የፋይበር ኦፕቲክ አለም "የቀለም ቤተ-ስዕል"፡ የኦፕቲካል ሞጁሎች የማስተላለፊያ ርቀት በከፍተኛ ሁኔታ የሚለያዩበት ምክንያት

በኦፕቲካል ፋይበር ኮሙኒኬሽን ዓለም ውስጥ የብርሃን የሞገድ ርዝመት ምርጫ የሬዲዮ ጣቢያን ከማስተካከል ጋር ተመሳሳይ ነው - ትክክለኛውን ድግግሞሽ በመምረጥ ብቻ ምልክቶችን በግልጽ እና በተረጋጋ ሁኔታ ማስተላለፍ የሚችሉት። አንዳንድ የኦፕቲካል ሞጁሎች የ500 ሜትር የማስተላለፊያ ርቀት ያላቸው ለምንድን ነው፣ ሌሎቹ ደግሞ በመቶዎች የሚቆጠሩ ኪሎ ሜትሮች ሊረዝሙ የሚችሉት? ሚስጥሩ በብርሃኑ ቀለም - ማለትም፣ በትክክል፣ የብርሃን የሞገድ ርዝመት ላይ ነው።

በዘመናዊ የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ኔትወርኮች ውስጥ፣ የተለያዩ የሞገድ ርዝመት ያላቸው የኦፕቲካል ሞጁሎች በግልጽ የተለያዩ ሚናዎችን ይጫወታሉ። ሦስቱ ዋና የሞገድ ርዝመት - 850nm፣ 1310nm እና 1550nm - የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን መሰረታዊ ማዕቀፍ ይመሰርታሉ፣ እያንዳንዳቸው በማስተላለፊያ ርቀት፣ በመጥፋት ባህሪያት እና በአተገባበር ሁኔታዎች ላይ ያተኮሩ ናቸው።

በርካታ የሞገድ ርዝመት ለምን ያስፈልጋል?

በኦፕቲካል ሞጁሎች ውስጥ የሞገድ ርዝመት ልዩነት ዋና መንስኤ በፋይበር ኦፕቲክ ስርጭት ውስጥ በሁለት ዋና ዋና ተግዳሮቶች ላይ ነው፡ መጥፋት እና መበታተን። የኦፕቲካል ሲግናሎች በኦፕቲካል ፋይበር ውስጥ ሲተላለፉ፣ የኢነርጂ መቀነስ (ኪሳራ) የሚከሰተው በመምጠጥ፣ በመበታተን እና በመፍሰሱ ምክንያት ነው። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የተለያዩ የሞገድ ርዝመት ክፍሎች ያልተመጣጠነ የስርጭት ፍጥነት የምልክት ምት መስፋፋት (መበታተን) ያስከትላል። ይህም ባለብዙ ሞገድ ርዝመት መፍትሄዎችን አስከትሏል፡

850 nm ባንድ፡ በዋናነት የሚሠራው ባለብዙ ሞድ ኦፕቲካል ፋይበር ሲሆን የማስተላለፊያ ርቀቶች ብዙውን ጊዜ ከጥቂት መቶ ሜትሮች (እንደ ~ 550 ሜትር) የሚደርሱ ሲሆን ለአጭር ርቀት ማስተላለፊያ (እንደ የውሂብ ማዕከላት ውስጥ ያሉ) ዋና ኃይል ነው።

1310nm ባንድ፡ በመደበኛ ነጠላ-ሞድ ፋይበርዎች ውስጥ ዝቅተኛ የመበተን ባህሪያትን ያሳያል፣ እስከ አስር ኪሎሜትሮች የሚደርስ የማስተላለፊያ ርቀት (እንደ ~ 60 ኪሎሜትሮች ያሉ)፣ ይህም የመካከለኛ ርቀት ማስተላለፊያ ዋና አካል ያደርገዋል።

