Leave Your Message

Išsami šešių pagrindinių optinio ryšio bangų juostų analizė

2026-06-04
Optinis pluoštas realizuoja signalo perdavimą per visišką vidinį infraraudonųjų spindulių atspindį silicio dioksido šerdyje. Dėl vidinių silicio dioksido sugerties nuostolių, Rayleigh sklaidos, infraraudonųjų spindulių sugerties ir hidroksilo vandens piko slopinimo, pasaulinėje optinio ryšio pramonėje standartizuotos šešios pagrindinės komercinės bangų juostos: 850 nm, 1310 nm, 1383 nm, 1490 nm, 1550 nm ir 1625 nm. Šie bangos ilgiai apima trumpojo nuotolio LAN, didmiesčių tinklus, tolimojo nuotolio magistralinius tinklus, PON šviesolaidžio prieigą, optinio stiprinimo ir optinių pluoštų bandymo scenarijus. Ryškūs skirtumai egzistuoja slopinimo koeficiento, chromatinės dispersijos, maksimalaus perdavimo atstumo, optoelektroninių komponentų atitikimo ir pluošto parinkimo tarp skirtingų bangų juostų atžvilgiu, kurie yra pagrindiniai kriterijai renkantis pluošto specifikacijas, inžinerinį projektavimą ir optinių komponentų tyrimus bei plėtrą. Šį straipsnį sudaro trys pagrindiniai skyriai: išsamios šešių bangų juostų optinės charakteristikos, horizontalus pagrindinio pluošto techninių specifikacijų palyginimas ir kiekvieno bangos ilgio pluošto atitikimas bei praktinio pritaikymo klasifikacija.
Išsami šešių pagrindinių optinio ryšio bangų juostų analizė.jpg

1 skyrius. Šešių klasikinių šviesolaidinio ryšio bangų juostų išsamios optinės charakteristikos.

1,1 850 nm (trumpabangis langas, pirmasis optinio ryšio langas)

850 nm yra anksčiausiai komercializuotas ryšio bangos ilgis, naudojamas tik daugiamodžiam optiniam pluoštui. Pagrindinis jo nuostolių šaltinis yra Rayleigh sklaida, kurios slopinimas yra atvirkščiai proporcingas ketvirtajam bangos ilgiui. Dėl trumpo optinio bangos ilgio tipiškas pluošto slopinimas svyruoja nuo 2,5 iki 3,0 dB/km – tai didžiausias nuostolių lygis tarp šešių bangos ilgių. Esant 850 nm, nėra nulinės dispersijos taško; bendra medžiagų dispersija ir intermodalinė dispersija smarkiai išplečia optinius impulsus ir riboja perdavimo atstumą. Daugiamodžio OM1 ir OM2 pluošto maksimalus gigabito Ethernet pasiekiamumas yra atitinkamai 550 m ir 220 m esant 850 nm bangos ilgiui, o 10G Ethernet palaiko tik 33 m (OM1) ir 82 m (OM2).
Vertikalios rezonacijos paviršinio spinduliavimo lazeriai (VCSEL) yra standartiniai šios juostos šviesos šaltiniai, pasižymintys kompaktiška konstrukcija, maža kaina ir nereikalaujantys papildomo aušinimo. Mažas sujungimo sudėtingumas labai sumažina sistemos konstrukcijos kainą. Dėl didelio slopinimo ir dispersijos defektų 850 nm bangos ilgis naudojamas tik uždarose patalpose tiesiamiems trumpo nuotolio kabeliams, plačiai taikomiems duomenų centrų sujungimo ir struktūrizuotų kabelių sistemose.

