ऑप्टिकल फाइबर फैलाव प्रकाश दालों का विस्तार है क्योंकि वे फाइबर के माध्यम से यात्रा करते हैं, जो रिसीवर पर थोड़ा अलग समय पर पहुंचने वाले विभिन्न सिग्नल घटकों के कारण होता है। फाइबर ऑप्टिक संचार में, यह विस्तार सिग्नल की स्पष्टता को कम कर देता है, डेटा कितनी दूर तक यात्रा कर सकता है इसे सीमित कर देता है, और रिसीवर के लिए एक बिट को दूसरे से अलग करना कठिन बना देता है।
लेकिन फैलाव को समझना सिर्फ भौतिकी के बारे में नहीं है। वास्तविक इंजीनियरिंग प्रश्न यह है: फैलाव कब एक समस्या बन जाता है जिसे आपको वास्तव में हल करने की आवश्यकता होती है? उत्तर फाइबर प्रकार, लिंक लंबाई, डेटा दर, ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य और आपके सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाने वाले मॉड्यूलेशन प्रारूप पर निर्भर करता है। डेटा सेंटर के अंदर 100 मीटर के मल्टीमोड लिंक को कभी भी फैलाव प्रबंधन की आवश्यकता नहीं हो सकती है। 200 कि.मीएकल-मोड फ़ाइबर100जी ट्रैफिक ले जाने वाला लिंक लगभग निश्चित रूप से होगा।
ऑप्टिकल फाइबर फैलाव क्या है?
ऑप्टिकल फाइबर फैलाव उस तरीके को संदर्भित करता है जिस तरह से एक संचरित पल्स फैलता है क्योंकि यह फाइबर कोर के माध्यम से फैलता है। प्रसार इसलिए होता है क्योंकि ऑप्टिकल सिग्नल के विभिन्न घटक - चाहे अलग-अलग तरंग दैर्ध्य, अलग-अलग स्थानिक मोड, या अलग-अलग ध्रुवीकरण अवस्थाएं - सभी बिल्कुल एक ही गति से यात्रा नहीं करते हैं।
यह मायने रखता है क्योंकि डिजिटल ऑप्टिकल संचार स्वच्छ, अच्छी तरह से अलग किए गए पल्स पर निर्भर करता है। जब दालें अपने पड़ोसियों के साथ ओवरलैप करने के लिए पर्याप्त चौड़ी हो जाती हैं, तो रिसीवर व्यक्तिगत बिट्स को विश्वसनीय रूप से अलग नहीं कर सकता है। यह घटना, जिसे इंटर-प्रतीक हस्तक्षेप (आईएसआई) कहा जाता है, बिट त्रुटि दर (बीईआर) को कम कर देती है और प्रयोग करने योग्य ट्रांसमिशन दूरी को कम कर देती है। के अनुसारआईटीयू-टी जी.652 अनुशंसा, जो मानक एकल {{0}मोड फाइबर मापदंडों को परिभाषित करता है, उच्च {{1}बिट{{2}दर अनुप्रयोगों के लिए सिस्टम डिज़ाइन में रंगीन फैलाव आवास एक महत्वपूर्ण कारक है।
फैलाव बनाम क्षीणन: एक महत्वपूर्ण अंतर
फाइबर लिंक के मूल्यांकन में सबसे आम गलतियों में से एक है भ्रमित करने वाला फैलावक्षीणन. वे मौलिक रूप से भिन्न हानियाँ हैं:
क्षीणनऑप्टिकल पावर कम कर देता है। यह दूरी के साथ सिग्नल की शक्ति में कमी है, जिसे डीबी/किमी में मापा जाता है।फैलावसिग्नल टाइमिंग को विकृत करता है। एक बिखरे हुए सिग्नल में अभी भी पता लगाने के लिए पर्याप्त शक्ति हो सकती है, लेकिन समय के साथ इसकी तरंगें खराब हो जाती हैं, जिससे जानकारी अपठनीय हो जाती है।
एक फाइबर लिंक एक ऑप्टिकल पावर बजट को आरामदायक मार्जिन के साथ पार कर सकता है और फिर भी अत्यधिक पल्स चौड़ीकरण के कारण विफल हो सकता है। यही कारण है कि अनुभवी इंजीनियर किसी लिंक को डिज़ाइन करते समय पावर बजट और फैलाव बजट दोनों का मूल्यांकन करते हैं। समझप्रविष्टि हानि और वापसी हानिमहत्वपूर्ण है, लेकिन यह समीकरण के केवल शक्ति पक्ष को कवर करता है।
ऑप्टिकल फाइबर में फैलाव का क्या कारण है?