1550nm ባንድ፡ ዝቅተኛው የመቀነስ መጠን (ወደ 0.19dB/ኪሜ አካባቢ)፣ የቲዎሬቲካል ማስተላለፊያ ርቀት ከ150 ኪ.ሜ በላይ ሊያልፍ ይችላል፣ ይህም የረጅም ርቀት እና እጅግ በጣም ረጅም ርቀት ማስተላለፊያ ንጉሥ ያደርገዋል።

የሞገድ ርዝመት ክፍፍል መልቲፕሌክሲንግ (WDM) ቴክኖሎጂ መጨመር የኦፕቲካል ፋይበር አቅምን በእጅጉ ጨምሯል። ለምሳሌ፣ ነጠላ ፋይበር ባለሁለት አቅጣጫዊ (BIDI) የኦፕቲካል ሞጁሎች በማስተላለፊያ እና በመቀበያ ጫፎች ላይ የተለያዩ የሞገድ ርዝመት (እንደ 1310nm/1550nm ጥምረት ያሉ) በመጠቀም በአንድ ፋይበር ላይ ባለሁለት አቅጣጫዊ ግንኙነትን ያዳብራሉ፣ ይህም የፋይበር ሀብቶችን በእጅጉ ይቆጥባል። የበለጠ የላቀ የዴንሴ ሞገድ ርዝመት ክፍል መልቲፕሌክሲንግ (DWDM) ቴክኖሎጂ በተወሰኑ ባንዶች (እንደ O-band 1260-1360nm ያሉ) ውስጥ በጣም ጠባብ የሞገድ ርዝመት ክፍተት (እንደ 100GHz ያሉ) ሊያገኝ ይችላል፣ እና አንድ ነጠላ ፋይበር በደርዘን የሚቆጠሩ ወይም በመቶዎች የሚቆጠሩ የሞገድ ርዝመት ቻናሎችን ሊደግፍ ይችላል፣ ይህም አጠቃላይ የማስተላለፊያ አቅምን ወደ Tbps ደረጃ ይጨምራል እና የፋይበር ኦፕቲክስን አቅም ሙሉ በሙሉ ይለቅቃል።

የኦፕቲካል ሞጁሎችን የሞገድ ርዝመት በሳይንሳዊ መንገድ እንዴት መምረጥ ይቻላል?

የሞገድ ርዝመት ምርጫ የሚከተሉትን ዋና ዋና ምክንያቶች ግምት ውስጥ ማስገባት ይጠይቃል።

የማስተላለፍ ርቀት፡

• አጭር ርቀት (≤ 2 ኪ.ሜ): ቢበዛ 850 nm (ባለብዙ ሞድ ፋይበር)።
• መካከለኛ ርቀት (10-40 ኪ.ሜ): ለ1310 nm (ነጠላ-ሞድ ፋይበር) ተስማሚ።
• ረጅም ርቀት (≥ 60 ኪ.ሜ): 1550 nm (ነጠላ-ሁነታ ፋይበር) መመረጥ አለበት፣ ወይም ከኦፕቲካል ማጉያ ጋር በማጣመር ጥቅም ላይ መዋል አለበት።

የአቅም መስፈርት፡

• ባህላዊ ንግድ፡- ቋሚ የሞገድ ርዝመት ሞጁሎች በቂ ናቸው።
• ትልቅ አቅም፣ ከፍተኛ ጥግግት ማስተላለፊያ፡- የDWDM/CWDM ቴክኖሎጂ ያስፈልጋል። ለምሳሌ፣ በኦ-ባንድ ውስጥ የሚሰራ 100G DWDM ሲስተም በደርዘን የሚቆጠሩ ከፍተኛ ጥግግት የሞገድ ርዝመት ያላቸውን ቻናሎች ሊደግፍ ይችላል።

