Optiskās šķiedras pārraides logi un šķiedru joslas platuma rokasgrāmata

Silīcija dioksīda stikls nav vienlīdz caurspīdīgs visos viļņu garumos. Vājināšanās un hromatiskā izkliede tuvajā-infrasarkanajā spektrā atšķiras, un viļņu garuma diapazonus, kuros zudumi sasniedz praktisko minimumu, sauc par optiskās pārraides logiem.

Fizika aiz tā ir labi saprotama. Reilija izkliede samazinās kā 1/λ⁴, kas nozīmē, ka garāki viļņu garumi izkliedē mazāk. No otras puses, infrasarkanā molekulārā absorbcija strauji palielinās, pārsniedzot aptuveni 1600 nm. Vājināšanās minimums atrodas vietā, kur šie divi mehānismi krustojas - tuvu 1550 nm. Šis krustošanās punkts ir iemesls, kāpēc C-josla ieņem spektrālo pozīciju, kāda tā ir. Atsevišķi atlikušais OH⁻ jonu absorbcijas maksimums pie 1383 nm vēsturiski radīja spektrā mirušo zonu, tāpēc O-josla un S-josla nav blakus.

Septiņas ITU{0}}T standartizētās joslas

Četri no tiem nodrošina lielāko daļu komerciālās satiksmes: 850 nm, O-josla, C-josla un L-josla. Pārējie trīs pilda šaurākas lomas.

C-josla (1530–1565 nm)

C-josla ir mūsdienu optiskā tīkla mugurkauls. Tas atrodas silīcija dioksīda vājinājuma līknes apakšā, aptuveni 0,19–0,20 dB/km, un tā pastiprinājuma logs atbilst Erbija -leģētajiem šķiedras pastiprinātājiem. Šī izlīdzināšana ir fizikas sakritība - erbija jonu emisijas spektrs silīcija dioksīda stiklā pārklājas ar minimālo šķiedru zudumu -, taču no tā ir atkarīga visa tālsatiksmes{8}}transporta nozare.

Tipiski izvietošanas veidi ir DWDM tālsatiksmes{0}}un īpaši tālsatiksmes-maģistrāles tīkli, zemūdens kabeļu sistēmas, 100G/200G/400G/800G saskaņotais transports un datu centru savstarpējais savienojums 80+ km garumā. Viens šķiedru pāris C-joslas DWDM var pārvadīt 40–96 kanālus ar 100 G vai lielāku - kopējo jaudu desmitos terabitu sekundē.

Spektrālā efektivitāte daudzos C-joslas maršrutos tagad tuvojas Šenonas robežai, jo saskaņotais DSP virzās uz 800 G un 1,6 T uz viļņa garumu. Kad matemātika pārstāj darboties jūsu labā, praktiskā reakcija ir L-joslas kapacitātes aktivizēšana tajā pašā šķiedrā, nevis mēģinājums izspiest vairāk bitu no katra kanāla.

O-josla (1260–1360 nm)

O-josla bija pirmais logs, ko komerciāli izmantoja viena-režīmu šķiedrai, un tā joprojām dominē vidēja-attāluma saitēs. Galvenā īpašība: hromatiskā izkliede ir tuvu nullei pie 1310 nm standarta G.652 šķiedrā, vieta, kur izzūd materiāla dispersija un viļņvada dispersija. Optiskie impulsi saglabā savu formu attālumā bez kompensācijas, kas nozīmē, ka raiduztvērēji var paļauties uz vienkāršākām tiešajām -noteikšanas arhitektūrām, - lētākas un mazākas jaudas nekā koherentie C-joslas moduļi.

Izplatītākie pielietojumi: 10G LR, 25G LR, 100G LR4 moduļi; metro Ethernet; uzņēmuma WAN un tumšās šķiedras punkts-līdz-punktam; PON augšpus (1310 nm, OLT abonents); BiDi un CWDM raiduztvērēji.

