در دنیای ارتباطات فیبر نوری، انتخاب طول موج نور مانند تنظیم فرکانس رادیویی و انتخاب کانال است. تنها با انتخاب «کانال» مناسب می‌توان سیگنال را به طور واضح و پایدار منتقل کرد. چرا برخی از ماژول‌های نوری فاصله انتقال تنها ۵۰۰ متر دارند، در حالی که برخی دیگر می‌توانند صدها کیلومتر را پوشش دهند؟ راز در «رنگ» آن پرتو نور - به طور دقیق‌تر، طول موج نور - نهفته است.
در شبکه‌های ارتباطی نوری مدرن، ماژول‌های نوری با طول موج‌های مختلف نقش‌های کاملاً متفاوتی ایفا می‌کنند. سه طول موج اصلی ۸۵۰ نانومتر، ۱۳۱۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر، چارچوب اساسی ارتباطات نوری را تشکیل می‌دهند که تقسیم کار روشنی از نظر فاصله انتقال، ویژگی‌های تلفات و سناریوهای کاربردی دارند.
۱. چرا به چندین طول موج نیاز داریم؟
علت اصلی تنوع طول موج در ماژول‌های نوری در دو چالش عمده در انتقال فیبر نوری نهفته است: اتلاف و پراکندگی. هنگامی که سیگنال‌های نوری در فیبرهای نوری منتقل می‌شوند، به دلیل جذب، پراکندگی و نشت محیط، تضعیف انرژی (اتلاف) رخ می‌دهد. در عین حال، سرعت انتشار ناهموار اجزای طول موج‌های مختلف باعث پهن شدن پالس سیگنال (پراکندگی) می‌شود. این امر منجر به ایجاد راه‌حل‌های چند طول موجی شده است:
• باند ۸۵۰ نانومتر:عمدتاً در فیبرهای نوری چند حالته عمل می‌کند، با فواصل انتقال معمولاً از چند صد متر (مانند حدود ۵۵۰ متر) و نیروی اصلی برای انتقال در فواصل کوتاه (مانند درون مراکز داده) است.
•باند ۱۳۱۰ نانومتر:در فیبرهای تک حالته استاندارد، با فواصل انتقال تا ده‌ها کیلومتر (مانند حدود ۶۰ کیلومتر)، ویژگی‌های پراکندگی پایینی از خود نشان می‌دهد و آن را به ستون فقرات انتقال در فواصل متوسط تبدیل می‌کند.
•باند ۱۵۵۰ نانومتر:با کمترین میزان تضعیف (حدود 0.19 دسی‌بل در کیلومتر)، فاصله انتقال نظری می‌تواند از 150 کیلومتر فراتر رود، که آن را به پادشاه انتقال در مسافت‌های طولانی و حتی فوق طولانی تبدیل می‌کند.
ظهور فناوری مالتی‌پلکس تقسیم طول موج (WDM) ظرفیت فیبرهای نوری را به میزان قابل توجهی افزایش داده است. به عنوان مثال، ماژول‌های نوری تک فیبر دو جهته (BIDI) با استفاده از طول موج‌های مختلف (مانند ترکیب ۱۳۱۰ نانومتر/۱۵۵۰ نانومتر) در انتهای فرستنده و گیرنده، ارتباط دو جهته را روی یک فیبر واحد برقرار می‌کنند و به طور قابل توجهی در منابع فیبر صرفه‌جویی می‌کنند. فناوری پیشرفته‌تر مالتی‌پلکس تقسیم طول موج متراکم (DWDM) می‌تواند به فاصله طول موج بسیار باریک (مانند ۱۰۰ گیگاهرتز) در باندهای خاص (مانند باند O 1260-1360 نانومتر) دست یابد و یک فیبر واحد می‌تواند از ده‌ها یا حتی صدها کانال طول موج پشتیبانی کند و ظرفیت کل انتقال را به سطح Tbps افزایش دهد و پتانسیل فیبر نوری را به طور کامل آزاد کند.
