Οδηγός μετάδοσης οπτικών ινών για Windows & Fiber Bandwidth

Το πυριτικό γυαλί δεν είναι εξίσου διαφανές σε κάθε μήκος κύματος. Η εξασθένηση και η χρωματική διασπορά ποικίλλουν στο εγγύς{{1}υπέρυθρο φάσμα και οι περιοχές μήκους κύματος όπου οι απώλειες φτάνουν στα πρακτικά ελάχιστα ονομάζονται παράθυρα οπτικής μετάδοσης.

Η φυσική πίσω από αυτό είναι καλά κατανοητή. Η σκέδαση Rayleigh πέφτει ως 1/λ4, που σημαίνει ότι τα μεγαλύτερα μήκη κύματος διασκορπίζονται λιγότερο. Η μοριακή απορρόφηση υπερύθρων, από την άλλη πλευρά, ανεβαίνει απότομα πέρα ​​από τα 1600 nm περίπου. Το ελάχιστο εξασθένησης βρίσκεται εκεί όπου αυτοί οι δύο μηχανισμοί διασταυρώνονται - κοντά στα 1550 nm. Αυτό το σημείο διέλευσης είναι ο λόγος που η ζώνη C-καταλαμβάνει τη φασματική θέση που καταλαμβάνει. Ξεχωριστά, μια υπολειπόμενη κορυφή απορρόφησης ιόντων ΟΗ- κοντά στα 1383 nm δημιούργησε ιστορικά μια νεκρή ζώνη στο φάσμα, γι' αυτό η ζώνη Ο-και η ζώνη S- δεν είναι συνεχόμενες.

Οι Επτά Τυποποιημένες Ζώνες ITU-T

Τέσσερα από αυτά μεταφέρουν το μεγαλύτερο μέρος της εμπορικής κίνησης: 850 nm, O-band, C-band και L-band. Τα υπόλοιπα τρία υπηρετούν στενότερους ρόλους.

C{0}}Ζώνη (1530–1565 nm)

Η ζώνη C-είναι η ραχοκοκαλιά της σύγχρονης οπτικής δικτύωσης. Βρίσκεται στο κάτω μέρος της καμπύλης εξασθένησης του πυριτίου, περίπου 0,19–0,20 dB/km, και το παράθυρο απολαβής του ευθυγραμμίζεται με τους Ενισχυτές Ερβίου-Doped Fiber. Αυτή η ευθυγράμμιση είναι σύμπτωση φυσικής - το φάσμα εκπομπών ιόντων ερβίου στο γυαλί πυριτίου τυγχάνει να επικαλύπτεται με την ελάχιστη απώλεια ινών - αλλά ολόκληρη η βιομηχανία μεταφορών μεγάλων-αποστάσεων εξαρτάται από αυτό.

Οι τυπικές αναπτύξεις περιλαμβάνουν δίκτυα κορμού DWDM μακρών-και υπερ{1}}μακριών-μεταφορών, υποθαλάσσια καλωδιακά συστήματα, συνεκτική μεταφορά 100G/200G/400G/800G και διασύνδεση κέντρου δεδομένων σε εκτάσεις 80+ km. Ένα μόνο ζεύγος ινών στη ζώνη C-DWDM μπορεί να μεταφέρει 40–96 κανάλια στα 100G ή πάνω από - συνολική χωρητικότητα σε δεκάδες terabit ανά δευτερόλεπτο.

Η φασματική απόδοση σε πολλές διαδρομές ζώνης C-προσεγγίζει πλέον το όριο Shannon καθώς το συνεκτικό DSP ωθεί προς τα 800G και τα 1,6Τ ανά μήκος κύματος. Όταν τα μαθηματικά πάψουν να λειτουργούν προς όφελός σας, η πρακτική απόκριση είναι η ενεργοποίηση της χωρητικότητας της ζώνης L- στην ίδια ίνα αντί να προσπαθεί να συμπιέσει περισσότερα bits από κάθε κανάλι.

