Windows optičkog prijenosa i vodič za propusnost vlakana

Silikatno staklo nije jednako prozirno na svakoj valnoj duljini. Prigušenje i kromatska disperzija variraju u bliskom-infracrvenom spektru, a rasponi valnih duljina gdje gubici dosežu praktične minimume nazivaju se prozori optičkog prijenosa.

Fizika koja stoji iza ovoga dobro je poznata. Rayleighovo raspršenje opada kao 1/λ4, što znači da se dulje valne duljine manje raspršuju. Infracrvena molekularna apsorpcija, s druge strane, naglo se penje iznad otprilike 1600 nm. Minimum prigušenja nalazi se tamo gdje se ova dva mehanizma križaju - blizu 1550 nm. Ta točka križanja je razlog što C-pojas zauzima spektralni položaj koji zauzima. Zasebno, rezidualni vrh apsorpcije OH⁻ iona blizu 1383 nm povijesno je stvarao mrtvu zonu u spektru, zbog čega O-pojas i S-pojas nisu susjedni.

Sedam ITU-T standardiziranih pojaseva

Četiri od njih prenose većinu komercijalnog prometa: 850 nm, O-pojas, C-pojas i L-pojas. Preostala tri imaju uže uloge.

C-pojas (1530–1565 nm)

C-pojas je okosnica modernog optičkog umrežavanja. Nalazi se na dnu krivulje prigušenja silicijevog dioksida, oko 0,19–0,20 dB/km, a njegov prozor pojačanja usklađen je s vlaknastim pojačalima dopiranim erbijem-. Ovo poravnanje je slučajnost fizike - spektar emisije erbijevih iona u silika staklu slučajno se preklapa s minimalnim gubitkom vlakana - ali cijela-industrija dugog prijevoza ovisi o tome.

Uobičajene implementacije uključuju DWDM dugotrajne-i ultra-duge-glavne mreže, podmorske kabelske sustave, 100G/200G/400G/800G koherentni prijenos i međusobno povezivanje podatkovnih centara preko 80+ km raspona. Jedan par vlakana u C-pojasu DWDM može prenijeti 40-96 kanala na 100G ili više - agregatnog kapaciteta u desecima terabita u sekundi.

Spektralna učinkovitost na mnogim C-pojasnim rutama sada se približava Shannonovoj granici jer koherentni DSP gura prema 800G i 1,6T po valnoj duljini. Kada matematika prestane ići u vašu korist, praktičan odgovor je aktiviranje L-kapaciteta pojasa na istom vlaknu umjesto da pokušavate istisnuti više bitova iz svakog kanala.

O-pojas (1260–1360 nm)

O-pojas je bio prvi prozor koji se komercijalno koristio za jedno-modno vlakno i nastavlja dominirati vezama srednje-udaljenosti. Ključno svojstvo: kromatska disperzija je blizu nule na 1310 nm u standardnom G.652 vlaknu, točki gdje se disperzija materijala i disperzija valovoda poništavaju. Optički impulsi zadržavaju svoj oblik na udaljenosti bez kompenzacije, što znači da se primopredajnici mogu osloniti na jednostavnije arhitekture izravnog-otkrivanja - jeftinije i manje snage od koherentnih C-pojasnih modula.

Uobičajene primjene: 10G LR, 25G LR, 100G LR4 moduli; metro Ethernet; poslovni WAN i tamno svjetlo od točke-to-točke; PON uzvodno (1310 nm, pretplatnik na OLT); BiDi i CWDM primopredajnici.

Kompromis-je jednostavan. Prigušenje u O-pojasu na 0,35 dB/km kreće se oko 75% više od C-pojasa, a EDFA ne rade na tim valnim duljinama. Izvan 40–80 km potreban vam je C-pojas. Unutar metro udaljenosti, O-pojas pobjeđuje zbog jednostavnosti disperzije i cijene primopredajnika. Poluvodička optička pojačala i koherentni primopredajnici O-pojasa su u razvoju i mogli bi još više pomaknuti upotrebljivi doseg, ali masovna implementacija nije neizbježna.

Pojas 850 nm

Unutar zgrada i podatkovnih centara, pojas od 850 nm uparen s VCSEL izvorima i višemodnim vlaknima upravlja velikom većinom veza kratkog{1}}dometa. Prigušenje je visoko - oko 2,5–3,5 dB/km - ali kada je vaš najduži kabel dug 300 metara, taj broj nije bitan.

VCSEL-optika košta znatno manje od DFB-laserskih modula, što je i bit. Poslužitelj-to-switch, vrh-of-rack, okosnica kampusa, 10G/25G/40G/100G SR - cijeli teritorij od 850 nm.

Trend vrijedan praćenja: hiperrazmjerni podatkovni centri sve više navode single{0}}mode vlakna u novim verzijama za podršku 200G i 400G po-traci. Ovo postupno gubi udio od 850 nm na visokom kraju. Ali za ogromnu instaliranu bazu višemodnih vlakana i za-troškovno osjetljive poslovne mreže, pojas od 850 nm neće uskoro nikuda nestati.

L{0}}pojas (1565–1625 nm)

L-pojasa funkcionira kao C-preljevna traka. Nudi drugo-najmanje prigušenje u standardnim jedno-modnim vlaknima na otprilike 0,22 dB/km i može se pojačati komercijalno dostupnim L-pojasnim EDFA-ima.

