Kiudoptilise side maailmas on valguse lainepikkuse valik nagu raadiosageduse häälestamine ja kanali valik. Ainult õige "kanali" valimise abil saab signaali edastada selgelt ja stabiilselt. Miks on mõne optilise mooduli edastuskaugus vaid 500 meetrit, samas kui teiste edastusulatus võib ulatuda sadade kilomeetrite taha? Saladus peitub selle valgusvihu "värvis" – täpsemalt valguse lainepikkuses.
Kaasaegsetes optilistes sidevõrkudes mängivad erineva lainepikkusega optilised moodulid täiesti erinevaid rolle. Kolm põhilainepikkust – 850 nm, 1310 nm ja 1550 nm – moodustavad optilise side põhiraamistiku, millel on selge tööjaotus edastuskauguse, kadude karakteristikute ja rakendusstsenaariumide osas.
1. Miks me vajame mitut lainepikkust?
Optiliste moodulite lainepikkuste mitmekesisuse algpõhjus peitub kahes peamises probleemis kiudoptilises ülekandes: kadu ja dispersioon. Kui optilisi signaale edastatakse optilistes kiududes, toimub energia nõrgenemine (kadu) keskkonna neeldumise, hajumise ja lekke tõttu. Samal ajal põhjustab erinevate lainepikkuste komponentide ebaühtlane levimiskiirus signaaliimpulsi laienemist (dispersiooni). See on andnud hoogu mitme lainepikkusega lahendustele:
•850 nm sagedusriba:töötab peamiselt mitmemoodilistes optilistes kiududes, mille edastuskaugused jäävad tavaliselt mõnesaja meetri vahemikku (näiteks ~550 meetrit) ja on lühikese vahemaa edastuse (näiteks andmekeskustes) peamine jõud.
•1310 nm sagedusriba:omab standardsetes ühemoodilistes kiududes madalaid dispersiooniomadusi, mille edastuskaugused ulatuvad kümnete kilomeetriteni (näiteks ~60 kilomeetrit), mis teeb sellest keskmise pikkusega edastuse selgroo.
•1550 nm sagedusriba:Madalaima sumbumiskiirusega (umbes 0,19 dB/km) võib teoreetiline edastuskaugus ületada 150 kilomeetrit, muutes selle pikamaa- ja isegi ülipikamaa-edastuse kuningaks.
Lainepikkuse jagamise multipleksimise (WDM) tehnoloogia esiletõus on oluliselt suurendanud optiliste kiudude läbilaskevõimet. Näiteks saavutavad ühekiulised kahesuunalised (BIDI) optilised moodulid kahesuunalise side ühel kiul, kasutades saatja ja vastuvõtu otstes erinevaid lainepikkusi (näiteks 1310 nm/1550 nm kombinatsioon), säästes oluliselt kiu ressursse. Täiustatud tiheda lainepikkuse jagamise multipleksimise (DWDM) tehnoloogia võimaldab saavutada väga kitsa lainepikkuste vahe (näiteks 100 GHz) teatud sagedusribades (näiteks O-sagedusriba 1260–1360 nm) ning üks kiud suudab toetada kümneid või isegi sadu lainepikkuste kanaleid, suurendades kogu edastusvõimsust Tbps tasemele ja vabastades täielikult kiudoptika potentsiaali.
2.Kuidas teaduslikult valida optiliste moodulite lainepikkust?
Lainepikkuse valimisel tuleb põhjalikult arvestada järgmiste põhiteguritega:
Edastuskaugus:
Lühikesed vahemaad (≤ 2 km): eelistatavalt 850 nm (mitmemoodiline kiud).
Keskmise pikkusega ühendus (10–40 km): sobib 1310 nm lainepikkusele (ühemoodiline kiud).
Pikamaaühendus (≥ 60 km): tuleb valida 1550 nm (ühemoodiline kiud) või kasutada seda koos optilise võimendiga.
Mahtuvusnõue:
Tavapärane äritegevus: Piisab fikseeritud lainepikkusega moodulitest.
Suur läbilaskevõime, suure tihedusega edastus: vajalik on DWDM/CWDM-tehnoloogia. Näiteks O-sagedusalas töötav 100G DWDM-süsteem suudab toetada kümneid suure tihedusega lainepikkusega kanaleid.
Kulukaalutlused:
Fikseeritud lainepikkusega moodul: algne ühikuhind on suhteliselt madal, kuid varuosi tuleb varuda mitme lainepikkusega mudelitega.
Häälestatava lainepikkusega moodul: alginvesteering on suhteliselt suur, kuid tarkvaralise häälestamise abil saab katta mitu lainepikkust, lihtsustada varuosade haldamist ning pikas perspektiivis vähendada käitamise ja hoolduse keerukust ja kulusid.
Rakendusstsenaarium:
Andmekeskuste ühendus (DCI): suure tihedusega ja väikese energiatarbega DWDM-lahendused on levinud.
5G esiliin: Kõrgete kulu-, latentsus- ja töökindlusnõuete tõttu on tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud ühekiulised kahesuunalised (BIDI) moodulid levinud valik.
Ettevõtluspargi võrk: olenevalt vahemaa ja ribalaiuse nõuetest saab valida väikese energiatarbega, keskmise kuni lühikese vahemaaga CWDM-mooduleid või fikseeritud lainepikkusega mooduleid.
3. Kokkuvõte: tehnoloogiline areng ja tulevikuplaanid
Optiliste moodulite tehnoloogia areneb jätkuvalt kiiresti. Uued seadmed, näiteks lainepikkuse selektiivsed lülitid (WSS) ja ränil põhinev vedelkristall (LCoS), soodustavad paindlikumate optiliste võrkude arhitektuuride arengut. Konkreetsetele sagedusribadele, näiteks O-sagedusribale, suunatud innovatsioonid optimeerivad pidevalt jõudlust, näiteks vähendades oluliselt moodulite energiatarbimist, säilitades samal ajal piisava optilise signaali-müra suhte (OSNR) marginaali.
Tulevases võrguehituses peavad insenerid lainepikkuste valimisel mitte ainult täpselt arvutama edastuskaugust, vaid hindama ka põhjalikult energiatarbimist, temperatuuriga kohanemisvõimet, juurutamistihedust ning kogu elutsükli käitamise ja hoolduskulusid. Kõrge töökindlusega optilised moodulid, mis suudavad stabiilselt töötada kümnete kilomeetrite ulatuses äärmuslikes keskkondades (näiteks -40 ℃ tugev külm), on muutumas keerukate juurutuskeskkondade (näiteks kaugtugijaamade) oluliseks toeks.
Postituse aeg: 18. september 2025