Ο-Ζώνη (1260–1360 nm)

Η ζώνη O-ήταν το πρώτο παράθυρο που χρησιμοποιήθηκε εμπορικά για ίνα μονής-λειτουργίας και εξακολουθεί να κυριαρχεί σε συνδέσμους μεσαίας-απόστασης. Η βασική ιδιότητα: η χρωματική διασπορά είναι σχεδόν μηδενική στα 1310 nm στην τυπική ίνα G.652, το σημείο όπου η διασπορά υλικού και η διασπορά κυματοδηγού ακυρώνονται. Οι οπτικοί παλμοί διατηρούν το σχήμα τους σε απόσταση χωρίς αντιστάθμιση, πράγμα που σημαίνει ότι οι πομποδέκτες μπορούν να βασίζονται σε απλούστερες αρχιτεκτονικές άμεσης-ανίχνευσης - φθηνότερες και χαμηλότερης ισχύος από τις μονάδες συνεκτικής ζώνης C-.

Συνήθεις εφαρμογές: 10G LR, 25G LR, 100G LR4 modules. μετρό Ethernet? εταιρικό WAN και σκοτεινή ίνα από σημείο-σε-σημείο. PON ανάντη (1310 nm, συνδρομητής στο OLT). Πομποδέκτες BiDi και CWDM.

Η ανταλλαγή-είναι απλή. Η εξασθένηση της ζώνης O- στα 0,35 dB/km είναι περίπου 75% υψηλότερη από τη ζώνη C- και τα EDFA δεν λειτουργούν σε αυτά τα μήκη κύματος. Πέρα από τα 40–80 km χρειάζεστε C-ζώνη. Σε αποστάσεις μετρό, η μπάντα O{11}}κερδίζει με την απλότητα της διασποράς και το κόστος του πομποδέκτη. Οι οπτικοί ενισχυτές ημιαγωγών και οι πομποδέκτες συνεκτικής ζώνης Ο-βρίσκονται υπό ανάπτυξη και θα μπορούσαν να ωθήσουν περαιτέρω τη χρησιμοποιήσιμη εμβέλεια, αλλά η ανάπτυξη του όγκου δεν είναι επικείμενη.

Ζώνη 850 nm

Μέσα σε κτίρια και κέντρα δεδομένων, η ζώνη των 850 nm σε συνδυασμό με πηγές VCSEL και ίνα πολλαπλών λειτουργιών χειρίζεται τη συντριπτική πλειονότητα των συνδέσμων μικρής-προσέγγισης. Η εξασθένηση είναι υψηλή - περίπου 2,5–3,5 dB/km -, αλλά όταν η μεγαλύτερη διαδρομή καλωδίου σας είναι 300 μέτρα, αυτός ο αριθμός είναι άσχετος.

Τα οπτικά που βασίζονται σε VCSEL{0}}κοστίζουν σημαντικά λιγότερο από τα δομοστοιχεία λέιζερ DFB-, που είναι και η ουσία. Διακομιστής-για-εναλλαγή, κορυφή-του-ράφι, κορμός της πανεπιστημιούπολης, 10G/25G/40G/100G SR - σε όλη την επικράτεια των 850 nm.

Η τάση που αξίζει να παρακολουθήσετε: τα κέντρα δεδομένων υπερκλίμακας καθορίζουν όλο και περισσότερο την οπτική ίνα μίας-λειτουργίας σε νέες εκδόσεις για να υποστηρίζουν ρυθμούς 200G και 400G ανά-λωρίδα. Αυτό σταδιακά καταναλώνει το μερίδιο των 850 nm στο υψηλό άκρο. Ωστόσο, για την τεράστια εγκατεστημένη βάση πολυτροπικών ινών και για ευαίσθητα στο κόστος-δίκτυα επιχειρήσεων, η ζώνη των 850 nm δεν θα πάει πουθενά σύντομα.

L-Ζώνη (1565–1625 nm)

Η ζώνη L-λειτουργεί ως υπερχείλιση της ζώνης C-. Προσφέρει τη δεύτερη-χαμηλότερη εξασθένηση σε τυπική ίνα απλής-λειτουργίας σε περίπου 0,22 dB/km και μπορεί να ενισχυθεί με εμπορικά διαθέσιμα EDFA L-ζώνης.

