波長分割多重

光ファイバー通信において、波長分割多重（WDM ）は、異なる波長（色）のレーザー光を使用して、多数の光搬送信号を1本の光ファイバーに多重化する技術です。[ 1 ]この技術により、1本の光ファイバーで双方向通信（波長分割二重化とも呼ばれる）が可能になり、容量の倍増も可能になります。[ 1 ]

WDMという用語は一般に光搬送波に適用され、通常は波長で表されますが、周波数分割多重化は一般に無線搬送波に適用され、周波​​数で表されることの方が多いです。[ 2 ]これは、波長と周波数が同じ情報を伝達するため、単なる慣習的なものです。具体的には、周波数（単位はヘルツ、1秒あたりのサイクル数）に波長（1サイクルの物理的な長さ）を掛けると、搬送波の速度になります。真空中では、これは光速（通常は小文字のcで表されます）です。ガラスファイバーでは、速度は大幅に遅く、通常はcの約0.7倍です。実際のシステムのデータレートは、搬送周波数の数分の1です。

システム

WDMの動作原理
ラック19/21インチのWDM/DWDMシステム

WDMシステムは、送信機側のマルチプレクサを用いて複数の信号を結合し、受信機側のデマルチプレクサを用いて信号を分割する。[ 1 ]適切な種類の光ファイバを使用すれば、両方の機能を同時に実現し、光アドドロップマルチプレクサとして機能するデバイスを実現できる。従来、光フィルタリングデバイスとしてエタロン（薄膜コーティングされた光学ガラスを用いた安定した固体単一周波数ファブリ・ペロー干渉計）が使用されてきた。WDMには3つの異なるタイプがあり、そのうちの1つがWDMと呼ばれるため、この技術そのものについて議論する際には通常、 xWDMという表記法が用いられる。 [ 3 ]

この概念は1970年にデランジュ[ 4 ]によって初めて発表され、1980年までにWDMシステムは実験室で実現されました。最初のWDMシステムは2つの信号のみを結合していましたが、現代のシステムは160の信号を処理できるため、基本的なシステムをさらに拡張できます。1本の光ファイバーペアで100  Gbit/sのシステムを実現16  Tbit/s。320チャネルのシステムも存在します（12.5 GHzのチャネル間隔、下記参照）。

WDMシステムは、光ファイバーを敷設することなくネットワーク容量を拡張できるため、通信会社に広く採用されています。WDMと光増幅器を使用することで、バックボーンネットワークを全面的に改修することなく、光インフラにおいて複数世代の技術進歩に対応できます。特定のリンクの容量は、両端のマルチプレクサとデマルチプレクサをアップグレードするだけで拡張できます。

これは多くの場合、トランスポートネットワークの末端で光から電気、そして光への変換（O/E/O）を使用することで行われ、光インターフェースを備えた既存の機器との相互運用が可能になります。[ 3 ]

ほとんどのWDMシステムは、コア径9μmのシングルモード光ファイバーケーブルで動作します。一部のWDMシステムは、コア径50μmまたは62.5μmのマルチモード光ファイバーケーブル（構内ケーブルとも呼ばれます）でも使用できます。

初期のWDMシステムは高価で運用も複雑でした。しかし、近年の標準化とWDMシステムのダイナミクスに対する理解の深まりにより、WDMの導入コストは低下しました。

光受信機は、レーザー光源とは対照的に、広帯域デバイスとなる傾向があります。そのため、WDMシステムでは、デマルチプレクサが受信機の波長選択性を提供する必要があります。

WDM システムは、通常(WDM)、粗い(CWDM)、および高密度(DWDM) の 3 つの異なる波長パターンに分けられます。通常 WDM (BWDM と呼ばれることもあります) は、1 本のファイバーで 1310 および 1550 nm の 2 つの通常波長を使用します。粗い WDM は、シリカ ファイバーの複数の伝送ウィンドウにわたって最大 16 チャネルを提供します。高密度 WDM (DWDM) は、C バンド (1530 nm ～ 1565 nm) の伝送ウィンドウを使用しますが、チャネル間隔が高密度です。チャネル プランはさまざまですが、一般的な DWDM システムでは 100 GHz 間隔で 40 チャネル、または 50 GHz 間隔で 80 チャネルを使用します。一部のテクノロジでは、12.5 GHz 間隔が可能です (超高密度 WDM と呼ばれることもあります)。新しい増幅オプション (ラマン増幅) により、使用可能な波長を L バンド (1565 ～ 1625 nm) まで拡張でき、これらの数はほぼ 2 倍になります。

