फाइबर ट्रांसीवर प्रकार विभिन्न तरंग दैर्ध्य को संभालते हैं

 

फाइबर ट्रांसीवर प्रकार विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर काम करते हैं -मुख्य रूप से 850nm, 1310nm, और 1550nm-प्रत्येक को विभिन्न ट्रांसमिशन दूरी और फाइबर प्रकारों के लिए अनुकूलित किया जाता है। यह समझना कि फाइबर ट्रांसीवर प्रकार तरंग दैर्ध्य चयन को कैसे संभालते हैं, सिग्नल पहुंच, बुनियादी ढांचे की अनुकूलता और अनुप्रयोग उपयुक्तता को निर्धारित करते हैं।

यह तरंग दैर्ध्य विशिष्टता मौजूद है क्योंकि ऑप्टिकल फाइबर अवरक्त स्पेक्ट्रम में विभिन्न क्षीणन विशेषताओं को प्रदर्शित करते हैं। 850nm पर, मल्टीमोड फाइबर लगभग 2.5dB/किमी सिग्नल हानि का अनुभव करता है, जबकि 1550nm पर एकल मोड फाइबर 0.3dB/किमी तक कम सिग्नल हानि प्राप्त करता है, जो ट्रांसमिशन क्षमता में सैकड़ों किलोमीटर का अंतर होता है।

 

 

मानक तरंग दैर्ध्य श्रेणियाँ और उनके अनुप्रयोग

 

तीन तरंग दैर्ध्य बैंड फाइबर ऑप्टिक संचार पर हावी हैं, और विभिन्न फाइबर ट्रांसीवर प्रकार भौतिकी और अर्थशास्त्र के आधार पर अलग-अलग नेटवर्क खंडों की सेवा करते हैं।

850एनएम: लघु-मल्टीमोड ट्रांसमिशन तक पहुंचें

850 एनएम तरंग दैर्ध्य डेटा केंद्रों और एंटरप्राइज़ नेटवर्क में कम दूरी के कनेक्शन को शक्ति प्रदान करता है। ये ट्रांसीवर 50 या 62.5 माइक्रोन के कोर व्यास के साथ मल्टीमोड फाइबर का उपयोग करते हैं, जिससे कई प्रकाश मोड एक साथ प्रसारित हो सकते हैं।

दूरी की क्षमताएं डेटा दर के अनुसार भिन्न होती हैं। 1Gbps SFP मॉड्यूल OM2 मल्टीमोड फाइबर पर 550 मीटर तक पहुंचता है, जबकि 10Gbps SFP+ मॉड्यूल OM3 पर 300 मीटर तक संचारित होता है, और 100Gbps QSFP28 मॉड्यूल OM4 पर 100 मीटर तक संचारित होता है। उच्च डेटा दरें ट्रांसमिशन दूरी को संपीड़ित करती हैं क्योंकि मोडल फैलाव {{12} विभिन्न प्रसार पथों में प्रकाश दालों का प्रसार {{13} बैंडविड्थ को सीमित करता है {{14} दूरी के उत्पादों को सीमित करता है।

अर्थशास्त्र छोटे लिंक के लिए 850nm का समर्थन करता है। एलईडी और वीसीएसईएल (वर्टिकल-कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर) प्रकाश स्रोतों की लागत लंबी तरंग दैर्ध्य के लिए आवश्यक डीएफबी लेजर की तुलना में काफी कम है। फाइबर ट्रांसीवर प्रकारों में, एक सामान्य 850nm SFP की कीमत $15-25 हो सकती है, जबकि 1310nm समतुल्य की कीमत $40-60 होती है। यह मूल्य लाभ रैक-टू-रैक कनेक्शन के लिए 850nm को मानक बनाता है जहां दूरी 500 मीटर से कम रहती है।

तापमान स्थिरता मुख्य तकनीकी चुनौती है। वीसीएसईएल तापमान परिवर्तन के रूप में तरंग दैर्ध्य आउटपुट को स्थानांतरित करते हैं, जिससे संभावित रूप से मल्टीमोड फाइबर में अतिरिक्त फैलाव होता है। औद्योगिक श्रेणी 850एनएम ट्रांससीवर्स ({6}}40 डिग्री से 85 डिग्री) को इस बहाव के लिए जिम्मेदार होना चाहिए, जबकि वाणिज्यिक-ग्रेड इकाइयां (0 डिग्री से 70 डिग्री) नियंत्रित वातावरण में काम करती हैं।

1310एनएम: मध्यम-बहुमुखी प्रतिभा तक पहुंचें

1310nm तरंग दैर्ध्य कैंपस नेटवर्क, मेट्रोपॉलिटन एक्सेस रिंग और मध्य दूरी परिवहन के लिए वर्कहॉर्स के रूप में कार्य करता है। यह तरंग दैर्ध्य सिंगल {{3}मोड और मल्टीमोड फाइबर दोनों पर काम करता है, हालांकि 2 किमी से अधिक की दूरी के लिए सिंगल-मोड मोड हावी होता है।

