Penyerakan gentian optik ialah peluasan denyutan cahaya semasa ia bergerak melalui gentian, disebabkan oleh komponen isyarat berbeza yang tiba di penerima pada masa yang sedikit berbeza. Dalam komunikasi gentian optik, peluasan ini mengurangkan kejelasan isyarat, mengehadkan sejauh mana data boleh bergerak dan menjadikannya lebih sukar bagi penerima untuk memberitahu sedikit daripada yang seterusnya.
Tetapi memahami penyebaran bukan hanya tentang fizik. Soalan kejuruteraan sebenar ialah: bilakah penyebaran menjadi masalah yang sebenarnya anda perlu selesaikan? Jawapannya bergantung pada jenis gentian, panjang pautan, kadar data, panjang gelombang operasi, dan format modulasi yang digunakan oleh sistem anda. Pautan berbilang mod 100 meter di dalam pusat data mungkin tidak memerlukan pengurusan serakan. A 200-kmgentian mod-tunggalpautan yang membawa trafik 100G hampir pasti akan.
Apakah Penyerakan Gentian Optik?
Penyerakan gentian optik merujuk kepada cara nadi yang dihantar merebak semasa ia merambat melalui teras gentian. Penyebaran berlaku kerana pelbagai komponen isyarat optik - sama ada panjang gelombang yang berbeza, mod spatial yang berbeza atau keadaan polarisasi yang berbeza - tidak semuanya bergerak pada kelajuan yang sama.
Ini penting kerana komunikasi optik digital bergantung pada nadi yang bersih,-terpisah. Apabila denyutan cukup meluas untuk bertindih dengan jiran mereka, penerima tidak lagi boleh membezakan bit individu dengan pasti. Fenomena ini, yang dipanggil inter{3}}simbol interference (ISI), merendahkan kadar ralat bit (BER) dan mengurangkan jarak penghantaran yang boleh digunakan. MenurutPengesyoran ITU-T G.652, yang mentakrifkan parameter gentian mod tunggal-piawai, penginapan serakan kromatik merupakan faktor utama dalam reka bentuk sistem untuk aplikasi kadar-bit-tinggi.
Penyerakan lwn. Pengecilan: Satu Perbezaan Kritikal
Salah satu kesilapan yang paling biasa dalam menilai pautan gentian adalah mengelirukan penyebaran denganpengecilan. Mereka pada asasnya adalah kecacatan yang berbeza:
Pelemahanmengurangkan kuasa optik. Ia adalah kehilangan kekuatan isyarat berbanding jarak, diukur dalam dB/km.Penyerakanmemesongkan masa isyarat. Isyarat yang tersebar mungkin masih membawa kuasa yang mencukupi untuk dikesan, tetapi nadinya dicalit mengikut masa, menjadikan maklumat itu tidak boleh dibaca.
Pautan gentian boleh melepasi belanjawan kuasa optik dengan margin selesa dan masih gagal kerana peluasan nadi yang berlebihan. Itulah sebabnya jurutera berpengalaman menilai kedua-dua belanjawan kuasa dan belanjawan penyebaran semasa mereka bentuk pautan. Kefahamankehilangan sisipan dan kerugian pulanganadalah penting, tetapi ia hanya meliputi bahagian kuasa persamaan.
Apa yang Menyebabkan Penyerakan dalam Gentian Optik?
Penyerakan timbul apabila komponen isyarat optik yang berbeza mengalami kelewatan perambatan yang berbeza. Mekanisme khusus bergantung pada reka bentuk gentian dan ciri isyarat, tetapi punca utama jatuh ke dalam tiga kategori:
Perbezaan laluan antara mod.Dalam gentian berbilang mod, cahaya bergerak sepanjang berbilang laluan spatial (mod) melalui teras. Setiap mod mengikut trajektori yang sedikit berbeza, yang bermaksud mereka tiba di penerima pada masa yang berbeza. Ini adalah mekanisme penyebaran yang dominan dalamsistem gentian pelbagai mod.
Halaju bergantung-panjang gelombang.Walaupun sumber laser-sempit lebar garis memancarkan cahaya merentasi julat kecil panjang gelombang. Kerana indeks biasan kaca berbeza dengan panjang gelombang - sifat yang diterangkan oleh persamaan Sellmeier - komponen spektrum yang berbeza bergerak pada kelajuan yang berbeza. Ini ialah mekanisme penyebaran utama dalam gentian mod tunggal-pada kebanyakan panjang gelombang operasi.