粗い波長分割多重方式（CWDM）は、DWDMとは対照的に、チャネル間隔を広げることで、それほど複雑ではない、したがってより安価なトランシーバ設計を可能にします。1本の光ファイバーで16チャネルを提供するために、CWDMは、OH散乱が発生する可能性のある臨界周波数を含む、第2および第3の伝送ウィンドウ（それぞれ1310/1550 nm）にまたがる周波数帯域全体を使用します。第2および第3の伝送ウィンドウ間の波長を使用する場合は、OHフリーのシリカ光ファイバーが推奨されます。[ 5 ]この領域を回避すると、チャネル47、49、51、53、55、57、59、61が残り、これらが最も一般的に使用されます。OS2光ファイバーを使用すると、ウォーターピークの問題は克服され、可能な18チャネルすべてを使用できます。

WDM、CWDM、DWDMは、単一の光ファイバ上で複数の波長の光を利用するという同じ概念に基づいていますが、波長間隔、チャネル数、そして光空間における多重化信号の増幅能力が異なります。エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA）はCバンドに効率的な広帯域増幅を提供し、ラマン増幅はLバンドの増幅機構を追加します。CWDMでは広帯域光増幅は利用できないため、光スパンは数十キロメートルに制限されます。

粗いWDM

10 Gbit/s WDM通信用SFP+トランシーバーシリーズ

もともと、粗波長分割多重（CWDM）という用語は非常に一般的な用語であり、複数の異なるチャネル構成を指していました。一般的に、これらの構成ではチャネル間隔と周波数の選択が制限されるため、EDFAは使用できませんでした。比較的最近のITUによる標準化以前は、CWDMの一般的な定義の一つは、1本の光ファイバに2つ以上の信号を多重化し、1つの信号を1550nm帯、もう1つの信号を1310nm帯とするものでした。

2002年、ITUはCWDM用のチャネル間隔グリッド（ITU-T G.694.2）を標準化しました。このグリッドは、1270 nmから1610 nmの波長を使用し、チャネル間隔は20 nmです。ITU G.694.2は2003年に改訂され、チャネル中心が1 nmシフトされたため、厳密には中心波長は1271 nmから1611 nmです。[ 6 ] 1470 nm未満の多くのCWDM波長は、1270～1470 nm帯域での減衰が増加するため、古いG.652仕様の光ファイバでは使用できないと考えられています。 G.652.CおよびG.652.D [ 7 ]規格に準拠した新しい光ファイバー（Corning SMF-28eやSamsung Widepassなど）は、1383nmにおける水関連の減衰ピークをほぼ排除し、メトロポリタンネットワーク内の18個のITU CWDMチャネルすべてをフルに活用できます。

最近のITU CWDM規格の主な特徴は、信号間隔がEDFAによる増幅に適していないことです。このため、2.5Gbit/s信号の場合、CWDM光伝送距離は都市圏アプリケーションに適した約60kmに制限されます。光周波数安定化要件が緩和されたため、CWDMの関連コストは非WDM光コンポーネントのコストに近づきます。

CWDMアプリケーション

CWDMはケーブルテレビネットワークで使用されており、ダウンストリーム信号とアップストリーム信号に異なる波長が使用されています。これらのシステムでは、使用される波長は大きく離れていることがよくあります。例えば、ダウンストリーム信号は1310nm、アップストリーム信号は1550nmといった具合です。

10GBASE -LX4 10 Gbit/s物理層規格は、1310 nm付近の4つの波長がそれぞれ1つの光信号を伝送するCWDMシステムの一例です。3.125 Gbit/sデータストリームは、10 Gbit/sの集約データを伝送するために使用されます。[ 8 ]

