در سال‌هاي اخير، نياز كاربران شبكه‌هاي مخابراتي به پهناي باند وسيع افزايش چشمگيري داشته است. به همين دليل، پاسخگويي به اين نياز و نيز آينده‌نگري براي افزايش سرعت تطابق با نيازهاي جديد و در حال رشد كاربران، به مهمترين چالش طراحي شبكه‌هاي مخابراتي آينده مبدل گشته است. ظهور تكنولوژي‌هاي فيبر نوري توانسته است تا حدي نگراني محدوديت پهناي باند را مرتفع كند. هدف اين نوشتار معرفي تكنولوژي‌هاي نوري است، به‌گونه‌اي كه ضمن پوشش كلية مباحث مرتبط بتواند درك مناسبي در اين زمينه ارايه كند:
تار نوري و كابل نوري
در دهة 70 ميلادي استفاده از تار نوري براي انتقال بهينة اطلاعات به صورت جدي توجه محققين كشورهاي آمريكا، ژاپن و انگليس را به خود جلب كرد. از آن تاريخ، پيشرفت‌هاي چشمگيري در زمينه‌هاي مختلف ارتباطات نوري صورت گرفته است.
رشد اين تكنولوژي به حدي سريع است كه پروسسورهاي لازم براي پردازش اطلاعات حمل شده، بعضاً دچار محدوديت سرعت پردازش مي‌شوند. به همين دليل، انجام پردازش در حوزة نوري در كانون توجهات قرار گرفته است. آنچه كه آشكار به نظر مي‌رسد اين است كه تا مدتها براي انتقال اطلاعات با سرعت بالا جايگزيني براي فيبر نوري نخواهد آمد.
تار نوري، به عنوان محيط حامل سيگنال نوري، در حقيقت يك موجبر دي‌الكتريك با مقطع استوانه‌اي است. نور به عنوان حامل اطلاعات، درون اين تار منتشر مي‌شود. معمولاً در سيستم‌هاي انتقال، مجموعه‌اي از چند تار نوري تحت عنوان كابل نوري براي انتقال اطلاعات استفاده مي‌شود.
انواع تار نوري
بسته به تعداد مُدهاي الكترومغناطيسي قابل حمل توسط تار، تار نوري به دو صورت تك‌مُدي و چندمُدي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، بسته به نحوة تغييرات ضريب دي‌الكتريك موجبر، دو نوع ديگر تار قابل تشخيص است: در نوع اول (تار پله‌اي)، ضريب شكست در مقطع هستة تار ثابت است ولي در نوع دوم (تار تدريجي)، ضريب شكست از مقدار ماكزيمم خود در مركز تار، به صورت تدريجي، تا بدنة تار كاهش مي‌يابد. تار تك‌مُدي به صورت پله‌اي و تار چندمُدي به دو صورت پله‌اي و تدريجي استفاده مي‌شود. بنابراين سه نوع تار نوري داريم: تك‌مُدي، چندمُدي تدريجي و چندم ُدي پله‌اي؛ نوع اول داراي بيشترين نرخ انتقال اطلاعات و كمترين تضعيف و نوع سوم داراي كمترين نرخ انتقال اطلاعات و بيشترين تضعيف است.
تارهاي نوري همچنين بسته به مصارف مختلفي كه دارند، در اندازه‌ها و با مشخصات متفاوت ساخته مي‌شوند؛ طبعاً مشخصات فيزيكي كابل نوري از لحاظ پوشش و محافظ براي كاربردهاي كانالي، خاكي، هوايي و دريايي متفاوت خواهد بود.
آيا تار نوري تلفات دارد؟
به صورت تئوري فرض مي‌شود كه تار نوري داراي تضعيف صفر و پهناي باند بي‌نهايت است؛ ولي در عمل به دليل محدوديت‌هاي فيزيكي، پهناي باند تار محدود و تلفات آن غير صفر است.