Η προσθήκη L-ζώνης EDFA και C+L mux/demux σε υπάρχοντες ιστότοπους ενισχυτών διπλασιάζει κατά προσέγγιση τη δυνατότητα χρήσηςεύρος ζώνης ινώνσε υποδομές που βρίσκονται ήδη στο έδαφος, με ένα κλάσμα του κόστους μιας νέας κατασκευής. Αυτός είναι ο πρώτος μοχλός χωρητικότητας που τραβούν οι χειριστές όταν γεμίζει η ζώνη C-.

Οι αναπτύξεις C+L είναι πλέον στάνταρ σε μεγάλα υποβρύχια συστήματα και ολοένα και πιο κοινές σε επίγειες διαδρομές υψηλής κυκλοφορίας-. Το συνδυασμένο φάσμα C+L έχει μετατοπιστεί από το καλό-στο-πρέπει σε μια γραμμή βάσης σχεδιασμού χωρητικότητας για νέες υποδομές μεγάλων-αποστάσεων, ειδικά όταν οι ρυθμοί μήκους κύματος ανεβαίνουν στα 800 G ανά-.

Τα δευτερεύοντα συγκροτήματα

S-Ζώνη (1460–1530 nm)

Σήμερα η κύρια εμπορική χρήση της ζώνης S-είναι το PON: το GPON και το XG-PON χρησιμοποιούν 1490 nm για μεταγενέστερη κυκλοφορία από το OLT προς τους συνδρομητές. Πέρα από αυτό, η ζώνη S-είναι ερευνητικός στόχος για την επόμενη-γενιά S+C+L ευρείας ζώνης DWDM. Οι ενισχυτές ινών με πρόσμειξη θούλιο-και η ενίσχυση Raman είναι υποψήφιες λύσεις κέρδους, αλλά καμία από τις δύο δεν είναι κοντά στο κόστος ή την αξιοπιστία της ζώνης C/L{10}} EDFA σε κλίμακα παραγωγής. Υπάρχουν εργαστηριακές επιδείξεις. μεγάλης κλίμακας-εμπορικής ζώνης S-DWDM δεν.

Ε-Ζώνη (1360–1460 nm)

Η αιχμή του νερού OH⁻ κοντά στα 1383 nm κατέστησε ιστορικά άχρηστη αυτή τη ζώνη. Η ίνα μηδενικής κορυφής νερού G.652.D εξαλείφει την απορρόφηση και η εξασθένιση της ζώνης Ε-στην ίνα ZWP πέφτει στην πραγματικότητα κάτω από τα επίπεδα της ζώνης Ο-. Το πρόβλημα είναι η βάση εγκατάστασης: οι περισσότερες ίνες στο έδαφος παγκοσμίως είναι παλαιού τύπου G.652.A ή G.652.B με ανέπαφη την κορυφή του νερού. Οι εμπορικοί πομποδέκτες και ενισχυτές ζώνης Ε-παραμένουν σπάνιοι. Ρεαλιστικά, η ζώνη Ε{11}}έχει σημασία μόνο στο greenfield που βασίζεται σε ίνα ZWP όπου χρειάζεται κάθε διαθέσιμη υποδοχή CWDM.

U-Ζάντα (1625–1675 nm)

Η ζώνη U-δεν μεταφέρει κίνηση δεδομένων. Η μοναδική του λειτουργία δεν είναι-από-παρακολούθηση οπτικών ινών ζώνης. Ο εξοπλισμός OTDR σε μήκη κύματος ζώνης U- εγχέει δοκιμαστικούς παλμούς σε ζωντανή ίνα, μετρώντας τις αντανακλάσεις, τις απώλειες ματίσματος, την ποιότητα του συνδέσμου και τις διακοπές χωρίς να διακόπτει τις ενεργές υπηρεσίες σε άλλες ζώνες.

Επιλέγοντας το σωστό παράθυρο μετάδοσης

Περιορισμοί βασικών αποφάσεων

Εγκατεστημένος τύπος ίνας

Η πολύτροπη ίνα (OM3/OM4) περιορίζει τις συνδέσεις υψηλής-ταχύτητας στα 850 nm. Η λειτουργία single-παλαιού τύπου G.652.A/B αποκλείει την E-μπάντα λόγω της αιχμής του νερού. Η ίνα που βρίσκεται ήδη στο έδαφος είναι ο πρώτος περιορισμός - οτιδήποτε άλλο προκύπτει από αυτήν.