Dodavanje L{0}}pojasnih EDFA i C+L mux/demux na postojećim mjestima pojačala otprilike udvostručuje upotrebljivupropusnost vlakanana infrastrukturi koja je već u zemlji, uz djelić cijene novogradnje. Ovo je prva poluga kapaciteta koju operateri povlače kada se C-pojas popuni.

C+L implementacije sada su standardne na velikim podmorskim sustavima i sve su češće na-zemaljskim rutama s velikim prometom. Kombinirani C+L spektar pomaknuo se s lijepog-za-imanja na osnovnu liniju za planiranje kapaciteta za novu-infrastrukturu dugog{6}}prijevoza, posebno kako se po-stope valne duljine penju na 800G.

Sekundarni bendovi

S{0}}pojas (1460–1530 nm)

Danas je glavna komercijalna upotreba S{0}}pojasa PON: GPON i XG-PON koriste 1490 nm za nizvodni promet od OLT-a do pretplatnika. Osim toga, S-pojas je cilj istraživanja za sljedeću-generaciju S+C+L širokopojasnog DWDM-a. Vlaknasta pojačala dopirana tulijem-i Ramanovo pojačanje moguća su rješenja za pojačanje, ali nijedno nije ni blizu C/L{10}}pojasnog EDFA troška ili pouzdanosti na razini proizvodnje. Postoje laboratorijske demonstracije; veliki{12}}komercijalni S{13}}pojasni DWDM ne.

E-pojas (1360–1460 nm)

Vodeni vrh OH⁻ blizu 1383 nm povijesno je učinio ovu traku neupotrebljivom. G.652.D vlakno s nultim vrhom vode eliminira apsorpciju, a prigušenje u E-pojasu na ZWP vlaknu zapravo pada ispod razine O-pojasa. Problem je instalirana baza: većina vlakana u tlu diljem svijeta naslijeđena su G.652.A ili G.652.B s netaknutim vrhom vode. Komercijalni primopredajnici i pojačala E-pojasa i dalje su rijetki. Realno, E-pojas je bitan samo u novogradnji na ZWP vlaknu gdje je potreban svaki dostupni CWDM utor.

U-pojas (1625–1675 nm)

U-pojas ne prenosi podatkovni promet. Njegova jedina funkcija je--izvanpojasni nadzor vlakana. OTDR oprema na U-pojasnim valnim duljinama ubrizgava testne impulse u živa vlakna, mjereći refleksije, gubitke spojeva, kvalitetu konektora i lomove bez prekidanja aktivnih usluga na drugim opsezima.

Odabir pravog prozora prijenosa

Ključna ograničenja odlučivanja

Vrsta instaliranog vlakna

Višemodno vlakno (OM3/OM4) ograničava-veze velike brzine na 850 nm. Legacy G.652.A/B single-mode isključuje E-pojas zbog vršne količine vode. Vlakno koje je već u zemlji prvo je ograničenje - sve ostalo proizlazi iz toga.

Zahtjev za pojačanje

EDFA rade samo u C i L pojasevima. Linkovi koji zahtijevaju optičko pojačanje - općenito izvan 80 km - moraju koristiti jedan od ova dva pojasa. Proširenje O-pojasa preko 40 km znači ili električnu regeneraciju ili velike{7}}nepojačane koherentne primopredajnike, što oboje povećava troškove.

Broj kanala i strategija multipleksiranja

CWDM podržava do 18 kanala s razmakom od 20 nm, bez pojačanja i nižom-cijenom po kanalu. DWDM pakira 40–96+ kanala samo u C-pojas (više s L-pojas), zahtijeva EDFA-ove i daje daleko veći agregatni kapacitet. Većinu metro i poslovnih veza dobro opslužuje CWDM. Okosnica, podmornica i-DCI velikih razmjera zahtijevaju DWDM. Točka križanja je otprilike 8-10 kanala ili pojačanih raspona iznad 80 km.

Trošak primopredajnika i proračun energije

850 nm VCSEL optika je najjeftinija. O-pojasni DFB-moduli (LR, LR4) nalaze se u sredini. C-pojasni koherentni moduli imaju najveću cijenu i snagu. Ne postoji nikakva tehnička korist od postavljanja koherentne optike na vezu podzemne željeznice od 10 km koju LR modul O-pojasa obrađuje bez poteškoća.

Kako WDM koristi Transmission Windows

Multipleksiranje valne duljinedodjeljuje različite valne duljine nezavisnim tokovima podataka i prenosi ih istovremeno preko jednog vlakna. Prozori prijenosa definiraju ukupni iznospropusnost vlakanadostupni za ovo multipleksiranje.

CWDM

Razmak kanala od 20 nm preko O, E, S, C i L pojaseva. Do 18 kanala. Nije potrebno pojačanje na normalnim metro udaljenostima. Nehlađeni laseri održavaju niske troškove. Koristi se u mrežama podzemnih željeznica, međusobnom povezivanju podatkovnih centara ispod 80 km i vezama tamnih vlakana za poduzeća.

DWDM

Razmak kanala od 100 GHz ili 50 GHz unutar C-pojasa, po izboru proširen na L-pojas. 40 kanala na 100 GHz ili 96 na 50 GHz, svaki nosi 100G ili više. EDFA potrebni za velike raspone. Primijenjen na-kraljesnici dugog dometa, podmorskim kabelima i visokim-propusno vlaknomeđusobno povezuje.

Izbor između CWDM i DWDM svodi se na kapacitet u odnosu na cijenu. CWDM je jeftiniji po kanalu, ali ima najviše 18 kanala bez putanje pojačanja. DWDM košta više, ali se mjeri na desetke terabita na jednom paru vlakana.