1310nm पर फाइबर क्षीणन मानक OS1/OS2 सिंगल -मोड फाइबर पर लगभग 0.4dB/किमी मापता है। -3dBm ट्रांसमिट पावर और -20dBm रिसीवर संवेदनशीलता वाला एक ट्रांसीवर 17dB लिंक बजट प्रदान करता है, जो कनेक्टर हानि और सिस्टम मार्जिन के हिसाब से लगभग 40 किमी का समर्थन करता है।

रंगीन फैलाव {{0}तरंग दैर्ध्य के कारण प्रकाश दालों का प्रसार {{1}आश्रित प्रसार गति {{2}मानक एकल {{4}मोड फाइबर में अपने न्यूनतम लगभग 1310nm तक पहुँच जाता है। यह "शून्य{6}}फैलाव" बिंदु 10Gbps NRZ सिग्नल को बिना फैलाव मुआवजे के 40 किमी की यात्रा करने की अनुमति देता है। 1550एनएम पर, उसी सिग्नल को 20 किमी से अधिक दूरी तक फैलाव क्षतिपूर्ति फाइबर या उन्नत मॉड्यूलेशन योजनाओं की आवश्यकता होगी।

सामान्य 1310nm अनुप्रयोगों में FTTx परिनियोजन (घर, भवन या सड़क तक फाइबर) शामिल हैं, जहां दूरी आमतौर पर 10-20 किमी तक होती है। PON (पैसिव ऑप्टिकल नेटवर्क) सिस्टम अक्सर अपस्ट्रीम ट्रैफ़िक के लिए 1310nm का उपयोग करते हैं, जिसे BiDi कॉन्फ़िगरेशन में 1490nm या 1550nm डाउनस्ट्रीम तरंग दैर्ध्य के साथ जोड़ा जाता है।

1310nm बैंड 20nm रिक्ति के साथ 1270nm से 1330nm तक CWDM (मोटे तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) चैनलों का भी समर्थन करता है। ये रंगीन ट्रांसीवर एक फाइबर जोड़ी पर कई समानांतर कनेक्शन सक्षम करते हैं, अतिरिक्त केबल बिछाए बिना बुनियादी ढांचे की क्षमता को प्रभावी ढंग से बढ़ाते हैं।

1550एनएम: लंबा -हॉल ट्रांसमिशन बैकबोन

1550nm तरंग दैर्ध्य ऑप्टिकल फाइबर में सबसे कम क्षीणन प्राप्त करता है {{1}मानक एकल मोड पर लगभग 0.3dB/किमी और उन्नत कम हानि फाइबर पर 0.2dB/किमी जितना कम होता है। यह भौतिक लाभ 1550nm को 40 किमी से अधिक की दूरी के लिए विशेष विकल्प बनाता है।

लंबी{{0}पहुंच वाले एप्लिकेशन मानक ट्रांसीवर के साथ 40 किमी से 80 किमी तक विस्तारित होते हैं, जबकि विस्तारित{{3}पहुंच और अल्ट्रा{4}लंबी{5}पहुंच वाले वेरिएंट 120 किमी से 160 किमी तक की दूरी तय करते हैं। इन लंबे लिंकों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले DFB (डिस्ट्रीब्यूटेड फीडबैक) लेज़रों की आवश्यकता होती है जो रंगीन फैलाव प्रभाव को कम करने के लिए संकीर्ण वर्णक्रमीय चौड़ाई को बनाए रखते हैं, आम तौर पर 1nm से कम।

1550nm के आसपास का C-बैंड (1530-1565nm) DWDM (डेंस वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) सिस्टम के लिए आधार के रूप में कार्य करता है। DWDM चैनल 50GHz (0.4nm) की दूरी पर स्थित हैं, जिससे एक ही फाइबर पर 40, 80, या यहां तक ​​कि 96 तरंग दैर्ध्य एक साथ मौजूद हो सकते हैं। 1550nm के आसपास संचालित होने वाला 100Gbps सुसंगत DWDM ट्रांसीवर उचित प्रवर्धन के साथ 1,000 किमी या अधिक संचारित कर सकता है।

अर्बियम {{0} डोप्ड फाइबर एम्प्लीफायर (ईडीएफए) विशेष रूप से सी {{1} बैंड और एल - बैंड (1565 {6 1625 एनएम) में काम करते हैं, जो विद्युत पुनर्जनन के बिना ऑप्टिकल प्रवर्धन को सक्षम करते हैं। यह क्षमता 1550nm को पनडुब्बी केबलों और क्रॉस-कंट्री बैकबोन लिंक के लिए एकमात्र व्यावहारिक विकल्प बनाती है, जहां हर 80-100 किमी पर इनलाइन प्रवर्धन कुल पहुंच को हजारों किलोमीटर तक बढ़ाता है।

1550एनएम पर फैलाव मुआवजा महत्वपूर्ण हो जाता है। मानक एकल -मोड फाइबर इस तरंग दैर्ध्य पर लगभग 17 पीएस/(एनएम·किमी) रंगीन फैलाव प्रदर्शित करता है। 0.4nm वर्णक्रमीय चौड़ाई वाला 10Gbps सिग्नल 10 किमी से अधिक 68ps का फैलाव जमा करता है, जो मुआवजे या उन्नत मॉड्यूलेशन के बिना इंटरप्रतीक हस्तक्षेप पैदा करने के लिए पर्याप्त है।