Kelewatan bergantung{0}}polarisasi.Gentian optik sebenar tidak pernah simetri sempurna. Tekanan, lenturan dan ketidaksempurnaan pembuatan menyebabkan birefringence, yang bermaksud dua keadaan polarisasi ortogon cahaya berpandu mengalami pemalar perambatan yang sedikit berbeza dan tiba pada masa yang berbeza.
Jenis Utama Penyerakan Gentian Optik
Penyerakan Modal (Penyebaran Intermodal)
Penyerakan mod berlaku apabila berbilang mod berpandu dalam gentian berbilang mod merambat dengan halaju kumpulan yang berbeza. Dalam langkah-indeks gentian berbilang mod, perbezaan dalam panjang laluan antara mod tertib-terrendah (mengembara berhampiran paksi) dan mod tertib-tertinggi (melantun dari sempadan pelapisan pada sudut curam) boleh menjadi ketara. Untuk gentian indeks-langkah dengan indeks biasan teras 1.48 dan apertur berangka 0.3, kelewatan antara mod boleh melebihi 50 ns/km.
Gentian berbilang mod indeks-digredkan telah dibangunkan khusus untuk mengurangkan masalah ini. Dengan membentuk profil indeks biasan supaya mod tertib-lebih tinggi bergerak lebih pantas berhampiran pelapisan, reka bentuk indeks tergred-mengurangkan serakan modal sebanyak satu hingga dua urutan magnitud. Inilah sebabnya pautan pusat data moden sangat digunakangentian mod berbilang mod indeks OM3, OM4 atau OM5 bergred-bukannya langkah-reka bentuk indeks.
Penyerakan mod pada dasarnya dihapuskan dalam gentian mod- tunggal, yang hanya menyokong mod LP01 asas. Itulah sebab utama gentian mod tunggal-digunakan untuk penghantaran-jarak yang lebih lama dan-lebih tinggi.
Penyerakan Kromatik
Penyerakan kromatik lazimnya merupakan jenis serakan yang paling penting dalam sistem gentian mod tunggal-. Ia adalah hasil gabungan dua mekanisme fizikal:
Penyerakan bahantimbul kerana indeks biasan kaca silika berubah mengikut panjang gelombang. Hubungan ini dicirikan dengan baik dan bermakna bahawa panjang gelombang yang lebih pendek biasanya bergerak lebih perlahan daripada panjang gelombang yang lebih panjang dalam rejim serakan biasa (di bawah sifar-panjang gelombang serakan), dan sebaliknya dalam rejim anomali.
Penyerakan pandu gelombangtimbul kerana geometri gentian mempengaruhi cara cahaya terkurung. Pecahan kuasa optik yang bergerak dalam teras berbanding pelapisan bergantung pada panjang gelombang, yang memperkenalkan kesan perambatan bergantung{1}}panjang gelombang tambahan. Jurutera boleh membentuk penyebaran pandu gelombang melalui reka bentuk gentian - begini caranyaserakan-serakan dan bukan-sifar serakan-gentian teralihmencapai ciri penyebaran diubah suai mereka.
Untuk gentian mod tunggal-piawai (ITU-T G.652), sifar-panjang gelombang serakan jatuh berhampiran 1310 nm. Pada tetingkap penghantaran 1550 nm yang biasa digunakan, pekali serakan kromatik adalah lebih kurang +17 ps/(nm·km), seperti yang didokumenkan dalamSpesifikasi gentian Corning SMF-28. Lebih daripada pautan 100 km, yang terkumpul kepada kira-kira 1700 ps/nm - cukup untuk memesongkan isyarat 10 Gbps dengan teruk jika dibiarkan tanpa pampasan.
Penyerakan Mod Polarisasi (PMD)
Penyerakan mod polarisasi terhasil daripada kelewatan kumpulan pembezaan (DGD) antara dua keadaan polarisasi ortogon bagi mod asas. Tidak seperti serakan kromatik, yang bersifat deterministik dan stabil, PMD ialah stokastik - ia berubah mengikut masa, suhu dan tekanan mekanikal pada gentian.
