光波長帯域の進化
光ファイバ通信システムでは、本来のOバンドからU/XLバンドまで、いくつかの伝送帯域が定義され、標準化されています。EバンドとU/XLバンドは伝送損失が大きいため、一般的に避けられています。Eバンドは水のピーク領域を表し、U/XLバンドは石英ガラスの透過窓の端に存在しています。
都市間やメトロのリング・ファイバはすでに、帯域幅を広げるために複数の波長で信号を伝送しています。家庭に入る光ファイバも近い将来、同じようになるだろう。現在、時分割多重(TDM)に基づくもの、波長分割多重(WDM)に基づくものなど、数種類の光通信システムが開発されています。本文では、主にこの2つの高性能システムについて述べることで、光波長帯の進化を表現することにします。
波長分割多重(WDM)
通常、WDMシステムは粗波長分割多重(CWDM)と高密度波長分割多重(DWDM)に分けられます。
高密度波長分割多重(DWDM)
DWDMシステムは、バックボーン光ネットワークの帯域幅ニーズの高まりに対応するために開発されました。波長帯の間隔が狭い(通常は0.2nm)ため、波長数が増え、1本のファイバで数テラビット/秒(Tbps)のデータレートを実現できます。
これらのシステムは、まず光Cバンドのレーザー光の波長用に開発され、その後、ガラスファイバの減衰率が最も低く、光増幅が可能な波長を利用してLバンド用に開発されました。エルビウム添加ファイバ増幅器(これらの波長で動作するEDFA)は、これらのシステムを可能にする重要な技術です。WDMシステムは同時に多くの波長を使用するため、減衰が大きくなる可能性があります。そのため、光増幅技術が導入されていました。ラマン増幅とエルビウム添加ファイバ増幅器は、WDMシステムでよく使われる2つの種類です。
「無制限の帯域幅」というニーズに応えるためには、DWDMをより多くの帯域に拡張する必要があると考えられていました。しかし将来的には、Lバンドも有用であることが判明するだろう。LバンドではEDFAの効率が低いため、1485nmに近いポンピング波長でラマン増幅技術の利用が見直されるでしょう。
粗波長分割多重(CWDM)
CWDMはWDMの低コスト版です。一般に、これらのシステムは増幅されないため、範囲が限定されます。通常、温度安定化されていない安価な光源を使用します。波長間のギャップを大きくする必要があり、通常は20nmになります。もちろん、これにより使用できる波長の数が減るため、使用可能な帯域幅の合計も減少します。
現在のシステムでは、Sバンド、Cバンド、Lバンドが使用されているが、これはこれらのバンドがグラスファイバの光損失が少ない自然な領域にあるからです。OバンドとEバンド(1310nmから1450nm)への拡張は可能ですが、最新のファイバで1310nmの領域を使用することで発生する損失の結果、システムの到達距離(ファイバ内で光が移動でき、かつ増幅なしで良好な信号を提供できる距離)は低下します。
時分割多重(TDM)
TDMシステムは、1つの波長帯域または2つの波長帯域(各方向に1つの波長帯域を割り当てる)を使用します。TDMソリューションは現在、ファイバ・ツー・ザ・ホーム(FTTH)技術の導入で注目を集めています。EPONとGPONはどちらもTDMシステムです。GPONの標準的な帯域幅割り当てでは、アップストリームに1260~1360nm、ダウンストリームに1440~1500nm、ケーブルTVビデオ用に1550~1560nmが必要です。
帯域幅需要の増加に対応するためには、これらのシステムのアップグレードが必要になります。TDMとCWDM(あるいはDWDM)は、同じ敷設済みネットワーク・ファイバ内で共存しなければならなくなるという予測もあります。これを実現するため、標準化団体では、現在設置されている顧客に対して、非GPON波長をブロックするフィルタを定義する作業が進められています。このため、CWDM部分はGPON用に確保された波長帯域から遠く離れた波長帯域を使用する必要があります。その結果、LバンドまたはCバンドとLバンドを使用する必要があり、ビデオは使用されません。
結論
いずれの場合も、現在および将来のシステムの高性能を確保するのに十分な性能が実証されています。この記事から、オリジナルのOバンドが、広帯域の急速な発展を満足させるものではなくなっていることがわかります。そして、光バンドの進化は、より多くの波長バンドが必要とされることを意味します。今後、FTTHアプリケーションの増加に伴い、光伝送システムにおいてCバンドとLバンドがますます重要な役割を果たすことは間違いありません。
お勧めの記事
メールアドレス
-
レイヤ2(L2)スイッチとレイヤ3(L3)スイッチ、ルーターとの違いは?
2022年06月20日
-
ハブ、スイッチ(スイッチングハブ)、ルーターとは?違いを解説
2022年06月20日
-
電源コードの種類・規格について:国内規格と海外規格の選定
2022年06月09日
-
PoEインジェクター(パワーインジェクター)とは?
2022年06月24日
-
SFP・SFP+・SFP28・QSFP・QSFP28とは?規格、仕様、性能、選び方について解説
2022年06月10日