تلفات در تار نوري از سه منبع ناشي مي‌شود:
1- نوع اول تضعيف‌ها در اثر ناخالصي‌هاي موجود در تار است كه باعث اتلاف انرژي مي‌شود (تلفات جذب).
2- نوع دوم ناشي از غير‌همگن بودن چگالي شيشه در طول تار است كه باعث پراكندگي نور و تضعيف آن در طول تار مي‌شود (تلفات پراكندگي).
3- نوع سوم ناشي از خمش تار يا غير يكنواختي شعاع تار است كه منجر به خروج شعاع نوري از تار مي‌شود (تلفات هندسي).
غير از تلفات، عامل ديگر محدودكنندة عملكرد بهينة تار، پاشندگي اس ت. پاشندگي به زبان ساده عبارت است از پهن‌شدن پالس نوري در اثر انتشار در طول تار. پاشندگي باعث كاهش پهناي باند تار نوري مي‌شود. عوامل پاشندگي در تار نوري بسيار متنوع هستند:
1- پاشندگي مُدي در تارهاي چندمُدي به علت اختلاف در زمان رسيدن مدهاي مختلف به انتهاي تار رخ مي‌دهد.
2- پاشندگي ماده‌اي ناشي از اختلاف سرعت بين طول موج‌هاي مختلف (رنگ‌هاي مختلف) موجود در نور در اثر عبور از تار نوري است.
3- پاشندگي موجبر در تارهاي تك‌مُدي كه ناشي از اختلاف جزئي بين ضريب‌هاي دي‌الكتريك هسته و پوستة تار نوري است باعث انتشار نور در دو مسير هسته و پوسته با سرعت‌هاي متفاوت مي‌شود.
4- پاشندگي رنگي در واقع مجموع دو پاشندگي موجبر و ماده است. اين پاشندگي به طول موج منبع نوري وابسته است.
5- پاشندگي مد پلاريزه، كه در ساده‌ترين حالت ناشي از دايرة كامل نبودن مقطع تار است، به دليل اختلاف بين سرعت انتشار دو مد پلاريزه رخ مي‌دهد. اين پاشندگي در سرعت‌هاي بالاي 10 گيگابيت بر ثانيه رخ مي‌دهد و در سرعت‌هاي پايين مسألة جدي محسوب نمي‌شود.
سيستم‌هاي انتقال نوري
اگر در يك شبكة نوري فيبرها به صورت بهينه انتخاب و نصب شوند، تنها مسألة باقي‌مانده در جهت افزايش پهناي باند ( كه در كشور ما به خاطر افزايش نياز كاربران شبكه است) اعمال تغييرات در سيستم‌هاي انتهايي شبكة نوري است. در حال حاضر، محدوديت در پهناي باند شبكة نوري، ناشي از محدوديت در تكنولوژي استفادة بهينه از پهناي باند فيبر نوري است. در نتيجه، در سطح ملي و بين‌المللي، افزايش چندين برابر پهناي باند سيستم‌هاي نوري، فقط با صرف هزينه‌هاي اندك ممكن خواهد شد. اين مسأله اهميت استفاده از كابل‌هاي نوري با كيفيت بالا را در پياده‌سازي اولية شبكة انتقال نشان مي‌دهد. در واقع تحولات صورت‌گرفته در راستاي بهينه‌سازي شبكه‌هاي نوري، عمدتاً به صورت تغيير در ساختار عمليات مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ است.
مطالب فني تكميلي:
1-تكامل شبكه‌هاي انتقال نوري
استفاده از فيبرهاي نوري براي انتقال سيگنال‌هاي باند وسيع، عملاً با معرفي سيستم‌هايي به نام "سلسله‌مراتب ديجيتال نيمه‌همزمان (PDH ) " عملي گشت. "سلسله‌مراتب" در اين اصطلاح به اين معني است كه ارسال اطلاعات با نرخ‌هاي انتقال بالاتر، با استفاده از تركيب نرخ‌هاي انتقال پايين، ممكن مي‌شود. "همزماني" نيز به معني استفاده از يك سيگنال مرجع واحد در سيستم براي انجام عمليات مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ است.
