በፋይበር ኦፕቲክ አለም ውስጥ ያለው 'የቀለም ቤተ-ስዕል'፡ ለምን የኦፕቲካል ሞጁሎች ማስተላለፊያ ርቀት በእጅጉ ይለያያል

በፋይበር ኦፕቲክ ኮሙኒኬሽን አለም የብርሃን ሞገድ ምርጫ እንደ ራዲዮ ፍሪኩዌንሲ ማስተካከያ እና የቻናል ምርጫ ነው። ትክክለኛውን "ቻናል" በመምረጥ ብቻ ምልክቱ በግልጽ እና በተረጋጋ ሁኔታ ሊተላለፍ ይችላል. ለምንድነው አንዳንድ የኦፕቲካል ሞጁሎች የማስተላለፊያ ርቀት 500 ሜትሮች ብቻ ሲሆኑ ሌሎቹ ደግሞ በመቶዎች የሚቆጠሩ ኪሎ ሜትሮችን ሊሸፍኑ ይችላሉ? ሚስጥሩ የዚያ የብርሃን ጨረር 'ቀለም' ላይ ነው - ይበልጥ በትክክል፣ የብርሃን የሞገድ ርዝመት።

በዘመናዊው የኦፕቲካል መገናኛ አውታሮች ውስጥ የተለያዩ የሞገድ ርዝመት ያላቸው የኦፕቲካል ሞጁሎች ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ ሚናዎችን ይጫወታሉ. የ850nm፣ 1310nm እና 1550nm የሶስቱ ኮር የሞገድ ርዝማኔዎች የመሠረታዊ የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ማዕቀፍ ይመሰርታሉ፣ ከማስተላለፊያ ርቀት፣ ከመጥፋት ባህሪያት እና ከትግበራ ሁኔታዎች አንጻር ግልጽ የሆነ የስራ ክፍፍል አላቸው።

1. ለምንድነው ብዙ የሞገድ ርዝመት ያስፈልገናል?

በኦፕቲካል ሞጁሎች ውስጥ ያለው የሞገድ ርዝመት ልዩነት ዋና መንስኤ በፋይበር ኦፕቲክ ስርጭት ውስጥ በሁለት ዋና ዋና ተግዳሮቶች ውስጥ ነው-መጥፋት እና መበታተን። የኦፕቲካል ምልክቶች በኦፕቲካል ፋይበር ውስጥ በሚተላለፉበት ጊዜ የኢነርጂ ማነስ (ኪሳራ) የሚከሰተው በመምጠጥ, በመበተን እና በመሃከለኛ ፍሳሽ ምክንያት ነው. በተመሳሳይ ጊዜ, የተለያየ የሞገድ ርዝመት አካላት ያልተስተካከለ ስርጭት ፍጥነት የሲግናል ምት ማስፋፋት (መበታተን) ያስከትላል. ይህ ለብዙ የሞገድ ርዝመት መፍትሄዎች እንዲፈጠር አድርጓል፡-

• 850nm ባንድ፡በዋነኛነት የሚሠራው በመልቲሞድ ኦፕቲካል ፋይበር ውስጥ ነው፣ የመተላለፊያ ርቀቶች በተለምዶ ከጥቂት መቶ ሜትሮች (እንደ ~ 550 ሜትሮች) እና ለአጭር ርቀት ስርጭት (ለምሳሌ በመረጃ ማእከሎች ውስጥ) ዋና ኃይል ነው።

•1310nm ባንድ፡ዝቅተኛ ስርጭት ባህሪያትን በመደበኛ ነጠላ-ሞድ ፋይበር ውስጥ ያሳያል ፣ የመተላለፊያ ርቀት እስከ አስር ኪሎሜትር (እንደ ~ 60 ኪሎሜትሮች) ፣ የመካከለኛ ርቀት ስርጭት የጀርባ አጥንት ያደርገዋል።

•1550nm ባንድ፡በዝቅተኛው የመዳከም መጠን (በ0.19 ዲቢቢ/ኪሜ አካባቢ) የንድፈ ሃሳብ ማስተላለፊያ ርቀት ከ150 ኪሎ ሜትር ሊበልጥ ይችላል፣ ይህም የረጅም ርቀት እና አልፎ ተርፎም እጅግ በጣም ረጅም ርቀት ስርጭት ንጉስ ያደርገዋል።

የሞገድ ርዝመት ክፍፍል ማባዛት (WDM) ቴክኖሎጂ መጨመር የኦፕቲካል ፋይበር አቅምን በእጅጉ ጨምሯል. ለምሳሌ ነጠላ ፋይበር ሁለት አቅጣጫዊ (BIDI) ኦፕቲካል ሞጁሎች የተለያዩ የሞገድ ርዝመቶችን (እንደ 1310nm/1550nm ጥምር) በማስተላለፊያ እና መቀበያ ጫፎች በመጠቀም በአንድ ፋይበር ላይ ባለ ሁለት አቅጣጫዊ ግንኙነትን ያሳካሉ፣ ይህም የፋይበር ሃብቶችን በከፍተኛ ሁኔታ ይቆጥባል። ይበልጥ የላቀ ጥቅጥቅ የሞገድ ክፍል መልቲፕሌክስ (DWDM) ቴክኖሎጂ በጣም ጠባብ የሞገድ ርቀት (እንደ 100GHz) በተወሰኑ ባንዶች (እንደ O-band 1260-1360nm) ሊያሳካ ይችላል፣ እና አንድ ነጠላ ፋይበር በደርዘን የሚቆጠሩ ወይም በመቶዎች የሚቆጠሩ የሞገድ ርዝመት ያላቸው ቻናሎችን ይደግፋል፣ ይህም አጠቃላይ የማስተላለፊያ አቅምን ወደ ፋይበር ኦፕፓፕቲክ ደረጃ ይጨምራል።

የኦፕቲካል ሞጁሎችን የሞገድ ርዝመት እንዴት በሳይንሳዊ መንገድ መምረጥ ይቻላል?

