Jendela Transmisi Serat Optik & Panduan Bandwidth Serat

Kaca silika tidak transparan pada setiap panjang gelombang. Atenuasi dan dispersi kromatik bervariasi di seluruh spektrum inframerah dekat, dan rentang panjang gelombang yang rugi-ruginya mencapai titik minimum disebut jendela transmisi optik.

Fisika di balik ini dipahami dengan baik. Hamburan Rayleigh turun menjadi 1/λ⁴, yang berarti panjang gelombang yang lebih panjang akan menyebarkan lebih sedikit. Penyerapan molekul inframerah, sebaliknya, meningkat tajam melampaui sekitar 1600 nm. Atenuasi minimum berada di tempat kedua mekanisme ini berpotongan - dekat 1550 nm. Titik perpotongan tersebut adalah alasan pita C-menempati posisi spektral. Secara terpisah, puncak serapan ion OH⁻ sisa di dekat 1383 nm secara historis menciptakan zona mati dalam spektrum, itulah sebabnya pita O-dan pita S-tidak bersebelahan.

Tujuh Pita Standar ITU-T

Empat di antaranya membawa sebagian besar lalu lintas komersial: 850 nm, O-band, C-band, dan L-band. Tiga sisanya memiliki peran yang lebih sempit.

C-Pita (1530–1565 nm)

C-band adalah tulang punggung jaringan optik modern. Ia berada di bagian bawah kurva atenuasi silika, sekitar 0,19–0,20 dB/km, dan jendela penguatannya sejajar dengan Penguat Serat Doped Erbium-. Penyelarasan ini merupakan suatu kebetulan secara fisika - spektrum emisi ion erbium dalam kaca silika kebetulan tumpang tindih dengan kehilangan serat minimum - namun seluruh-industri transportasi jarak jauh bergantung padanya.

Penerapan yang umum mencakup jaringan backbone-jarak jauh dan ultra-jarak-ultra{2}}DWDM, sistem kabel bawah laut, transportasi koheren 100G/200G/400G/800G, dan interkoneksi pusat data dalam rentang 80+ km. Sepasang serat tunggal dalam C-band DWDM dapat membawa 40–96 saluran pada kapasitas agregat 100G atau lebih - dalam puluhan terabit per detik.

Efisiensi spektral di banyak rute C-band kini mendekati batas Shannon karena DSP koheren mendorong menuju 800G dan 1,6T per panjang gelombang. Ketika perhitungan tidak lagi menguntungkan Anda, respons praktisnya adalah mengaktifkan kapasitas L-band pada serat yang sama daripada mencoba memeras lebih banyak bit dari setiap saluran.

O-Pita (1260–1360 nm)

O-band adalah jendela pertama yang digunakan secara komersial untuk serat-mode tunggal dan terus mendominasi sambungan-jarak menengah. Properti utama: dispersi kromatik mendekati nol pada 1310 nm dalam serat standar G.652, titik di mana dispersi material dan dispersi pandu gelombang dibatalkan. Pulsa optik mempertahankan bentuknya dalam jarak tertentu tanpa kompensasi, yang berarti transceiver dapat mengandalkan arsitektur deteksi langsung yang lebih sederhana - lebih murah dan daya lebih rendah dibandingkan modul C-band yang koheren.

Aplikasi umum: modul 10G LR, 25G LR, 100G LR4; metro Ethernet; WAN perusahaan dan dark fiber titik-ke-titik; PON hulu (1310 nm, pelanggan OLT); Transceiver BiDi dan CWDM.

Pengorbanannya-sangat mudah. Redaman pita O-pada 0,35 dB/km berjalan sekitar 75% lebih tinggi dibandingkan pita C-, dan EDFA tidak bekerja pada panjang gelombang ini. Melampaui 40–80 km Anda memerlukan C-band. Dalam jarak metro, O-band unggul dalam hal kesederhanaan dispersi dan biaya transceiver. Amplifier optik semikonduktor dan transceiver koheren O-band sedang dalam pengembangan dan dapat memperluas jangkauan yang dapat digunakan, namun penerapan volume masih belum bisa dilakukan.

Pita 850 nm

Di dalam gedung dan pusat data, pita 850 nm yang dipadukan dengan sumber VCSEL dan serat multimode menangani sebagian besar tautan-jangkauan pendek. Atenuasinya tinggi - sekitar 2,5–3,5 dB/km - tetapi bila kabel terpanjang Anda adalah 300 meter, angka tersebut tidak relevan.

Optik berbasis VCSEL-biayanya jauh lebih murah dibandingkan modul laser DFB-itulah intinya. Server-ke-switch, rak-atas-, tulang punggung kampus, 10G/25G/40G/100G SR - semuanya wilayah 850 nm.

Tren ini patut ditelusuri: pusat data skala besar semakin banyak yang menentukan-fiber mode tunggal dalam versi baru untuk mendukung kecepatan 200G dan 400G per-jalur. Hal ini secara bertahap memakan pangsa 850 nm di kelas atas. Namun untuk basis serat multimode yang terpasang dalam jumlah besar dan untuk jaringan perusahaan yang sensitif terhadap biaya, pita 850 nm tidak akan tersedia dalam waktu dekat.

L-Pita (1565–1625 nm)

L-band berfungsi sebagai overflow C-band. Ia menawarkan redaman-terendah kedua dalam serat-mode tunggal standar sekitar 0,22 dB/km dan dapat diperkuat dengan EDFA L-band yang tersedia secara komersial.

