În lumea comunicațiilor prin fibră optică, selectarea lungimii de undă a luminii este similară cu reglarea frecvenței radio și selectarea canalului. Numai prin selectarea „canalului” potrivit, semnalul poate fi transmis clar și stabil. De ce unele module optice au o distanță de transmisie de doar 500 de metri, în timp ce altele se pot întinde pe sute de kilometri? Misterul constă în „culoarea” fasciculului de lumină – mai precis, în lungimea de undă a luminii.
În rețelele moderne de comunicații optice, modulele optice de diferite lungimi de undă joacă roluri complet diferite. Cele trei lungimi de undă principale de 850nm, 1310nm și 1550nm formează cadrul fundamental al comunicațiilor optice, cu o diviziune clară a muncii în ceea ce privește distanța de transmisie, caracteristicile de pierdere și scenariile de aplicare.
1. De ce avem nevoie de mai multe lungimi de undă?
Cauza principală a diversității lungimii de undă în modulele optice constă în două provocări majore în transmisia prin fibră optică: pierderea și dispersia. Atunci când semnalele optice sunt transmise prin fibre optice, apare o atenuare (pierdere) de energie din cauza absorbției, împrăștierii și scurgerii mediului. În același timp, viteza inegală de propagare a diferitelor componente ale lungimii de undă provoacă lărgirea (dispersia) impulsului semnalului. Acest lucru a dat naștere la soluții cu lungimi de undă multiple:
•Banda de 850nm:funcționează în principal în fibre optice multimod, cu distanțe de transmisie variind de obicei de la câteva sute de metri (cum ar fi ~550 de metri) și este principala forță pentru transmisia pe distanțe scurte (cum ar fi în centrele de date).
•Banda de 1310nm:prezintă caracteristici de dispersie redusă în fibrele monomodale standard, cu distanțe de transmisie de până la zeci de kilometri (cum ar fi ~60 de kilometri), ceea ce le face coloana vertebrală a transmisiei pe distanțe medii.
•Banda de 1550nm:Cu cea mai mică rată de atenuare (aproximativ 0,19 dB/km), distanța teoretică de transmisie poate depăși 150 de kilometri, ceea ce îl face regele transmisiei pe distanțe lungi și chiar pe distanțe ultra-lungi.
Creșterea tehnologiei de multiplexare prin diviziune a lungimii de undă (WDM) a crescut considerabil capacitatea fibrelor optice. De exemplu, modulele optice bidirecționale cu o singură fibră (BIDI) realizează comunicarea bidirecțională pe o singură fibră prin utilizarea diferitelor lungimi de undă (cum ar fi o combinație de 1310nm/1550nm) la capetele de transmisie și recepție, economisind semnificativ resursele fibrei. Tehnologia mai avansată de multiplexare prin diviziune a lungimii de undă densă (DWDM) poate obține o distanță foarte mică între lungimi de undă (cum ar fi 100GHz) în benzi specifice (cum ar fi banda O 1260-1360nm), iar o singură fibră poate suporta zeci sau chiar sute de canale de lungime de undă, crescând capacitatea totală de transmisie la nivelul Tbps și dezlănțuind pe deplin potențialul fibrei optice.
2. Cum se selectează științific lungimea de undă a modulelor optice?
Alegerea lungimii de undă necesită o analiză amănunțită a următorilor factori cheie:
Distanța de transmisie:
Distanță scurtă (≤ 2 km): de preferință 850 nm (fibră multimodă).
Distanță medie (10-40 km): potrivit pentru 1310 nm (fibră monomodă).
Distanță lungă (≥ 60 km): trebuie selectată o lungime de undă de 1550 nm (fibră monomodală) sau utilizată în combinație cu un amplificator optic.
Capacitate necesară:
Afaceri convenționale: Modulele cu lungime de undă fixă sunt suficiente.
Transmisie de mare capacitate și densitate mare: este necesară tehnologia DWDM/CWDM. De exemplu, un sistem DWDM de 100G care funcționează în banda O poate suporta zeci de canale de lungime de undă cu densitate mare.
Considerații privind costurile:
Modul cu lungime de undă fixă: Prețul unitar inițial este relativ scăzut, dar este nevoie de stocarea pieselor de schimb pentru modele cu lungimi de undă multiple.
Modul de lungime de undă reglabilă: Investiția inițială este relativ mare, dar prin reglarea software-ului, acesta poate acoperi mai multe lungimi de undă, poate simplifica gestionarea pieselor de schimb și, pe termen lung, poate reduce complexitatea și costurile de operare și întreținere.
Scenariu de aplicare:
Interconectarea centrelor de date (DCI): Soluțiile DWDM de mare densitate și consum redus de energie sunt mainstream.
Fronthaul 5G: Având în vedere cerințele ridicate de cost, latență și fiabilitate, modulele bidirecționale cu fibră unică (BIDI) de calitate industrială sunt o alegere comună.
Rețea de parcuri de întreprinderi: În funcție de distanță și cerințele de lățime de bandă, pot fi selectate module CWDM de putere redusă, pe distanțe medii și scurte sau cu lungime de undă fixă.
3. Concluzie: Evoluția tehnologică și considerații viitoare
Tehnologia modulelor optice continuă să evolueze rapid. Noi dispozitive, cum ar fi comutatoarele selective de lungime de undă (WSS) și cristalele lichide pe siliciu (LCoS), stimulează dezvoltarea unor arhitecturi de rețea optică mai flexibile. Inovațiile care vizează benzi specifice, cum ar fi banda O, optimizează constant performanța, cum ar fi reducerea semnificativă a consumului de energie al modulelor, menținând în același timp o marjă suficientă a raportului semnal-zgomot optic (OSNR).
În construcția viitoarelor rețele, inginerii nu trebuie doar să calculeze cu precizie distanța de transmisie atunci când selectează lungimile de undă, ci și să evalueze în mod cuprinzător consumul de energie, adaptabilitatea la temperatură, densitatea de implementare și costurile complete de operare și întreținere pe durata de viață. Modulele optice de înaltă fiabilitate, care pot funcționa stabil pe zeci de kilometri în medii extreme (cum ar fi -40 ℃ - temperaturi extreme scăzute), devin un suport cheie pentru mediile de implementare complexe (cum ar fi stațiile de bază la distanță).
Data publicării: 18 septembrie 2025