 

द्विदिशात्मक और डब्लूडीएम ट्रांसीवर टेक्नोलॉजीज

 

पारंपरिक फाइबर ट्रांसीवर प्रकार संचारण और प्राप्त कार्यों के लिए अलग-अलग फाइबर का उपयोग करते हैं। BiDi (द्विदिशात्मक) और WDM प्रौद्योगिकियाँ एक ही फाइबर स्ट्रैंड पर कई तरंग दैर्ध्य संचारित करके इस मॉडल को बदल देती हैं।

BiDi ट्रांसीवर तरंग दैर्ध्य जोड़े

BiDi ट्रांससीवर्स एक WDM कपलर को एकीकृत करते हैं जो एक फाइबर पर विपरीत दिशाओं में यात्रा करने वाले तरंग दैर्ध्य को प्रसारित और प्राप्त करने को अलग करता है। सामान्य तरंग दैर्ध्य जोड़े में छोटी से मध्यम दूरी (10-40 किमी) के लिए 1310 एनएम/1490 एनएम और लंबी दूरी (40-80 किमी) के लिए 1490 एनएम/1550 एनएम शामिल हैं।

बिंदु A पर ट्रांसीवर 1310nm पर संचारित होता है जबकि 1490nm पर प्राप्त करता है। प्वाइंट बी का ट्रांसीवर इसके विपरीत काम करता है -1490nm पर संचारण करता है और 1310nm पर प्राप्त करता है। इस मिलान किए गए - युग्म दृष्टिकोण के लिए सावधानीपूर्वक परिनियोजन योजना की आवश्यकता होती है क्योंकि असंगत तरंग दैर्ध्य को मिलाने से लिंक टूट जाता है।

BiDi तकनीक अतिरिक्त केबल स्थापित किए बिना फाइबर बुनियादी ढांचे की क्षमता को दोगुना कर देती है। एक 12-स्ट्रैंड फ़ाइबर बंडल जो पारंपरिक रूप से 6 डुप्लेक्स लिंक का समर्थन करता था, अब 12 BiDi कनेक्शन का समर्थन कर सकता है। डेटा सेंटर संचालक इस लाभ का उपयोग महंगे फाइबर बिल्डआउट को स्थगित करने के लिए करते हैं, विशेष रूप से नाली-बाधित शहरी वातावरण में।

मुख्य तकनीकी चुनौती में तरंग दैर्ध्य अलगाव शामिल है। WDM कपलर को सिग्नल हस्तक्षेप को रोकने के लिए ट्रांसमिट और रिसीव पथों के बीच कम से कम 15{3}}20dB अलगाव प्रदान करना होगा। निम्न-गुणवत्ता वाले कप्लर्स क्रॉसस्टॉक का कारण बनते हैं जो बिट त्रुटि दर को कम कर देता है, विशेष रूप से उच्च डेटा दरों पर जहां टाइमिंग मार्जिन कड़ा हो जाता है।

25G SFP28 BiDi मॉड्यूल ने हाल ही में 10 किमी ट्रांसमिशन के लिए सिंगल{4}}मोड फाइबर पर 1270nm/1330nm तरंग दैर्ध्य जोड़े का उपयोग करके उत्पादन में प्रवेश किया है। ये ट्रांसीवर 5G फ्रंटहॉल और मिड{8}हॉल अनुप्रयोगों का समर्थन करते हैं जहां फाइबर की उपलब्धता नेटवर्क विस्तार को सीमित करती है लेकिन बैंडविड्थ की मांग बढ़ती रहती है।

सीडब्ल्यूडीएम चैनल संगठन

CWDM ट्रांसीवर ठीक 20nm रिक्ति के साथ 1270nm से 1610nm तक 18 मानकीकृत तरंग दैर्ध्य पर काम करते हैं। चैनल पदनाम ITU-T G.694.2 विनिर्देशों का पालन करते हैं, जिन्हें क्रमिक रूप से 1270, 1290, 1310... से 1610 तक क्रमांकित किया गया है।

प्रत्येक CWDM चैनल स्वतंत्र रूप से कार्य करता है, किसी भी प्रोटोकॉल या डेटा दर को 1Gbps से 100Gbps तक ले जाता है। नेटवर्क डिज़ाइनर विभिन्न ट्रैफ़िक प्रकारों के लिए विशिष्ट तरंग दैर्ध्य निर्दिष्ट करते हैं -एंटरप्राइज़ डेटा के लिए 1310 एनएम, भंडारण प्रतिकृति के लिए 1470 एनएम, बैकअप सर्किट के लिए 1550 एनएम - सभी एक ही फाइबर जोड़ी साझा करते हैं।

विभिन्न फाइबर क्षीणन प्रोफाइल के कारण लिंक बजट तरंग दैर्ध्य के अनुसार भिन्न होता है। 1310nm CWDM चैनल में 0.4dB/किमी की हानि होती है, जबकि 1610nm चैनल में 0.4-0.5dB/किमी की हानि होती है। 1383एनएम के आसपास जल अवशोषण शिखर ने ऐतिहासिक रूप से इस "जल शिखर" चैनल को सीमित कर दिया है, हालांकि कम - जल-शिखर (एलडब्ल्यूपी) फाइबर ने आधुनिक तैनाती में इस बाधा को समाप्त कर दिया है।