Kompromiss-ir vienkāršs. O-joslas vājināšanās pie 0,35 dB/km ir par aptuveni 75% lielāka nekā C-josla, un EDFA nedarbojas šajos viļņu garumos. Pārsniedzot 40–80 km, jums ir nepieciešama C-josla. Metro attālumos O-josla uzvar dispersijas vienkāršības un raiduztvērēja izmaksu ziņā. Pusvadītāju optiskie pastiprinātāji un O-joslas koherentie raiduztvērēji tiek izstrādāti, un tie varētu palielināt izmantojamo sasniedzamību, taču skaļuma paplašināšana nav nenovēršama.

850 nm josla

Ēkās un datu centros 850 nm josla, kas savienota pārī ar VCSEL avotiem un daudzmodu šķiedru, apstrādā lielāko daļu īsa sasniedzamības saišu{1}}. Vājināšanās ir augsta - aptuveni 2,5–3,5 dB/km -, taču, ja garākais kabeļa garums ir 300 metri, šim skaitlim nav nozīmes.

Optika, kuras pamatā ir VCSEL{0}}, maksā ievērojami mazāk nekā DFB-lāzera moduļi, un tas ir viss. Serveris-, lai-pārslēgtos, statīva augšdaļa-, universitātes pilsētiņas mugurkauls, 10G/25G/40G/100G SR - visa 850 nm teritorija.

Tendencei, kuru ir vērts izsekot: hipermēroga datu centros arvien vairāk tiek noteikta viena{0}}režīma šķiedra jaunajās versijās, lai atbalstītu 200 G un 400 G par{3}}joslu. Tas pakāpeniski izmanto 850 nm daļu augstākajā līmenī. Taču milzīgajai daudzmodu šķiedru uzstādītajai bāzei un izmaksu{7}}jutīgajiem uzņēmumu tīkliem 850 nm josla drīz vairs nepazudīs.

L-josla (1565–1625 nm)

L-josla darbojas kā C-joslas pārpilde. Tā piedāvā otro-zemāko vājinājumu standarta viena-režīmu šķiedrā ar aptuveni 0,22 dB/km, un to var pastiprināt ar komerciāli pieejamiem L-joslas EDFA.

L-joslas EDFA un C+L mux/demux pievienošana esošajām pastiprinātāju vietām aptuveni divkāršo izmantojamošķiedras joslas platumsinfrastruktūrā, kas jau atrodas uz zemes, par nelielu daļu no jaunas ēkas izmaksām. Šī ir pirmā jaudas sviras operatora darbība, kad C-josla piepildās.

C+L izvietošana tagad ir standarta lielākajās zemūdeņu sistēmās un arvien biežāk sastopama intensīvas{1}}sazemes satiksmes maršrutos. Kombinētais C+L spektrs ir mainījies no jauka-uz-uz kapacitātes plānošanas bāzes līniju jaunai tālsatiksmes-infrastruktūrai, jo īpaši, ja viļņa garums pieaug līdz 800 G.

Sekundārās grupas

S-josla (1460–1530 nm)

Mūsdienās S{0}}grupas galvenais komerciālais lietojums ir PON: GPON un XG-PON izmanto 1490 nm pakārtotajai trafikai no OLT līdz abonentiem. Turklāt S-josla ir nākamās-paaudzes S+C+L platjoslas DWDM izpētes mērķis. Tulija-leģēti šķiedru pastiprinātāji un Ramana pastiprināšana ir potenciālie pastiprinājuma risinājumi, taču neviens no tiem ne tuvu neatbilst C/L-joslas EDFA izmaksām vai uzticamībai ražošanas mērogā. Ir laboratorijas demonstrācijas; liela mēroga komerciālā S-joslas DWDM nav.

E-josla (1360–1460 nm)

OH⁻ ūdens virsotne pie 1383 nm vēsturiski padarīja šo joslu nelietojamu. G.652.D nulles ūdens maksimuma šķiedra novērš absorbciju, un E-joslas vājināšanās uz ZWP šķiedras faktiski nokrītas zem O-joslas līmeņa. Problēma ir uzstādītā bāze: lielākā daļa šķiedru zemē visā pasaulē ir mantotas G.652.A vai G.652.B ar neskartu ūdens pīķi. Komerciālo E-joslas raiduztvērēju un pastiprinātāju joprojām ir maz. Reāli E{11}}joslai ir nozīme tikai tad, ja tie ir balstīti uz ZWP šķiedru, kur ir nepieciešams katrs pieejamais CWDM slots.