اين سيستم براي ارتباطات نقطه به نقطه بهينه شده بود و محدوديت دسترسي به نرخ‌هاي انتقال بالاتر، عمدتاً ناشي از خود استاندارد بود و نه تكنولوژي. در ضمن، اين سيستم براي پهناي باند مورد نياز دهة 80 ميلادي پاسخگو بود. ولي با افزايش شديد نياز به پهناي باند بالا و نيز لزوم استفاده از فيبر نوري براي ارتباطات نقطه به چند نقطه (مثل آن چيزي كه براي ارتباطات درون شهري نياز است) كاربري خود را از دست داد.
با معرفي سيستم‌هاي "سلسله مراتب ديجيتال همزمان (SDH ) " در اوايل دهة 90 ميلادي، بسياري از كاستي‌هاي سيستم قبلي برطرف گشت. در اين سيستم يك نرخ بيت پايه ( 155 مگابيت بر ثانيه يا STM-1) براي انتقال اطلاعات در نظر گرفته مي‌شود. استاندارد به گونه‌اي طراحي شده است كه نرخ بيت‌هاي بالاتر به صورت مضرب صحيحي از 4 برابر اين نرخ بيت پايه ساخته مي‌شوند (STM-4، STM-16 و STM-64) . در اين زمينه، هيچ محدوديتي براي سقف نرخ بيت ارسالي از ديدگاه استاندارد وجود ندارد و تكنولوژي عامل محدوديت است. در اين سيستم، ارسال با نرخ‌هاي بالاتر از طريق عمليات مالتي‌پلكس زماني (TDM) صورت مي‌گيرد.
با گسترش روزافزون تقاضا براي پهناي باندهاي بيشتر، برخلاف انتظار، اين سيستم نيز قادر به برآوردن اين نياز نشد. طبعاً ساده‌ترين راهي كه براي حل اين مشكل به نظر مي‌رسيد، خواباندن فيبرهاي بيشتر درون خاك بود. اين روش غير از اينكه هزينه‌هاي هنگفتي را براي گسترش شبكه اعمال مي‌كرد، هيچ ضمانتي را براي برطرف كردن نياز در سال‌هاي آينده نمي‌داد. در واقع، اين مشكل به دليل محدوديت تكنولوژي بروز كرده بود و طبعاً با گذشت زمان حالت حادتر به خود مي‌گرفت؛ تا اينكه ايدة استفاده از چند طول موج در يك فيبر (WDM) به عنوان راه‌حلي بلند‌مدت براي اين مشكل مطرح شد. البته اين ايده در روزهاي آغازين استفاده از فيبر نوري براي انتقال اطلاعات مطرح شده بود، ولي در آن زمان محدوديت تكنولوژي امكان استفادة عملي از آن را نمي‌داد. كليد حل اين مشكل در استفاده از تقويت‌كننده‌هاي نوري بود كه عمليات تقويت سيگنال نوري را بدون تبديل آن به سيگنال الكتريكي انجام مي‌دهند. به مرور زمان، استفاده از حداكثر طول موج در فيبر (DWDM ) مد نظر قرار گرفت. امروزه نيز با استفاده از اين تكنولوژي، امكان ارسال 160 طول موج در يك فيبر كه هريك نرخ ارسال اطلاعات 80 گيگابيت بر ثانيه دارند (12800 گيگابيت يا حدود 13 ترابيت بر ثانيه!)، ممكن شده است.
غير از افزايش پهناي باند در سيستم DWDM ، هزينة تجهيزات براي افزايش پهناي باند بسيار كمتر از سيستم SDH است. دليل اين مسأله نيز اين است كه در DWDM افزايش پهناي باند نيازي به افزودن تعداد تكراركننده‌ها ندارد.
