Στον κόσμο της επικοινωνίας με οπτικές ίνες, η επιλογή του μήκους κύματος του φωτός είναι σαν τον συντονισμό ραδιοσυχνοτήτων και την επιλογή καναλιού. Μόνο επιλέγοντας το σωστό «κανάλι» μπορεί το σήμα να μεταδοθεί καθαρά και σταθερά. Γιατί ορισμένες οπτικές μονάδες έχουν απόσταση μετάδοσης μόνο 500 μέτρα, ενώ άλλες μπορούν να εκτείνονται σε εκατοντάδες χιλιόμετρα; Το μυστήριο έγκειται στο «χρώμα» αυτής της δέσμης φωτός - πιο συγκεκριμένα, στο μήκος κύματος του φωτός.
Στα σύγχρονα δίκτυα οπτικών επικοινωνιών, οι οπτικές μονάδες διαφορετικών μηκών κύματος παίζουν εντελώς διαφορετικούς ρόλους. Τα τρία βασικά μήκη κύματος των 850nm, 1310nm και 1550nm αποτελούν το θεμελιώδες πλαίσιο της οπτικής επικοινωνίας, με σαφή καταμερισμό εργασίας όσον αφορά την απόσταση μετάδοσης, τα χαρακτηριστικά απωλειών και τα σενάρια εφαρμογής.
1. Γιατί χρειαζόμαστε πολλαπλά μήκη κύματος;
Η βασική αιτία της ποικιλομορφίας μήκους κύματος στις οπτικές μονάδες έγκειται σε δύο κύριες προκλήσεις στη μετάδοση οπτικών ινών: την απώλεια και τη διασπορά. Όταν τα οπτικά σήματα μεταδίδονται σε οπτικές ίνες, εμφανίζεται εξασθένηση ενέργειας (απώλεια) λόγω απορρόφησης, σκέδασης και διαρροής του μέσου. Ταυτόχρονα, η ανομοιόμορφη ταχύτητα διάδοσης διαφορετικών συνιστωσών μήκους κύματος προκαλεί διεύρυνση (διασπορά) του παλμού του σήματος. Αυτό έχει οδηγήσει σε λύσεις πολλαπλών μηκών κύματος:
• Ζώνη 850nm:Λειτουργεί κυρίως σε πολυτροπικές οπτικές ίνες, με αποστάσεις μετάδοσης που συνήθως κυμαίνονται από μερικές εκατοντάδες μέτρα (όπως ~550 μέτρα) και αποτελεί την κύρια δύναμη για μετάδοση σε μικρές αποστάσεις (όπως εντός κέντρων δεδομένων).
• Ζώνη 1310nm:παρουσιάζει χαρακτηριστικά χαμηλής διασποράς σε τυπικές μονοτροπικές ίνες, με αποστάσεις μετάδοσης έως και δεκάδες χιλιόμετρα (όπως ~60 χιλιόμετρα), καθιστώντας το τη ραχοκοκαλιά της μετάδοσης μεσαίων αποστάσεων.
• Ζώνη 1550nm:Με τον χαμηλότερο ρυθμό εξασθένησης (περίπου 0,19dB/km), η θεωρητική απόσταση μετάδοσης μπορεί να ξεπεράσει τα 150 χιλιόμετρα, καθιστώντας το τον βασιλιά της μετάδοσης μεγάλων αποστάσεων, ακόμη και εξαιρετικά μεγάλων αποστάσεων.
Η άνοδος της τεχνολογίας πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) έχει αυξήσει σημαντικά την χωρητικότητα των οπτικών ινών. Για παράδειγμα, οι οπτικές μονάδες αμφίδρομης οπτικής ίνας (BIDI) επιτυγχάνουν αμφίδρομη επικοινωνία σε μία μόνο οπτική ίνα χρησιμοποιώντας διαφορετικά μήκη κύματος (όπως συνδυασμός 1310nm/1550nm) στα άκρα μετάδοσης και λήψης, εξοικονομώντας σημαντικά πόρους οπτικών ινών. Η πιο προηγμένη τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης πυκνού μήκους κύματος (DWDM) μπορεί να επιτύχει πολύ στενή απόσταση μήκους κύματος (όπως 100GHz) σε συγκεκριμένες ζώνες (όπως η ζώνη O 1260-1360nm), και μία μόνο οπτική ίνα μπορεί να υποστηρίξει δεκάδες ή και εκατοντάδες κανάλια μήκους κύματος, αυξάνοντας τη συνολική χωρητικότητα μετάδοσης στο επίπεδο Tbps και απελευθερώνοντας πλήρως τις δυνατότητες των οπτικών ινών.