1,2 1310 nm (nulinės dispersijos langas, antrasis ryšio langas)

Pagal ITU-T standartą, 1310 nm yra etaloninis nulinės dispersijos bangos ilgis G.652 vienmodžiam šviesolaidžiui. Medžiagos dispersija neutralizuoja bangolaidžio dispersiją šioje juostoje, generuodama beveik nulinę chromatinę dispersiją apie 0 ps/(nm·km) ir pašalindama impulsų iškraipymus, kuriuos sukelia dispersija, be papildomų dispersijos kompensavimo modulių. Vidinis šviesolaidžio slopinimas sumažėja iki 0,33–0,38 dB/km be akivaizdžios hidroksilo vandens sugerties piko, todėl tai yra pageidaujamas pasirinkimas pasyviam optiniam perdavimui taškas-taškas.
Fabry-Perot (FP) lazeris yra pagrindinis 1310 nm bangos ilgio spinduliuotojas, kurio komponentų kaina yra vidutinė. Tačiau šis bangos ilgis nepatenka į EDFA (erbiu legiruoto šviesolaidinio stiprintuvo) stiprinimo spektrą, todėl dideliais atstumais perduodant signalą naudojamas elektrinis-optinis regeneravimo relės, o ne vien optinis stiprinimas. Be perdavimo paslaugų srityje, 1310 nm yra numatytasis bandymo bangos ilgis OTDR (optiniam laiko srities reflektometrui), kuris visuotinai naudojamas šviesolaidinių kabelių konstrukcijų priėmimui ir gedimų nustatymui.

1,3 1383 nm (vandens piko langas, vandens piko optimizuota juosta)

Įprastiniame G.652A/B vienmodžiame šviesolaidyje yra likusių OH⁻ jonų iš ruošinių gamybos, kurie sukuria stiprią sugerties svyravimų viršūnę ties 1383 nm ir slopinimą, viršijantį 20 dB/km, dėl ko šis bangos ilgis prieš kelis dešimtmečius nebuvo prieinamas komerciniam naudojimui. Dėl pažangios dehidratacijos ir sintetinių ruošinių technologijos, skirtos mažo vandens kiekio svyravimų G.652C/G.652D šviesolaidyje, likutinė hidroksido jonų koncentracija kontroliuojama ppb lygyje, sumažinant vandens kiekio svyravimų viršūnes žemiau 0,4 dB/km ir sudarant sąlygas didelio masto komerciniam diegimui.
Prieinamas spektras apima 1360–1410 nm, užpildydamas dažnių tarpą tarp 1310 nm ir 1490 nm CWDM kanalų išplėtimui. Panašiai kaip 1310 nm, 1383 nm negali būti sustiprintas EDFA, todėl jo taikymas apsiriboja trumpojo veikimo didmiesčių CWDM plėtra ir privačiais apsaugos stebėjimo tinklais. Tipinis slopinimas išlieka 0,38–0,42 dB/km.

1,4 1490 nm (S juostos pradinis taškas, pasrovio pagrindinio bangos ilgis FTTH PON)

Priklausantis S juostai (1460–1530 nm), 1490 nm bangos ilgis apibrėžiamas kaip standartinis EPON/GPON duomenų perdavimo spartos bangos ilgis pagal ITU-T G.984 protokolą: OLT perduoda duomenis spartos bangos ilgiu 1490 nm, o ONU siunčia grįžtamąjį signalą spartos bangos ilgiu 1310 nm, įgyvendindamas vieno pluošto dvikryptį perdavimą bangos ilgio dalijimosi multipleksavimo būdu.
Tipinis 1490 nm bangos ilgio slopinimas svyruoja nuo 0,26 iki 0,30 dB/km, o tai yra geresnis nuostolių rodiklis nei 1310 nm bangos ilgio; chromatinė dispersija išlieka apie 10 ps/(nm·km), palaikant 20 km standartinį PON ODN magistralinį ryšį be dispersijos kompensacijos. DFB lazeris su siauru spektriniu linijos pločiu ir pastovios temperatūros valdymu skirtas silpnų signalų perdavimui po pasyvaus optinio skaidymo. Suderintas WDM filtras izoliuoja priešsrovinius ir parsrovinius signalus, todėl 1490 nm bangos ilgis yra plačiausiai naudojamas pasaulinei šviesolaidinio plačiajuosčio ryšio prieigai prie namų.