PMD dinyatakan secara statistik. Untuk gentian moden yang mematuhi ITU-T G.652.D, nilai reka bentuk pautan PMD biasanya di bawah 0.1 ps/√km. Ini mungkin kelihatan kecil, tetapi pada 40 Gbps dan ke atas, di mana tempoh bit mengecut kepada 25 ps atau kurang, walaupun pengumpulan PMD yang sederhana menjadi relevan. Menurut garis panduan reka bentuk industri, DGD maksimum yang boleh diterima biasanya kira-kira 10% daripada tempoh bit.
Untuk sistem yang berjalan pada 10 Gbps pada jarak sederhana, PMD jarang menjadi faktor pengehad dengan gentian moden. Pada 40 Gbps dan 100 Gbps, PMD-reka bentuk sedar - termasuk pemilihan gentian, kejuruteraan laluan dan penerima-penyamaan sisi - menjadi sebahagian daripada amalan standard.
Membandingkan Jenis Serakan Sepintas Lalu
| Jenis Penyerakan | Punca Utama | Serat/Sistem Paling Terjejas | Kesan Utama | Mitigasi Utama |
|---|---|---|---|---|
| Penyerakan modal | Berbilang mod dengan kelewatan laluan berbeza | Gentian berbilang mod (langkah-indeks paling teruk, digredkan-indeks lebih baik) | Denyutan merebak daripada kelewatan antara mod | Gunakan gentian mod tunggal-; gunakan indeks-gred MMF; mengawal keadaan pelancaran |
| Penyerakan kromatik | Indeks biasan bergantung -panjang gelombang dan kesan pandu gelombang | Gentian mod-tunggal, terutamanya jarak jauh-dansistem WDM | Pelebaran nadi dan gangguan-simbol | DCF/DCM, parut Bragg gentian, DSP/EDC, gentian dan pemilihan panjang gelombang |
| Penyerakan bahan | Indeks biasan bergantung pada panjang gelombang-silika | Komponen penyebaran kromatik dalam semua gentian silika | Komponen spektrum terpisah dalam masa | Reka bentuk gentian, perancangan panjang gelombang |
| Penyerakan pandu gelombang | Geometri gentian dan kurungan mod | Gentian mod tunggal-yang direkayasa (DSF, NZ-DSF) | Mengubah suai jumlah profil penyebaran kromatik | Kejuruteraan profil gentian, penyebaran-reka bentuk gentian beralih |
| PMD | Birefringence daripada asimetri gentian dan tekanan | Sistem mod-tunggal berkelajuan tinggi-tinggi ( Lebih daripada atau sama dengan 40 Gbps) | Rawak, masa-herotan nadi yang berbeza-beza | -Gentian PMD rendah, pampasan PMD, penyamaan DSP yang koheren |
Pautan Gentian Mana Yang Paling Terpengaruh Oleh Penyerakan?
Pautan Gentian Berbilang Mod: Penyerakan Modal Mendominasi
Dalamgentian pelbagai modsistem - biasanya digunakan untuk aplikasi jangkauan-pendek dalam pusat data, LAN perusahaan dan tulang belakang membina - penyebaran modal ialah pengehad lebar jalur utama. Lebar jalur modal gentian, dinilai dalam MHz·km, menentukan sejauh mana dan seberapa pantas anda boleh menghantar sebelum pertindihan nadi menjadi tidak boleh diterima.
Contohnya, gentian OM3 mempunyai lebar jalur modal yang berkesan 2000 MHz·km pada 850 nm dengan pelancaran dioptimumkan-laser, menyokong 10 Gbps sehingga kira-kira 300 meter. OM4 memanjangkannya kepada kira-kira 400 meter. Penyerakan kromatik juga wujud dalam gentian berbilang mod, tetapi kesan modal hampir selalu menjadi kekangan mengikat pada jarak ini.
Pautan Gentian Mod Tunggal-: Penyerakan Kromatik dan PMD
Sebaik sahaja penyebaran modal dialih keluar dengan menggunakan gentian mod-tunggal, penyebaran kromatik menjadi kebimbangan seterusnya. Pada pautan mod tunggal-pendek (beberapa kilometer), serakan kromatik terkumpul biasanya berada dalam toleransi sistem untuk 10G dan ke bawah. Apabila jarak meningkat kepada puluhan atau ratusan kilometer, terutamanya pada kadar data 10 Gbps dan ke atas, pengurusan serakan menjadi perlu.