2. Πώς να επιλέξετε επιστημονικά το μήκος κύματος των οπτικών μονάδων;
Η επιλογή του μήκους κύματος απαιτεί πλήρη εξέταση των ακόλουθων βασικών παραγόντων:
Απόσταση μετάδοσης:
Μικρή απόσταση (≤ 2 χλμ.): κατά προτίμηση 850 nm (πολύτροπη ίνα).
Μέση απόσταση (10-40km): κατάλληλο για 1310nm (μονής λειτουργίας οπτική ίνα).
Μεγάλη απόσταση (≥ 60km): Πρέπει να επιλεγεί 1550nm (μονής λειτουργίας οπτική ίνα) ή να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με οπτικό ενισχυτή.
Απαιτούμενη χωρητικότητα:
Συμβατική επιχείρηση: Οι μονάδες σταθερού μήκους κύματος είναι επαρκείς.
Μεγάλη χωρητικότητα και υψηλή πυκνότητα μετάδοσης: Απαιτείται τεχνολογία DWDM/CWDM. Για παράδειγμα, ένα σύστημα DWDM 100G που λειτουργεί στην ζώνη Ο μπορεί να υποστηρίξει δεκάδες κανάλια μήκους κύματος υψηλής πυκνότητας.
Ζητήματα κόστους:
Μονάδα σταθερού μήκους κύματος: Η αρχική τιμή μονάδας είναι σχετικά χαμηλή, αλλά πρέπει να υπάρχουν σε απόθεμα πολλαπλά μοντέλα ανταλλακτικών μήκους κύματος.
Ρυθμιζόμενη μονάδα μήκους κύματος: Η αρχική επένδυση είναι σχετικά υψηλή, αλλά μέσω της ρύθμισης λογισμικού, μπορεί να καλύψει πολλαπλά μήκη κύματος, να απλοποιήσει τη διαχείριση ανταλλακτικών και μακροπρόθεσμα, να μειώσει την πολυπλοκότητα και το κόστος λειτουργίας και συντήρησης.
Σενάριο εφαρμογής:
Διασύνδεση Κέντρων Δεδομένων (DCI): Οι λύσεις DWDM υψηλής πυκνότητας και χαμηλής ισχύος είναι ευρέως διαδεδομένες.
5G fronthaul: Με υψηλές απαιτήσεις για κόστος, καθυστέρηση και αξιοπιστία, οι βιομηχανικής ποιότητας μονές οπτικές ίνες αμφίδρομες (BIDI) μονάδες αποτελούν μια κοινή επιλογή.
Δίκτυο επιχειρηματικού πάρκου: Ανάλογα με τις απαιτήσεις απόστασης και εύρους ζώνης, μπορούν να επιλεγούν μονάδες CWDM χαμηλής ισχύος, μεσαίας έως μικρής απόστασης ή μονάδες σταθερού μήκους κύματος.
3. Συμπέρασμα: Τεχνολογική Εξέλιξη και Μελλοντικές Σκέψεις
Η τεχνολογία των οπτικών μονάδων συνεχίζει να εξελίσσεται ραγδαία. Νέες συσκευές, όπως οι διακόπτες επιλεκτικού μήκους κύματος (WSS) και οι υγροί κρύσταλλοι σε πυρίτιο (LCoS), οδηγούν στην ανάπτυξη πιο ευέλικτων αρχιτεκτονικών οπτικών δικτύων. Οι καινοτομίες που στοχεύουν σε συγκεκριμένες ζώνες, όπως η ζώνη O, βελτιστοποιούν συνεχώς την απόδοση, όπως η σημαντική μείωση της κατανάλωσης ενέργειας της μονάδας, διατηρώντας παράλληλα επαρκές περιθώριο λόγου οπτικού σήματος προς θόρυβο (OSNR).
Στην κατασκευή δικτύων στο μέλλον, οι μηχανικοί όχι μόνο χρειάζεται να υπολογίζουν με ακρίβεια την απόσταση μετάδοσης κατά την επιλογή μηκών κύματος, αλλά και να αξιολογούν διεξοδικά την κατανάλωση ενέργειας, την προσαρμοστικότητα στη θερμοκρασία, την πυκνότητα ανάπτυξης και το κόστος λειτουργίας και συντήρησης ολόκληρου του κύκλου ζωής. Οι οπτικές μονάδες υψηλής αξιοπιστίας που μπορούν να λειτουργούν σταθερά για δεκάδες χιλιόμετρα σε ακραία περιβάλλοντα (όπως -40 ℃ έντονο κρύο) αποτελούν βασική υποστήριξη για πολύπλοκα περιβάλλοντα ανάπτυξης (όπως απομακρυσμένοι σταθμοί βάσης).
Ώρα δημοσίευσης: 18 Σεπτεμβρίου 2025