«Գունային պալիտրա» օպտիկամանրաթելային աշխարհում. ինչու է օպտիկական մոդուլների փոխանցման հեռավորությունը մեծապես տարբերվում

Օպտիկամանրաթելային կապի աշխարհում լույսի ալիքի երկարության ընտրությունը նման է ռադիոհաճախականության կարգավորմանը և ալիքի ընտրությանը: Միայն ճիշտ «ալիքը» ընտրելով կարելի է ազդանշանը փոխանցել հստակ և կայուն: Ինչո՞ւ են որոշ օպտիկական մոդուլներ ունեն ընդամենը 500 մետր փոխանցման հեռավորություն, մինչդեռ մյուսները կարող են տարածվել հարյուրավոր կիլոմետրերի վրա: Առեղծվածը կայանում է լույսի այդ փնջի «գույնի» մեջ, ավելի ճշգրիտ՝ լույսի ալիքի երկարության մեջ:

Ժամանակակից օպտիկական կապի ցանցերում տարբեր ալիքի երկարությունների օպտիկական մոդուլները խաղում են բոլորովին տարբեր դերեր: Երեք հիմնական ալիքի երկարությունները՝ 850 նմ, 1310 նմ և 1550 նմ, կազմում են օպտիկական կապի հիմնարար շրջանակը՝ աշխատանքի հստակ բաժանմամբ՝ փոխանցման հեռավորության, կորստի բնութագրերի և կիրառման սցենարների առումով:

1. Ինչո՞ւ են մեզ անհրաժեշտ բազմաթիվ ալիքի երկարություններ։

Օպտիկական մոդուլներում ալիքի երկարության բազմազանության հիմնական պատճառը կայանում է օպտիկամանրաթելային փոխանցման երկու հիմնական մարտահրավերների մեջ՝ կորուստ և ցրում: Երբ օպտիկական ազդանշանները փոխանցվում են օպտիկական մանրաթելերով, տեղի է ունենում էներգիայի մարում (կորուստ)՝ միջավայրի կլանման, ցրման և արտահոսքի պատճառով: Միևնույն ժամանակ, տարբեր ալիքի երկարության բաղադրիչների անհավասար տարածման արագությունը առաջացնում է ազդանշանի իմպուլսի լայնացում (դիսպերսիա): Սա հանգեցրել է բազմալիքային լուծումների ստեղծմանը.

• 850 նմ դիապազոն:հիմնականում գործում է բազմամոդ օպտիկական մանրաթելերում, որտեղ փոխանցման հեռավորությունը սովորաբար տատանվում է մի քանի հարյուր մետրից (օրինակ՝ մոտ 550 մետր), և կարճ հեռավորությունների փոխանցման հիմնական ուժն է (օրինակ՝ տվյալների կենտրոնների ներսում):

• 1310 նմ դիապազոն:Ստանդարտ միամոդ մանրաթելերում ցուցադրում է ցածր դիսպերսիայի բնութագրեր՝ մինչև տասնյակ կիլոմետրեր (օրինակ՝ մոտ 60 կիլոմետր) փոխանցման հեռավորություններով, ինչը այն դարձնում է միջին հեռավորությունների փոխանցման հիմնական համակարգը։

• 1550 նմ դիապազոն:Ամենացածր մարման արագությամբ (մոտ 0.19dB/կմ), տեսական փոխանցման հեռավորությունը կարող է գերազանցել 150 կիլոմետրը, ինչը այն դարձնում է երկար և նույնիսկ գերերկար հեռավորությունների փոխանցման թագավոր։

Ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսավորման (WDM) տեխնոլոգիայի զարգացումը զգալիորեն մեծացրել է օպտիկական մանրաթելերի հզորությունը: Օրինակ, միաթելային երկկողմանի (BIDI) օպտիկական մոդուլները երկկողմանի կապ են ապահովում մեկ մանրաթելի վրա՝ օգտագործելով տարբեր ալիքի երկարություններ (օրինակ՝ 1310 նմ/1550 նմ համադրություն) հաղորդիչ և ընդունիչ ծայրերում, զգալիորեն խնայելով մանրաթելային ռեսուրսները: Ավելի առաջադեմ խիտ ալիքի երկարության բաժանման մուլտիպլեքսավորման (DWDM) տեխնոլոգիան կարող է հասնել շատ նեղ ալիքի երկարության միջակայքի (օրինակ՝ 100 ԳՀց) որոշակի տիրույթներում (օրինակ՝ O-բանդ 1260-1360 նմ), և մեկ մանրաթելը կարող է աջակցել տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուրավոր ալիքի երկարության ալիքների՝ մեծացնելով ընդհանուր փոխանցման հզորությունը մինչև Tbps մակարդակ և լիովին բացահայտելով օպտիկամանրաթելային ներուժը:

2. Ինչպե՞ս գիտականորեն ընտրել օպտիկական մոդուլների ալիքի երկարությունը։

Ալիքի երկարության ընտրությունը պահանջում է հետևյալ հիմնական գործոնների համապարփակ հաշվառում.