जब भी ऑप्टिकल सिग्नल के विभिन्न घटक अलग-अलग प्रसार विलंब का अनुभव करते हैं तो फैलाव उत्पन्न होता है। विशिष्ट तंत्र फाइबर डिज़ाइन और सिग्नल विशेषताओं पर निर्भर करता है, लेकिन मूल कारण तीन श्रेणियों में आते हैं:
मोड के बीच पथ अंतर.मल्टीमोड फाइबर में, प्रकाश कोर के माध्यम से कई स्थानिक पथों (मोड) के साथ यात्रा करता है। प्रत्येक मोड थोड़ा अलग प्रक्षेपवक्र का अनुसरण करता है, जिसका अर्थ है कि वे अलग-अलग समय पर रिसीवर तक पहुंचते हैं। यह प्रमुख फैलाव तंत्र हैमल्टीमोड फाइबर सिस्टम.
तरंगदैर्घ्य-निर्भर वेग.यहां तक कि एक संकीर्ण - लाइनविड्थ लेजर स्रोत तरंग दैर्ध्य की एक छोटी श्रृंखला में प्रकाश उत्सर्जित करता है। क्योंकि कांच का अपवर्तनांक तरंग दैर्ध्य - के साथ बदलता रहता है, यह गुण सेलमीयर समीकरण - द्वारा वर्णित है, विभिन्न वर्णक्रमीय घटक अलग-अलग गति से यात्रा करते हैं। यह अधिकांश ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य पर एकल मोड फाइबर में प्राथमिक फैलाव तंत्र है।
ध्रुवीकरण-निर्भर विलंब.वास्तविक ऑप्टिकल फाइबर कभी भी पूर्णतः सममित नहीं होते हैं। तनाव, झुकने और निर्माण संबंधी खामियाँ द्विअर्थीपन का कारण बनती हैं, जिसका अर्थ है कि निर्देशित प्रकाश की दो ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण अवस्थाएं थोड़ा अलग प्रसार स्थिरांक का अनुभव करती हैं और अलग-अलग समय पर पहुंचती हैं।
ऑप्टिकल फाइबर फैलाव के मुख्य प्रकार
मोडल फैलाव (इंटरमॉडल फैलाव)
मोडल फैलाव तब होता है जब मल्टीमोड फाइबर में कई निर्देशित मोड विभिन्न समूह वेगों के साथ फैलते हैं। चरण{{1}इंडेक्स मल्टीमोड फ़ाइबर में, निम्नतम{2}ऑर्डर मोड (अक्ष के निकट यात्रा) और उच्चतम{3}ऑर्डर मोड (खड़े कोणों पर क्लैडिंग सीमा से उछलते हुए) के बीच पथ की लंबाई में अंतर महत्वपूर्ण हो सकता है। 1.48 के कोर अपवर्तक सूचकांक और 0.3 के संख्यात्मक एपर्चर के साथ एक चरण - इंडेक्स फाइबर के लिए, इंटरमोडल विलंब 50 एनएस/किमी से अधिक हो सकता है।
इस समस्या को कम करने के लिए ग्रेडेड - इंडेक्स मल्टीमोड फाइबर विशेष रूप से विकसित किया गया था। अपवर्तक सूचकांक प्रोफ़ाइल को आकार देकर ताकि उच्चतर {{2}आदेश वाले मोड क्लैडिंग के पास तेजी से यात्रा कर सकें, श्रेणीबद्ध{3}}सूचकांक डिजाइन परिमाण के एक से दो आदेशों तक मोडल फैलाव को कम कर देते हैं। यही कारण है कि आधुनिक डेटा सेंटर लिंक का अत्यधिक उपयोग होता हैOM3, OM4, या OM5 ग्रेडेड -इंडेक्स मल्टीमोड फाइबरचरण-सूचकांक डिज़ाइन के बजाय।
मोडल फैलाव अनिवार्य रूप से एकल -मोड फाइबर में समाप्त हो जाता है, जो केवल मौलिक एलपी01 मोड का समर्थन करता है। यही प्राथमिक कारण है कि सिंगल{3}मोड फ़ाइबर का उपयोग लंबी दूरी और उच्च गति ट्रांसमिशन के लिए किया जाता है।
रंगीन फैलाव
