Технология плотного волнового мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing — DWDM) позволяет по одному оптическому волокну одновременно организовать несколько независимых информационных каналов на разных длинах волн.

– Николай Александрович, что представляет собой технология плотного волнового мультиплексирования?
– Её основы были заложены ещё в 1950-х годах, до появления самой волоконной оптики. Однако прошло много лет, прежде чем были созданы первые компоненты мультиплексных систем. Первоначально их использовали для лабораторных исследований, и лишь в 1980 году технология спектрального мультиплексирования (WDM) была предложена для целей телекоммуникаций. А ещё через несколько лет была реализована технология плотного волнового мультиплексирования (DWDM), когда удалось в одном оптическом волокне создать до 10 каналов связи.
До этого фантастические возможности волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) использовали крайне нерационально. Передачу информации по оптическому волокну проводили на одной длине волны. В такой одноканальной системе в лучшем случае при скорости передачи 40 Гбит в секунду можно организовать около 120 тыс. телефонных каналов. Однако сейчас необходимы гораздо большие пропускные возможности сетей.
Суть технологии DWDM состоит в том, что по одному оптическому волокну одновременно организуют несколько независимых информационных оптических каналов на разных длинах волн. Передачу ведут на длинах волн, соответствующих так называемому третьему окну прозрачности оптического волокна (1530–1560 нм).
По оценкам специалистов, теоретически предельная пропускная способность оптического волокна при использовании новой технологии составляет 100 Тбит в секунду, что эквивалентно организации трёх миллиардов телефонных каналов связи. Другими словами, пропускная способность существующих ВОЛС может быть увеличена в сотни раз.

– Как широко сейчас используют эту технологию у нас в стране и в мире?
– Сети связи технологии DWDM получили широкое развитие практически во всех развитых странах мира. Особенно там, где уже построены и эксплуатируют магистральные цифровые сети связи. Их развёртывание не требует больших капитальных затрат на дополнительное линейно-кабельное оборудование.

К тому же используемые в таких сетях оптические усилители достаточно просты по конструкции и обладают сравнительно низкой стоимостью. В России уже практически все ведущие операторы сетей связи используют технологию DWDM, в том числе и ЗАО «Компания ТрансТелеКом». Общая протяжённость её сети составляет около 55 тыс. км. При этом были использованы волоконно-оптические кабели разных типов, от разных производителей, различных сроков прокладки.
Сегодня сеть ЗАО «Компания ТрансТелеКом» покрывает практически всю территорию России с запада на восток. Она имеет подключения к национальным сетям связи стран Европы, а также Китая, Монголии, Японии, Казахстана. Обеспечивает передачу трафика во многие страны мира. Для сети связи такого масштаба применение технологии DWDM явилось единственной возможностью увеличения пропускной способности без использования огромных капитальных затрат на прокладку и эксплуатацию дополнительных ВОЛС.
Начиная с 2005 года пропускная способность магистральных сетей связи за счёт внедрения технологии DWDM постоянно возрастает и к настоящему времени на основных направлениях увеличилась по сравнению с первоначальной в 5–10 раз. В ближайшие годы она возрастёт ещё в несколько раз.

– Какие проблемы возникают при внедрении технологии DWDM на железнодорожном транспорте?
– Существующие ВОЛС построены способом подвески оптических кабелей на опорах контактной сети. При этом внешние воздействия (колебания кабеля от проходящего подвижного состава и ветра, электромагнитное излучение от контактной сети и ряд других) негативно влияют на физические процессы, проистекающие в волокне. Важно не допустить, чтобы при увеличении числа оптических каналов и скорости передачи снижалось бы качество трансляции информации.
Качество функционирования сетей DWDM во многом зависит от стабильности её эксплуатационных параметров. Например, изменение уровней оптических сигналов на десятые доли децибела считается аварией и приводит к лавинообразному увеличению ошибок в цифровых потоках. Поэтому необходимо детально исследовать эти процессы, разработать математический аппарат, объединяющий результаты исследований различных учёных по нелинейной оптике и телекоммуникациям.
Работая в этом направлении, сотрудники нашей кафедры создали методику расчёта характеристик качества информации по каналам систем передачи DWDM. Она позволяет производить расчёты всех параметров, учитывая типы волокон, ёмкость сети, скорости передачи по каналам связи и так далее. Созданное нами автоматизированное рабочее место оператора обеспечивает простоту и доступность в проведении расчётов.
Кроме того, мы предложили оригинальный метод прогнозирования качества передачи информации по оптическим каналам сетей DWDM. Он даёт возможность работнику системы связи непосредственно с автоматизированного рабочего места «проследить» изменение параметров технологической сети в ходе её длительного использования. Также мы занимаемся оптимизацией существующих процессов эксплуатации сетей DWDM, чтобы снизить непроизводительные затраты.