Dalam jarak jauh-danrangkaian pengangkutan optik (OTN)sistem, sebatian serakan kromatik sepanjang setiap kilometer. Pautan 400 km pada gentian G.652 pada 1550 nm mengumpul kira-kira 6,800 ps/nm serakan kromatik. Tanpa pampasan, tahap penyebaran itu akan menjadikan isyarat 2.5 Gbps tidak dapat dipulihkan.
PMD menjadi faktor yang relevan terutamanya pada 40 Gbps dan ke atas, atau pada loji gentian lama di mana pekali PMD mungkin melebihi 0.5 ps/√km. Gentian moden mempunyai spesifikasi PMD yang lebih ketat dan penerima yang koheren dengan DSP boleh bertolak ansur dengan lebih ketara PMD berbanding sistem pengesanan-langsung tradisional.
Sistem DWDM: Setiap Kompaun Kejejasan
Dalam pemultipleksan bahagian-panjang gelombang padat (DWDM) sistem yang membawa 40, 80 atau lebih saluran merentasi jalur C-, pengurusan penyebaran bukan pilihan. Setiap saluran terletak pada panjang gelombang yang berbeza dan mengumpul jumlah serakan kromatik yang sedikit berbeza disebabkan oleh cerun serakan. Ini bermakna pampasan setiap-saluran mungkin diperlukan, bukan hanya pembetulan pukal tunggal untuk keseluruhan jalur.
Tambahan pula, dalam sistem DWDM, interaksi antara serakan kromatik dan tidak linear gentian (pemodulatan fasa kendiri,-pemodulatan fasa silang, pencampuran empat-gelombang) mewujudkan masalah pengoptimuman yang lebih kompleks. Pereka bentuk sistem selalunya dengan sengaja mengekalkan serakan sisa yang kecil setiap rentang untuk menyekat cakap silang tak linear - itulah sebabnya "serakan sifar di mana-mana" sebenarnya bukan matlamat reka bentuk.
Kaedah Pampasan Serakan Gentian Optik
Pemilihan Gentian dan Perancangan Panjang Gelombang
Cara paling asas untuk menguruskan penyebaran adalah dengan membuat pilihan yang tepat sebelum sebarang perkakasan pampasan ditambahkan. Ini termasuk memilih jenis gentian yang sesuai dan panjang gelombang operasi untuk aplikasi.
Untuk penempatan baharu, gentian mod tunggal-G.652.D standard kekal sebagai pilihan paling biasa untuk rangkaian metro dan-jarak jauh. Untuk pautan kapal selam atau daratan ultra-jauh-, gentian kehilangan-rendah G.654.E mungkin ditentukan. Dalam rangkaian lama di mana G.653 serakan-gentian teralih telah dipasang, hampir-sifar serakan pada 1550 nm merupakan kelebihan untuk-sistem saluran tunggal tetapi menjadi liabiliti untuk DWDM disebabkan oleh empat-pencampuran gelombang yang dipertingkatkan - memberi beberapa pengajaran tentang kepentingan penyebaran semula.
Perancangan panjang gelombang juga penting. Beroperasi berhampiran sifar-panjang gelombang serakan meminimumkan serakan kromatik tetapi boleh meningkatkan kesan tak linear. Beroperasi lebih jauh daripada penyebaran sifar membenarkan penindasan tak linear tetapi memerlukan pampasan. Tiada satu pun panjang gelombang "terbaik" - pilihan yang tepat bergantung pada seni bina sistem.
Dispersion Compensating Fiber (DCF) dan Dispersion Compensating Modules (DCM)
Serat pemampasan serakan ialah gentian khusus yang direka bentuk untuk mempunyai pekali serakan kromatik negatif yang besar, biasanya dalam julat −80 hingga −120 ps/(nm·km) pada 1550 nm. Dengan memasukkan panjang DCF yang dikira ke dalam pautan, penyebaran positif terkumpul daripada gentian penghantaran boleh diimbangi. Dalam bentuk pakej, ini dipanggil modul pemampasan penyebaran (DCM).