سيستم DWDM براي كاربردهاي راه دور طراحي و بهينه شده است. با افزايش حجم ترافيك درمحدوة شهري، نياز به استفاده از سيستم‌هاي باند وسيع، كه در محدودة شهري صرفة اقتصادي داشته باشند، احساس شد. سيستم CWDM پاسخگوي اين نياز بود. در اين سيستم، نسبت به سيستم DWDM ، تعداد طول موج‌هاي كمتر با "فاصلة بين طول موج" بيشتر استفاده مي‌شود. در واقع تمايز بين نرخ افزايش ترافيك شهري و ترافيك بين‌شهري منجر به به كارگيري سيستم CWDM براي مناطق شهري شد. در مناطق شهري نرخ افزايش ترافيك كمتر از مناطق بين‌شهري است. به عبارت ديگر، در ترافيك‌هاي شهري هزينة سيستم DWDM به ازاي هر كانال خيلي بيشتر از سيستم CWDM است.
2-مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ
در سيستم‌هاي PDH و SDH ، عمليات مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ در حوزة الكتريكي صورت مي‌گيرد. به عنوان مثال، در ورودي مالتي‌پلكسر سيگنال نوري به سيگنال الكتريكي تبديل شده، در صورت نياز عمليات سوئيچينگ روي سيگنال‌هاي الكتريكي صورت گرفته و بعد از تبديل به رده‌هاي بالاي مالتي‌پلكس، مجدداً به سيگنال نوري تبديل مي‌شود. محدوديت سرعت پردازنده‌هاي الكتريكي و تكنولوژي ارسال اين رده‌ها روي فيبرهاي نوري، دستيابي به نرخ‌هاي ارسال بالاتر را محدود مي‌كند. با معرفي سيستم DWDM و نياز به انجام عمليات مالتي‌پلكسينگ در سرعت‌هاي بالاتر، انجام مالتي‌پلكسينگ در حوزة نوري اهميت يافت. اين مالتي‌پلكسرها روي طول موج‌هاي متفاوت سيگنال‌هاي نوري ورودي و خروجي عمل مي‌كنند. در صورتيكه انجام سوئيچينگ بين كانال‌هاي موجود روي يك طول موج نياز باشد، بايد اين عمليات توسط سوئيچ‌هاي الكتريكي صورت گيرد. اين عمليات، باعث كاهش سرعت انتقال اطلاعات و كاهش قابليت مديريت ديناميك كانال‌ها مي‌شود.
تار نوري و كابل نوري
در دهة 70 ميلادي استفاده از تار نوري براي انتقال بهينة اطلاعات به صورت جدي توجه محققين كشورهاي آمريكا، ژاپن و انگليس را به خود جلب كرد. از آن تاريخ، پيشرفت‌هاي چشمگيري در زمينه‌هاي مختلف ارتباطات نوري صورت گرفته است.
رشد اين تكنولوژي به حدي سريع است كه پروسسورهاي لازم براي پردازش اطلاعات حمل شده، بعضاً دچار محدوديت سرعت پردازش مي‌شوند. به همين دليل، انجام پردازش در حوزة نوري در كانون توجهات قرار گرفته است. آنچه كه آشكار به نظر مي‌رسد اين است كه تا مدتها براي انتقال اطلاعات با سرعت بالا جايگزيني براي فيبر نوري نخواهد آمد.
تار نوري، به عنوان محيط حامل سيگنال نوري، در حقيقت يك موجبر دي‌الكتريك با مقطع استوانه‌اي است. نور به عنوان حامل اطلاعات، درون اين تار منتشر مي‌شود. معمولاً در سيستم‌هاي انتقال، مجموعه‌اي از چند تار نوري تحت عنوان كابل نوري براي انتقال اطلاعات استفاده مي‌شود.