रंगीन फैलाव आम तौर पर एकल -मोड फ़ाइबर सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण फैलाव प्रकार है। यह दो भौतिक तंत्रों का संयुक्त परिणाम है:
सामग्री का फैलावउत्पन्न होता है क्योंकि सिलिका ग्लास का अपवर्तनांक तरंग दैर्ध्य के साथ बदलता है। यह संबंध अच्छी तरह से चित्रित है और इसका मतलब है कि छोटी तरंग दैर्ध्य आम तौर पर सामान्य फैलाव शासन (शून्य फैलाव तरंग दैर्ध्य से नीचे) में लंबी तरंग दैर्ध्य की तुलना में धीमी गति से यात्रा करती है, और विषम शासन में इसके विपरीत।
वेवगाइड फैलावउत्पन्न होता है क्योंकि फाइबर की ज्यामिति प्रभावित करती है कि प्रकाश कैसे सीमित है। कोर बनाम क्लैडिंग में यात्रा करने वाली ऑप्टिकल शक्ति का अंश तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है, जो एक अतिरिक्त तरंग दैर्ध्य {{1}निर्भर प्रसार प्रभाव का परिचय देता है। इंजीनियर फ़ाइबर डिज़ाइन के माध्यम से वेवगाइड फैलाव को इस प्रकार आकार दे सकते हैं -फैलाव{{0}स्थानांतरित और गैर-शून्य फैलाव{{2}स्थानांतरित फाइबरउनकी संशोधित फैलाव विशेषताओं को प्राप्त करें।
मानक एकल -मोड फ़ाइबर (ITU-T G.652) के लिए, शून्य-फैलाव तरंग दैर्ध्य 1310 एनएम के करीब गिरता है। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली 1550 एनएम ट्रांसमिशन विंडो पर, रंगीन फैलाव गुणांक लगभग +17 पीएस/(एनएम·किमी) है, जैसा कि दस्तावेज़ में बताया गया है।कॉर्निंग एसएमएफ-28 फाइबर विशिष्टता. 100 किमी से अधिक का लिंक, जो लगभग 1700 पीएस/एनएम - तक जमा हो जाता है, जो बिना क्षतिपूर्ति के छोड़े जाने पर 10 जीबीपीएस सिग्नल को गंभीर रूप से विकृत करने के लिए पर्याप्त है।
ध्रुवीकरण मोड फैलाव (पीएमडी)
ध्रुवीकरण मोड का फैलाव मौलिक मोड के दो ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण राज्यों के बीच अंतर समूह विलंब (डीजीडी) से उत्पन्न होता है। रंगीन फैलाव के विपरीत, जो नियतात्मक और स्थिर है, पीएमडी स्टोकेस्टिक है - यह समय, तापमान और फाइबर पर यांत्रिक तनाव के साथ बदलता रहता है।
पीएमडी को सांख्यिकीय रूप से निर्दिष्ट किया गया है। ITU-T G.652.D के अनुरूप आधुनिक फाइबर के लिए, PMD लिंक डिज़ाइन मान आमतौर पर 0.1 ps/√km से कम है। यह छोटा लग सकता है, लेकिन 40 जीबीपीएस और उससे अधिक पर, जहां बिट अवधि 25 पीएस या उससे कम हो जाती है, यहां तक कि मामूली पीएमडी संचय भी प्रासंगिक हो जाता है। उद्योग डिज़ाइन दिशानिर्देशों के अनुसार, अधिकतम सहनीय डीजीडी आमतौर पर बिट अवधि का लगभग 10% है।
मध्यम दूरी पर 10 जीबीपीएस पर चलने वाले सिस्टम के लिए, पीएमडी शायद ही आधुनिक फाइबर के साथ एक सीमित कारक है। 40 जीबीपीएस और 100 जीबीपीएस पर, फाइबर चयन, रूट इंजीनियरिंग और रिसीवर सहित पीएमडी {{4}जागरूक डिजाइन - साइड इक्वलाइजेशन - मानक अभ्यास का हिस्सा बन जाता है।