Sebagai rujukan praktikal: untuk mengimbangi 80 km gentian standard G.652 (yang terkumpul kira-kira +1,360 ps/nm serakan pada 1550 nm), kira-kira 14 km DCF dengan pekali serakan −95 ps/(nm·km) diperlukan, seperti yang dinyatakanEntri ensiklopedia ScienceDirect tentang DCF.
DCF berkesan dan terbukti-tetapi ia memperkenalkan pertukaran-. Gentian tambahan menambah kehilangan sisipan (biasanya 0.5–0.7 dB/km untuk DCF, berbanding 0.2 dB/km untuk gentian penghantaran), yang mungkin memerlukan penguatan tambahan dan merendahkan isyarat optik-ke-nisbah hingar. DCF juga mempunyai kawasan berkesan yang lebih kecil daripada gentian standard, yang menjadikannya lebih mudah terdedah kepada kesan tak linear. Pertukaran ini-dinilai menggunakan angka merit (FOM), ditakrifkan sebagai nisbah pekali serakan kepada pengecilan.
Kisi-kisi Fiber Bragg Berkicau (FBG)
Kisi-kisi gentian Bragg mengimbangi penyebaran dengan memantulkan panjang gelombang yang berbeza dari kedudukan yang berbeza di sepanjang parut, mewujudkan kelewatan bergantung{0}}panjang gelombang. Panjang gelombang yang lebih pendek mungkin dipantulkan berhampiran bahagian hadapan parut manakala panjang gelombang yang lebih panjang bergerak lebih dalam sebelum dipantulkan, atau sebaliknya. Hasilnya ialah kelewatan kumpulan terkawal yang boleh mengimbangi penyebaran kromatik.
Berbanding dengan DCF, pemampas berasaskan FBG-adalah padat, mempunyai kehilangan sisipan yang lebih rendah dan memperkenalkan herotan tak linear yang boleh diabaikan, seperti yang diterangkan dalamEnsiklopedia RP Photonics mengenai pampasan penyebaran. Walau bagaimanapun, mereka boleh mengalami riak kelewatan kumpulan - variasi berkala kecil dalam ciri kelewatan - yang boleh menyebabkan herotan isyarat. Pembuatan moden telah mengurangkan sebahagian besarnya isu ini, tetapi ia kekal sebagai pertimbangan reka bentuk untuk-sistem berprestasi tinggi.
Pampasan Penyerakan Elektronik (EDC) dan Pemprosesan Isyarat Digital (DSP)
Tidak semua pampasan penyebaran berlaku dalam domain optik. Pampasan penyebaran elektronik dan pemprosesan isyarat digital pada penerima boleh menyamakan banyak herotan yang diperkenalkan oleh penyebaran gentian.
Dalam sistem optik koheren moden - 100G, 200G, 400G dan lebih daripada - DSP-pampasan berasaskan adalah bahagian asas seni bina penerima. Penerima koheren memulihkan kedua-dua amplitud dan fasa isyarat optik, yang memberikan enjin DSP maklumat yang mencukupi untuk membalikkan secara digital penyebaran kromatik, PMD, dan kecacatan linear yang lain. Ini adalah salah satu sebab mengapa sistem 100G yang koheren selalunya boleh beroperasi sepanjang beribu-ribu kilometer gentian G.652 tanpa sebarang modul pampasan penyebaran optik sebaris.
Untuk-sistem pengesanan terus pada 10G, penyamaan elektronik (penyamaan-suapan ke hadapan,-anggaran jujukan kemungkinan maksimum) boleh memanjangkan serakan-jangkauan terhad, tetapi dengan peningkatan yang lebih sederhana daripada DSP yang koheren. Apabila menaik taraf pautan lama, pilihan antara menambah pampasan optik (DCM) dan menaik taraf kepadatransceiver koherendengan DSP terbina dalam-bergantung pada kos, jangkaan pertumbuhan trafik dan infrastruktur penguat sedia ada.