1,5 1550 nm (C juostos šerdis, mažiausių nuostolių trečiasis ryšio langas)

1550 nm bangos ilgis, žinomas kaip optinio ryšio auksinis langas, yra C juostoje (1530–1565 nm), kur silicio dioksido pluoštas pasiekia savo vidinį minimalų slopinimą – 0,19–0,22 dB/km visose šešiose bangų juostose. Šis bangos ilgis puikiai atitinka EDFA stiprinimo spektrą; dešimtys DWDM optinių nešėjų gali būti sustiprinti vienu metu be optoelektroninio regeneravimo, o tai leidžia perduoti duomenis tūkstančius kilometrų be retransliatorių.
Standartinis G.652 pluoštas pasižymi teigiama chromatine dispersija, maždaug 17 ps/(nm·km) esant 1550 nm bangos ilgiui, todėl itin ilgam DWDM magistraliniam tinklui reikalingas DCF (dispersijos kompensavimo pluoštas). G.655 nenulinės dispersijos poslinkio pluoštas išlaiko nedidelę liekamąją dispersiją (2–6 ps/(nm·km)), kad slopintų keturių bangų maišymo netiesinį efektą, optimizuotas didelio pralaidumo DWDM sistemų diegimui. Be tolimojo magistralinio tinklo, 1550 nm yra išskirtinis darbinis bangos ilgis analoginiam CATV RF optiniam perdavimui; DWDM sistema padalija C juostą į daugiau nei 80 standartizuotų kanalų su 0,8 nm tarpu, skirtų itin didelio pralaidumo magistraliniams tinklams ir povandeninių optinių kabelių tiesimui.

1,6 1625 nm (L juosta, eksploatuojamo šviesolaidžio stebėjimo bangos ilgis)

1625 nm patenka į L juostą (1565–1625 nm), kuri daugiausia skirta optinių skaidulų stebėjimui realiuoju laiku ir daliniam L juostos DWDM pajėgumų išplėtimui. Tipinis slopinimas yra 0,23–0,25 dB/km be vandens piko trukdžių, o chromatinė dispersija siekia maždaug 22 ps/(nm·km).
Pagrindinis privalumas yra spektro izoliacija nuo aptarnavimo bangos ilgių (1310/1490/1550 nm). Per pasyvų WDM jungtį stebėjimo šviesa prijungiama prie veikiančio šviesolaidžio nepertraukiant veikiančios duomenų perdavimo paslaugos; internetinis OTDR, pagrįstas 1625 nm bangos ilgiu, realizuoja kabelio senėjimo, lūžio taškų ir nenormalių nuostolių aptikimą realiuoju laiku, o tai tampa pagrindine nešiklio lygio magistralinių kabelių išmaniojo eksploatavimo ir priežiūros technologija. Suderintas L diapazono EDFA palaiko DWDM išplėtimą, kai išeikvojami C diapazono spektro ištekliai.

2 skyrius. Pagrindinių optinių skaidulų techniniai parametrai ir specifikacija. Horizontalus palyginimas.

Optinis pluoštas skirstomas į daugiamodį pluoštą (OM1/OM2/OM3/OM4/OM5) ir vienmodį pluoštą (G.652A/B/C/D, G.653, G.655, G.657). Pagrindiniai techniniai rodikliai apima slopinimo koeficientą, chromatinę dispersiją, ribinį bangos ilgį, modulio lauko skersmenį, makrolenkimo nuostolius ir pralaidumą.

2.1 Pagrindinių techninių rodiklių apibrėžimas

  1. Slopinimas (dB/km): optinės energijos suvartojimas kilometrui; mažesnė vertė reiškia didesnį perdavimo atstumą, kuriam įtakos turi bangos ilgis, žaliava ir lenkimo būsena.
  2. Chromatinė dispersija (ps/(nm·km)): perdavimo greičio skirtumas tarp skirtingų spektrinių komponentų; mažesnė vertė sumažina impulsų iškraipymą didelės spartos signalui.
  3. Ribinis bangos ilgis: kritinis slenkstinis bangos ilgis vienmodžiui sklidimui; tik krintanti šviesa, viršijanti ribinį bangos ilgį, gali sklisti kaip vienmodė šviesa šerdies viduje.
  4. Lenkimo nuostoliai: papildomi galios nuostoliai, atsirandantys dėl griežto pluošto lenkimo; G.657 pluoštas, nejautrus lenkimui, pasižymi išskirtinėmis savybėmis pagal šį rodiklį.
  5. Režimo lauko skersmuo: efektyvus sklindančios šviesos taško dydis vienmodžio šerdies viduje, tiesiogiai veikiantis skaidulų ir optoelektroninių įrenginių sujungimo efektyvumą.
  6. Juostos plotis (MHz·km): pagrindinis daugiamodžio šviesolaidžio parametras, lemiantis didelės spartos trumpųjų nuotolių perdavimo galimybes.

