Il Wdm (Wavelength Division Multiplexing) è una tecnologia che combina multiple lunghezze d’onda su una fibra a modalità singola per aumentare la capacità della larghezza di banda in una rete. Può essere classificato come Cwdm (Coarse Wdm) o come Dwdm (Dense Wdm); il Cwdm è più economico, in quanto lo spazio fra i canali (cioè lo spazio fra le lunghezze d’onda) è notevole, ma il potenziale di scalabilità è limitato. Molti operatori selezionano la tecnologia Cwdm per l’accesso Metro e le reti enterprise per diversi clienti, servizi e protocolli. Le lunghezze d’onda della griglia Cwdm sono nel range di 1270-1610 nm. Una spaziatura nominale della lunghezza d’onda centrale non inferiore a 20 nm è necessaria per i laser non raffreddati e i filtri per banda passante larga. Per essere compatibile con le attuali tecnologie di filtraggio, la variazione della lunghezza d’onda sorgente attesa deve essere di ± 6-7 nm. Due sono i fattori che incidono sulla variazione nella lunghezza d’onda: le tolleranze di fabbricazione e i laser non raffreddati. Ciò causa una deriva nella lunghezza d’onda con la temperatura (nell’ambito del range di temperatura specifico del laser). Le fibre ottiche in modalità singola mostrano una significativa attenuazione intorno ai 1400 nm a causa del picco di assorbimento dell’acqua. Di conseguenza, il numero di canali Cwdm utilizzati scende a 12: 3 nel range 1310-1350 nm e 9 nel range 1450-1610 nm. Le tipiche distanze di trasmissione (non amplificata) sono nel range di 40-80 km a causa delle limitazioni di potenza delle sorgenti di laser non raffreddati (circa 4 dBm max) utilizzate nei sistemi Cwdm e l'aumento nelle perdite causato dall'aggiunta di dispositivi più passivi (optical-add/drop-multiplexer, multiplexer/demultiplexer e moduli di compensazione della dispersione) alle reti, soprattutto per velocità dati di 10-Gbit/sec. A volte è desiderabile espandere le distanze di trasmissione oltre questo range o incrementare i budget per questi sistemi. Gli Edfa, che sono in genere utilizzati negli schemi di trasmissione Dwdm, non sono pratici perché il profilo della loro larghezza di banda a guadagno limitato restringe il loro uso in una piccola porzione dello spettro Cwdm, mentre il Dwdm copre solo le bande C e L. Senza l'uso di amplificatori, il necessario investimento in una rete Cwdm è molto più ridotto e per questo motivo avere diversi punti di accesso diventa vantaggioso. La possibilità di offrire punti di accesso multipli (rete rigenerata) rende la rete Cwdm ideale per le reti regionali o Metro, in quanto la sua flessibilità permette di aggiungere o limitare il traffico in diversi punti. Una rete rigenerata elimina la necessità del rapporto segnale-rumore ottico e le complessità ad esso inerente, contribuendo quindi a ridurre i costi associati alla pianificazione delle reti e al loro test.
Metodi diversi per testare il Cwdm
Vi sono diversi modi per testare una rete Cwdm; si può utilizzare un misuratore di potenza con filtro, un analizzatore a canale ottico o un analizzatore di spettro ottico.
• Misuratore di potenza con un filtro - Un misuratore di potenza standard misurerà la luce totale sul rilevatore nell'ambito della gamma del suo sensore, vale a dire circa 850-1650 nm. Poiché un sistema Cwdm è formato da diverse lunghezze d'onda, un misuratore di potenza, da solo, non potrà offrire i necessari dettagli, ma se viene accoppiato a un filtro Cwdm standard, la potenza di ciascun canale potrà essere misurata. La combinazione dell'MP e di un filtro è il metodo più economico fra quelli discussi in questa sede. Il metodo non consente di testare la lunghezza d'onda di un canale e quindi non è possibile valutare la lunghezza d'onda effettiva o la deriva del canale, secondo standard prefissati.
• Analizzatore a canale ottico - Un'analizzatore a canale ottico è un'unità che alloggia diversi rivelatori MP, con componenti ottici fissi che indirizzano i diversi canali Cwdm ai rivelatori.
• Analizzatore di spettro ottico - Il tradizionale analizzatore di spettro ottico è un tester più complesso, che offre più funzioni rispetto ai due metodi di test appena menzionati. Questo tipo di analizzatore offre capacità di collaudo per Dwdm e Cwdm complete e in genere è un'unità dedicata, molto più costosa e con parti in movimento. L'analizzatore di spettro ottico offrirà i risultati più accurati per una rete Cwdm ed è altamente configurabile. Lo strumento è tuttavia abbastanza complicato da usare ed è una soluzione costosa. Ciascun metodo presenta diversi gradi di complessità, margine di errore e ovviamente costo.
La tecnologia degli analizzatori a canale ottici
Un analizzatore a canale ottico è basato su un monocromatore, privo di parti in movimento. Il principio del monocromatore è a sua volta basato sulla diffrazione della luce nei suoi componenti spettrali (fasci) da parte di un reticolo. Un reticolo di diffrazione è uno specchio con solchi sulla sua superficie. Le direzioni dei fasci dipendono dalla spaziatura del reticolo e la lunghezza d'onda del segnale. I fasci sono infine raccolti da un rivelatore a serie. L'elemento rivelatore consente una misurazione e una elaborazione quasi paralleli. Poiché l'analizzatore utilizza la tecnologia di un misuratore di potenza, è possibile progettarlo senza parti mobili a un prezzo ragionevole, in una pratica unità portatile. Questo concetto garantisce una modalità di test di una rete Cwdm più rapida di qualsiasi analizzatore di spettro ottico e consente a una singola connessione di misurare la potenza e la lunghezza d'onda dei 18 canali Cwdm e di monitorarne la deriva nel tempo.