Mengapa "Penyebaran Sifar" Tidak Sentiasa Menjadi Matlamat
Jurutera yang baru dalam gentian optik kadangkala menganggap pautan yang ideal akan mempunyai penyebaran bersih sifar di mana-mana. Dalam amalan, itu selalunya bukan sasaran reka bentuk terbaik. Terdapat dua sebab:
Pertama, dalam sistem WDM, operasi menghampiri serakan sifar meningkatkan kemerosotan tak linear tertentu - terutamanya empat-campuran gelombang - yang boleh menyebabkan perbualan silang antara saluran. Mengekalkan tahap penyebaran tempatan yang sederhana dalam setiap rentang sebenarnya menyekat kesan ini. Jumlah serakan terkumpul kemudiannya diberi pampasan pada penghujung pautan atau di tapak pampasan berkala.
Kedua, pembetulan berlebihan penyebaran boleh menimbulkan masalahnya sendiri. Jika pampasan tidak dipadankan dengan tepat dengan serakan terkumpul sebenar (mengira variasi suhu, penuaan gentian dan cerun serakan bergantung{1}}panjang gelombang), ketidakpadanan baki boleh merendahkan prestasi. Inilah sebabnya mengapa industri menggunakan istilah "pengurusan penyebaran" dan bukannya "penghapusan penyebaran." Matlamatnya adalah untuk mengekalkan penyebaran bersih dalam tetingkap yang boleh diterima, bukan untuk memaksanya kepada betul-betul sifar pada setiap titik.
Cara Memutuskan Sama ada Pautan Anda Memerlukan Pampasan Penyerakan
Daripada menganggap pampasan penyebaran sebagai keperluan lalai, selesaikan soalan diagnostik ini:
Apakah jenis serat anda?Jika anda menggunakangentian pelbagai mod, penyebaran modal ialah kebimbangan utama anda dan anda menanganinya melalui pemilihan gred gentian dan syarat pelancaran - bukan melalui DCM atau FBG. Jika anda menggunakan gentian mod tunggal-, teruskan ke soalan seterusnya.
Apakah jarak pautan dan kadar data?Sebagai garis panduan kasar, serakan kromatik menjadi ketara untuk isyarat NRZ 10 Gbps pada kira-kira 60–80 km pada gentian G.652 pada 1550 nm. Pada 2.5 Gbps, toleransi menjangkau beberapa ratus kilometer. Pada 40 Gbps, had serakan turun kepada kira-kira 4–6 km tanpa pampasan. Format modulasi tertib lebih tinggi-(digunakan dalam sistem koheren 100G+) mempunyai ciri-ciri toleransi penyebarannya sendiri.
Adakah ini pautan warisan atau binaan baharu?Pada loji gentian lama, menambah DCM di tapak penguat ialah pendekatan biasa dan terbukti. Untuk penempatan baharu, memilih jenis gentian dan perancangan yang betul untuk transceiver koheren dengan DSP mungkin lebih kos-berkesan berbanding membina dalam pampasan optik dari mula.
Apakah teknologi penerima yang anda gunakan?Penerima koheren dengan DSP boleh mengimbangi puluhan ribu ps/nm penyebaran kromatik secara digital. Penerima pengesanan-langsung mempunyai toleransi yang jauh lebih rendah. Themodul transceiverspesifikasi adalah input utama kepada pengiraan belanjawan penyebaran.
Adakah PMD menjadi faktor?Semak pencirian PMD tumbuhan gentian anda. Pada gentian G.652.D moden, PMD tidak mungkin menjadi kebimbangan di bawah 40 Gbps. Pada gentian lama dengan sejarah PMD yang tidak diketahui, ujian sebelum penggunaan adalah dinasihatkan.
Senario Praktikal: Menggunakan Pengetahuan Penyebaran pada Pautan Sebenar
Senario 1: Pautan Multimod Pusat Data Perusahaan
Pusat data kampus yang menghubungkan dua bangunan pada jarak 150 meter menggunakan gentian berbilang mod OM4 pada 10 Gbps (850 nm). Pada jarak ini, jalur lebar modal berada dalam spesifikasi OM4 (lebar jalur modal berkesan 4700 MHz·km). Penyerakan kromatik pada 850 nm hadir tetapi boleh diabaikan pada panjang ini. Tiada pampasan penyebaran khusus diperlukan. Pertimbangan reka bentuk utama adalah memastikan betulpemasangan kabelkualiti dan kebersihan penyambung untuk dijagakehilangan sisipandalam bajet.