የወጪ ግምት፡

• የተስተካከለ የሞገድ ርዝመት ሞጁል፡ የመጀመሪያው የአሃድ ዋጋ በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ነው፣ ነገር ግን በርካታ የሞገድ ርዝመት ያላቸው የመለዋወጫ ክፍሎች ሞዴሎች መከማቸት አለባቸው።
• ሊስተካከል የሚችል የሞገድ ርዝመት ሞጁል፡ የመጀመሪያው ኢንቨስትመንት በአንጻራዊነት ከፍተኛ ነው፣ ነገር ግን በሶፍትዌር ማስተካከያ አማካኝነት በርካታ የሞገድ ርዝመቶችን ሊሸፍን፣ የመለዋወጫ ክፍሎችን አስተዳደር ቀላል ማድረግ እና በረጅም ጊዜ ውስጥ የአሠራር እና የጥገና ውስብስብነትን እና ወጪዎችን መቀነስ ይችላል።

የትግበራ ሁኔታ፡

• የውሂብ ማዕከል ግንኙነት (DCI): ከፍተኛ ጥግግት እና ዝቅተኛ ኃይል ያላቸው የDWDM መፍትሄዎች ዋና ዋና ናቸው።
• 5ጂ ፈርንሃውል፡- ለዋጋ፣ ለዘገየነት እና ለአስተማማኝነት ከፍተኛ መስፈርቶች ስላሉት፣ የኢንዱስትሪ ደረጃ የተነደፉ ነጠላ ፋይበር ባለሁለት አቅጣጫዊ (BIDI) ሞጁሎች የተለመዱ ምርጫዎች ናቸው።
• የኢንተርፕራይዝ ፓርክ ኔትወርክ፡ በርቀት እና በባንድዊድዝ መስፈርቶች ላይ በመመስረት፣ ዝቅተኛ ኃይል፣ መካከለኛ እስከ አጭር ርቀት CWDM ወይም ቋሚ የሞገድ ርዝመት ሞጁሎች ሊመረጡ ይችላሉ።

ማጠቃለያ፡ የቴክኖሎጂ ዝግመተ ለውጥ እና የወደፊት ጉዳዮች

የኦፕቲካል ሞዱል ቴክኖሎጂ በፍጥነት መስፋፋቱን ቀጥሏል። እንደ የሞገድ ርዝመት መራጭ ማብሪያ / ማጥፊያዎች (WSS) እና በሲሊኮን ላይ ፈሳሽ ክሪስታል (LCoS) ያሉ አዳዲስ መሳሪያዎች የበለጠ ተለዋዋጭ የኦፕቲካል ኔትወርክ አርክቴክቸር እድገትን እያሳደጉ ነው። እንደ ኦ-ባንድ ያሉ የተወሰኑ ባንዶችን ኢላማ ያደረጉ ፈጠራዎች ያለማቋረጥ አፈጻጸምን እያሻሻሉ ነው፣ ለምሳሌ የሞጁል የኃይል ፍጆታን በከፍተኛ ሁኔታ በመቀነስ በቂ የኦፕቲካል ሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ (OSNR) ህዳግን እየጠበቁ።

ወደፊት በሚካሄደው የኔትወርክ ግንባታ፣ መሐንዲሶች የሞገድ ርዝመትን በሚመርጡበት ጊዜ የማስተላለፊያ ርቀቱን በትክክል ማስላት ብቻ ሳይሆን የኃይል ፍጆታን፣ የሙቀት መጠንን መላመድን፣ የማሰማራት ጥግግትን እና ሙሉ የህይወት ዑደት አሠራር እና የጥገና ወጪዎችን በጥልቀት መገምገም አለባቸው። በከባድ አካባቢዎች (እንደ -40 ℃ ከባድ ቅዝቃዜ ያሉ) ለአስር ኪሎ ሜትሮች በተረጋጋ ሁኔታ ሊሰሩ የሚችሉ ከፍተኛ አስተማማኝነት ያላቸው የኦፕቲካል ሞጁሎች ለተወሳሰቡ የማሰማሪያ አካባቢዎች (እንደ የርቀት ቤዝ ጣቢያዎች ያሉ) ቁልፍ ድጋፍ እየሆኑ ነው።