrem dreidimensionalen Signal-Multiplexing die optischen Netze; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Die Dense-Wavelength-Division-Multiplex-Technik (DWDM) revolutioniert mit ihrem dreidimensionalen Signal-Multiplexing die optischen Netze; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Das Besondere an optischen Netzen

Das Besondere an optischen Netzen ist die Spektralpartitionierung, bei der auf unterschiedlichen benachbarten Wellenlängen unterschiedliche Informationen aufgeprägt werden. Statt einzelner, durch die Geometrie und weiteren Eigenschaften der Glasfasern gegebenen Wellenlängen benutzt man Bereiche um diese Wellenlängen herum. Pro Frequenzband erzeugt man so 4, 8, 20, 40 oder mehr Kanäle. In 2001 hat Nortel Networks bereits Systeme mit 230 Kanälen vorgestellt, in der Forschung spricht man bereits über Systeme mit 1.000 und mehr Kanälen.

Was in einem Kanal übertragen werden kann, hängt von der optischen Sende- und Empfangstechnik ab. Hier sind besonders die integrierten Vertikalemitterhalbleiterlaserdioden (VCSELs) interessant. Wir besprechen die optische Übertragungstechnik noch genauer, aber bis dahin sei festgehalten, dass VCSELs für Übertragungsleistungen von 5 und 10 Gigabit/s. bereits verkauft und benutzt werden und VCSELs für 20, 40 und 100 Gigabit/s. unmittelbar bevorstehen.

Der optische Übertragungskanal

Jeder optische Übertragungskanal besteht aus einem Sender, z.B. einer solchen VCSEL, einem Modulator, mit dem der von dem Lichtsender erzeugte Laserstrahl im Sinne der zu übertragenden Zeichenschwingung moduliert wird, der optischen Übertragungsstrecke und einem entsprechenden Empfänger mit Demodulator.

Die optischen Übertragungskanäle werden durch im Weiteren passive optische Einheiten auf die Glasfaser gemultiplext bzw. aus der Faser demultiplext. Man kann sich das passive optische Multiplexen und Demultiplexen wie bei einem Prisma vorstellen, welches ja weißes oder anders gemischtes Licht in seine Bestandteile zerlegt (Demultiplex) bzw. in der anderen Richtung aus Lichtquellen unterschiedlicher Frequenz bzw. Wellenlängen ein Mischsignal erzeugen kann (Multiplex).

Dies ist der fundamentale Unterschied zu den bisherigen optischen Übertragungssystemen, bei denen der Multiplex auf der elektrischen Ebene stattfindet und nur ein Lichtsignal erzeugt wird.

Geht man also von einem üblichen mehradrigen Glasfaserkabel aus, so erzeugt die Spektralpartitionierung einen dreidimensionalen Multiplex:

  • Im Kabel befinden sich mehrere Fasern (Raummultiplex)
  • Jede Faser unterstützt mehrere Wellenlängenbereiche, auch wenn davon in der Praxis meist nur einer benutzt wird (Wellenlängenmultiplex, grob)
  • Jeder Wellenlängenbereich lässt sich in einzelne Kanäle aufteilen, die auch in Anlehnung an das in der Physik benutzte Symbol für die Wellenlänge als Lambda-Kanäle bezeichnet werden (Wellenlängenmultiplex, fein)
  • Jeder Lambda-Kanal hat auch in einem Billigsystem eine Leistung weit jenseits des Gigabits/s, meist 10 oder mehr Gigabit/s. und kann deshalb noch elektrisch aufgeteilt werden (TDM-Kanäle, Zeitmultiplex)

Große Carrier-DWDM-Systeme nutzen alle drei Multiplexdimensionen. Kleine Systeme, wie z.B. ein 10 Gigabit Ethernet nutzen ggf. einen festen CWDM-Multiplex mit 4 X 2,5 Gigabit/s, treten aber dem Benutzer gegenüber als einfacher Kanal in Erscheinung.

Möchte man optische Netze verstehen und sicher in der Terminologie sein, muss man die unterschiedlichen Multiplexdimensionen berücksichtigen. Aber damit noch nicht genug.

weiter mit: Die Organisation optischer Netze

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