Menambahkan EDFA L-band dan C+L mux/demux di lokasi amplifier yang ada kira-kira akan melipatgandakan kegunaannyabandwidth seratpada infrastruktur yang sudah ada, dengan biaya yang lebih murah dibandingkan pembangunan baru. Ini adalah tuas kapasitas pertama yang ditarik operator saat C-band terisi.

Penerapan C+L kini menjadi standar pada sistem kapal selam besar dan semakin umum di rute{1}terestrial dengan lalu lintas tinggi. Gabungan spektrum C+L telah berubah dari dasar perencanaan kapasitas yang-menjadi-harus untuk infrastruktur jarak jauh-yang baru, terutama seiring-tingkat panjang gelombang naik hingga 800G.

Band Sekunder

S-Pita (1460–1530 nm)

Saat ini penggunaan komersial utama S-band adalah PON: GPON dan XG-PON menggunakan 1490 nm untuk lalu lintas hilir dari OLT ke pelanggan. Selain itu, S-band adalah target penelitian untuk DWDM pita lebar S+C+L generasi berikutnya. Penguat serat yang didoping thulium-dan amplifikasi Raman merupakan kandidat solusi penguatan, namun keduanya tidak mampu menyamai biaya atau keandalan EDFA pita C/L-pada skala produksi. Ada demonstrasi laboratorium; DWDM-skala besar-band S{13}}komersial tidak.

E-Pita (1360–1460 nm)

Puncak air OH⁻ di dekat 1383 nm secara historis membuat pita ini tidak dapat digunakan. G.652.D serat puncak air nol menghilangkan penyerapan, dan redaman pita E-pada serat ZWP sebenarnya turun di bawah level pita O-. Masalahnya terletak pada basis terpasang: sebagian besar serat di dalam tanah di seluruh dunia adalah warisan G.652.A atau G.652.B dengan puncak air utuh. Transceiver dan amplifier E-band komersial masih langka. Secara realistis, E-band hanya penting di greenfield yang dibangun pada serat ZWP yang memerlukan setiap slot CWDM yang tersedia.

U-Pita (1625–1675 nm)

U-band tidak membawa lalu lintas data. Fungsi satu-satunya adalah-pemantauan serat di luar pita. Peralatan OTDR pada panjang gelombang U-band menyuntikkan pulsa uji ke dalam serat aktif, mengukur pantulan, kehilangan sambungan, kualitas konektor, dan putusnya tanpa mengganggu layanan aktif pada pita lain.

Memilih Jendela Transmisi yang Tepat

Kendala Keputusan Utama

Jenis Fiber Terpasang

Serat multimode (OM3/OM4) membatasi tautan berkecepatan-tinggi hingga 850 nm. Mode tunggal-G.652.A/B lama mengesampingkan pita E-karena puncak air. Serat yang sudah ada di dalam tanah adalah batasan pertama - yang lainnya akan mengikuti darinya.

Persyaratan Amplifikasi

EDFA hanya berfungsi pada pita C dan L saja. Tautan yang memerlukan amplifikasi optik - umumnya melebihi 80 km - harus menggunakan salah satu dari dua pita ini. Memperluas O-band melebihi 40 km berarti regenerasi listrik atau transceiver koheren-yang tidak teramplifikasi dengan daya tinggi, yang keduanya menambah biaya.

Jumlah Saluran dan Strategi Multiplexing

CWDM mendukung hingga 18 saluran dengan jarak 20 nm, tanpa amplifikasi, dan biaya per-saluran lebih rendah. DWDM mengemas 40–96+ saluran ke dalam C-band saja (lebih banyak dengan L-band), memerlukan EDFA, dan memberikan kapasitas agregat yang jauh lebih besar. Sebagian besar jaringan metro dan perusahaan dilayani dengan baik oleh CWDM. Backbone, kapal selam, dan{10}}DCI skala besar memerlukan DWDM. Titik persilangan kira-kira 8–10 saluran atau bentang yang diperkuat melebihi 80 km.

Biaya Transceiver dan Anggaran Daya

Optik VCSEL 850 nm adalah yang termurah. Modul berbasis O-band DFB-(LR, LR4) berada di tengah. Modul koheren C-band memiliki harga dan konsumsi daya tertinggi. Tidak ada manfaat teknis dalam menerapkan optik koheren pada tautan metro sepanjang 10 km yang dapat ditangani modul LR O-band tanpa kesulitan.

Bagaimana WDM Menggunakan Windows Transmisi

Multiplexing Pembagian Panjang Gelombangmenetapkan panjang gelombang yang berbeda ke aliran data independen dan mentransmisikannya secara bersamaan melalui satu serat. Jendela transmisi menentukan totalnyabandwidth serattersedia untuk multiplexing ini.

CWDM

Jarak saluran 20 nm pada pita O, E, S, C, dan L. Hingga 18 saluran. Tidak diperlukan amplifikasi pada jarak metro normal. Laser tanpa pendingin menjaga biaya tetap rendah. Digunakan di jaringan metro, interkoneksi pusat data sub-80 km, dan tautan dark fiber perusahaan.

DWDM

Jarak saluran 100 GHz atau 50 GHz dalam pita C-, secara opsional diperluas ke saluran L-band. 40 pada 100 GHz atau 96 pada 50 GHz, masing-masing membawa 100G atau lebih. EDFA diperlukan untuk bentang panjang. Dikerahkan pada-tulang punggung jarak jauh, kabel bawah laut, dan- tinggiserat bandwidthinterkoneksi.

Pilihan antara CWDM dan DWDM bergantung pada kapasitas versus biaya. CWDM lebih murah per saluran tetapi memiliki 18 saluran tanpa jalur amplifikasi. DWDM lebih mahal tetapi berskala hingga puluhan terabit pada satu pasangan serat.