Как устроен CWDM мультиплексор (MUX/DEMUX) внутри

У многих инженеров по сетевым технологиям, работающим с системами спектрального уплотнения, возникает два вопроса по поводу CWDM мультиплексоров. Первый – как они устроены? Второй – почему на разных портах устройства возникают разные затухания? У обоих этих вопросов один ответ, так как разница в потерях на портах устройства является прямым следствием его конструкции. Об этом мы расскажем на этой странице.

Кротко о том, что такое CWDM мультиплексор

Эта пассивное устройство, которое формирует из нескольких оптических сигналов на разных длинах волн один общий. Говоря проще – “сливает” сигналы в один групповой.

Устройство, которое выполняет обратную функцию, называется “демультиплексор”.

В результате, множество сигналов могут быть переданы по одному оптическому волокну. При этом потоки данных полностью независимы друг от друга.

В настоящее время мультиплексоры и демультиплексоры не производят как независимые устройства, а выполняются в виде одного единого (на фото справа). Чаще всего его называют “CWDM MUX/DEMUX”.

Внутреннее устройство CWDM мультиплексора

Он устроен гораздо проще, чем думают многие. Если вы обратите внимание на устройство на фото выше, то увидите, что он выполнен в металлическом корпусе. Это самый популярный вид исполнения мультиплексора, так как он удобен для размещения в монтажной стойке 19``.

Внутри металлического корпуса располагается пластиковая коробка, из которой выходят оптические шнуры. К примеру, для мультиплексора для 8 длин волн этих шнуров может быть от 9 до 11.

8 из них – это входы/выходы для сигналов на каждой длине волны (лямбде).

1 шнур используется как вход/выход для группового сигнала. Его чаще всего называют “COM”.

1 шнур может принадлежать порту “UPG” (от английского слова “upgrade”). Такой порт служит для объединения двух или более мультиплексоров в один.

1 шнур может принадлежать порту “MON” (от английского слова “monitor”). Он отделяет небольшую долю группового сигнала и позволяет вам анализировать его. Это весьма удобно, так как для анализа сигнала ничего не нужно отключать, а система будет работать без изменений. Обычно, на порт “MON” отделяется 3% мощности.

Что внутри пластиковой коробки

Чтобы это стало просто и понятно, нам нужно познакомиться с другим оптическим устройством, которое называется “CWDM фильтр”. На данный момент фильтры являются основой построения всех пассивных устройств CWDM: мультиплексоров и OADM модулей.

У CWDM фильтра есть 3 входа(выхода). Они называются: “COM”, “PASS” и “REFLECT”. На фото справа видно 3 оптических волокна, выходящих из корпуса устройства.

Фильтр отделяет(или добавляет) сигнал только с какой-либо одной длиной волны.

Размер этого оптического устройства очень маленький, по габаритам его можно сравнить со спичкой.

CWDM мультиплексор состоит из соединенных последовательно фильтров. Количество фильтров равно количеству длин волн в мультиплексоре. Если вы вскроете пластиковый корпус, то обнаружите там N маленьких цилиндров, соединенных друг с другом оптическими волокнами.

Технология производства CWDM мультиплексоров очень простая. Прямо на заводе сидит рабочий и сваривает волокна, выходящие их фильтров друг с другом. После того, как все сварки выполнены, фильтры укладывают в пластиковый корпус и заливают компаундом.

В производстве пассивных устройств CWDM преобладает ручной труд. К нашему счастью, китайцы любят трудиться и делают это недорого.

В будущем, все может измениться, так как зарплаты в Китае растут очень высокими темпами. Каждый год оплата труда на фабриках растет на 5-10%. Видимо, это увеличение зарплат и делает людей на плакате слева такими счастливыми (шутка, этому плакату уже более 40 лет).

Про ручной труд мы упомянули не случайно, и из этого факта необходимо сделать важный вывод. CWDM мультиплексоры, поставляемые на российский рынок из КНР, могут очень сильно отличаться по качеству.

Некоторые фабрики собирают CWDM мультиплексоры из готовых фильтров, а некоторые собирают их сами. Серьезной разницы в цене и качество готового продукта это не дает. Важна культура на производстве.

Почему на разных портах мультиплексора CWDM разное затухание

Каждый фильтр вносит в групповой сигнал некоторое затухание. Соответственно, чем больше фильтров прошел свет, тем он слабее. Сигнал, отфильтрованный на самом первом каскаде мультиплексора, почти не имеет потерь. Сигнал, отфильтрованный последним каскадом, - самый слабый из всех. Затухание на “худшем” канале может достигать 5 дБ.

Печальная новость. Никаких точных стандартов последовательности фильтров друг за другом нет, и каждый производитель имеет свое собственное мнение на этот счет. Предсказать заранее, какой канал будет лучшим или худшим по затуханию невозможно.

Порты UPG (upgrade) и MON (monitor)

Порт UPG устроен очень просто. Это выход последнего фильтра. Именно поэтому наличие этого порта почти не сказывается на цене мультиплексора. Можно сказать, что он при производстве обходится полностью бесплатно. Многие поставщики оборудования из КНР в Россию сейчас привозят мультиплексоры только с UPG портом.

Порт MON более сложен в реализации и уже не является “бесплатным”. Для его реализации внутрь устройства устанавливается отдельный сплиттер (splitter) – это устройство, которое разделяет сигнал в пропорции 3% : 97%. 3% отделяется на порт MON, а 97% уходит в мультиплексор. Стоимость порта MON в производстве в Китае составляет около 10 американских долларов.

Если вы приобретете фильтры, то вполне можете при помощи сварочного аппарата произвести CWDM мультиплексор самостоятельно. Многие компании-поставщики оборудования в России так и делают.