Šviesolaidinio ryšio pasaulyje šviesos bangos ilgio pasirinkimas yra panašus į radijo dažnio derinimą ir kanalo pasirinkimą. Tik pasirinkus tinkamą „kanalą“, signalas gali būti perduodamas aiškiai ir stabiliai. Kodėl kai kurių optinių modulių perdavimo atstumas yra tik 500 metrų, o kitų – šimtai kilometrų? Paslaptis slypi to šviesos spindulio „spalvoje“ – tiksliau, šviesos bangos ilgyje.
Šiuolaikiniuose optinio ryšio tinkluose skirtingų bangos ilgių optiniai moduliai atlieka visiškai skirtingus vaidmenis. Trys pagrindiniai bangos ilgiai – 850 nm, 1310 nm ir 1550 nm – sudaro pagrindinę optinio ryšio struktūrą, kurioje aiškiai paskirstomas darbas pagal perdavimo atstumą, nuostolių charakteristikas ir taikymo scenarijus.
1. Kodėl mums reikia kelių bangos ilgių?
Pagrindinė bangos ilgio įvairovės optiniuose moduliuose priežastis slypi dviejose pagrindinėse šviesolaidinio perdavimo problemose: nuostoliuose ir dispersijoje. Kai optiniai signalai perduodami optinėmis skaidulomis, dėl terpės sugerties, sklaidos ir nuotėkio atsiranda energijos silpnėjimas (nuostoliai). Tuo pačiu metu netolygus skirtingų bangos ilgių komponentų sklidimo greitis sukelia signalo impulso išplitimą (dispersiją). Tai davė pradžią daugiabangiams sprendimams:
• 850 nm diapazonas:daugiausia veikia daugiamodėse optinėse skaidulose, kurių perdavimo atstumai paprastai svyruoja nuo kelių šimtų metrų (pvz., ~550 metrų), ir yra pagrindinė trumpų atstumų perdavimo jėga (pvz., duomenų centruose).
• 1310 nm diapazonas:pasižymi mažomis dispersijos charakteristikomis standartiniuose vienmodžiuose pluoštuose, o perdavimo atstumai siekia iki dešimčių kilometrų (pvz., ~60 kilometrų), todėl tai yra vidutinio nuotolio perdavimo pagrindas.
• 1550 nm diapazonas:Esant mažiausiam slopinimo greičiui (apie 0,19 dB/km), teorinis perdavimo atstumas gali viršyti 150 kilometrų, todėl jis yra tolimojo ir net itin didelio nuotolio perdavimo karalius.
Bangos ilgio dalijimosi multipleksavimo (WDM) technologijos atsiradimas labai padidino optinių skaidulų pralaidumą. Pavyzdžiui, vieno pluošto dvikrypčiai (BIDI) optiniai moduliai pasiekia dvikryptį ryšį vienu pluoštu, naudodami skirtingus bangos ilgius (pvz., 1310 nm / 1550 nm derinį) perdavimo ir priėmimo galuose, taip žymiai taupydami pluošto išteklius. Pažangesnė tankaus bangos ilgio dalijimosi multipleksavimo (DWDM) technologija gali pasiekti labai siaurą bangos ilgio atstumą (pvz., 100 GHz) tam tikrose juostose (pvz., O juostoje 1260–1360 nm), o vienas pluoštas gali palaikyti dešimtis ar net šimtus bangos ilgio kanalų, padidindamas bendrą perdavimo pajėgumą iki Tbps lygio ir visiškai atskleisdamas šviesolaidžių potencialą.
2.Kaip moksliškai parinkti optinių modulių bangos ilgį?
Renkantis bangos ilgį, reikia atidžiai atsižvelgti į šiuos pagrindinius veiksnius:
Perdavimo atstumas:
Trumpas atstumas (≤ 2 km): pageidautina 850 nm (daugiamodės skaidulos).
Vidutinis atstumas (10–40 km): tinka 1310 nm (vienmodis šviesolaidis).
Didelis atstumas (≥ 60 km): turi būti pasirinktas 1550 nm (vienmodis šviesolaidis) arba naudojamas kartu su optiniu stiprintuvu.
Talpos reikalavimas:
Įprastas verslas: pakanka fiksuoto bangos ilgio modulių.
Didelės talpos, didelio tankio perdavimas: reikalinga DWDM/CWDM technologija. Pavyzdžiui, 100G DWDM sistema, veikianti O diapazone, gali palaikyti dešimtis didelio tankio bangos ilgio kanalų.
Sąnaudų aspektai:
Fiksuoto bangos ilgio modulis: pradinė vieneto kaina yra gana maža, tačiau reikia sandėliuoti kelis atsarginių dalių bangos ilgio modelius.
Reguliuojamo bangos ilgio modulis: pradinė investicija yra gana didelė, tačiau programinės įrangos derinimo būdu galima aprėpti kelis bangos ilgius, supaprastinti atsarginių dalių valdymą ir ilgainiui sumažinti eksploatavimo ir priežiūros sudėtingumą bei išlaidas.
Taikymo scenarijus:
Duomenų centrų sujungimas (DCI): didelio tankio, mažos energijos sąnaudos DWDM sprendimai yra įprasti.
5G tiesioginis tinklas: Dėl aukštų kainos, delsos ir patikimumo reikalavimų dažnai pasirenkami pramoninės klasės vieno pluošto dvikrypčiai (BIDI) moduliai.
Įmonių parko tinklas: priklausomai nuo atstumo ir pralaidumo reikalavimų, galima pasirinkti mažos galios, vidutinio ar trumpo atstumo CWDM arba fiksuoto bangos ilgio modulius.
3. Išvada: technologinė evoliucija ir ateities aspektai
Optinių modulių technologija toliau sparčiai tobulėja. Nauji įrenginiai, tokie kaip bangos ilgio selektyvūs jungikliai (WSS) ir skystųjų kristalų technologija ant silicio (LCoS), skatina lankstesnių optinių tinklų architektūrų kūrimą. Inovacijos, skirtos konkrečioms juostoms, tokioms kaip O juosta, nuolat optimizuoja našumą, pavyzdžiui, žymiai sumažina modulio energijos suvartojimą, išlaikant pakankamą optinio signalo ir triukšmo santykio (OSNR) ribą.
Ateityje statant tinklus, inžinieriai, rinkdamiesi bangos ilgius, turi ne tik tiksliai apskaičiuoti perdavimo atstumą, bet ir išsamiai įvertinti energijos suvartojimą, prisitaikymą prie temperatūros, diegimo tankį bei viso gyvavimo ciklo eksploatavimo ir priežiūros sąnaudas. Didelio patikimumo optiniai moduliai, galintys stabiliai veikti dešimtis kilometrų ekstremaliomis sąlygomis (pvz., esant -40 ℃ stipriam šalčiui), tampa pagrindine sudėtingų diegimo aplinkų (pvz., nuotolinių bazinių stočių) atrama.
Įrašo laikas: 2025 m. rugsėjo 18 d.