انواع تار نوري
بسته به تعداد مُدهاي الكترومغناطيسي قابل حمل توسط تار، تار نوري به دو صورت تك‌مُدي و چندمُدي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين، بسته به نحوة تغييرات ضريب دي‌الكتريك موجبر، دو نوع ديگر تار قابل تشخيص است: در نوع اول (تار پله‌اي)، ضريب شكست در مقطع هستة تار ثابت است ولي در نوع دوم (تار تدريجي)، ضريب شكست از مقدار ماكزيمم خود در مركز تار، به صورت تدريجي، تا بدنة تار كاهش مي‌يابد. تار تك‌مُدي به صورت پله‌اي و تار چندمُدي به دو صورت پله‌اي و تدريجي استفاده مي‌شود. بنابراين سه نوع تار نوري داريم: تك‌مُدي، چندمُدي تدريجي و چندم ُدي پله‌اي؛ نوع اول داراي بيشترين نرخ انتقال اطلاعات و كمترين تضعيف و نوع سوم داراي كمترين نرخ انتقال اطلاعات و بيشترين تضعيف است.
تارهاي نوري همچنين بسته به مصارف مختلفي كه دارند، در اندازه‌ها و با مشخصات متفاوت ساخته مي‌شوند؛ طبعاً مشخصات فيزيكي كابل نوري از لحاظ پوشش و محافظ براي كاربردهاي كانالي، خاكي، هوايي و دريايي متفاوت خواهد بود.
آيا تار نوري تلفات دارد؟
به صورت تئوري فرض مي‌شود كه تار نوري داراي تضعيف صفر و پهناي باند بي‌نهايت است؛ ولي در عمل به دليل محدوديت‌هاي فيزيكي، پهناي باند تار محدود و تلفات آن غير صفر است.
تلفات در تار نوري از سه منبع ناشي مي‌شود:
1- نوع اول تضعيف‌ها در اثر ناخالصي‌هاي موجود در تار است كه باعث اتلاف انرژي مي‌شود (تلفات جذب).
2- نوع دوم ناشي از غير‌همگن بودن چگالي شيشه در طول تار است كه باعث پراكندگي نور و تضعيف آن در طول تار مي‌شود (تلفات پراكندگي).
3- نوع سوم ناشي از خمش تار يا غير يكنواختي شعاع تار است كه منجر به خروج شعاع نوري از تار مي‌شود (تلفات هندسي).
غير از تلفات، عامل ديگر محدودكنندة عملكرد بهينة تار، پاشندگي اس ت. پاشندگي به زبان ساده عبارت است از پهن‌شدن پالس نوري در اثر انتشار در طول تار. پاشندگي باعث كاهش پهناي باند تار نوري مي‌شود. عوامل پاشندگي در تار نوري بسيار متنوع هستند:
1- پاشندگي مُدي در تارهاي چندمُدي به علت اختلاف در زمان رسيدن مدهاي مختلف به انتهاي تار رخ مي‌دهد.
2- پاشندگي ماده‌اي ناشي از اختلاف سرعت بين طول موج‌هاي مختلف (رنگ‌هاي مختلف) موجود در نور در اثر عبور از تار نوري است.
3- پاشندگي موجبر در تارهاي تك‌مُدي كه ناشي از اختلاف جزئي بين ضريب‌هاي دي‌الكتريك هسته و پوستة تار نوري است باعث انتشار نور در دو مسير هسته و پوسته با سرعت‌هاي متفاوت مي‌شود.
4- پاشندگي رنگي در واقع مجموع دو پاشندگي موجبر و ماده است. اين پاشندگي به طول موج منبع نوري وابسته است.
5- پاشندگي مد پلاريزه، كه در ساده‌ترين حالت ناشي از دايرة كامل نبودن مقطع تار است، به دليل اختلاف بين سرعت انتشار دو مد پلاريزه رخ مي‌دهد. اين پاشندگي در سرعت‌هاي بالاي 10 گيگابيت بر ثانيه رخ مي‌دهد و در سرعت‌هاي پايين مسألة جدي محسوب نمي‌شود.
