Đã gần 20 năm kể từ khiDWDM xuất hiện cùng với sự ra đời của Ciena về hệ thống 16 kênh vào tháng 3 năm 1996, và trong hai thập kỷ qua, nó đã tạo ra một cuộc cách mạng trong việc truyền tải thông tin trên một khoảng cách dài. DWDM phổ biến đến mức chúng ta thường quên rằng đã có một thời gian nó không tồn tại và khi truy cập thông tin từ bên kia địa cầu rất tốn kém và chậm chạp. Giờ đây, chúng tôi không nghĩ gì đến việc tải xuống một bộ phim hoặc thực hiện một cuộc gọi IP qua các đại dương và lục địa. Các hệ thống hiện tại thường có 96 kênhmỗi sợi quang, mỗi trong số đó có thể chạy ở100Gb / giây, so với 2,5Gbps trên mỗi kênh trong hệ thống ban đầu. Tất cả những điều này khiến tôi suy nghĩ về việc thường phải có hai đổi mới kết hợp với nhau để tạo nên một cuộc cách mạng. Máy tính cá nhân đã không cách mạng hóa cuộc sống văn phòng cho đến khi chúng được kết hợp với máy in laser. Tương tự, lợi ích của DWDM là rất lớn vì bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium (EDFAs).
DWDM là viết tắt của cụm từ ghép kênh phân chia theo bước sóng dày đặc, là một cách nói phức tạp, vì các photon không tương tác với nhau (ít nhất là không nhiều) các tín hiệu khác nhau trên các bước sóng ánh sáng khác nhau có thể được kết hợp trên một sợi quang, truyền sang sợi kia kết thúc, được phân tách và phát hiện độc lập, do đó tăng khả năng mang của sợi quang theo số kênh hiện có. Trên thực tế, WDM cũ, không dày đặc, đã được sử dụng một thời gian với 2, 3 hoặc 4 kênh trong các trường hợp đặc biệt. Không có gì đặc biệt khó khăn về việc xây dựng một hệ thống DWDM cơ bản. Công nghệ ban đầu được sử dụng để kết hợp và tách các bước sóng là các bộ lọc giao thoa màng mỏng đã được phát triển ở mức độ cao vào những năm 19thứ tựThế kỷ. (Bây giờ là một 'ngày các mạch tích hợp quang tử được gọi là Arrayed Waveguide Gratings, hoặcAWGđược sử dụng để thực hiện chức năng này.) Nhưng cho đến khi EDFA ra đời, không có nhiều lợi ích từ DWDM.
Quá trình truyền dữ liệu bằng sợi quang bắt đầu vào những năm 1970 với việc phát hiện ra rằng một số kính nhất định có độ suy hao quang học rất thấp trong vùng quang phổ hồng ngoại gần và những kính này có thể được tạo thành các sợi sẽ dẫn ánh sáng từ đầu này sang đầu kia, giữ cho nó không bị giới hạn. và phân phối nó nguyên vẹn, mặc dù bị giảm đi do mất mát và phân tán. Với sự phát triển nhiều của sợi, laser và máy dò, các hệ thống đã được xây dựng có thể truyền thông tin quang học trong 80 km trước khi cần phải "tái tạo" tín hiệu. Quá trình tái tạo liên quan đến việc phát hiện ánh sáng, sử dụng một mạch kỹ thuật số điện tử để tái tạo lại thông tin và sau đó truyền lại nó trên một tia laser khác. 80kmxa hơn nhiều so với các hệ thống truyền dẫn vi ba "đường ngắm" hiện tại có thể đi, và truyền dẫn cáp quang đã được chấp nhận trên quy mô rộng. Mặc dù 80 km là một cải tiến đáng kể, nó vẫn có nghĩa là sẽ cần rất nhiều mạch tái sinh giữa LA và New York. Với một mạch tái tạo cần cho mỗi kênh sau mỗi 80 km, việc tái tạo trở thành yếu tố hạn chế trong truyền dẫn quang và DWDM không khả thi lắm. Các bộ lọc đắt tiền sau đó sẽ phải được sử dụng sau mỗi 80 km để tách ánh sáng cho mỗi kênh trước khi tái tạo và để kết hợp lại các kênh sau khi tái tạo.
Vì quá trình tái tạo toàn bộ rất tốn kém, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm những cách khác để mở rộng phạm vi tiếp cận của hệ thống truyền dẫn cáp quang. Vào cuối những năm 1980, Erbuim Doped Fiber Amplifers (EDFA) đã xuất hiện trên thị trường. EDFA bao gồm sợi quang được pha tạp với các nguyên tử Erbium, khi được bơm bằng tia laser có bước sóng khác, sẽ tạo ra một môi trường khuếch đại sẽ khuếch đại ánh sáng trong dải gần bước sóng 1550nm. EDFA cho phép khuếch đại tín hiệu quang trong sợi có thể chống lại các ảnh hưởng của suy hao quang, nhưng không thể khắc phục các ảnh hưởng của tán sắc và các suy giảm khác. Trên thực tế, EDFA tạo ra nhiễu phát xạ tự phát (ASE) được khuếch đại và có thể gây ra biến dạng phi tuyến của sợi quang trong một khoảng cách truyền dài. Vì vậy, EDFA đã không loại bỏ hoàn toàn nhu cầu tái tạo, nhưng cho phép các tín hiệu đi nhiều bước 80 km trước khi cần tái tạo. Vì EDFA rẻ hơn so với tái tạo hoàn toàn, các hệ thống nhanh chóng được thiết kế sử dụng tia laser 1550nm thay vì 1300nm đang thịnh hành sau đó.
Sau đó đến khoảnh khắc "ah ha". Vì EDFA chỉ sao chép các photon đến và gửi ra nhiều photon hơn có cùng bước sóng, hai hoặc nhiều kênh có thể được khuếch đại trong cùng một EDFA mà không có nhiễu xuyên âm. Với DWDM, một EDFA có thể khuếch đại tất cả các kênh trong sợi quang cùng một lúc, miễn là chúng phù hợp với vùng của độ lợi EDFA. DWDM sau đó cho phép sử dụng nhiều lần không chỉ sợi quang mà còn cả bộ khuếch đại. Thay vì một mạch tái tạo cho mỗi kênh, giờ đây đã có một EDFA cho mỗi sợi. Một sợi quang đơn và một chuỗi một bộ khuếch đại mỗi40~100 km có thể hỗ trợ 96 luồng dữ liệu khác nhau.Ngày nay vẫn cần các bộ tái tạo, cứ sau 1.200 ~ 3.500 km, khi nhiễu EDFA ASE tích lũy vượt quá ngưỡng mà bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số và codec sửa lỗi có thể xử lý.
Tất nhiên, vì vùng khuếch đại của EDFA được giới hạn trong khoảng 40 nm của chiều rộng phổ, nên người ta nhấn mạnh vào việc lắp các bước sóng quang học khác nhau càng gần nhau càng tốt. Các hệ thống hiện tại đặt các kênh cách nhau 5 0 GHz hoặc xấp xỉ 0,4 nm và các thử nghiệm anh hùng đã làm được nhiều hơn thế.
Song song đó, các công nghệ mới đã tăng băng thông trên mỗi kênh lên 100 Gbps bằng cách sử dụng các kỹ thuật mạch lạc mà chúng ta đã thảo luận trong các bài đăng blog khác. Vì vậy, một sợi quang duy nhất vào đầu những năm 1990 có thể mang thông tin 2,5Gbps, bây giờ có thể truyền gần 10 Terabits / giây thông tin và chúng ta có thể xem phim từ bên kia địa cầu.