CWDM तकनीक को DWDM की तुलना में कम सटीक तरंग दैर्ध्य नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जिससे ट्रांसीवर लागत काफी कम हो जाती है। एक 10G CWDM SFP+ की कीमत $80-120 हो सकती है जबकि DWDM समकक्ष की कीमत $300-500 हो सकती है। यह अर्थशास्त्र सीडब्ल्यूडीएम को 4-8 तरंग दैर्ध्य आवश्यकताओं के साथ 40-60 किमी तक फैले मेट्रो नेटवर्क के लिए आकर्षक बनाता है।

तापमान में उतार-चढ़ाव एक प्रबंधनीय चुनौती है। CWDM लेजर तरंग दैर्ध्य ऑपरेटिंग तापमान सीमा में ±2-3nm स्थानांतरित कर सकता है। 20nm चैनल रिक्ति सबसे खराब थर्मल परिस्थितियों में भी आसन्न चैनलों के बीच हस्तक्षेप को रोकने के लिए पर्याप्त गार्ड बैंड प्रदान करती है।

DWDM परिशुद्धता तरंगदैर्घ्य नियंत्रण

DWDM ट्रांसीवर अधिक कठोर तरंग दैर्ध्य सहनशीलता के साथ काम करते हैं, आमतौर पर उनके निर्दिष्ट ITU चैनल के ±0.05nm (±6.25GHz) के भीतर। C-बैंड 50GHz स्पेसिंग (0.4nm) पर 88 चैनल या 100GHz स्पेसिंग (0.8nm) पर 44 चैनल समायोजित करता है।

चैनल आवृत्तियों को मानकीकृत पदनाम प्राप्त होते हैं: चैनल 20 1561.42 एनएम (192.0 टीएचजेड), चैनल 30 1553.33 एनएम (193.0 टीएचजेड) पर बैठता है, और आगे भी। नेटवर्क ऑपरेटर एम्पलीफायर प्रोफाइल, मौजूदा बुनियादी ढांचे और फैलाव विशेषताओं के आधार पर विशिष्ट चैनलों का चयन करते हैं।

DWDM ट्रांससीवर्स के लिए तापमान स्थिरीकरण अनिवार्य हो जाता है। एकीकृत थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर (टीईसी) परिवेश की स्थितियों की परवाह किए बिना लेजर डाई को स्थिर तापमान पर बनाए रखते हैं। यह थर्मल नियंत्रण प्रति ट्रांसीवर $100-200 जोड़ता है लेकिन 50GHz चैनल रिक्ति के लिए पर्याप्त तरंग दैर्ध्य सटीकता सुनिश्चित करता है।

ट्यून करने योग्य DWDM ट्रांसीवर निश्चित {{0}वेवलेंग्थ इन्वेंट्री प्रबंधन को समाप्त कर देते हैं। एक एकल ट्यून करने योग्य ट्रांसीवर सॉफ्टवेयर नियंत्रण या बाहरी ट्यूनिंग उपकरण के माध्यम से 40-96 आईटीयू चैनलों में स्थानांतरित हो सकता है। ट्यून करने योग्य प्रौद्योगिकी की लागत निश्चित तरंग दैर्ध्य से 2-3 गुना अधिक है, लेकिन परिचालन लचीलापन अतिरिक्त रणनीति और तीव्र प्रावधान परिदृश्यों के लिए प्रीमियम को उचित ठहराता है।

सिलिकॉन फोटोनिक्स में हालिया प्रगति ने एकीकरण घनत्व को बढ़ाते हुए DWDM ट्रांसीवर बिजली की खपत को कम कर दिया है। एक 400G DWDM QSFP{{2}DD मॉड्यूल पिछली पीढ़ी के अलग कार्यान्वयन की तुलना में 14W की आधी शक्ति लेता है, साथ ही त्रुटि सुधार के साथ 80 किमी तक ट्रांसमिशन का समर्थन करता है।

 

 

विभिन्न परिदृश्यों के लिए तरंग दैर्ध्य चयन मानदंड

 

फाइबर ट्रांसीवर प्रकार और उनकी तरंग दैर्ध्य के बीच चयन में दूरी की आवश्यकताओं, फाइबर बुनियादी ढांचे, डेटा दरों और बजट की कमी को संतुलित करना शामिल है।

दूरी-संचालित चयन

500 मीटर से कम के कनेक्शन के लिए, 850एनएम मल्टीमोड ट्रांसीवर सर्वोत्तम लागत-प्रदर्शन अनुपात प्रदान करते हैं। एक सामान्य 10GBASE-SR SFP+ की लागत $25-40 है और यह डेटा केंद्रों और कैंपस नेटवर्क में आम तौर पर मौजूद मौजूदा OM3/OM4 मल्टीमोड बुनियादी ढांचे के साथ काम करता है।