سيستم‌هاي انتقال نوري
اگر در يك شبكة نوري فيبرها به صورت بهينه انتخاب و نصب شوند، تنها مسألة باقي‌مانده در جهت افزايش پهناي باند ( كه در كشور ما به خاطر افزايش نياز كاربران شبكه است) اعمال تغييرات در سيستم‌هاي انتهايي شبكة نوري است. در حال حاضر، محدوديت در پهناي باند شبكة نوري، ناشي از محدوديت در تكنولوژي استفادة بهينه از پهناي باند فيبر نوري است. در نتيجه، در سطح ملي و بين‌المللي، افزايش چندين برابر پهناي باند سيستم‌هاي نوري، فقط با صرف هزينه‌هاي اندك ممكن خواهد شد. اين مسأله اهميت استفاده از كابل‌هاي نوري با كيفيت بالا را در پياده‌سازي اولية شبكة انتقال نشان مي‌دهد. در واقع تحولات صورت‌گرفته در راستاي بهينه‌سازي شبكه‌هاي نوري، عمدتاً به صورت تغيير در ساختار عمليات مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ است.
مطالب فني تكميلي:
1-تكامل شبكه‌هاي انتقال نوري
استفاده از فيبرهاي نوري براي انتقال سيگنال‌هاي باند وسيع، عملاً با معرفي سيستم‌هايي به نام "سلسله‌مراتب ديجيتال نيمه‌همزمان (PDH ) " عملي گشت. "سلسله‌مراتب" در اين اصطلاح به اين معني است كه ارسال اطلاعات با نرخ‌هاي انتقال بالاتر، با استفاده از تركيب نرخ‌هاي انتقال پايين، ممكن مي‌شود. "همزماني" نيز به معني استفاده از يك سيگنال مرجع واحد در سيستم براي انجام عمليات مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ است.
اين سيستم براي ارتباطات نقطه به نقطه بهينه شده بود و محدوديت دسترسي به نرخ‌هاي انتقال بالاتر، عمدتاً ناشي از خود استاندارد بود و نه تكنولوژي. در ضمن، اين سيستم براي پهناي باند مورد نياز دهة 80 ميلادي پاسخگو بود. ولي با افزايش شديد نياز به پهناي باند بالا و نيز لزوم استفاده از فيبر نوري براي ارتباطات نقطه به چند نقطه (مثل آن چيزي كه براي ارتباطات درون شهري نياز است) كاربري خود را از دست داد.
با معرفي سيستم‌هاي "سلسله مراتب ديجيتال همزمان (SDH ) " در اوايل دهة 90 ميلادي، بسياري از كاستي‌هاي سيستم قبلي برطرف گشت. در اين سيستم يك نرخ بيت پايه ( 155 مگابيت بر ثانيه يا STM-1) براي انتقال اطلاعات در نظر گرفته مي‌شود. استاندارد به گونه‌اي طراحي شده است كه نرخ بيت‌هاي بالاتر به صورت مضرب صحيحي از 4 برابر اين نرخ بيت پايه ساخته مي‌شوند (STM-4، STM-16 و STM-64) . در اين زمينه، هيچ محدوديتي براي سقف نرخ بيت ارسالي از ديدگاه استاندارد وجود ندارد و تكنولوژي عامل محدوديت است. در اين سيستم، ارسال با نرخ‌هاي بالاتر از طريق عمليات مالتي‌پلكس زماني (TDM) صورت مي‌گيرد.