2.2 Pagrindinių šviesolaidžių tipų parametrų palyginimas šešiuose bangų diapazonuose

2.2.1 Daugiamodis šviesolaidis (išskirtinis 850 nm, dalinis suderinamumas su trumpais atstumais – 1310 nm)

Daugiamodis pluoštas patiria didelę intermodalinę dispersiją esant 1383/1490/1550/1625 nm bangos ilgiui ir negali palaikyti praktinio perdavimo dideliais atstumais:
  • OM1 (62,5/125 μm): 3,0 dB/km @ 850 nm, 200 MHz·km pralaidumas; 33 m maks. 10G Ethernet ryšiui.
  • OM2 (50/125 μm): 2,5 dB/km @ 850 nm, 500 MHz·km pralaidumas; 82 m maks. 10G Ethernet ryšiui.
  • OM3/OM4 (lazeriu optimizuota 50/125 μm): OM3: 2000 MHz·km, 300 m@10G; OM4: 4700 MHz·km, 550 m@10G.
  • OM5: optimizuotas dviejų langų režimu (850 nm + 953 nm), pritaikytas trumpojo nuotolio 400G duomenų centrų sujungimui.

2.2.2 G.652 universalus vienmodis šviesolaidis (suderinamas su G.652C/D, šešių bangų diapazonu)

  • G.652A/B (didelis vandens lygis): netaikoma 1383 nm bangos ilgiui dėl daugiau nei 5 dB/km sugerties nuostolių; 0,35 dB/km ir nulinė dispersija esant 1310 nm bangos ilgiui; 0,28 dB/km esant 1490 nm bangos ilgiui; 0,20 dB/km ir 17 ps/(nm·km) esant 1550 nm bangos ilgiui; 0,24 dB/km ir 22 ps/(nm·km) esant 1625 nm bangos ilgiui.
  • G.652C/D (žemas vandens lygis): optimizuotas OH⁻ šalinimas, mažesnis nei 0,4 dB/km @ 1383 nm, galimas visas šešių bangų diapazonas, dominuojantis šviesolaidis metro ir prieigos tinklams.
    Ribinis bangos ilgis ≤1260 nm, modulio lauko skersmuo 9,2 μm, standartinės lenkimo charakteristikos.

2.2.3 G.653 dispersijos būdu perkeltas pluoštas

Nulinės dispersijos taškas pasislinko iki 1550 nm; beveik nulinė dispersija C diapazone, o per didelė dispersija ties 1310 nm, netinka trumpiems bangos ilgiams. Stiprus keturių bangų maišymas riboja jo naudojimą daugiakanalėje DWDM sistemoje, tik vieno bangos ilgio itin ilgoms privačioms linijoms.

2.2.4 G.655 nenulinės dispersijos poslinkio pluoštas

Nedidelė liekamoji teigiama dispersija ties 1550 nm, siekiant subalansuoti dispersijos kompensavimą ir netiesinį slopinimą, išskirtinė C/L juostos magistraliniam DWDM ir transokeaniniam povandeniniam kabeliui; prastas veikimas esant 1310 nm ir mažesniems bangos ilgiams.

2.2.5 G.657 lenkimui nejautrus šviesolaidis (FTTH vidinis nuleidžiamasis kabelis)

Klasifikuojama į A1 (lengvas lenkimo optimizavimas) ir B2 (itin mažas lenkimo spindulys); itin maži nuostoliai esant stipriam apvyniojimui, visiškai suderinama su šešiais bangų diapazonais, standartinė medžiaga FTTH vidaus nuleidžiamiesiems kabeliams ir FTTR namų instaliacijai.
Bangos ilgis 850 nm 1310 nm 1383 nm (mažo vandens lygio pikas) 1490 nm 1550 nm 1625 nm
Tipinis slopinimas (dB/km) 2,5–3,0 0,33–0,38 0,38–0,42 0,26–0,30 0,19–0,22 0,23–0,25