Απαίτηση ενίσχυσης

Τα EDFA λειτουργούν μόνο σε ζώνες C και L. Οι σύνδεσμοι που απαιτούν οπτική ενίσχυση - γενικά άνω των 80 km - πρέπει να χρησιμοποιούν μία από αυτές τις δύο ζώνες. Η επέκταση της ζώνης O- πέρα ​​από τα 40 km σημαίνει είτε ηλεκτρική αναγέννηση είτε υψηλής

Στρατηγική καταμέτρησης καναλιών και πολυπλεξίας

Το CWDM υποστηρίζει έως και 18 κανάλια με απόσταση 20 nm, χωρίς ενίσχυση και χαμηλότερο κόστος ανά-κανάλι. Το DWDM συσκευάζει 40–96+ κανάλια στη ζώνη C-μόνο (περισσότερα με L-μπάντα), απαιτεί EDFA και παρέχει πολύ μεγαλύτερη συνολική χωρητικότητα. Οι περισσότερες συνδέσεις μετρό και επιχειρήσεων εξυπηρετούνται καλά από το CWDM. Η ραχοκοκαλιά, το υποβρύχιο και{10}}μεγάλης κλίμακας DCI απαιτούν DWDM. Το σημείο διασταύρωσης είναι περίπου 8–10 κανάλια ή ενισχυμένες εκτάσεις πέραν των 80 km.

Κόστος πομποδέκτη και προϋπολογισμός ισχύος

Τα οπτικά VCSEL 850 nm είναι τα φθηνότερα. Οι μονάδες που βασίζονται σε O-ζώνη DFB-(LR, LR4) βρίσκονται στη μέση. Οι μονάδες συνεκτικής ζώνης C{6}}φέρουν την υψηλότερη τιμή και την υψηλότερη κατανάλωση ισχύος. Δεν υπάρχει κανένα τεχνικό όφελος από την ανάπτυξη συνεκτικής οπτικής σε μια σύνδεση του μετρό μήκους 10 km που μια μονάδα O{9}}ζώνης LR χειρίζεται χωρίς δυσκολία.

Πώς το WDM χρησιμοποιεί τα Windows μετάδοσης

Πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματοςεκχωρεί διαφορετικά μήκη κύματος σε ανεξάρτητες ροές δεδομένων και τα μεταδίδει ταυτόχρονα σε μία ίνα. Τα παράθυρα μετάδοσης ορίζουν το σύνολοεύρος ζώνης ίναςδιαθέσιμο για αυτήν την πολυπλεξία.

CWDM

Διάσταση καναλιών 20 nm στις ζώνες O, E, S, C και L. Έως 18 κανάλια. Δεν απαιτείται ενίσχυση σε κανονικές αποστάσεις μετρό. Τα μη ψυχρά λέιζερ διατηρούν το κόστος χαμηλά. Χρησιμοποιείται σε δίκτυα μετρό, διασύνδεση κέντρων δεδομένων κάτω των 80 χιλιομέτρων και εταιρικές συνδέσεις σκοτεινής ίνας.

DWDM

Διάστημα καναλιών 100 GHz ή 50 GHz εντός της ζώνης C-, προαιρετικά επεκτείνεται σε κανάλια L-ζώνης. 40 στα 100 GHz ή 96 στα 50 GHz, καθένα από τα οποία μεταφέρει 100 G ή περισσότερα. Απαιτούνται EDFA για μεγάλα διαστήματα. Αναπτύχθηκε σε μακρινές-ραχοκοκαλιές, υποβρύχια καλώδια και ψηλάίνα εύρους ζώνηςδιασυνδέει.

Η επιλογή μεταξύ CWDM και DWDM εξαρτάται από τη χωρητικότητα έναντι του κόστους. Το CWDM είναι φθηνότερο ανά κανάλι, αλλά ξεπερνά τα 18 κανάλια χωρίς διαδρομή ενίσχυσης. Το DWDM κοστίζει περισσότερο, αλλά κλιμακώνεται σε δεκάδες terabit σε ένα μόνο ζεύγος ινών.