500 मीटर से 10 किमी की रेंज आम तौर पर उपलब्ध फाइबर ट्रांसीवर प्रकारों के बीच 1310 एनएम सिंगल - मोड विकल्पों की मांग करती है। डेटा दर और फ़ीचर सेट के आधार पर इन मध्य{{5}पहुंच मॉड्यूल की लागत $50{8}}100 है। लागत, फैलाव विशेषताओं और उपलब्धता के अनुकूल संतुलन के कारण बिल्डिंग से बिल्डिंग लिंक, कैंपस वितरण और मेट्रो एक्सेस नेटवर्क मुख्य रूप से 1310 एनएम पर संचालित होते हैं।

10 किमी से अधिक, तरंग दैर्ध्य का चयन इस बात पर निर्भर करता है कि प्रवर्धन की आवश्यकता है या नहीं। 10-40 किमी तक अनएम्प्लिफाइड लिंक 1310 एनएम पर अच्छी तरह से काम करते हैं, खासकर एंटरप्राइज़ अनुप्रयोगों के लिए जहां सादगी मायने रखती है। 40 किमी से अधिक की दूरी के लिए, कम क्षीणन का लाभ उठाने के लिए 1550 एनएम अनिवार्य हो जाता है और यदि लिंक 80 किमी से अधिक फैलता है तो ईडीएफए प्रवर्धन को सक्षम करता है।

फाइबर अवसंरचना बाधाएँ

मौजूदा फाइबर अवसंरचना अक्सर उपलब्ध फाइबर ट्रांसीवर प्रकारों के बीच तरंग दैर्ध्य विकल्पों को निर्धारित करती है। लीगेसी मल्टीमोड इंस्टॉलेशन विकल्पों को 850 एनएम ट्रांसीवर तक सीमित करता है, हालांकि पहुंच प्रतिबंधित रहती है। मल्टीमोड फाइबर पर 1310nm सिंगल मोड ट्रांसीवर को तैनात करना बहुत कम दूरी (100 मीटर से कम) पर काम करता है लेकिन सिंगल मोड ट्रांसीवर की दूरी क्षमता को बर्बाद कर देता है।

फ़ाइबर गणना उपलब्धता BiDi और WDM अपनाने को प्रभावित करती है। मेट्रो क्षेत्रों में फाइबर की कमी वाले नेटवर्क, जहां नाली के लिए जगह सीमित है, आम है, BiDi तकनीक से लाभ मिलता है, जो प्रति फाइबर स्ट्रैंड की क्षमता को दोगुना कर देती है। 6 फाइबर जोड़े वाली एक सुविधा पारंपरिक आर्किटेक्चर के बजाय BiDi ट्रांससीवर्स का उपयोग करके 12 डुप्लेक्स कनेक्शन का समर्थन कर सकती है।

मौजूदा फाइबर पर 4 या अधिक कनेक्शन जोड़ने पर CWDM और DWDM लागत प्रभावी हो जाते हैं। रंगीन ट्रांसीवर और निष्क्रिय मल्टीप्लेक्सर्स की वृद्धिशील लागत $500-1,500 प्रति तरंग दैर्ध्य है, जो शहरी वातावरण में नए फाइबर मार्गों को स्थापित करने की $50,000-500,000 लागत से काफी कम है।

प्रोटोकॉल और डेटा दर कारक

उच्च डेटा दरें आम तौर पर छोटे {{0}पहुंच अनुप्रयोगों के लिए छोटी तरंग दैर्ध्य से लाभान्वित होती हैं {{1}जी और 400जी डेटा सेंटर इंटरकनेक्ट 150 मीटर से कम के कनेक्शन के लिए मल्टीमोड फाइबर पर 850nm PAM4 सिग्नलिंग का उपयोग करते हैं। 850nm पर मल्टीमोड फाइबर की व्यापक बैंडविड्थ PAM4 मॉड्यूलेशन की बढ़ी हुई वर्णक्रमीय सामग्री को समायोजित करती है।

लंबे {{0}पहुंच वाले उच्च-स्पीड लिंक 1550nm पर परिष्कृत सुसंगत मॉड्यूलेशन का उपयोग करते हैं। 120 किमी से अधिक दूरी तक संचारित करने वाला 400G {{5}ZR ट्रांसीवर दोहरे ध्रुवीकरण 16QAM सुसंगत पहचान का उपयोग करता है, जिसके लिए एकल फाइबर जोड़ी पर कई 400G चैनलों को मल्टीप्लेक्स करने के लिए DWDM तरंग दैर्ध्य परिशुद्धता के साथ संयुक्त 1550nm के कम नुकसान की आवश्यकता होती है।

फ़ाइबर चैनल स्टोरेज नेटवर्क मुख्य रूप से डेटा सेंटर के भीतर छोटे कनेक्शन के लिए 850nm और अंतर-सुविधा भंडारण प्रतिकृति के लिए 1310nm का उपयोग करते हैं। फाइबर चैनल स्विच और होस्ट बस एडेप्टर का स्थापित पारिस्थितिकी तंत्र इन फाइबर ट्रांसीवर प्रकारों को मान्य इंटरऑपरेबिलिटी के साथ समर्थन करता है।

 

बाज़ार की गतिशीलता और प्रौद्योगिकी रुझान

 