با گسترش روزافزون تقاضا براي پهناي باندهاي بيشتر، برخلاف انتظار، اين سيستم نيز قادر به برآوردن اين نياز نشد. طبعاً ساده‌ترين راهي كه براي حل اين مشكل به نظر مي‌رسيد، خواباندن فيبرهاي بيشتر درون خاك بود. اين روش غير از اينكه هزينه‌هاي هنگفتي را براي گسترش شبكه اعمال مي‌كرد، هيچ ضمانتي را براي برطرف كردن نياز در سال‌هاي آينده نمي‌داد. در واقع، اين مشكل به دليل محدوديت تكنولوژي بروز كرده بود و طبعاً با گذشت زمان حالت حادتر به خود مي‌گرفت؛ تا اينكه ايدة استفاده از چند طول موج در يك فيبر (WDM) به عنوان راه‌حلي بلند‌مدت براي اين مشكل مطرح شد. البته اين ايده در روزهاي آغازين استفاده از فيبر نوري براي انتقال اطلاعات مطرح شده بود، ولي در آن زمان محدوديت تكنولوژي امكان استفادة عملي از آن را نمي‌داد. كليد حل اين مشكل در استفاده از تقويت‌كننده‌هاي نوري بود كه عمليات تقويت سيگنال نوري را بدون تبديل آن به سيگنال الكتريكي انجام مي‌دهند. به مرور زمان، استفاده از حداكثر طول موج در فيبر (DWDM ) مد نظر قرار گرفت. امروزه نيز با استفاده از اين تكنولوژي، امكان ارسال 160 طول موج در يك فيبر كه هريك نرخ ارسال اطلاعات 80 گيگابيت بر ثانيه دارند (12800 گيگابيت يا حدود 13 ترابيت بر ثانيه!)، ممكن شده است.
غير از افزايش پهناي باند در سيستم DWDM ، هزينة تجهيزات براي افزايش پهناي باند بسيار كمتر از سيستم SDH است. دليل اين مسأله نيز اين است كه در DWDM افزايش پهناي باند نيازي به افزودن تعداد تكراركننده‌ها ندارد.
سيستم DWDM براي كاربردهاي راه دور طراحي و بهينه شده است. با افزايش حجم ترافيك درمحدوة شهري، نياز به استفاده از سيستم‌هاي باند وسيع، كه در محدودة شهري صرفة اقتصادي داشته باشند، احساس شد. سيستم CWDM پاسخگوي اين نياز بود. در اين سيستم، نسبت به سيستم DWDM ، تعداد طول موج‌هاي كمتر با "فاصلة بين طول موج" بيشتر استفاده مي‌شود. در واقع تمايز بين نرخ افزايش ترافيك شهري و ترافيك بين‌شهري منجر به به كارگيري سيستم CWDM براي مناطق شهري شد. در مناطق شهري نرخ افزايش ترافيك كمتر از مناطق بين‌شهري است. به عبارت ديگر، در ترافيك‌هاي شهري هزينة سيستم DWDM به ازاي هر كانال خيلي بيشتر از سيستم CWDM است.
2-مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ
در سيستم‌هاي PDH و SDH ، عمليات مالتي‌پلكسينگ و سوئيچينگ در حوزة الكتريكي صورت مي‌گيرد. به عنوان مثال، در ورودي مالتي‌پلكسر سيگنال نوري به سيگنال الكتريكي تبديل شده، در صورت نياز عمليات سوئيچينگ روي سيگنال‌هاي الكتريكي صورت گرفته و بعد از تبديل به رده‌هاي بالاي مالتي‌پلكس، مجدداً به سيگنال نوري تبديل مي‌شود. محدوديت سرعت پردازنده‌هاي الكتريكي و تكنولوژي ارسال اين رده‌ها روي فيبرهاي نوري، دستيابي به نرخ‌هاي ارسال بالاتر را محدود مي‌كند. با معرفي سيستم DWDM و نياز به انجام عمليات مالتي‌پلكسينگ در سرعت‌هاي بالاتر، انجام مالتي‌پلكسينگ در حوزة نوري اهميت يافت. اين مالتي‌پلكسرها روي طول موج‌هاي متفاوت سيگنال‌هاي نوري ورودي و خروجي عمل مي‌كنند. در صورتيكه انجام سوئيچينگ بين كانال‌هاي موجود روي يك طول موج نياز باشد، بايد اين عمليات توسط سوئيچ‌هاي الكتريكي صورت گيرد. اين عمليات، باعث كاهش سرعت انتقال اطلاعات و كاهش قابليت مديريت ديناميك كانال‌ها مي‌شود.