パッシブCWDMは、電力を消費しないCWDMの実装です。バンドパスフィルターやプリズムなどの受動的な光部品を用いて波長を分離します。多くのメーカーが、光ファイバーを家庭に導入するためにパッシブCWDMを推進しています。

高密度WDM

高密度波長分割多重(DWDM) とは、もともと 1550 nm 帯域内で多重化された光信号を指し、約 1525～1565 nm ( C 帯域)、または 1570～1610 nm ( L 帯域) の波長に有効な EDFA の機能 (およびコスト) を活用します。EDFA はもともと、SONET/SDH光電気光 (OEO) 再生器の置き換えとして開発されましたが、SONET/SDH 光電気光 (OEO)再生器はEDFA によって実質的に時代遅れになりました。EDFA は、変調ビット レートに関係なく、動作範囲内のあらゆる光信号を増幅できます。多波長信号に関しては、EDFA に十分なポンプ エネルギーがある限り、増幅帯域に多重化できる限り多くの光信号を増幅できます (ただし、信号密度は変調形式の選択によって制限されます)。したがって、EDFAは、既存のEDFAまたは長距離ルート上の一連のEDFAを維持しながら、リンクの両端の機器のみを交換することで、単一チャネル光リンクのビットレートをアップグレードすることを可能にします。さらに、EDFAを使用した単一波長リンクも同様に、リーズナブルなコストでWDMリンクにアップグレードできます。したがって、EDFAのコストは、1550 nm帯に多重化できるチャネル数に応じて最大限に活用されます。DWDMは、通信事業者やデータセンター間で大容量データを伝送するために使用されています。[ 9 ] [ 10 ]

DWDMシステム

この段階では、基本的な DWDM システムにはいくつかの主要コンポーネントが含まれています。

DWDM通信用WDMマルチプレクサ
  1. DWDM端末マルチプレクサ。端末マルチプレクサには、各データ信号用の波長変換トランスポンダ、光マルチプレクサ、および必要に応じて光増幅器（EDFA）が含まれます。各波長変換トランスポンダは、SONET/SDHなどのクライアント層からの光データ信号やその他のタイプのデータ信号を受信し、この信号を電気領域に変換し、1,550 nm帯のレーザーを使用して特定の波長で信号を再送信します。これらのデータ信号は、光マルチプレクサを使用して多波長光信号に結合され、単一のファイバー（SMF-28ファイバーなど）で伝送されます。端末マルチプレクサには、多波長光信号のパワー増幅用のローカル送信EDFAが含まれる場合と含まれない場合があります。1990年代半ばのDWDMシステムには4つまたは8つの波長変換トランスポンダが含まれていましたが、2000年頃までに、128の信号を伝送できる商用システムが利用可能になりました。
  2. 信号が光ファイバーを伝搬する際に生じる光パワーの損失を補うため、約80～100kmごとに中間中継器が設置されます。「多波長光信号」は、通常複数の増幅段で構成されるEDFAによって増幅されます。
  3. 中間光端末、または光アドドロップマルチプレクサ（OADM）です。これは、リモートサイトに到達するまでに最大140km以上を伝送される可能性のある多波長信号を増幅するリモート増幅サイトです。光ファイバーの断線や信号劣化の場所を特定するために、光診断およびテレメトリは、多くの場合、このようなサイトで抽出または挿入されます。より高度なシステム（ポイントツーポイントではなくなります）では、多波長光信号から複数の信号がローカルで除去およびドロップされることがあります。
  4. DWDM端末デマルチプレクサ。リモートサイトでは、光デマルチプレクサと1つ以上の波長変換トランスポンダで構成される端末デマルチプレクサが、多重波長光信号を個々のデータ信号に分離し、クライアント層システム（SONET/SDHなど）用の別々のファイバーに出力します。元々、このデマルチプレクシングは、一部のテレメトリを除いて完全にパッシブに実行されていました。これは、ほとんどのSONETシステムが1,550 nmの信号を受信できるためです。しかし、リモートのクライアント層システムへの伝送を可能にするため（およびデジタルドメインの信号整合性の判定を可能にするため）、このようなデマルチプレクスされた信号は通常、クライアント層システムに中継される前に、O/E/O出力トランスポンダに送信されます。多くの場合、出力トランスポンダの機能は入力トランスポンダの機能に統合されているため、ほとんどの商用システムには、1,550 nm（つまり、内部）側と外部（つまり、クライアント側）側の両方で双方向インターフェイスをサポートするトランスポンダが搭載されています。 40 GHz の公称動作をサポートする一部のシステムのトランスポンダーは、 ITU-T G.709標準で説明されているように、デジタル ラッパーテクノロジを介して前方誤り訂正(FEC)も実行する場合があります。
  5. 光監視チャネル (OSC)。これは、通常 EDFA 増幅帯域外の追加波長 (1,510 nm、1,620 nm、1,310 nm またはその他の専用波長) を使用するデータ チャネルです。OSC は、多波長光信号に関する情報と、光端末または EDFA サイトのリモート状態を伝送します。また、通常はリモート ソフトウェア アップグレードやユーザー (ネットワーク オペレータ) のネットワーク管理情報にも使用されます。これは、SONET の DCC (または監視チャネル) の多波長版です。ITU 標準では OSC に OC-3 信号構造を使用することが推奨されていますが、一部のベンダーはファースト イーサネットまたは別の信号形式を選択しています。クライアント データを含む 1550 nm 多波長信号とは異なり、OSC は常に中間増幅器サイトで終端され、そこで再送信前にローカル情報を受信します。

