Šķiedru optikas sakaru pasaulē gaismas viļņa garuma izvēle ir līdzīga radiofrekvences regulēšanai un kanāla izvēlei. Tikai izvēloties pareizo "kanālu", signālu var pārraidīt skaidri un stabili. Kāpēc dažu optisko moduļu pārraides attālums ir tikai 500 metri, bet citi var aptvert simtiem kilometru? Noslēpums slēpjas šī gaismas stara "krāsā" – precīzāk, gaismas viļņa garumā.
Mūsdienu optisko sakaru tīklos dažādu viļņu garumu optiskie moduļi pilda pilnīgi atšķirīgas lomas. Trīs galvenie viļņu garumi — 850 nm, 1310 nm un 1550 nm — veido optiskās komunikācijas pamatstruktūru ar skaidru darba sadalījumu pārraides attāluma, zudumu raksturlielumu un pielietojuma scenāriju ziņā.
1. Kāpēc mums ir nepieciešami vairāki viļņu garumi?
Viļņu garumu dažādības pamatcēlonis optiskajos moduļos ir divi galvenie optisko šķiedru pārraides izaicinājumi: zudumi un dispersija. Pārraidot optiskos signālus pa optiskajām šķiedrām, enerģijas vājināšanās (zudumi) notiek vides absorbcijas, izkliedes un noplūdes dēļ. Tajā pašā laikā dažādu viļņu garumu komponentu nevienmērīgais izplatīšanās ātrums izraisa signāla impulsa paplašināšanos (dispersiju). Tas ir radījis vairāku viļņu garumu risinājumus:
•850 nm josla:galvenokārt darbojas daudzmodu optiskajās šķiedrās, kuru pārraides attālumi parasti svārstās no dažiem simtiem metru (piemēram, ~550 metri), un ir galvenais virzītājspēks īsu attālumu pārraidei (piemēram, datu centros).
•1310 nm josla:standarta vienmoda šķiedrās ir zemas dispersijas īpašības, un pārraides attālumi var sasniegt desmitiem kilometru (piemēram, ~60 kilometrus), padarot to par vidēja attāluma pārraides mugurkaulu.
•1550 nm josla:Ar zemāko vājināšanās ātrumu (aptuveni 0,19 dB/km) teorētiskais pārraides attālums var pārsniegt 150 kilometrus, padarot to par tālsatiksmes un pat īpaši tālsatiksmes pārraides karali.
Viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas (WDM) tehnoloģijas attīstība ir ievērojami palielinājusi optisko šķiedru jaudu. Piemēram, vienas šķiedras divvirzienu (BIDI) optiskie moduļi panāk divvirzienu saziņu pa vienu šķiedru, izmantojot dažādus viļņu garumus (piemēram, 1310 nm/1550 nm kombināciju) raidīšanas un uztveršanas galos, ievērojami ietaupot šķiedras resursus. Mūsdienīgāka blīva viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas (DWDM) tehnoloģija var sasniegt ļoti šauru viļņu garuma atstarpi (piemēram, 100 GHz) noteiktās joslās (piemēram, O joslā 1260–1360 nm), un viena šķiedra var atbalstīt desmitiem vai pat simtiem viļņu garuma kanālu, palielinot kopējo pārraides jaudu līdz Tbps līmenim un pilnībā atbrīvojot šķiedru optikas potenciālu.
2.Kā zinātniski izvēlēties optisko moduļu viļņa garumu?
Viļņa garuma izvēlei ir nepieciešams visaptveroši ņemt vērā šādus galvenos faktorus:
Pārraides attālums:
Īss attālums (≤ 2 km): vēlams 850 nm (daudzmodu šķiedra).
Vidējs attālums (10–40 km): piemērots 1310 nm (vienmoda šķiedra).
Liels attālums (≥ 60 km): jāizvēlas 1550 nm (vienmoda šķiedra) vai jāizmanto kombinācijā ar optisko pastiprinātāju.
Prasības ietilpībai:
Tradicionālais bizness: Pietiek ar fiksēta viļņa garuma moduļiem.
Liela jauda, augsta blīvuma pārraide: nepieciešama DWDM/CWDM tehnoloģija. Piemēram, 100G DWDM sistēma, kas darbojas O joslā, var atbalstīt desmitiem augsta blīvuma viļņu garuma kanālu.
Izmaksu apsvērumi:
Fiksēta viļņa garuma modulis: sākotnējā vienības cena ir salīdzinoši zema, taču ir jāuzglabā vairāki rezerves daļu viļņa garuma modeļi.
Regulējama viļņa garuma modulis: Sākotnējās investīcijas ir samērā augstas, taču, izmantojot programmatūras regulēšanu, tas var aptvert vairākus viļņa garumus, vienkāršot rezerves daļu pārvaldību un ilgtermiņā samazināt ekspluatācijas un apkopes sarežģītību un izmaksas.
Lietojumprogrammas scenārijs:
Datu centru starpsavienojums (DCI): Augsta blīvuma, mazjaudas DWDM risinājumi ir plaši izplatīti.
5G fronthaul: Ņemot vērā augstās prasības attiecībā uz izmaksām, latentumu un uzticamību, rūpnieciski izstrādāti vienšķiedras divvirzienu (BIDI) moduļi ir izplatīta izvēle.
Uzņēmumu parka tīkls: atkarībā no attāluma un joslas platuma prasībām var izvēlēties mazjaudas, vidēja līdz īsa attāluma CWDM vai fiksēta viļņa garuma moduļus.
3. Secinājums: Tehnoloģiju evolūcija un nākotnes apsvērumi
Optisko moduļu tehnoloģija turpina strauji attīstīties. Jaunas ierīces, piemēram, viļņu garuma selektīvie slēdži (WSS) un šķidro kristālu tehnoloģijas uz silīcija (LCoS), veicina elastīgāku optisko tīklu arhitektūru attīstību. Inovācijas, kas vērstas uz konkrētām joslām, piemēram, O joslu, pastāvīgi optimizē veiktspēju, piemēram, ievērojami samazinot moduļu enerģijas patēriņu, vienlaikus saglabājot pietiekamu optiskā signāla un trokšņa attiecības (OSNR) rezervi.
Nākotnes tīkla būvniecībā inženieriem, izvēloties viļņu garumus, ne tikai precīzi jāaprēķina pārraides attālums, bet arī vispusīgi jāizvērtē enerģijas patēriņš, temperatūras pielāgošanās spēja, izvietošanas blīvums un pilnas ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas. Augstas uzticamības optiskie moduļi, kas var stabili darboties desmitiem kilometru ekstremālos apstākļos (piemēram, -40 ℃ stiprā aukstumā), kļūst par galveno atbalstu sarežģītām izvietošanas vidēm (piemēram, attālinātām bāzes stacijām).
Publicēšanas laiks: 2025. gada 18. septembris