Փոխանցման հեռավորությունը՝

Կարճ հեռավորություն (≤ 2 կմ). նախընտրելի է 850 նմ (բազմամոդ մանրաթել):
Միջին հեռավորություն (10-40 կմ): հարմար է 1310 նմ (միառեժիմ մանրաթելի համար):
Երկար հեռավորություն (≥ 60 կմ): Պետք է ընտրել 1550 նմ (միառոդ մանրաթել) կամ օգտագործել օպտիկական ուժեղացուցիչի հետ համատեղ։

Հզորության պահանջը.

Ավանդական բիզնես. ֆիքսված ալիքի երկարության մոդուլները բավարար են։
Մեծ հզորությամբ, բարձր խտության փոխանցում. պահանջվում է DWDM/CWDM տեխնոլոգիա: Օրինակ, O-բանդայում գործող 100G DWDM համակարգը կարող է աջակցել տասնյակ բարձր խտության ալիքի երկարության ալիքների:

Արժեքի նկատառումներ՝

Կայուն ալիքի երկարության մոդուլ. Սկզբնական միավորի գինը համեմատաբար ցածր է, սակայն անհրաժեշտ է պահեստամասերի բազմաթիվ ալիքի երկարության մոդելներ ունենալ։
Կարգավորելի ալիքի երկարության մոդուլ. Սկզբնական ներդրումը համեմատաբար բարձր է, բայց ծրագրային կարգավորման միջոցով այն կարող է ընդգրկել բազմաթիվ ալիքի երկարություններ, պարզեցնել պահեստամասերի կառավարումը և երկարաժամկետ հեռանկարում նվազեցնել շահագործման և սպասարկման բարդությունն ու ծախսերը։

Կիրառման սցենար.

Տվյալների կենտրոնի փոխկապակցում (DCI). Բարձր խտության, ցածր էներգիայի DWDM լուծումները լայնորեն տարածված են։
5G ֆրոնթհաուլ. Արժեքի, լատենտության և հուսալիության բարձր պահանջներով, արդյունաբերական կարգի նախագծված միամանրաթելային երկկողմանի (BIDI) մոդուլները տարածված ընտրություն են:
Ձեռնարկությունների պարկի ցանց. Կախված հեռավորության և թողունակության պահանջներից, կարելի է ընտրել ցածր հզորության, միջինից մինչև կարճ հեռավորության CWDM կամ ֆիքսված ալիքի երկարության մոդուլներ։

3. Եզրակացություն. Տեխնոլոգիական զարգացում և ապագայի նկատառումներ

Օպտիկական մոդուլի տեխնոլոգիան շարունակում է արագ զարգանալ: Նոր սարքերը, ինչպիսիք են ալիքի երկարության ընտրողական անջատիչները (WSS) և սիլիցիումի վրա հեղուկ բյուրեղը (LCoS), խթանում են ավելի ճկուն օպտիկական ցանցային ճարտարապետությունների զարգացումը: Հատուկ գոտիների, ինչպիսին է O-գոտին, ուղղված նորարարությունները անընդհատ օպտիմալացնում են աշխատանքը, օրինակ՝ զգալիորեն կրճատելով մոդուլի էներգիայի սպառումը՝ միաժամանակ պահպանելով օպտիկական ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցության (OSNR) բավարար մարժա:

Ապագա ցանցի կառուցման ժամանակ ինժեներները ոչ միայն պետք է ճշգրիտ հաշվարկեն փոխանցման հեռավորությունը ալիքի երկարությունները ընտրելիս, այլև համապարփակ գնահատեն էներգիայի սպառումը, ջերմաստիճանի հարմարվողականությունը, տեղակայման խտությունը և ամբողջ կյանքի ցիկլի շահագործման ու սպասարկման ծախսերը: Բարձր հուսալիության օպտիկական մոդուլները, որոնք կարող են կայուն աշխատել տասնյակ կիլոմետրերի վրա ծայրահեղ միջավայրերում (օրինակ՝ -40 ℃ ուժեղ ցրտում), դառնում են բարդ տեղակայման միջավայրերի (օրինակ՝ հեռավոր բազային կայանների) հիմնական հենարան: