فائبر آپٹیکل ٹرانسمیشن ونڈوز اور فائبر بینڈوتھ گائیڈ

سلکا گلاس ہر طول موج پر یکساں طور پر شفاف نہیں ہوتا ہے۔ دھیان اور رنگین بازی تقریباً-انفراریڈ سپیکٹرم میں مختلف ہوتی ہے، اور طول موج کی حدیں جہاں نقصانات عملی کم سے کم ہوتے ہیں انہیں آپٹیکل ٹرانسمیشن ونڈوز کہتے ہیں۔

اس کے پیچھے کی فزکس اچھی طرح سمجھی جاتی ہے۔ Rayleigh سکیٹرنگ 1/λ⁴ کے طور پر گرتی ہے، یعنی لمبی طول موج کم بکھرتی ہے۔ دوسری طرف انفراریڈ مالیکیولر جذب، تقریباً 1600 nm سے زیادہ تیزی سے چڑھتا ہے۔ کشیدہ کم از کم بیٹھتا ہے جہاں یہ دونوں میکانزم 1550 nm کے قریب - کو عبور کرتے ہیں۔ یہ کراسنگ پوائنٹ اس وجہ سے ہے کہ C-بینڈ نے اسپیکٹرل پوزیشن پر قبضہ کیا ہے۔ الگ سے، 1383 nm کے قریب ایک بقایا OH⁻ آئن جذب چوٹی نے تاریخی طور پر سپیکٹرم میں ایک ڈیڈ زون بنایا، جس کی وجہ سے O-بینڈ اور S-بینڈ آپس میں نہیں ہیں۔

سات ITU{{0}T سٹینڈرڈائزڈ بینڈز

ان میں سے چار تجارتی ٹریفک کا بڑا حصہ لے جاتے ہیں: 850 nm، O-بینڈ، C-بینڈ، اور L-بینڈ۔ باقی تین تنگ کردار ادا کرتے ہیں۔

C-بینڈ (1530–1565 nm)

C-بینڈ جدید آپٹیکل نیٹ ورکنگ کی ریڑھ کی ہڈی ہے۔ یہ سلیکا اٹینیویشن وکر کے نچلے حصے میں، تقریباً 0.19–0.20 dB/km، اور اس کی گین ونڈو ایربیم-ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائر کے ساتھ سیدھ میں ہوتی ہے۔ یہ صف بندی طبیعیات کا ایک اتفاق ہے - سلیکا گلاس میں ایربیم آئنوں کا اخراج اسپیکٹرم فائبر کی کم از کم کمی - کے ساتھ اوورلیپ ہوتا ہے لیکن پوری لمبی-ٹرانسپورٹ انڈسٹری اس پر منحصر ہے۔

عام تعیناتیوں میں DWDM لمبے-ہول اور الٹرا-لمبے-ہول بیک بون نیٹ ورکس، سب میرین کیبل سسٹمز، 100G/200G/400G/800G مربوط ٹرانسپورٹ، اور ڈیٹا سینٹر کا آپس میں 80+ کلومیٹر کے فاصلے پر شامل ہیں۔ C-بینڈ DWDM میں ایک فائبر جوڑا دسیوں ٹیرابائٹس فی سیکنڈ میں 100G یا اس سے زیادہ - مجموعی صلاحیت پر 40–96 چینلز لے جا سکتا ہے۔

متعدد C{0}}بینڈ راستوں پر اسپیکٹرل کی کارکردگی اب شینن کی حد کے قریب پہنچ رہی ہے کیونکہ مربوط DSP 800G اور 1.6T فی طول موج کی طرف دھکیلتا ہے۔ جب ریاضی آپ کے حق میں کام کرنا بند کر دیتی ہے، تو عملی جواب ہر چینل سے مزید بٹس نکالنے کی کوشش کرنے کے بجائے اسی فائبر پر L-بینڈ کی صلاحیت کو چالو کر رہا ہے۔

O-بینڈ (1260–1360 nm)

O-بینڈ پہلی ونڈو تھی جو تجارتی طور پر سنگل-موڈ فائبر کے لیے استعمال ہوتی ہے اور درمیانے-فاصلے کے لنکس پر غلبہ حاصل کرتی ہے۔ کلیدی خاصیت: معیاری G.652 فائبر میں رنگین بازی صفر کے قریب 1310 nm پر ہے، یہ نقطہ جہاں مواد کی بازی اور ویو گائیڈ کی بازی منسوخ ہوتی ہے۔ آپٹیکل پلس بغیر معاوضے کے فاصلے پر اپنی شکل کو برقرار رکھتی ہیں، جس کا مطلب ہے کہ ٹرانسسیورز مربوط C-بینڈ ماڈیولز کے مقابلے میں آسان براہ راست-آرکیٹیکچرز کا پتہ لگانے - سستی اور کم طاقت پر انحصار کر سکتے ہیں۔

عام ایپلی کیشنز: 10G LR، 25G LR، 100G LR4 ماڈیولز؛ میٹرو ایتھرنیٹ؛ انٹرپرائز WAN اور ڈارک فائبر پوائنٹ-ٹو-پوائنٹ؛ PON upstream (1310 nm، OLT کا سبسکرائبر)؛ BiDi اور CWDM ٹرانسیور۔

تجارت-سیدھی سیدھی ہے۔ O-0.35 dB/km پر بینڈ کی کشیدگی C-بینڈ سے تقریباً 75% زیادہ چلتی ہے، اور EDFAs ان طول موج پر کام نہیں کرتے ہیں۔ 40–80 کلومیٹر سے آگے آپ کو C-بینڈ کی ضرورت ہے۔ میٹرو فاصلوں کے اندر، O-بینڈ بازی کی سادگی اور ٹرانسیور کی قیمت پر جیتتا ہے۔ سیمی کنڈکٹر آپٹیکل ایمپلیفائرز اور O-بینڈ کوہرنٹ ٹرانسسیور ترقی کے مراحل میں ہیں اور قابل استعمال رسائی کو مزید آگے بڑھا سکتے ہیں، لیکن حجم کی تعیناتی قریب نہیں ہے۔

850 nm بینڈ

عمارتوں اور ڈیٹا سینٹرز کے اندر، VCSEL ذرائع اور ملٹی موڈ فائبر کے ساتھ جوڑا بنا ہوا 850 nm بینڈ مختصر-ریچ لنکس کی اکثریت کو ہینڈل کرتا ہے۔ دھیان زیادہ ہے - تقریباً 2.5–3.5 dB/km - لیکن جب آپ کی سب سے لمبی کیبل رن 300 میٹر ہے، تو یہ تعداد غیر متعلقہ ہے۔

VCSEL-بیسڈ آپٹکس کی لاگت DFB-لیزر ماڈیولز سے کافی کم ہے، جو کہ پورا پوائنٹ ہے۔ سرور-سے-سوئچ، ٹاپ-آف-ریک، کیمپس بیک بون، 10G/25G/40G/100G SR - تمام 850 nm علاقہ۔

ٹریکنگ کے قابل رجحان: ہائپر اسکیل ڈیٹا سینٹرز 200G اور 400G فی-لین کی شرحوں کو سپورٹ کرنے کے لیے نئی بلڈز میں تیزی سے سنگل-موڈ فائبر کی وضاحت کر رہے ہیں۔ یہ آہستہ آہستہ اونچے سرے پر 850 nm کا حصہ کھا رہا ہے۔ لیکن ملٹی موڈ فائبر کے بہت زیادہ انسٹال شدہ بیس اور لاگت- حساس انٹرپرائز نیٹ ورکس کے لیے، 850 nm بینڈ جلد ہی کہیں نہیں جا رہا ہے۔

ایل-بینڈ (1565–1625 nm)

L-بینڈ C-بینڈ کے اوور فلو کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ تقریباً 0.22 dB/km پر معیاری سنگل-موڈ فائبر میں دوسری-کم ترین توجہ فراہم کرتا ہے اور تجارتی طور پر دستیاب L-بینڈ EDFAs کے ساتھ بڑھایا جا سکتا ہے۔

موجودہ یمپلیفائر سائٹس پر L-band EDFAs اور C+L mux/demux کو شامل کرنے سے استعمال کے قابل تقریباً دوگنا ہو جاتا ہے۔فائبر بینڈوڈتھزمین میں پہلے سے موجود انفراسٹرکچر پر، نئی تعمیر کی لاگت کے ایک حصے پر۔ یہ پہلا صلاحیت لیور آپریٹرز ہے جب C-بینڈ بھر جاتا ہے۔

C+L کی تعیناتیاں اب بڑے آبدوز کے نظاموں پر معیاری ہیں اور ہائی-ٹریفک زمینی راستوں پر تیزی سے عام ہیں۔ مشترکہ C+L سپیکٹرم ایک اچھے-سے-نئے طویل فاصلے کے بنیادی ڈھانچے کے لیے ایک صلاحیت کی منصوبہ بندی کی بنیاد پر منتقل ہو گیا ہے، خاص طور پر-طول موج کی شرحیں 800G تک بڑھ جاتی ہیں۔

سیکنڈری بینڈز

S-بینڈ (1460–1530 nm)

آج S-بینڈ کا بنیادی تجارتی استعمال PON ہے: GPON اور XG-PON OLT سے سبسکرائبرز تک بہاو ٹریفک کے لیے 1490 nm استعمال کرتا ہے۔ اس سے آگے، S-بینڈ اگلی-جنریشن S+C+L وائڈ بینڈ DWDM کے لیے ایک تحقیقی ہدف ہے۔ تھولیئم-ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائرز اور رامن ایمپلیفیکیشن امیدواروں کے حصول کے حل ہیں، لیکن دونوں میں سے کوئی بھی C/L-بینڈ EDFA لاگت یا پیداواری پیمانے پر قابل اعتبار سے مماثل نہیں ہے۔ لیب کے مظاہرے موجود ہیں؛ بڑے-پیمانے کا تجارتی S-بینڈ DWDM نہیں کرتا ہے۔

ای-بینڈ (1360–1460 nm)

1383 nm کے قریب OH⁻ پانی کی چوٹی نے تاریخی طور پر اس بینڈ کو ناقابل استعمال بنا دیا۔ G.652.D صفر پانی کی چوٹی فائبر جذب کو ختم کرتا ہے، اور ZWP فائبر پر E-بینڈ کی کشیدگی دراصل O-بینڈ کی سطح سے نیچے گر جاتی ہے۔ مسئلہ نصب شدہ بنیاد کا ہے: دنیا بھر میں زمین میں سب سے زیادہ فائبر لیگیسی G.652.A یا G.652.B ہے جس میں پانی کی چوٹی برقرار ہے۔ کمرشل ای-بینڈ ٹرانسسیور اور ایمپلیفائر ابھی تک نایاب ہیں۔ حقیقت پسندانہ طور پر، E-بینڈ صرف ZWP فائبر پر بننے والی گرین فیلڈ میں اہمیت رکھتا ہے جہاں ہر دستیاب CWDM سلاٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔

U-بینڈ (1625–1675 nm)

U-بینڈ میں ڈیٹا ٹریفک نہیں ہوتا ہے۔ اس کا واحد کام-بینڈ فائبر مانیٹرنگ سے باہر ہے۔ U-بینڈ طول موج پر OTDR کا سامان دوسرے بینڈز پر فعال خدمات میں خلل ڈالے بغیر ٹیسٹ پلسز کو لائیو فائبر میں انجیکشن لگاتا ہے، انعکاس کی پیمائش، اسپلائس نقصانات، کنیکٹر کا معیار، اور وقفے لگاتا ہے۔

دائیں ٹرانسمیشن ونڈو کا انتخاب

اہم فیصلے کی پابندیاں

انسٹال شدہ فائبر کی قسم

ملٹی موڈ فائبر (OM3/OM4) ہائی-اسپیڈ لنکس کو 850 nm تک محدود کرتا ہے۔ پانی کی چوٹی کی وجہ سے لیگیسی G.652.A/B سنگل-موڈ E-بینڈ کو مسترد کرتا ہے۔ زمین میں پہلے سے موجود فائبر پہلی رکاوٹ ہے - باقی سب کچھ اس کی پیروی کرتا ہے۔

ایمپلیفیکیشن کی ضرورت

EDFAs صرف C اور L بینڈز میں کام کرتے ہیں۔ جن لنکس کو آپٹیکل ایمپلیفیکیشن کی ضرورت ہوتی ہے - عام طور پر 80 کلومیٹر سے زیادہ - کو ان دو بینڈوں میں سے ایک کا استعمال کرنا چاہیے۔ O-بینڈ کو 40 کلومیٹر سے آگے بڑھانے کا مطلب ہے یا تو برقی تخلیق نو یا ہائی-پاور غیر ایمپلیفائیڈ کوہیرنٹ ٹرانسیور، یہ دونوں لاگت میں اضافہ کرتے ہیں۔

چینل کی گنتی اور ملٹی پلیکسنگ کی حکمت عملی

CWDM 20 nm وقفہ کے ساتھ 18 چینلز تک کو سپورٹ کرتا ہے، کوئی پرورش نہیں، اور کم فی-چینل لاگت۔ DWDM 40–96+ چینلز کو اکیلے C-بینڈ میں پیک کرتا ہے (زیادہ L-بینڈ کے ساتھ)، EDFAs کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس سے کہیں زیادہ مجموعی صلاحیت فراہم کرتا ہے۔ زیادہ تر میٹرو اور انٹرپرائز لنکس CWDM کے ذریعہ اچھی طرح سے پیش کیے جاتے ہیں۔ ریڑھ کی ہڈی، آبدوز، اور بڑے پیمانے پر DCI DWDM کا مطالبہ کرتا ہے۔ کراس اوور پوائنٹ تقریباً 8-10 چینلز یا 80 کلومیٹر سے زیادہ پر پھیلا ہوا پھیلا ہوا ہے۔

ٹرانسیور لاگت اور پاور بجٹ

850 nm VCSEL آپٹکس سب سے سستے ہیں۔ O-بینڈ DFB-کی بنیاد پر ماڈیولز (LR, LR4) درمیان میں بیٹھتے ہیں۔ C-بینڈ کوہرنٹ ماڈیول سب سے زیادہ قیمت اور پاور ڈرا رکھتے ہیں۔ 10 کلومیٹر میٹرو لنک پر مربوط آپٹکس کی تعیناتی کا کوئی تکنیکی فائدہ نہیں ہے جسے O-بینڈ LR ماڈیول بغیر کسی مشکل کے ہینڈل کرتا ہے۔

WDM ٹرانسمیشن ونڈوز کا استعمال کیسے کرتا ہے۔

ویو لینتھ ڈویژن ملٹی پلیکسنگآزاد ڈیٹا اسٹریمز کو مختلف طول موج تفویض کرتا ہے اور انہیں بیک وقت ایک فائبر پر منتقل کرتا ہے۔ ٹرانسمیشن ونڈوز کل کی وضاحت کرتی ہیں۔فائبر کی بینڈوڈتھاس ملٹی پلیکسنگ کے لیے دستیاب ہے۔

CWDM

O, E, S, C، اور L بینڈز میں 20 nm چینل کا وقفہ۔ 18 چینلز تک۔ عام میٹرو کے فاصلوں پر کسی توسیع کی ضرورت نہیں ہے۔ بغیر ٹھنڈے لیزر لاگت کو کم رکھتے ہیں۔ میٹرو نیٹ ورکس، ذیلی 80 کلومیٹر ڈیٹا سینٹر انٹرکنیکٹ، اور انٹرپرائز ڈارک فائبر لنکس میں استعمال کیا جاتا ہے۔

ڈی ڈبلیو ڈی ایم

C-بینڈ کے اندر 100 GHz یا 50 GHz چینل اسپیسنگ، اختیاری طور پر L- بینڈ. 40 چینلز تک 100 GHz پر یا 96 50 GHz پر، ہر ایک 100G یا اس سے زیادہ لے کر جاتا ہے۔ طویل وقفوں کے لیے EDFAs کی ضرورت ہے۔ طویل-ریڑھ کی ہڈی، سب میرین کیبلز، اور اونچی- پر تعیناتبینڈوتھ فائبرآپس میں جوڑتا ہے

CWDM اور DWDM کے درمیان انتخاب صلاحیت بمقابلہ لاگت پر آتا ہے۔ CWDM فی چینل سستا ہے لیکن 18 چینلز پر سرفہرست ہے جس میں کوئی توسیعی راستہ نہیں ہے۔ ڈی ڈبلیو ڈی ایم کی قیمت زیادہ ہے لیکن ایک فائبر جوڑے پر دسیوں ٹیرا بِٹ تک پیمانہ ہے۔