2002年にITU-T G.694.1 [ 11 ]周波数グリッドが導入されたことで、WDMを従来より標準的なSONET/SDHシステムに統合することが容易になりました。WDM波長は、光周波数で正確に100GHz（約0.8nm）間隔のグリッドに配置され、基準周波数は193.10THz（1,552.52nm）に固定されています。[ 12 ]メイングリッドは光ファイバー増幅器の帯域幅内に配置されていますが、より広い帯域幅に拡張できます。DWDMの最初の商用導入は、1996年6月にCiena CorporationによってSprintネットワークで行われました。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]今日のDWDMシステムは、最大160チャネルの動作で50GHzまたは25GHzのチャネル間隔を使用しています。[ 16 ]

DWDMシステムは、波長間隔が狭いため、CWDMよりも波長または周波数を安定して維持する必要があります。DWDMシステムでは、数GHz程度の非常に狭い周波数ウィンドウからのドリフトを防ぐために、レーザー送信機の精密な温度制御が求められます。さらに、DWDMは最大容量が大きいため、インターネットバックボーンなど、CWDMよりも通信階層の上位レベルで使用される傾向があり、そのため変調速度も高くなります。そのため、非常に高性能なDWDMデバイスの市場規模は小さくなります。こうした小型化と高性能化という要因により、DWDMシステムは一般的にCWDMよりも高価になります。

DWDMトランスポートシステムにおける最近のイノベーションには、40または80チャネルで動作可能な、プラガブルかつソフトウェアで調整可能なトランシーバモジュールが含まれています。これにより、少数のプラガブルデバイスで全波長範囲に対応できるため、個別の予備プラガブルモジュールの必要性が大幅に削減されます。

波長変換トランスポンダー

波長変換トランスポンダは、もともとクライアント層信号の送信波長を、DWDMシステムの1,550 nm帯の内部波長に変換していました。1,550 nmの外部波長は、システムのEDFAに必要な周波数安定性許容値や光出力を満たしていない可能性が高いため、変換が必要となる可能性が高くなります。

しかし、1990年代半ばには、波長変換トランスポンダに信号再生という追加機能が急速に導入されました。トランスポンダにおける信号再生は、1R、2R、3Rへと急速に進化し、オーバーヘッド監視型のマルチビットレート3R再生器へと発展しました。これらの違いを以下に概説します。