वैश्विक ऑप्टिकल ट्रांसीवर बाजार 2024 में 12.6-13.6 बिलियन डॉलर तक पहुंच गया और 2030-2033 तक 25-42 बिलियन डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, जो 13-16% चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर को दर्शाता है। ट्रांसीवर मांग का लगभग 61% डेटा केंद्रों के लिए जिम्मेदार है, इसके बाद दूरसंचार अनुप्रयोगों का नंबर आता है।

हाइपरस्केल डेटा सेंटर (इंटर{2}} सुविधा कनेक्टिविटी के लिए) और टेलीकॉम नेटवर्क (5जी फ्रंटहॉल और मेट्रो एग्रीगेशन के लिए) दोनों में बढ़ती पहुंच आवश्यकताओं के कारण एकल {{0}मोड फाइबर ट्रांसीवर 57% बाजार हिस्सेदारी के साथ हावी हैं। मल्टीमोड ट्रांसीवर 43% हिस्सेदारी बनाए रखते हैं लेकिन सिंगल-मोड की 14-16% वृद्धि की तुलना में 13{7}}15% सीएजीआर पर अधिक धीमी गति से बढ़ते हैं।

400G और 800G ट्रांससीवर्स की ओर बदलाव तरंग दैर्ध्य परिष्कार को तेज करता है। उद्योग के पूर्वानुमानों से उम्मीद है कि 2025 में 800G ट्रांसीवर शिपमेंट में 60% की वृद्धि होगी, मुख्य रूप से AI प्रशिक्षण क्लस्टर और हाइपरस्केल क्लाउड इंटरकनेक्ट के लिए।

सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक प्रदर्शन में सुधार करते हुए ट्रांसीवर लागत को कम करती है। सिलिकॉन वेफर्स पर ऑप्टिकल घटकों को एकीकृत करने से सेमीकंडक्टर विनिर्माण पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं का लाभ मिलता है, संभावित रूप से 2026 तक 400G ट्रांसीवर की लागत $500 से कम हो जाती है - एक ऐसा स्तर जो नई तैनाती के लिए 400G को 100G के साथ प्रतिस्पर्धी बनाता है।

MWDM (मीडियम वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) 2024 में 5G नेटवर्क के लिए उभरा, जिसमें 3.5nm और 7nm रिक्ति के साथ 1267.5nm से 1374.5nm तक 12 तरंग दैर्ध्य का उपयोग किया गया। ये ट्रांसीवर सीडब्ल्यूडीएम की विस्तृत दूरी और डीडब्ल्यूडीएम की संकीर्ण दूरी के बीच अंतर को विभाजित करते हैं, 10 किमी की दूरी पर 6-12 तरंग दैर्ध्य की आवश्यकता वाले फ्रंटहॉल अनुप्रयोगों के लिए लागत और चैनल गणना को अनुकूलित करते हैं।

सह{0}}पैकेज्ड ऑप्टिक्स (सीपीओ) अगली सीमा का प्रतिनिधित्व करता है, प्लग करने योग्य मॉड्यूल का उपयोग करने के बजाय ट्रांसीवर को सीधे स्विच सिलिकॉन पर रखता है। यह एकीकरण सिग्नल अखंडता में सुधार करते हुए बिजली की खपत को 30-40% तक कम कर देता है। प्रारंभिक सीपीओ परिनियोजन का लक्ष्य 51.2टीबीपीएस और 102.4टीबीपीएस स्विच फैब्रिक है जो 800जी और 1.6टी प्रति पोर्ट पर काम करता है, जहां पारंपरिक प्लग करने योग्य ट्रांसीवर थर्मल अपव्यय डिजाइन चुनौतियां पैदा करता है।

 

कार्यान्वयन संबंधी विचार

 

सफल तरंग दैर्ध्य परिनियोजन के लिए कई तकनीकी और परिचालन कारकों पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

ऑप्टिकल पावर बजट गणना

फाइबर हानि, कनेक्टर हानि को दूर करने और सिस्टम मार्जिन को बनाए रखने के लिए प्रत्येक फाइबर लिंक को पर्याप्त ऑप्टिकल पावर बजट की आवश्यकता होती है।

एक मानक गणना: एक 1310nm LR ट्रांसीवर 3dBm पर संचारित होता है और -20dBm पर प्राप्त होता है, जो 17dB लिंक बजट प्रदान करता है। 35 किमी से अधिक फाइबर (0.4 डीबी/किमी × 35 किमी=14 डीबी), दो कनेक्टर (प्रत्येक 0.5 डीबी) और 3 डीबी सिस्टम मार्जिन जोड़कर कुल 18 डीबी। सबसे खराब स्थिति में यह लिंक विफल हो जाता है।

-1dBm ट्रांसमिट पावर और -24dBm रिसीवर संवेदनशीलता के साथ 1550nm ER ट्रांसीवर में अपग्रेड करने से 23dB बजट मिलता है। उसी 35 किमी लिंक में अब पर्याप्त मार्जिन है: 35 किमी × 0.3 डीबी/किमी + 1डीबी कनेक्टर्स + 3डीबी मार्जिन=14.5डीबी, जिससे फाइबर की उम्र बढ़ने और तापमान भिन्नता के लिए 8.5डीबी रिजर्व रह जाता है।