एक नज़र में फैलाव प्रकारों की तुलना करना
| फैलाव प्रकार | प्राथमिक कारण | सबसे अधिक प्रभावित फाइबर/प्रणाली | मुख्य प्रभाव | प्राथमिक शमन |
|---|---|---|---|---|
| मोडल फैलाव | विभिन्न पथ विलंबों के साथ एकाधिक मोड | मल्टीमोड फ़ाइबर (चरण-सूचकांक सबसे खराब, श्रेणीबद्ध-सूचकांक बेहतर) | इंटरमोडल विलंब से नाड़ी फैल रही है | एकल-मोड फ़ाइबर का उपयोग करें; श्रेणीबद्ध -सूचकांक एमएमएफ का उपयोग करें; लॉन्च स्थितियों को नियंत्रित करें |
| रंगीन फैलाव | तरंगदैर्घ्य-निर्भर अपवर्तक सूचकांक और वेवगाइड प्रभाव | एकल-मोड फ़ाइबर, विशेष रूप से लंबी दूरी{{1}औरडब्ल्यूडीएम सिस्टम | नाड़ी का चौड़ा होना और अंतर-प्रतीक हस्तक्षेप | डीसीएफ/डीसीएम, फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग, डीएसपी/ईडीसी, फाइबर और तरंग दैर्ध्य चयन |
| सामग्री का फैलाव | सिलिका का तरंगदैर्घ्य-निर्भर अपवर्तनांक | सभी सिलिका फाइबर में रंगीन फैलाव का घटक | वर्णक्रमीय घटक समय के साथ अलग हो जाते हैं | फाइबर डिजाइन, तरंग दैर्ध्य योजना |
| वेवगाइड फैलाव | फाइबर ज्यामिति और मोड कारावास | इंजीनियर्ड सिंगल -मोड फ़ाइबर (DSF, NZ-DSF) | कुल रंगीन फैलाव प्रोफ़ाइल को संशोधित करता है | फ़ाइबर प्रोफ़ाइल इंजीनियरिंग, फैलाव-स्थानांतरित फ़ाइबर डिज़ाइन |
| पीएमडी | फाइबर विषमता और तनाव से द्विअर्थीता | उच्च{{0}स्पीड सिंगल-मोड सिस्टम (40 जीबीपीएस से अधिक या उसके बराबर) | यादृच्छिक, समय-अलग-अलग नाड़ी विकृति | कम -पीएमडी फाइबर, पीएमडी मुआवजा, सुसंगत डीएसपी समीकरण |
कौन से फाइबर लिंक फैलाव से सबसे अधिक प्रभावित होते हैं?
मल्टीमोड फाइबर लिंक: मोडल फैलाव हावी है
मेंमल्टीमोड फाइबरसिस्टम - आमतौर पर डेटा केंद्रों, एंटरप्राइज़ लैन और बिल्डिंग बैकबोन में कम पहुंच वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है - मोडल फैलाव प्राथमिक बैंडविड्थ लिमिटर है। फाइबर की मोडल बैंडविड्थ, मेगाहर्ट्ज·किमी में रेटेड, यह निर्धारित करती है कि पल्स ओवरलैप अस्वीकार्य होने से पहले आप कितनी दूर और कितनी तेजी से संचारित कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, OM3 फाइबर में लेजर अनुकूलित लॉन्च के साथ 850 एनएम पर 2000 मेगाहर्ट्ज · किमी का प्रभावी मोडल बैंडविड्थ है, जो लगभग 300 मीटर तक 10 जीबीपीएस का समर्थन करता है। OM4 इसे लगभग 400 मीटर तक फैलाता है। मल्टीमोड फाइबर में रंगीन फैलाव भी मौजूद है, लेकिन इन दूरियों पर मोडल प्रभाव लगभग हमेशा बाध्यकारी बाधा होते हैं।
एकल -मोड फ़ाइबर लिंक: रंगीन फैलाव और पीएमडी
एक बार एकल -मोड फ़ाइबर का उपयोग करके मोडल फैलाव को हटा दिया जाता है, तो रंगीन फैलाव अगली चिंता का विषय बन जाता है। छोटे एकल -मोड लिंक (कुछ किलोमीटर) पर, संचित रंगीन फैलाव आमतौर पर 10G और उससे कम के लिए सिस्टम सहनशीलता के भीतर होता है। जैसे-जैसे दूरी दसियों या सैकड़ों किलोमीटर तक बढ़ती है, विशेष रूप से 10 जीबीपीएस और उससे अधिक की डेटा दरों पर, फैलाव प्रबंधन आवश्यक हो जाता है।
लम्बी दूरी में औरऑप्टिकल ट्रांसपोर्ट नेटवर्क (ओटीएन)सिस्टम, हर किलोमीटर पर रंगीन फैलाव यौगिक। 1550 एनएम पर जी.652 फाइबर पर 400 किमी का लिंक लगभग 6,800 पीएस/एनएम रंगीन फैलाव जमा करता है। मुआवजे के बिना, फैलाव का वह स्तर 2.5 जीबीपीएस सिग्नल को भी पुनर्प्राप्त करने योग्य नहीं बना देगा।
पीएमडी मुख्य रूप से 40 जीबीपीएस और उससे ऊपर, या पुराने फाइबर प्लांट पर एक प्रासंगिक कारक बन जाता है जहां पीएमडी गुणांक 0.5 पीएस/√किमी से अधिक हो सकता है। आधुनिक फाइबर में बहुत सख्त पीएमडी विनिर्देश हैं, और डीएसपी के साथ सुसंगत रिसीवर पारंपरिक प्रत्यक्ष जांच प्रणालियों की तुलना में काफी अधिक पीएमडी को सहन कर सकते हैं।
DWDM सिस्टम: प्रत्येक हानि यौगिक
घने तरंग दैर्ध्य में -विभाजन बहुसंकेतन (डीडब्ल्यूडीएम) C-बैंड में 40, 80, या अधिक चैनल ले जाने वाले सिस्टम में, फैलाव प्रबंधन वैकल्पिक नहीं है। प्रत्येक चैनल एक अलग तरंग दैर्ध्य पर बैठता है और फैलाव ढलान के कारण थोड़ी अलग मात्रा में रंगीन फैलाव जमा करता है। इसका मतलब है कि पूरे बैंड के लिए केवल एक बड़े सुधार की नहीं, बल्कि प्रति चैनल मुआवजे की आवश्यकता हो सकती है।
इसके अलावा, DWDM प्रणालियों में, रंगीन फैलाव और फाइबर नॉनलाइनरिटीज़ (स्वयं - चरण मॉड्यूलेशन, क्रॉस - चरण मॉड्यूलेशन, चार {{2 }} तरंग मिश्रण) के बीच बातचीत एक अधिक जटिल अनुकूलन समस्या पैदा करती है। सिस्टम डिज़ाइनर अक्सर जानबूझकर नॉनलाइनियर क्रॉसस्टॉक - को दबाने के लिए प्रति स्पैन एक छोटा अवशिष्ट फैलाव बनाए रखते हैं, यही कारण है कि "हर जगह शून्य फैलाव" वास्तव में डिज़ाइन लक्ष्य नहीं है।
ऑप्टिकल फाइबर फैलाव मुआवजा के तरीके
फाइबर चयन और तरंग दैर्ध्य योजना
फैलाव को प्रबंधित करने का सबसे बुनियादी तरीका किसी भी क्षतिपूर्ति हार्डवेयर को जोड़ने से पहले सही विकल्प बनाना है। इसमें अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त फाइबर प्रकार और ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य का चयन करना शामिल है।
नई तैनाती के लिए, मानक G.652.D सिंगल{1}}मोड फ़ाइबर मेट्रो और लंबी दूरी के नेटवर्क के लिए सबसे आम विकल्प बना हुआ है। अत्यधिक {{4}लंबी{{5}ढोना पनडुब्बी या स्थलीय लिंक के लिए, जी.654.ई कम -नुकसान फाइबर निर्दिष्ट किया जा सकता है। पुराने नेटवर्क में जहां G.653 फैलाव {{10} स्थानांतरित फाइबर स्थापित किया गया था, 1550 एनएम पर लगभग शून्य फैलाव एकल चैनल सिस्टम के लिए एक लाभ था, लेकिन चार तरंग मिश्रण - के कारण DWDM के लिए एक दायित्व बन गया, एक सबक जिसने कुछ अवशिष्ट फैलाव को बनाए रखने के महत्व को मजबूत किया।