U-josla (1625–1675 nm)

U{0}}joslā nav datu plūsmas. Tās vienīgā funkcija nav-no-joslas šķiedras uzraudzības. OTDR aprīkojums U-joslas viļņu garumā ievada testa impulsus dzīvajā šķiedrā, mērot atstarojumus, savienojuma zudumus, savienotāja kvalitāti un pārtraukumus, nepārtraucot aktīvos pakalpojumus citās joslās.

Pareizā transmisijas loga izvēle

Galvenie lēmumu ierobežojumi

Instalēts šķiedras veids

Daudzmodu šķiedra (OM3/OM4) ierobežo ātrdarbīgas saites līdz 850 nm. Mantotais G.652.A/B viena-režīms izslēdz E-joslu ūdens maksimuma dēļ. Šķiedra, kas jau atrodas zemē, ir pirmais ierobežojums - no tā izriet viss pārējais.

Pastiprināšanas prasība

EDFA darbojas tikai C un L joslās. Saitēm, kurām nepieciešams optiskais pastiprinājums -, kas parasti pārsniedz 80 km -, ir jāizmanto viena no šīm divām joslām. O-joslas paplašināšana par 40 km nozīmē vai nu elektrisko reģenerāciju, vai lielas-jaudas nepastiprinātu koherento uztvērēju, kas abi palielina izmaksas.

Kanālu skaits un multipleksēšanas stratēģija

CWDM atbalsta līdz pat 18 kanāliem ar 20 nm atstarpi, bez pastiprinājuma un zemākām izmaksām par kanālu. DWDM satur 40–96+ kanālus tikai C- joslā (vairāk ar L-joslu), ir nepieciešami EDFA un nodrošina daudz lielāku kopējo jaudu. CWDM labi apkalpo lielāko daļu metro un uzņēmumu savienojumu. Mugurkauls, zemūdene un liela mēroga{10}}DCI pieprasa DWDM. Šķērsošanas punkts ir aptuveni 8–10 kanāli vai paplašināti laidumi, kas pārsniedz 80 km.

Raiduztvērēja izmaksas un jaudas budžets

Lētākā ir 850 nm VCSEL optika. O-joslas DFB-bāzētie moduļi (LR, LR4) atrodas vidū. C-joslas saskaņotajiem moduļiem ir visaugstākā cena un jaudas patēriņš. Nav nekādu tehnisku ieguvumu no saskaņotas optikas izvietošanas 10 km metro savienojumā, ko O-joslas LR modulis apstrādā bez grūtībām.

Kā WDM izmanto pārraides Windows

Viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanapiešķir dažādus viļņu garumus neatkarīgām datu plūsmām un pārraida tos vienlaicīgi pa vienu šķiedru. Pārraides logi nosaka kopējošķiedras joslas platumspieejams šai multipleksēšanai.

CWDM

20 nm kanālu atstatums starp O, E, S, C un L joslām. Līdz 18 kanāliem. Normālos metro attālumos nav nepieciešams pastiprinājums. Nedzesēti lāzeri samazina izmaksas. Izmanto metro tīklos, mazāk nekā 80 km datu centru savienojumos un uzņēmumu tumšās šķiedras saitēs.

DWDM

100 GHz vai 50 GHz kanālu atstatums C-joslā, pēc izvēles paplašināts līdz L-joslas. 40 kanāliem 100 GHz vai 96 GHz frekvencē, katrs no tiem pārraida 100 G vai vairāk. EDFA nepieciešami gariem laidumiem. Izvietots uz tālsatiksmes{11}}mugurkaula, zemūdens kabeļiem un augstiem{12}}joslas platuma šķiedrastarpsavienojumi.

Izvēle starp CWDM un DWDM ir atkarīga no jaudas un izmaksām. CWDM ir lētāks par vienu kanālu, bet pārsniedz 18 kanālus bez pastiprināšanas ceļa. DWDM maksā vairāk, bet vienā šķiedru pārī tiek mērogots līdz desmitiem terabitu.