1R
再送信。初期のトランスポンダは、基本的に「ガベージイン、ガベージアウト」であり、出力は受信した光信号のアナログコピーに近く、信号のクリーンアップはほとんど行われませんでした。そのため、初期のDWDMシステムの適用範囲は限定されていました。信号が劣化しすぎる前に、クライアント層の受信機（おそらくは別のベンダー製）に信号を引き渡す必要があったためです。信号監視は基本的に、受信電力などの光ドメインパラメータに限定されていました。
2R
再時刻設定と再送信。このタイプのトランスポンダーはあまり普及しておらず、信号のクリーンアップには準デジタルのシュミットトリガ方式が採用されていました。このようなトランスポンダーは、基本的にアナログパラメータを参照することで、基本的な信号品質監視を行っていました。
3R
再時間、再送信、再整形。3Rトランスポンダーは完全にデジタル化されており、通常、A1やA2などのSONET/SDHセクション層のオーバーヘッドバイトを観測して信号品質の状態を判断できます。多くのシステムは2.5 Gbit/sトランスポンダーを提供しており、これは通常、OC-3/12/48信号、そして場合によってはギガビットイーサネットで3R再生を実行し、SONET/SDHセクション層のオーバーヘッドバイトを監視することで信号の状態を報告できることを意味します。多くのトランスポンダーは、双方向で完全なマルチレート3Rを実行できます。一部のベンダーは10 Gbit/sトランスポンダーを提供しており、これはOC-192までのすべてのレートでセクション層のオーバーヘッド監視を実行します。
マックスポンダー
マックスポンダー（多重化トランスポンダー）は、ベンダーによって名称が異なります。基本的には、システム内で低速信号を高速キャリアに時分割多重化する比較的単純な処理を行います（一般的な例としては、4つのOC-48信号を入力し、1,550nm帯域で1つのOC-192信号を出力する機能があります）。近年のマックスポンダー設計では、TDM機能がますます多く取り入れられており、従来のSONET/SDHトランスポート機器が不要になる場合もあります。

DWDMチャネルのリスト

DWDMではC21～C60の範囲が最も一般的な範囲であり、Mux/Demuxのサイズは8、16、40、または96です。[ 17 ] [ 18 ]