Senario 2: Pautan Mod-Tunggal Metro pada 10 Gbps
Pengendali rangkaian metropolitan menjalankan 10G DWDM sepanjang 120 km gentian G.652.D pada 1550 nm. Serakan kromatik terkumpul adalah lebih kurang 2,040 ps/nm. Ini melebihi tetingkap toleransi biasa untuk penerima pengesanan-langsung 10G NRZ (kira-kira 1,000–1,200 ps/nm). Operator menggunakan DCM di tapak penguat{15} pertengahan untuk membawa penyebaran bersih dalam toleransi. PMD pada gentian moden ini jauh di bawah 0.1 ps/√km dan tidak memerlukan rawatan berasingan pada 10 Gbps.
Senario 3: Pengangkutan 100G Koheren-Jarak Jauh
Pautan-jauh 800 km menggunakan gentian G.652.D dengan penguatan EDFA setiap 80 km, membawa trafik 100G DP-QPSK. Jumlah penyebaran kromatik terkumpul melebihi 13,000 ps/nm. Walau bagaimanapun, DSP penerima koheren mengimbangi penyebaran kromatik secara digital, menghapuskan keperluan untuk DCM sebaris. Reka bentuk tapak penguat memfokuskan pada pengurusan angka hingar dan pengoptimuman OSNR dan bukannya pampasan penyebaran optik. Toleransi PMD bagi penerima koheren biasanya 20–30 ps DGD, yang jauh melebihi apa yang dihasilkan oleh tumbuhan gentian ini. Hasil bersih ialah rantaian penguat kos-yang lebih ringkas dan lebih rendah berbanding sistem pengesanan terus 10G{17}}yang lama melalui laluan yang sama.
Kesilapan Biasa Semasa Menilai Serakan Gentian
Penyerakan mengelirukan dengan pengecilan.Seperti yang dibincangkan di atas, ini adalah kemerosotan yang berbeza. Pautan yang melepasi bajet kuasa optiknya mungkin masih gagal akibat penyebaran yang berlebihan. Sentiasa mengira kedua-dua belanjawan.
Menganggap semua jenis penyebaran sebagai boleh ditukar ganti.Penyerakan mod dalam gentian berbilang mod, penyebaran kromatik dalam gentian-tunggal mod dan PMD disebabkan oleh mekanisme yang berbeza, mempengaruhi jenis sistem yang berbeza dan memerlukan strategi pengurangan yang berbeza. Menggunakan DCM pada pautan berbilang mod, atau cuba membetulkan isu lebar jalur modal dengan penerima yang koheren, akan menjadi salah guna teknologi.
Dengan mengandaikan pampasan sentiasa diperlukan.banyakkord tampal gentian optiksambungan dan-pautan jangkauan pendek beroperasi dengan baik dalam toleransi penyebarannya. Menambah perkakasan pampasan yang tidak perlu meningkatkan kos, kehilangan sisipan dan kerumitan sistem. Sentiasa bermula dari belanjawan pautan, bukan dari andaian lalai.
Mengabaikan cerun penyebaran.Dalam sistem DWDM, pekali serakan kromatik berbeza-beza merentasi jalur panjang gelombang. DCM yang mengimbangi saluran tengah dengan sempurna boleh meninggalkan saluran tepi dengan serakan sisa yang ketara. Cerun-modul pampasan dipadankan atau setiap-pemampas boleh tala saluran mungkin diperlukan untuk sistem jalur lebar.
Menghadapi rekod tumbuhan gentian.Pengetahuan yang tepat tentang jenis gentian yang dipasang, panjang dan serakan terukur adalah penting untuk mereka bentuk pampasan. Dengan mengandaikan nilai generik apabila data tumbuhan sebenar tersedia ialah sumber biasa sisa margin reka bentuk atau, lebih teruk lagi, di bawah-pampasan.
Soalan Lazim
Apakah penyebaran gentian optik secara ringkas?
Ia adalah penyebaran denyutan cahaya semasa ia bergerak melalui gentian, disebabkan oleh bahagian isyarat yang berlainan yang tiba pada masa yang berbeza. Hasilnya ialah denyutan kabur yang mengurangkan keupayaan penerima untuk memulihkan data yang dihantar.
Apakah jenis utama penyebaran gentian optik?