तरंग दैर्ध्य संगतता आवश्यकताएँ

BiDi कॉन्फ़िगरेशन को छोड़कर सीधे जुड़े ट्रांसीवर को समान तरंग दैर्ध्य पर काम करना चाहिए। एक 1310nm ट्रांसीवर 1550nm ट्रांसीवर के साथ संचार नहीं कर सकता है, भले ही दोनों एकल {{3}मोड फाइबर {{4} का उपयोग करते हों, रिसीवर फोटोडायोड गलत तरंग दैर्ध्य का कुशलता से पता नहीं लगाएगा।

सीडब्ल्यूडीएम और डीडब्ल्यूडीएम सिस्टम को तरंग दैर्ध्य मिलान वाले ट्रांसीवर और उचित रूप से कॉन्फ़िगर किए गए मल्टीप्लेक्सर्स की आवश्यकता होती है। 1470nm CWDM ट्रांसीवर को मल्टीप्लेक्सर पर 1470nm पोर्ट से कनेक्ट होना चाहिए। तरंग दैर्ध्य के गलत संयोजन के कारण सिग्नल संचारित होने के बजाय फ़िल्टर हो जाता है।

BiDi ट्रांसीवर "ए" और "बी" या "अपस्ट्रीम" और "डाउनस्ट्रीम" लेबल वाले मिलान जोड़े में आते हैं। A-पक्ष 1310nm संचारित कर सकता है/1490nm प्राप्त कर सकता है, जबकि B-पक्ष 1490nm संचारित कर सकता है/1310nm प्राप्त कर सकता है। दो A-साइड ट्रांसीवर स्थापित करने से एक गैर-कार्यात्मक लिंक बनता है जहां दोनों सिरे समान तरंग दैर्ध्य पर संचारित होते हैं।

पर्यावरण संचालन रेंज

ट्रांसीवर पर्यावरणीय विशिष्टताएँ परिनियोजन उपयुक्तता निर्धारित करती हैं। वाणिज्यिक {{1}ग्रेड मॉड्यूल (0{3}}70 डिग्री) जलवायु नियंत्रित डेटा केंद्रों और केंद्रीय कार्यालयों में काम करते हैं। औद्योगिक-ग्रेड ट्रांसीवर (-40 से 85 डिग्री) बाहरी अलमारियाँ, सेल टावर और कठोर विनिर्माण वातावरण को संभालते हैं।

विस्तारित-तापमान ट्रांसीवर की लागत वाणिज्यिक समकक्षों की तुलना में 30-50% अधिक है। 10G SFP+ BiDi मॉड्यूल के लिए, $60-80 वाणिज्यिक ग्रेड बनाम $90-120 औद्योगिक ग्रेड की अपेक्षा करें। मूल्य प्रीमियम चरम तापमान पर परिचालन विश्वसनीयता खरीदता है जिसके कारण वाणिज्यिक ट्रांसीवर बंद हो जाते हैं या त्रुटियाँ उत्पन्न होती हैं।

तापमान सीमा में तरंग दैर्ध्य स्थिरता CWDM की तुलना में DWDM के लिए अधिक मायने रखती है। एक DWDM ट्रांसीवर को अपने ITU चैनल को पूर्ण ऑपरेटिंग रेंज में ±0.05nm के भीतर रखना चाहिए, जिसके लिए सक्रिय तापमान मुआवजे की आवश्यकता होती है। CWDM का ±2-3nm तरंग दैर्ध्य बहाव 20nm चैनल रिक्ति के भीतर आता है, इसलिए निष्क्रिय थर्मल प्रबंधन पर्याप्त है।

 

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

 

क्या मैं एक ही फाइबर पर विभिन्न तरंग दैर्ध्य ट्रांसीवर का उपयोग कर सकता हूँ?

नहीं, सीधे बिंदु-से-बिंदु लिंक के लिए। दोनों सिरों को समान तरंग दैर्ध्य - 1310 एनएम से 1310 एनएम या 1550 एनएम से 1550 एनएम का उपयोग करना चाहिए। एकमात्र अपवाद BiDi तकनीक है, जो जानबूझकर विपरीत दिशाओं में विभिन्न तरंग दैर्ध्य का उपयोग करती है (जैसे 1310nm एक तरफ, 1490nm दूसरी तरफ)। मल्टीप्लेक्सर्स वाले सीडब्ल्यूडीएम या डीडब्ल्यूडीएम सिस्टम के लिए, आप एक ही फाइबर पर कई तरंग दैर्ध्य चला सकते हैं, लेकिन प्रत्येक तरंग दैर्ध्य जोड़ी को अभी भी दोनों सिरों पर मेल खाना चाहिए।

850nm की पहुंच 1310nm या 1550nm से कम क्यों है?

ऑप्टिकल फाइबर कम तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अधिक क्षीण करता है। 850nm पर, मल्टीमोड फाइबर लगभग 2.5dB प्रति किलोमीटर खो देता है, जबकि 1310nm पर सिंगल मोड फाइबर लगभग 0.4dB/किमी खो देता है और 1550nm फाइबर केवल 0.3dB/किमी खो देता है। 10 किमी से अधिक, अंतर बहुत बड़ा है: 850nm पर 25dB बनाम 1550nm पर 3dB। इसके अतिरिक्त, 850nm मल्टीमोड फाइबर का उपयोग करता है जो मोडल फैलाव से ग्रस्त है जो दूरी और बैंडविड्थ दोनों को सीमित करता है।

मुझे कैसे पता चलेगा कि मेरा मौजूदा फाइबर विभिन्न तरंग दैर्ध्य का समर्थन करता है?