100 GHz ITUチャネル
チャンネル番号 中心周波数（THz） 波長（nm）
1 190.1 1577.03
2 190.2 1576.2
3 190.3 1575.37
4 190.4 1574.54
5 190.5 1573.71
6 190.6 1572.89
7 190.7 1572.06
8 190.8 1571.24
9 190.9 1570.42
10 191.0 1569.59
11 191.1 1568.77
12 191.2 1567.95
13 191.3 1567.13
14 191.4 1566.31
15 191.5 1565.5
16 191.6 1564.68
17 191.7 1563.86
18 191.8 1563.05
19 191.9 1562.23
20 192.0 1561.41
21 192.1 1560.61
22 192.2 1559.79
23 192.3 1558.98
24 192.4 1558.17
25 192.5 1557.36
26 192.6 1556.55
27 192.7 1555.75
28 192.8 1554.94
29 192.9 1554.13
30 193.0 1553.33
31 193.1 1552.52
32 193.2 1551.72
33 193.3 1550.92
34 193.4 1550.12
35 193.5 1549.32
36 193.6 1548.51
37 193.7 1547.72
38 193.8 1546.92
39 193.9 1546.12
40 194.0 1545.32
41 194.1 1544.53
42 194.2 1543.73
43 194.3 1542.94
44 194.4 1542.14
45 194.5 1541.35
46 194.6 1540.56
47 194.7 1539.77
48 194.8 1538.98
49 194.9 1538.19
50 195.0 1537.4
51 195.1 1536.61
52 195.2 1535.82
53 195.3 1535.04
54 195.4 1534.25
55 195.5 1533.47
56 195.6 1532.68
57 195.7 1531.9
58 195.8 1531.12
59 195.9 1530.33
60 196.0 1529.55
61 196.1 1528.77
62 196.2 1527.99
63 196.3 1527.22
64 196.4 1526.44
65 196.5 1525.66
66 196.6 1524.89
67 196.7 1524.11
68 196.8 1523.34
69 196.9 1522.56
70 197.0 1521.79
71 197.1 1521.02
72 197.2 1520.25
50 GHz ITUチャネル
チャンネル番号 中心周波数（THz） 波長（nm）
1 190.1 1577.03
1.5 190.15 1576.61
2 190.2 1576.2
2.5 190.25 1575.78
3 190.3 1575.37
3.5 190.35 1574.95
4 190.4 1574.54
4.5 190.45 1574.13
5 190.5 1573.71
5.5 190.55 1573.3
6 190.6 1572.89
6.5 190.65 1572.48
7 190.7 1572.06
7.5 190.75 1571.65
8 190.8 1571.24
8.5 190.85 1570.83
9 190.9 1570.42
9.5 190.95 1570.01
10 191 1569.59
10.5 191.05 1569.18
11 191.1 1568.77
11.5 191.15 1568.36
12 191.2 1567.95
12.5 191.25 1567.54
13 191.3 1567.13
13.5 191.35 1566.72
14 191.4 1566.31
14.5 191.45 1565.9
15 191.5 1565.5
15.5 191.55 1565.09
16 191.6 1564.68
16.5 191.65 1564.27
17 191.7 1563.86
17.5 191.75 1563.45
18 191.8 1563.05
18.5 191.85 1562.64
19 191.9 1562.23
19.5 191.95 1561.83
20 192 1561.42
20.5 192.05 1561.01
21 192.1 1560.61
21.5 192.15 1560.2
22 192.2 1559.79
22.5 192.25 1559.39
23 192.3 1558.98
23.5 192.35 1558.58
24 192.4 1558.17
24.5 192.45 1557.77
25 192.5 1557.36
25.5 192.55 1556.96
26 192.6 1556.56
26.5 192.65 1556.15
27 192.7 1555.75
27.5 192.75 1555.34
28 192.8 1554.94
28.5 192.85 1554.54
29 192.9 1554.13
29.5 192.95 1553.73
30 193 1553.33
30.5 193.05 1552.93
31 193.1 1552.52
31.5 193.15 1552.12
32 193.2 1551.72
32.5 193.25 1551.32
33 193.3 1550.92
33.5 193.35 1550.52
34 193.4 1550.12
34.5 193.45 1549.72
35 193.5 1549.32
35.5 193.55 1548.91
36 193.6 1548.52
36.5 193.65 1548.11
37 193.7 1547.72
37.5 193.75 1547.32
38 193.8 1546.92
38.5 193.85 1546,52
39 193.9 1546,12
39.5 193.95 1545.72
40 194 1545.32
40.5 194.05 1544.92
41 194.1 1544.53
41.5 194.15 1544.13
42 194.2 1543.73
42.5 194.25 1543.33
43 194.3 1542.94
43.5 194.35 1542.54
44 194.4 1542.14
44.5 194.45 1541.75
45 194.5 1541.35
45.5 194.55 1540.95
46 194.6 1540.56
46.5 194.65 1540.16
47 194.7 1539.77
47.5 194.75 1539.37
48 194.8 1538.98
48.5 194.85 1538.58
49 194.9 1538.19
49.5 194.95 1537.79
50 195 1537.4
50.5 195.05 1537
51 195.1 1536.61
51.5 195.15 1536.22
52 195.2 1535.82
52.5 195.25 1535.43
53 195.3 1535.04
53.5 195.35 1534.64
54 195.4 1534.25
54.5 195.45 1533.86
55 195.5 1533.47
55.5 195.55 1533.07
56 195.6 1532.68
56.5 195.65 1532.29
57 195.7 1531.9
57.5 195.75 1531.51
58 195.8 1531.12
58.5 195.85 1530.72
59 195.9 1530.33
59.5 195.95 1529.94
60 196 1529.55
60.5 196.05 1529.16
61 196.1 1528.77
61.5 196.15 1528.38
62 196.2 1527.99
62.5 196.25 1527.6
63 196.3 1527.22
63.5 196.35 1526.83
64 196.4 1526.44
64.5 196.45 1526.05
65 196.5 1525.66
65.5 196.55 1525.27
66 196.6 1524.89
66.5 196.65 1524.5
67 196.7 1524.11
67.5 196.75 1523.72
68 196.8 1523.34
68.5 196.85 1522.95
69 196.9 1522.56
69.5 196.95 1522.18
70 197 1521.79
70.5 197.05 1521.4
71 197.1 1521.02
71.5 197.15 1520.63
72 197.2 1520.25
72.5 197.25 1519.86