۲. چگونه طول موج ماژول‌های نوری را به صورت علمی انتخاب کنیم؟
انتخاب طول موج مستلزم بررسی جامع عوامل کلیدی زیر است:
فاصله انتقال:
مسافت کوتاه (≤ ۲ کیلومتر): ترجیحاً ۸۵۰ نانومتر (فیبر چند حالته).
فاصله متوسط (10-40 کیلومتر): مناسب برای 1310 نانومتر (فیبر تک حالته).
مسافت طولانی (≥ ۶۰ کیلومتر): باید ۱۵۵۰ نانومتر (فیبر تک حالته) انتخاب شود، یا در ترکیب با یک تقویت‌کننده نوری استفاده شود.
ظرفیت مورد نیاز:
کسب و کار متعارف: ماژول‌های طول موج ثابت کافی هستند.
انتقال با ظرفیت بالا و چگالی بالا: فناوری DWDM/CWDM مورد نیاز است. به عنوان مثال، یک سیستم DWDM با پهنای باند 100G که در باند O کار می‌کند، می‌تواند از ده‌ها کانال با طول موج با چگالی بالا پشتیبانی کند.
ملاحظات هزینه:
ماژول طول موج ثابت: قیمت اولیه واحد نسبتاً پایین است، اما مدل‌های طول موج چندگانه قطعات یدکی باید موجود باشند.
ماژول طول موج قابل تنظیم: سرمایه‌گذاری اولیه نسبتاً زیاد است، اما از طریق تنظیم نرم‌افزاری، می‌تواند چندین طول موج را پوشش دهد، مدیریت قطعات یدکی را ساده کند و در درازمدت، پیچیدگی و هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری را کاهش دهد.
سناریوی برنامه:
اتصال متقابل مراکز داده (DCI): راهکارهای DWDM با چگالی بالا و مصرف کم، جریان اصلی هستند.
5G fronthaul: با توجه به الزامات بالا برای هزینه، تأخیر و قابلیت اطمینان، ماژول‌های تک فیبر دو طرفه (BIDI) طراحی شده در سطح صنعتی، یک انتخاب رایج هستند.
شبکه پارک سازمانی: بسته به نیاز به فاصله و پهنای باند، می‌توان ماژول‌های CWDM کم‌مصرف، با برد متوسط تا کوتاه یا طول موج ثابت را انتخاب کرد.
۳. نتیجه‌گیری: تکامل فناوری و ملاحظات آینده
فناوری ماژول نوری همچنان به سرعت در حال پیشرفت است. دستگاه‌های جدید مانند سوئیچ‌های انتخابگر طول موج (WSS) و کریستال مایع روی سیلیکون (LCoS) در حال توسعه معماری‌های شبکه نوری انعطاف‌پذیرتر هستند. نوآوری‌هایی که باندهای خاصی مانند باند O را هدف قرار می‌دهند، دائماً در حال بهینه‌سازی عملکرد هستند، مانند کاهش قابل توجه مصرف برق ماژول در عین حفظ حاشیه نسبت سیگنال به نویز نوری (OSNR).
در ساخت شبکه‌های آینده، مهندسان نه تنها باید هنگام انتخاب طول موج، فاصله انتقال را به طور دقیق محاسبه کنند، بلکه باید به طور جامع مصرف برق، سازگاری دما، تراکم استقرار و هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری در کل چرخه عمر را ارزیابی کنند. ماژول‌های نوری با قابلیت اطمینان بالا که می‌توانند ده‌ها کیلومتر در محیط‌های سخت (مانند سرمای شدید -40 ℃) به طور پایدار کار کنند، به یک پشتیبان کلیدی برای محیط‌های استقرار پیچیده (مانند ایستگاه‌های پایه از راه دور) تبدیل می‌شوند.
زمان ارسال: ۱۸ سپتامبر ۲۰۲۵