पहले फ़ाइबर प्रकार की जाँच करें. मल्टीमोड फाइबर (OM1, OM2, OM3, OM4) व्यावहारिक दूरी के लिए केवल 850nm ट्रांससीवर्स के साथ काम करता है। सिंगल -मोड फाइबर (OS1, OS2) 1310nm और 1550nm तरंग दैर्ध्य दोनों का समर्थन करता है। यदि आपके पास सिंगल मोड फ़ाइबर स्थापित है, तो आप 1310 एनएम और 1550 एनएम ट्रांसीवर के बीच स्वतंत्र रूप से तब तक स्विच कर सकते हैं जब तक कि दोनों सिरे मेल खाते हों। 2000 से पहले स्थापित लीगेसी फाइबर में 1383 एनएम के आसपास "जल शिखर" हो सकता है जो उस सीमा में सीडब्ल्यूडीएम चैनलों को अवरुद्ध करता है।

यदि मैं गलती से तरंग दैर्ध्य मिला दूं तो क्या होगा?

लिंक अत्यधिक उच्च बिट त्रुटि दर के साथ स्थापित या संचालित होने में विफल रहता है। फोटोडायोड रिसीवर विशिष्ट तरंग दैर्ध्य रेंज के लिए अनुकूलन करते हैं {{1}एक 1310nm रिसीवर की 1550nm पर खराब संवेदनशीलता होती है और 850nm पर लगभग कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है। मल्टीप्लेक्सर्स वाले सीडब्ल्यूडीएम/डीडब्ल्यूडीएम सिस्टम में, गलत तरंग दैर्ध्य कनेक्शन बस सिग्नल को फ़िल्टर कर देते हैं। BiDi बेमेल के कारण दोनों ट्रांसीवर संचारित तो हो जाते हैं लेकिन कोई भी प्राप्त नहीं कर पाता, जिसके परिणामस्वरूप पूर्ण संचार विफलता हो जाती है।

 

तरंग दैर्ध्य उपयोग में तकनीकी विकास

 

उद्योग सामग्री, मॉड्यूलेशन योजनाओं और फाइबर ट्रांसीवर प्रकारों को प्रभावित करने वाली एकीकरण तकनीकों में नवाचार के माध्यम से तरंग दैर्ध्य सीमाओं को आगे बढ़ा रहा है।

क्वांटम डॉट लेज़र सक्रिय शीतलन के बिना व्यापक तापमान संचालन को सक्षम करते हैं, संभावित रूप से DWDM ट्रांसीवर लागत को कम करते हैं। प्रारंभिक प्रोटोटाइप -40 डिग्री से 85 डिग्री तक ±0.1nm के भीतर तरंग दैर्ध्य स्थिरता प्रदर्शित करते हैं, जो थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर के बिना 100GHz DWDM रिक्ति के लिए पर्याप्त है।

खोखली {{0}कोर फाइबर तकनीक पारंपरिक ठोस {{1}कोर फाइबर की मौलिक क्षीणन सीमाओं को पार करने का वादा करती है। प्रयोगशाला प्रदर्शनों में 1550एनएम पर 0.174डीबी/किमी की गति प्राप्त होती है, जो 0.142डीबी/किमी की सैद्धांतिक सीमा तक पहुंचती है। यदि व्यावसायीकरण किया जाता है, तो खोखला कोर फाइबर 100 किमी या उससे अधिक तक अप्रवर्धित पहुंच बढ़ा सकता है, जिससे महंगे प्रवर्धन बुनियादी ढांचे पर निर्भरता कम हो जाएगी।

डेटा सेंटर अनुप्रयोगों के लिए O-बैंड (1260-1360nm) ट्रांसीवर ध्यान आकर्षित करते हैं। 1310nm के आसपास संचालन पूरी तरह से मानक एकल {5}मोड फाइबर पर रंगीन फैलाव से बचाता है, जिससे C{9}}बैंड सुसंगत प्रणालियों के लिए आवश्यक DSP जटिलता समाप्त हो जाती है। कई विक्रेताओं ने 2024 में 2-10 किमी डेटा सेंटर इंटरकनेक्ट को लक्षित करते हुए 400G और 800G O-बैंड मॉड्यूल पेश किए।

चल रहा विकास एक मौलिक सिद्धांत को दर्शाता है: फाइबर ट्रांसीवर प्रकारों के बीच तरंग दैर्ध्य चयन एक तकनीकी विनिर्देश से अधिक का प्रतिनिधित्व करता है -यह निर्धारित करता है कि फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क में क्या संभव है। इन तरंग दैर्ध्य डोमेन और उनके ट्रेडऑफ को समझने से नेटवर्क डिजाइनर प्रदर्शन और लागत दोनों को अनुकूलित करते हुए प्रौद्योगिकी को एप्लिकेशन आवश्यकताओं से मेल करने में सक्षम बनाते हैं।