Талшықты-оптикалық байланыс әлемінде жарық толқын ұзындығын таңдау радиожиілікті реттеу және арнаны таңдау сияқты. Тек дұрыс «арнаны» таңдау арқылы ғана сигнал анық және тұрақты түрде берілуі мүмкін. Неліктен кейбір оптикалық модульдердің тарату қашықтығы небәрі 500 метрді құрайды, ал басқалары жүздеген шақырымнан асады? Жұмбақ сол жарық сәулесінің «түсінде», дәлірек айтқанда, жарықтың толқын ұзындығында жатыр.
Қазіргі оптикалық байланыс желілерінде әртүрлі толқын ұзындықтарындағы оптикалық модульдер мүлдем басқа рөл атқарады. 850 нм, 1310 нм және 1550 нм үш негізгі толқын ұзындықтары оптикалық байланыстың негізгі құрылымын құрайды, беру қашықтығы, жоғалту сипаттамалары және қолдану сценарийлері бойынша еңбек бөлінісі айқын.
1. Неліктен бізге бірнеше толқын ұзындығы қажет?
Оптикалық модульдердегі толқын ұзындығының әртүрлілігінің түпкі себебі талшықты-оптикалық берілістегі екі негізгі қиындықта жатыр: жоғалту және дисперсия. Оптикалық сигналдар оптикалық талшықтарда берілген кезде, ортаның жұтылуы, шашырауы және ағып кетуіне байланысты энергияның әлсіреуі (жоғалуы) орын алады. Сонымен қатар, әртүрлі толқын ұзындығы компоненттерінің біркелкі емес таралу жылдамдығы сигнал импульсінің кеңеюіне (дисперсиясына) әкеледі. Бұл көп толқын ұзындығындағы шешімдердің пайда болуына әкелді:
•850нм диапазоны:негізінен көп режимді оптикалық талшықтарда жұмыс істейді, тарату қашықтығы әдетте бірнеше жүз метрден (мысалы, ~ 550 метр) басталады және қысқа қашықтыққа таратудың негізгі күші болып табылады (мысалы, деректер орталықтарында).
•1310нм диапазоны:стандартты бір режимді талшықтарда төмен дисперсиялық сипаттамаларды көрсетеді, тарату қашықтығы ондаған километрге дейін (мысалы, ~60 километр) жетеді, бұл оны орташа қашықтыққа таратудың негізіне айналдырады.
•1550нм диапазоны:Ең төмен әлсіреу жылдамдығымен (шамамен 0,19 дБ/км), теориялық тарату қашықтығы 150 шақырымнан асуы мүмкін, бұл оны ұзақ қашықтыққа және тіпті өте ұзақ қашықтыққа таратудың патшасы етеді.
Толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу (WDM) технологиясының дамуы оптикалық талшықтардың сыйымдылығын айтарлықтай арттырды. Мысалы, бір талшықты екі бағытты (BIDI) оптикалық модульдер таратушы және қабылдаушы ұштарында әртүрлі толқын ұзындықтарын (мысалы, 1310 нм/1550 нм комбинациясы) пайдалану арқылы бір талшықта екі бағытты байланысты қамтамасыз етеді, бұл талшық ресурстарын айтарлықтай үнемдейді. Озық тығыз толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу (DWDM) технологиясы белгілі бір диапазондарда (мысалы, O-диапазоны 1260-1360 нм) өте тар толқын ұзындығы аралығына (мысалы, 100 ГГц) қол жеткізе алады, ал бір талшық ондаған немесе тіпті жүздеген толқын ұзындығы арналарын қолдай алады, бұл жалпы өткізу сыйымдылығын Тбит/с деңгейіне дейін арттырады және талшықты оптиканың әлеуетін толығымен ашады.
2. Оптикалық модульдердің толқын ұзындығын ғылыми тұрғыдан қалай таңдауға болады?
Толқын ұзындығын таңдау келесі негізгі факторларды жан-жақты ескеруді талап етеді:
Беріліс қашықтығы:
Қысқа қашықтық (≤ 2 км): жақсырақ 850 нм (көп режимді талшықты-оптикалық).
Орташа қашықтық (10-40 км): 1310 нм (бір режимді талшықты-оптикалық) үшін жарамды.
Ұзақ қашықтық (≥ 60 км): 1550 нм (бір режимді талшықты-оптикалық) таңдалуы немесе оптикалық күшейткішпен бірге қолданылуы керек.
Сыйымдылық талабы:
Дәстүрлі бизнес: Бекітілген толқын ұзындығы модульдері жеткілікті.
Үлкен сыйымдылықтағы, жоғары тығыздықтағы беріліс: DWDM/CWDM технологиясы қажет. Мысалы, O-диапазонында жұмыс істейтін 100G DWDM жүйесі ондаған жоғары тығыздықтағы толқын ұзындығы арналарын қолдай алады.
Шығындарды ескеру:
Тұрақты толқын ұзындығы модулі: бастапқы бірлік бағасы салыстырмалы түрде төмен, бірақ қосалқы бөлшектердің бірнеше толқын ұзындығы модельдерін қорда сақтау қажет.
Реттелетін толқын ұзындығы модулі: Бастапқы инвестиция салыстырмалы түрде жоғары, бірақ бағдарламалық жасақтаманы реттеу арқылы ол бірнеше толқын ұзындығын қамтуы, қосалқы бөлшектерді басқаруды жеңілдетуі және ұзақ мерзімді перспективада пайдалану мен техникалық қызмет көрсетудің күрделілігі мен шығындарын азайтуы мүмкін.
Қолдану сценарийі:
Деректер орталығының өзара байланысы (DCI): Жоғары тығыздықтағы, төмен қуатты DWDM шешімдері кең таралған.
5G фронтхаул: Құны, кідірісі және сенімділігі бойынша жоғары талаптарға сай, өнеркәсіптік деңгейдегі бір талшықты екі бағытты (BIDI) модульдер кең таралған таңдау болып табылады.
Кәсіпорын паркінің желісі: Қашықтық пен өткізу қабілеттілігінің талаптарына байланысты төмен қуатты, орташа және қысқа қашықтықтағы CWDM немесе бекітілген толқын ұзындығы модульдерін таңдауға болады.
3. Қорытынды: Технологиялық эволюция және болашаққа қатысты мәселелер
Оптикалық модуль технологиясы тез дамып келеді. Толқын ұзындығын таңдамалы қосқыштар (WSS) және кремнийдегі сұйық кристалды (LCoS) сияқты жаңа құрылғылар икемді оптикалық желі архитектураларының дамуын қозғаушы күш болып табылады. O-диапазоны сияқты нақты диапазондарға бағытталған инновациялар өнімділікті үнемі оңтайландырады, мысалы, модульдің қуат тұтынуын айтарлықтай азайтады, сонымен қатар оптикалық сигнал-шу қатынасының (OSNR) жеткілікті шегін сақтайды.
Болашақ желі құрылысында инженерлер толқын ұзындықтарын таңдаған кезде беру қашықтығын дәл есептеп қана қоймай, сонымен қатар қуат тұтынуды, температураға бейімделуді, орналастыру тығыздығын және өмірлік циклдің толық пайдалану және техникалық қызмет көрсету шығындарын жан-жақты бағалауы керек. Экстремалды ортада (мысалы, -40 ℃ қатты суық) ондаған шақырым бойы тұрақты жұмыс істей алатын жоғары сенімділіктегі оптикалық модульдер күрделі орналастыру орталары (мысалы, қашықтағы базалық станциялар) үшін негізгі тірек болып табылады.
Жарияланған уақыты: 18 қыркүйек 2025 ж.