የሞገድ ርዝመት ምርጫ የሚከተሉትን ቁልፍ ነገሮች አጠቃላይ ግምት ይጠይቃል።

የማስተላለፊያ ርቀት፡-

አጭር ርቀት (≤ 2 ኪሜ): ቢቻል 850nm (መልቲሞድ ፋይበር)።
መካከለኛ ርቀት (10-40km): ለ 1310nm (ነጠላ ሁነታ ፋይበር) ተስማሚ.
ረጅም ርቀት (≥ 60km): 1550nm (ነጠላ ሁነታ ፋይበር) መመረጥ አለበት ወይም ከኦፕቲካል ማጉያ ጋር በማጣመር ጥቅም ላይ ይውላል።

የአቅም መስፈርት፡

የተለመደ ንግድ፡ ቋሚ የሞገድ ሞጁሎች በቂ ናቸው።
ትልቅ አቅም፣ ከፍተኛ መጠን ያለው ስርጭት፡ DWDM/CWDM ቴክኖሎጂ ያስፈልጋል። ለምሳሌ፣ በO-band ውስጥ የሚሰራ የ100G DWDM ስርዓት በደርዘን የሚቆጠሩ የከፍተኛ ሞገድ ርዝመት ያላቸውን ሰርጦች መደገፍ ይችላል።

የወጪ ግምት፡-

ቋሚ የሞገድ ርዝመት ሞጁል፡ የመነሻ አሃዱ ዋጋ በአንጻራዊነት ዝቅተኛ ነው፣ ነገር ግን በርካታ የሞገድ ርዝመት ያላቸው የመለዋወጫ ሞዴሎች መቀመጥ አለባቸው።
ሊስተካከል የሚችል የሞገድ ርዝመት ሞጁል፡ የመጀመሪያው ኢንቬስትመንት በአንፃራዊነት ከፍተኛ ነው፣ ነገር ግን በሶፍትዌር ማስተካከያ አማካኝነት በርካታ የሞገድ ርዝመቶችን ይሸፍናል፣ የመለዋወጫ አስተዳደርን ቀላል ያደርገዋል፣ እና በረዥም ጊዜ የኦፕሬሽን እና የጥገና ውስብስብነት እና ወጪዎችን ይቀንሳል።

የመተግበሪያ ሁኔታ፡-

የውሂብ ማእከል ኢንተርኮኔክሽን (DCI)፡ ከፍተኛ መጠጋጋት፣ ዝቅተኛ ኃይል DWDM መፍትሄዎች ዋና ዋና ናቸው።
5G fronthaul፡ ለዋጋ፣ ዘግይቶ እና አስተማማኝነት ከፍተኛ መስፈርቶች ሲኖሩ፣ የኢንዱስትሪ ደረጃ የተነደፉ ነጠላ ፋይበር ሁለት አቅጣጫዊ (BIDI) ሞጁሎች የተለመደ ምርጫ ናቸው።
የኢንተርፕራይዝ ፓርክ ኔትወርክ፡ በርቀት እና የመተላለፊያ ይዘት መስፈርቶች መሰረት ዝቅተኛ ኃይል፣ መካከለኛ እስከ አጭር ርቀት CWDM ወይም ቋሚ የሞገድ ርዝመት ያላቸው ሞጁሎች ሊመረጡ ይችላሉ።

3. ማጠቃለያ: የቴክኖሎጂ ዝግመተ ለውጥ እና የወደፊት ግምት

የኦፕቲካል ሞጁል ቴክኖሎጂ በፍጥነት መድገሙን ቀጥሏል. እንደ የሞገድ ርዝመት መራጭ መቀየሪያዎች (WSS) እና በሲሊኮን (LCoS) ላይ ያሉ ፈሳሽ ክሪስታል ያሉ አዳዲስ መሳሪያዎች የበለጠ ተለዋዋጭ የኦፕቲካል አውታረመረብ አርክቴክቸር እየፈጠሩ ነው። እንደ ኦ-ባንድ ያሉ የተወሰኑ ባንዶችን ያነጣጠሩ ፈጠራዎች አፈጻጸምን በየጊዜው እያሳደጉ ናቸው፣ ለምሳሌ በቂ የኦፕቲካል ሲግናል-ወደ-ጫጫታ ሬሾ (OSNR) ህዳግን በመጠበቅ የሞጁሉን የሃይል ፍጆታ በእጅጉ በመቀነስ።

በወደፊቱ የኔትወርክ ግንባታ መሐንዲሶች የሞገድ ርዝመቶችን በሚመርጡበት ጊዜ የማስተላለፊያውን ርቀት በትክክል ማስላት ብቻ ሳይሆን የኃይል ፍጆታን, የሙቀት መጠንን ማስተካከል, የተዘረጋውን እፍጋት እና ሙሉ የህይወት ዑደት ቀዶ ጥገና እና የጥገና ወጪዎችን ይገመግማሉ. ለአስር ኪሎ ሜትሮች በተረጋጋ ሁኔታ (እንደ -40 ℃ ከባድ ቅዝቃዜ) የሚሰሩ ከፍተኛ አስተማማኝነት ያላቸው የኦፕቲካል ሞጁሎች ለተወሳሰቡ የማሰማራት አካባቢዎች (ለምሳሌ የርቀት ጣቢያ ጣቢያዎች) ቁልፍ ድጋፍ እየሆኑ ነው።