3 skyrius. Taikymo scenarijus, šviesolaidžio parinkimas ir sistemos atitikimo palyginimas šešiems bangų diapazonams

3.1 850 nm: Duomenų centro ir miestelio LAN sujungimas

Atitinkantis pluoštas: Tik OM1~OM5 pilnos serijos daugiamodis šviesolaidis
Perdavimo sistemaGigabito / 10G / 25G Ethernet, šviesolaidinio kanalo saugojimo tinklas
Tipinis taikymasSpintelės jungiamasis laidas, TOR ir serverio trumpojo nuotolio sujungimas IDC viduje, universiteto miestelio LAN ir pramoninės automatikos kabeliai, perdavimo atstumas: 30 m ~ 550 m
Privalumai ir trūkumaiPigus VCSEL šaltinis ir patogi konstrukcija; ribotas perdavimo atstumas, vienmodis šviesolaidis yra privalomas, kai atstumas viršija 550 m.

3.2 1310 nm: „Metro Point-to-Point“ privačios linijos ir standartinio šviesolaidžio bandymas

Atitinkantis pluoštas: G.652 viso diapazono ir G.657; retai G.653/G.655
Perdavimo sistemaTradicinė SDH/MSTP nuomojama linija, taškas-taškas tamsiojo šviesolaidžio prieiga, OTDR šviesolaidžio priėmimo testavimas
Tipinis taikymasBankų tarpmiestinė privati ​​linija, įmonės speciali optinė prieiga, operatoriaus vietinės prieigos tinklas, maksimalus vieno tarpatramio atstumas ≤80 km; papildoma elektrooptinė relė ilgesniems atstumams
Privalumai ir trūkumaiNulinė dispersija leidžia išvengti signalo iškraipymo naudojant brandžią įrangą; negalima naudoti EDFA visiškai optiniam stiprinimui, palaipsniui pakeičiama 1550 nm DWDM, skirtu tolimojo nuotolio tinklams.

3.3 1383 nm: Metro CWDM pigių spektro išplėtimas

Atitinkantis pluoštas: Tik G.652C/D ir G.657; negalioja esant aukšto vandens lygio viršūnei G.652A/B
Perdavimo sistema8/16 kanalų CWDM šiurkštus bangos ilgio dalijimo multipleksavimas
Tipinis taikymasMiesto lygio privatus kabelinės televizijos tinklas, daugiafunkcinis šviesolaidinis tinklas pramonės parkui, kasyklai ir apsaugos stebėjimo sistemai, maksimalus veikimo nuotolis ≤40 km
Privalumai ir trūkumaiEfektyvus spektro panaudojimas netiesiant naujų šviesolaidžių; EDFA stiprinimo nebuvimas neriboja itin didelių atstumų diegimo.

3.4 1490 nm: pasaulinė FTTH PON šviesolaidinė prieiga

Atitinkantis pluoštas: G.652D tiekimo magistralei + G.657 vidiniam atšakiniam kabeliui
Perdavimo sistemaEPON/GPON/10G PON, vieno pluošto dvikryptis (1490 žemyn, 1310 aukštyn, 1550 pasirinktinai CATV perdangai)
Tipinis taikymasPlačiajuosčio ryšio prieiga gyvenamosioms patalpoms, visiškai optinis FTTO tinklas įmonėms, 20 km ODN magistralinis tinklas + 5 km atstumu esanti uždara linija
Privalumai ir trūkumaiCentralizuotas pasyvus skirstytuvo pagrindu diegiamas OLT, vienas šviesolaidis palaiko 64–128 galutinius vartotojus; tampa pagrindine pasaulinio šviesolaidinio plačiajuosčio ryšio statybos infrastruktūra.