再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ（ROADM）

前述のように、DWDMシステムの中間光増幅サイトでは、特定の波長チャネルの分岐や追加が可能です。2006年8月時点で導入されているほとんどのシステムでは、波長の追加や削除には波長選択カードを手動で挿入または交換する必要があるため、この操作は頻繁に行われません。これはコストがかかり、システムによっては、波長選択カードの挿入や取り外しによって多波長光信号が中断されるため、DWDMシステムからすべてのアクティブトラフィックを削除する必要があります。

ROADMを使用すると、ネットワークオペレータはソフトコマンドを送信することで、マルチプレクサをリモートで再構成できます。ROADMのアーキテクチャは、波長のドロップまたは追加によってパススルーチャネルが中断されないように設計されています。様々な市販のROADMには、コスト、光出力、柔軟性の間でトレードオフが生じるため、様々な技術的アプローチが採用されています。

光クロスコネクト（OXC）

ネットワークトポロジがメッシュ型（ノードが光ファイバーで相互接続され、任意のグラフを形成する）の場合、入力ポートから目的の出力ポートへ信号をルーティングするために、追加の光ファイバー相互接続デバイスが必要になります。これらのデバイスは光クロスコネクタ（OXC）と呼ばれます。OXCには、電子型（「不透明」）、光型（「透明」）、波長選択型など、様々なカテゴリがあります。

強化されたWDM

Ciscoの Enhanced WDM システムは、2 種類の異なる多重化テクノロジを組み合わせて光ファイバー経由でデータを送信するネットワーク アーキテクチャです。

EWDMは、SFPおよびGBICを使用した1Gbit/sのCoarse Wave Division Multiplexing（CWDM）接続と、XENPAK、X2、またはXFP DWDMモジュールを使用した10Gbit/sのDense Wave Division Multiplexing（DWDM）接続を組み合わせます。EWDMシステムは、パッシブDWDM接続またはブーストDWDM接続のいずれかを使用することで、接続距離を延長できます。さらに、Cフォームファクタプラガブルモジュールは、高速インターネットバックボーン接続に適した 100Gbit/sイーサネットを提供します。

短波WDM

短波WDMは、 846～953 nmの範囲の4つの波長を持つ垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）トランシーバーを単一のOM5ファイバー、または2つのファイバー接続のOM3/OM4ファイバーで使用します。[ 8 ]

トランシーバーとトランスポンダー

トランシーバー
単一波長での通信は一方向 (単方向通信) であり、ほとんどの実用的な通信システムでは双方向 ( 二重通信) 通信が必要なため、同じファイバー上では 2 つの波長が必要になります。いわゆるファイバー ペアで別々のファイバーが使用される場合は、通常同じ波長が使用され、 WDM ではありません。結果として、各端で送信機と受信機の両方が必要になります。送信機と受信機の組み合わせはトランシーバーと呼ばれ、電気信号と光信号を相互に変換します。シングル ストランド動作用に作られた WDM トランシーバーでは、反対側の送信機が異なる波長を使用する必要があります。WDM トランシーバーでは、送信パスと受信機パスを 1 つのファイバー ストランドに結合するために、光スプリッター/コンバイナも必要です。
  • 粗い WDM (CWDM) トランシーバー波長: 1271 nm、1291 nm、1311 nm、1331 nm、1351 nm、1371 nm、1391 nm、1411 nm、1431 nm、1451 nm、1471 nm、1491 nm、1511 nm、1531 nm、1551 nm、1571 nm、1591 nm、1611 nm。
  • 高密度 WDM (DWDM) トランシーバー: ITU-T に準拠したチャネル 17 ～ チャネル 61。
トランスポンダ
実際には、信号の入出力は電気ではなく光（通常は1550nm）です。つまり、実質的には波長変換器が必要であり、まさにトランスポンダがそれです。トランスポンダは、2つのトランシーバを前後に配置して構成されます。1つ目のトランシーバは1550nmの光信号を電気信号に変換し、2つ目のトランシーバは電気信号を必要な波長の光信号に変換します。中間の電気信号を使用しないトランスポンダ（全光トランスポンダ）も開発中です。

光トランスポンダーの意味に関するさまざまな機能的観点については、 「トランスポンダー (光通信)」も参照してください。

参照

参考文献

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