Tiga kategori utama ialah penyebaran modal (dominan dalam gentian berbilang mod), penyebaran kromatik (dominan dalam gentian mod-tunggal) dan penyebaran mod polarisasi (berkaitan pada kadar bit tinggi dalam sistem mod-tunggal). Serakan kromatik selanjutnya terdiri daripada serakan bahan dan serakan pandu gelombang.
Jenis penyebaran manakah yang paling penting dalam gentian mod-tunggal?
Penyerakan kromatik ialah kebimbangan utama bagi kebanyakan-pautan gentian mod tunggal. PMD menjadi lebih relevan pada 40 Gbps dan ke atas, terutamanya pada gentian lama dengan pekali PMD yang lebih tinggi. Penyerakan mod tidak berlaku dalam gentian mod- tunggal kerana hanya satu mod merambat.
Bagaimanakah serakan kromatik diberi pampasan?
Tiga pendekatan utama ialah: pampasan optik menggunakan DCF/DCM atau gentian Bragg gratings; pampasan elektronik menggunakan DSP pada penerima (terutamanya dalam sistem koheren); dan pencegahan melalui pemilihan jenis gentian yang sesuai dan perancangan panjang gelombang. Dalam rangkaian moden, pampasan berasaskan DSP-dalam koherentransceiver optiksemakin menjadi pendekatan lalai untuk-pautan berkelajuan tinggi.
Adakah setiap pautan gentian memerlukan pampasan penyebaran?
Tidak. Pautan pendek dan-sistem kelajuan rendah selalunya beroperasi dengan baik dalam toleransi penyebarannya tanpa sebarang pampasan khusus. Keperluan bergantung pada kesan gabungan jenis gentian, jarak, kadar data, panjang gelombang dan sensitiviti penerima. Pengiraan belanjawan pautan yang betul hendaklah sentiasa mendahului sebarang keputusan pampasan.
Apakah yang menyebabkan penyebaran dalam gentian optik?
Penyerakan disebabkan oleh perbezaan kelajuan perambatan antara komponen isyarat optik. Dalam gentian berbilang mod, mod spatial yang berbeza mengembara laluan yang berbeza. Dalam gentian mod-tunggal, panjang gelombang yang berbeza bergerak pada kelajuan yang berbeza disebabkan oleh sifat bahan dan pandu gelombang gentian itu. Birefringence dalam gentian menyebabkan kedua-dua keadaan polarisasi mengalami kelewatan yang berbeza.
Adakah penyebaran sifar sentiasa menjadi sasaran yang ideal?
Tidak dalam amalan. Dalam sistem WDM, sejumlah kecil penyebaran setempat dalam setiap rentang gentian membantu menyekat kemerosotan tak linear seperti empat-pencampuran gelombang. Matlamat kejuruteraan adalah untuk menguruskan penyebaran bersih dalam tetingkap yang boleh diterima pada penerima, bukan untuk menghapuskannya pada setiap titik dalam pautan.
Kesimpulan
Penyerakan gentian optik adalah salah satu kerosakan penghantaran asas dalam rangkaian gentian optik, di samping pengecilan dan kesan bukan linear. Memahami jenis penyebaran yang mempengaruhi sistem - modal, kromatik atau PMD - khusus anda ialah langkah pertama ke arah pengurusan yang berkesan. Langkah seterusnya ialah memadankan strategi mitigasi yang betul kepada pautan: pemilihan gentian, pampasan optik, pampasan elektronik, atau hanya mengesahkan bahawa tiada pampasan diperlukan.
Untuk jurutera yang bekerja dengangentian mod-tunggaldalam rangkaian metro dan-jarak jauh, pengurusan serakan kromatik kekal sebagai disiplin reka bentuk teras. Bagi mereka yang mengerahkangentian pelbagai moddalam aplikasi jangkauan-yang lebih pendek, memahami had lebar jalur modal adalah sama pentingnya. Dan apabila DSP yang koheren terus maju, sempadan antara "penyebaran-terhad" dan "DSP-boleh diurus" terus bergerak - menjadikannya lebih penting berbanding sebelum ini untuk mendekati penyebaran sebagai masalah kejuruteraan peringkat-sistem dan bukannya pembetulan-komponen tunggal.