3.5 1550 nm: Tolimųjų nuotolių DWDM magistralinis ir kabelinės televizijos optinis perdavimas

Atitinkantis pluoštasG.652 – metro DWDM, G.655 – nacionaliniam magistraliniam ir povandeniniam kabeliui, G.653 – vienos bangos ilgio itin ilgam privačiam kabeliui
Perdavimo sistemaDWDM tankus bangos ilgio dalijimo multipleksavimas, analoginis CATV RF optinis perdavimas, 100G/400G didelės spartos magistralinė sistema
Tipinis taikymasTarpprovincinis magistralinis kabelis, transokeaninis povandeninis optinis kabelis, šviesolaidinis CATV HFC tinklas; EDFA palaikomas visiškai optinis stiprinimas užtikrina perdavimą tūkstančio kilometrų atstumu be retransliatorių.
Privalumai ir trūkumaiMinimalus šviesolaidžio slopinimas ir brandi EDFA technologija palaiko terabito lygio vieno šviesolaidžio pajėgumą; didelė aukštos klasės DWDM optinių komponentų kaina.

3.6 1625 nm: eksploatuojamų kabelių stebėjimas ir L juostos DWDM išplėtimas

Atitinkantis pluoštasVisų tipų vienmodžiai šviesolaidžiai, įskaitant G.652/G.655/G.657
Perdavimo sistemaInternetinė OTDR stebėjimo platforma, L juostos DWDM išplėtimo įranga
Tipinis taikymas: Pažangus operatoriaus magistralinio kabelio patruliavimas realiuoju laiku, nepertraukiamas ankstyvas įspėjimas apie paslėptus kabelio gedimus, pajėgumų išplėtimas po C juostos spektro prisotinimo
Privalumai ir trūkumaiNeužimamas paslaugų spektras, kad būtų galima vykdyti nepertraukiamą linijos stebėjimą, efektyviai sutrumpinamas kabelių priežiūros prastovas; dažniausiai naudojamas operatorių profesionaliam eksploatavimui ir priežiūrai tinkle.

Išvada

Šešios standartinės ryšio bangų juostos sudaro sluoksniuotą optinio tinklo taikymo sistemą, pagrįstą būdingomis silicio dioksido optinėmis savybėmis: 850 nm dominuoja trumpojo nuotolio daugiamodžiuose kabeliuose; 1310 nm veikia kaip pagrindinis vienmodžio bandymo ir privačios linijos bangos ilgis; 1383 nm papildo laisvą CWDM spektrą; 1490 nm monopolizuoja pasyviąją FTTH optinę prieigą; 1550 nm yra ilgojo nuotolio magistralinio tinklo ir CATV perdavimo pagrindas; 1625 nm specializuojasi nepertraukiamo šviesolaidžio internetinio veikimo stebėjime. Šviesolaidis parenkamas pagal bangos ilgio taisyklę: daugiamodis šviesolaidis – 850 nm trumpojo nuotolio jungtims, G.652D/G.657 – 1310/1383/1490 prieigos tinklui, G.655 nenulinės dispersijos šviesolaidis – 1550 nm ilgojo nuotolio DWDM, G.657 nelinkstantis šviesolaidis – vidaus FTTH laidams.
Dėl 5G nešiklio tinklo statybos, didelio masto duomenų centrų didelės spartos sujungimo ir FTTR viso namo šviesolaidžių diegimo, mažo vandens piko G.652D ir lenkimui atsparus G.657 palaipsniui tapo pagrindinėmis šviesolaidžių specifikacijomis pasaulinėje optinių tinklų rinkoje. CWDM plėtros iki 1383 nm ir L juostos 1625 nm poreikis kasmet auga; 850 nm daugiamodė linija išlaiko pagrindinę poziciją trumpųjų nuotolių didelės spartos sujungimuose, o 1550 nm išlieka nepakeičiamu aukso langu ilgųjų nuotolių optiniam ryšiui, pagrįstam brandžia EDFA stiprinimo technologija. Slopinimo, dispersijos charakteristikų, šviesolaidžių atitikimo sąlygų ir taikomų šešių bangų juostų ribų įvaldymas suteikia pagrindinę teorinę paramą šviesolaidžių specifikacijų pasirinkimui, optinių tinklų inžineriniam projektavimui ir esamų tinklų pajėgumų optimizavimui.

Susisiekite su mumis, gaukite kokybiškus produktus ir dėmesingą aptarnavimą.

BLOG'O naujienos

Pramonės informacija
Be pavadinimo – 1 kopija eqo