Az optikai kábeles kommunikáció világában a fény hullámhosszának kiválasztása olyan, mint a rádiófrekvencia-hangolás és a csatornaválasztás. Csak a megfelelő „csatorna” kiválasztásával lehet a jelet tisztán és stabilan továbbítani. Miért van az, hogy egyes optikai modulok átviteli távolsága mindössze 500 méter, míg mások több száz kilométert is áthidalhatnak? A rejtély a fénysugár „színében” – pontosabban a fény hullámhosszában – rejlik.
A modern optikai kommunikációs hálózatokban a különböző hullámhosszú optikai modulok teljesen eltérő szerepet játszanak. A három fő hullámhossz, a 850 nm, az 1310 nm és az 1550 nm alkotja az optikai kommunikáció alapvető keretrendszerét, egyértelmű munkamegosztással az átviteli távolság, a veszteségi jellemzők és az alkalmazási forgatókönyvek tekintetében.
1. Miért van szükségünk több hullámhosszra?
Az optikai modulok hullámhossz-diverzitásának kiváltó oka a száloptikai átvitel két fő kihívásában rejlik: a veszteségben és a diszperzióban. Amikor optikai jeleket továbbítanak optikai szálakban, energiacsillapítás (veszteség) történik a közeg abszorpciója, szórása és szivárgása miatt. Ugyanakkor a különböző hullámhossz-komponensek egyenetlen terjedési sebessége a jelimpulzus kiszélesedését (diszperzióját) okozza. Ez több hullámhosszú megoldások megjelenéséhez vezetett:
•850 nm-es sáv:főként többmódusú optikai szálakban működik, az átviteli távolságok jellemzően néhány száz métertől (például ~550 méter) terjednek, és a rövid távolságú átvitel fő mozgatórugója (például adatközpontokon belül).
•1310 nm-es sáv:alacsony diszperziós jellemzőket mutat a szabványos egymódusú szálakban, akár több tíz kilométeres (például ~60 kilométeres) átviteli távolságokkal, így a közepes távolságú átvitel gerincét alkotja.
•1550 nm-es sáv:A legalacsonyabb csillapítási sebességgel (kb. 0,19 dB/km) az elméleti átviteli távolság meghaladhatja a 150 kilométert, így a nagy távolságú, sőt az ultra nagy távolságú átvitel királya.
A hullámhossz-osztásos multiplexelés (WDM) technológia térnyerése jelentősen megnövelte az optikai szálak kapacitását. Például az egyszálas kétirányú (BIDI) optikai modulok kétirányú kommunikációt érnek el egyetlen szálon azáltal, hogy különböző hullámhosszakat (például 1310 nm/1550 nm kombinációt) használnak az adó- és vevőoldalon, jelentősen megtakarítva a szálak erőforrásait. A fejlettebb sűrű hullámhossz-osztásos multiplexelés (DWDM) technológia nagyon keskeny hullámhossz-távolságot (például 100 GHz) képes elérni bizonyos sávokban (például O-sáv 1260-1360 nm), és egyetlen szál több tucat vagy akár több száz hullámhossz-csatornát is támogathat, növelve a teljes átviteli kapacitást Tbps szintre, és teljes mértékben kiaknázva a száloptika lehetőségeit.
2. Hogyan lehet tudományosan kiválasztani az optikai modulok hullámhosszát?
A hullámhossz kiválasztása a következő kulcsfontosságú tényezők átfogó figyelembevételét igényli:
Átviteli távolság:
Rövid távolság (≤ 2 km): lehetőleg 850 nm (multimódusú szál).
Közepes távolság (10-40 km): alkalmas 1310 nm-es (egymódusú szál) kábelekhez.
Nagy távolság (≥ 60 km): 1550 nm-es (egymódusú szál) szálat kell választani, vagy optikai erősítővel kombinálva használni.
Kapacitásigény:
Hagyományos üzlet: A fix hullámhosszú modulok elegendőek.
Nagy kapacitású, nagy sűrűségű átvitel: DWDM/CWDM technológia szükséges. Például egy 100G-os, O-sávban működő DWDM rendszer több tucat nagy sűrűségű hullámhosszú csatornát tud támogatni.
Költségvetési szempontok:
Fix hullámhosszú modul: A kezdeti egységár viszonylag alacsony, de a pótalkatrészek több hullámhosszú modelljét kell raktáron tartani.
Hangolható hullámhosszú modul: A kezdeti beruházás viszonylag magas, de szoftveres hangolással több hullámhosszt is lefedhet, egyszerűsítheti az alkatrész-kezelést, és hosszú távon csökkentheti az üzemeltetési és karbantartási bonyolultságot és költségeket.
Alkalmazási forgatókönyv:
Adatközpont-összeköttetés (DCI): A nagy sűrűségű, alacsony fogyasztású DWDM megoldások elterjedtek.
5G fronthaul: A magas költség-, késleltetési és megbízhatósági követelmények miatt az ipari minőségű, egyszálas, kétirányú (BIDI) modulok gyakori választásnak számítanak.
Vállalati park hálózat: A távolság- és sávszélesség-igényektől függően kis teljesítményű, közepes és rövid távolságú CWDM vagy fix hullámhosszú modulok választhatók.
3. Következtetés: Technológiai fejlődés és jövőbeli megfontolások
Az optikai modulok technológiája továbbra is gyorsan fejlődik. Az olyan új eszközök, mint a hullámhossz-szelektív kapcsolók (WSS) és a szilícium alapú folyadékkristályos lapok (LCoS), rugalmasabb optikai hálózati architektúrák fejlesztését ösztönzik. Az olyan specifikus sávokat célzó innovációk, mint az O-sáv, folyamatosan optimalizálják a teljesítményt, például jelentősen csökkentik a modul energiafogyasztását, miközben fenntartják a megfelelő optikai jel-zaj arány (OSNR) tartalékot.
A jövő hálózatépítésében a mérnököknek nemcsak az átviteli távolságot kell pontosan kiszámítaniuk a hullámhosszak kiválasztásakor, hanem átfogóan értékelniük kell az energiafogyasztást, a hőmérséklet-alkalmazkodóképességet, a telepítési sűrűséget, valamint a teljes életciklus üzemeltetési és karbantartási költségeit is. A nagy megbízhatóságú optikai modulok, amelyek több tíz kilométeren keresztül stabilan működhetnek extrém körülmények között (például -40 ℃-os hidegben), kulcsfontosságú támogatást nyújtanak az összetett telepítési környezetekben (például távoli bázisállomások).
Közzététel ideje: 2025. szeptember 18.