L’effetto della temperatura su una rete Cwdm
Per una valutazione di una rete di accesso Cwdm è necessario controllare i parametri del layer fisico e i valori del punto a punto multicanale o i link strutturati ad anello. Poiché questi laser passano attraverso filtri, che non sono piatti, una deriva della lunghezza d'onda viene in genere considerata un problema di potenza, non della lunghezza d'onda in sé. È quindi fondamentale poter misurare sia la potenza che la lunghezza d'onda, per poter determinare o prevenire la causa del problema. Come menzionato in precedenza, l'effetto della temperatura sui laser Cwdm è osservabile per via della grande tolleranza della larghezza di banda e la possibilità di utilizzare laser non raffreddati, che variano con la temperatura. L'output dei laser Cwdm sarà inoltre influenzato da eventuali variazioni nella temperatura. Il canale più soggetto alla deriva della lunghezza d'onda è il 18, mentre il canale 1 è quello maggiormente esposto alla deriva in termini di potenza di uscita. In altre parole, diversi canali sono influenzati in modo diverso dal cambiamento della temperatura. Questo comportamento può essere agevolmente monitorato e visualizzato tramite l'analizzatore per tutti i canali o per ciascun canale.
Verifica della conformità di rete secondo la ITU-T G.695
Le raccomandazioni ITU-T G.695 offrono i parametri del layer fisico per le interfacce Cwdm a canale singolo e multiplo. L'obiettivo è offrire una compatibilità multi-vendor. I sistemi Cwdm possono essere implementati in una struttura punto a punto o ad anello. Queste raccomandazioni considerano solo le interfacce multicanale non amplificate. Per agevolare la verifica della conformità di una rete Cwdm con le raccomandazioni ITU-T G.695, Anritsu ha sviluppato un apposito tester per Cwdm, il cosiddetto Network Master Oca (Optical Channel Analyzer). Il Network Master Oca è un dispositivo di campo modulare ideato per misurare la potenza e la lunghezza d'onda sui 18 canali della rete Cwdm e monitorarne la deriva nel tempo. Disponibile in un formato portatile, leggero, solido e di dimensioni ridotte, questo strumento di facile utilizzo è ideale per l'installazione, la manutenzione e la risoluzione dei problemi delle reti di accesso Cwdm. Offrendo una visione d'insieme di tutti i canali Cwdm, visualizzati sotto forma di grafico o finestra con tabella sul grande schermo dello strumento, assieme alle diverse funzioni di deriva che consentono la caratterizzazione a lungo termine dei canali, il Network Master Oca consente una rapida e affidabile misurazione dei parametri della rete Cwdm in ogni ambiente. L'interfaccia software è stata attentamente sviluppata per agevolare la qualifica dei link Cwdm e non richiede praticamente alcun addestramento per la caratterizzazione di una rete Cwdm. Le soglie di allarme per tutte le configurazioni definite nelle raccomandazioni ITU-T G.695 sono memorizzati nell'Oca per un agevole test "Go/NoGo". L'interfaccia del menu che consente di attivare le soglie di allarme più appropriate al punto di misurazione di riferimento della rete Cwdm. Il codice di applicazione della rete testata può essere selezionato nel menu dell'Oca. Tutte le impostazioni degli allarmi per i codici di applicazione ITU-T G.695 sono visualizzabili nel menu dell'Oca selezionando il pulsante “Power Alarms” o “Wavelength Alarms”. I valori di tolleranza minimi e massimi sono visualizzati sotto forma di tabella. Gli operatori possono modificare i limiti di questi allarmi, a seconda del livello di conformità allo standard ITU-T. In base a questo menu degli allarmi, gli operatori possono scegliere di confrontare le prestazioni della loro rete Cwdm con i valori target definiti nelle raccomandazioni ITU-T o di definire i propri criteri, a seconda della propria architettura e obiettivo. Gli indicatori in rosso saranno quindi riprodotti in ciascuna visualizzazione a grafico o tabella, secondo i valori limite della potenza e della lunghezza d'onda raccomandati da ITU-T G.695, come è visibile nella Fig. 5. Nella pagina precedente, un canale è stato simulato sulla base dei valori target, conformemente al codice di applicazione B-C8S1-1D2, all'inizio del test, con una potenza eccessiva di +7 dBm sulla lunghezza d'onda centrale di 1544.0 nm, rispetto alla banda consentita per il canale Cwdm di 1551 nm. La potenza del canale rilevata e i valori della lunghezza d'onda sono visualizzati in rosso nei display a grafico e a tabella dell'Oca. Sono inoltre visualizzati negli allarmi all'inizio del test di deriva; sui display dell'Oca possiamo vedere che il canale si sposta al di fuori dell'area degli allarmi dopo un determinato periodo a causa, per esempio, di cambiamenti ambientali. Con questi display, estremamente chiari, l'Oca è in grado di fornire un quadro preciso della rete Cwdm, sia istantaneamente sia nel tempo, facilitando la messa in esercizio e la risoluzione dei problemi del link.