तरंग दैर्ध्य योजना भी मायने रखती है। शून्य-फैलाव तरंग दैर्ध्य के निकट संचालन रंगीन फैलाव को कम करता है लेकिन गैर-रैखिक प्रभाव को बढ़ा सकता है। शून्य फैलाव से आगे संचालन करने से अरैखिक दमन की अनुमति मिलती है लेकिन मुआवजे की आवश्यकता होती है। कोई एक "सर्वश्रेष्ठ" तरंग दैर्ध्य नहीं है - सही विकल्प सिस्टम आर्किटेक्चर पर निर्भर करता है।
फैलाव क्षतिपूर्ति फाइबर (डीसीएफ) और फैलाव क्षतिपूर्ति मॉड्यूल (डीसीएम)
फैलाव क्षतिपूर्ति फाइबर एक विशेष फाइबर है जिसे बड़े नकारात्मक रंगीन फैलाव गुणांक के लिए इंजीनियर किया जाता है, आमतौर पर 1550 एनएम पर -80 से -120 पीएस/(एनएम·किमी) की सीमा में। लिंक में डीसीएफ की गणना की गई लंबाई डालकर, ट्रांसमिशन फाइबर से संचित सकारात्मक फैलाव को ऑफसेट किया जा सकता है। पैकेज्ड रूप में, इसे फैलाव क्षतिपूर्ति मॉड्यूल (डीसीएम) कहा जाता है।
एक व्यावहारिक संदर्भ के रूप में: 80 किमी मानक जी.652 फाइबर (जो 1550 एनएम पर लगभग {{2%), 360 पीएस/एनएम फैलाव जमा करता है) की भरपाई के लिए, −95 पीएस/(एनएम·किमी) के फैलाव गुणांक के साथ लगभग 14 किमी डीसीएफ की आवश्यकता होती है, जैसा कि में बताया गया हैडीसीएफ पर साइंसडायरेक्ट विश्वकोश प्रविष्टि.
डीसीएफ प्रभावी और अच्छी तरह से सिद्ध है, लेकिन यह ट्रेडऑफ़ की शुरुआत करता है। अतिरिक्त फाइबर सम्मिलन हानि जोड़ता है (आमतौर पर डीसीएफ के लिए 0.5-0.7 डीबी/किमी, ट्रांसमिशन फाइबर के लिए 0.2 डीबी/किमी), जिसके लिए अतिरिक्त प्रवर्धन की आवश्यकता हो सकती है और ऑप्टिकल सिग्नल को - से - शोर अनुपात में गिरावट आ सकती है। डीसीएफ में मानक फाइबर की तुलना में एक छोटा प्रभावी क्षेत्र होता है, जो इसे गैर-रेखीय प्रभावों के प्रति अधिक संवेदनशील बनाता है। इन ट्रेडऑफ़ का मूल्यांकन योग्यता के आंकड़े (एफओएम) का उपयोग करके किया जाता है, जिसे फैलाव गुणांक और क्षीणन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।
चिरप्ड फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग्स (एफबीजी)
एक चहचहाता हुआ फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग, ग्रेटिंग के साथ अलग-अलग स्थितियों से अलग-अलग तरंग दैर्ध्य को प्रतिबिंबित करके फैलाव की भरपाई करता है, जिससे तरंग दैर्ध्य पर निर्भर विलंब होता है। छोटी तरंगदैर्घ्य को झंझरी के सामने के पास परावर्तित किया जा सकता है जबकि लंबी तरंगदैर्घ्य परावर्तित होने से पहले गहराई तक जाती है, या इसके विपरीत। परिणाम एक नियंत्रणीय समूह विलंब है जो रंगीन फैलाव को संतुलित कर सकता है।
डीसीएफ की तुलना में, एफबीजी आधारित कम्पेसाटर कॉम्पैक्ट होते हैं, कम सम्मिलन हानि होती है, और नगण्य गैर-रेखीय विरूपण पेश करते हैं, जैसा कि में वर्णित हैफैलाव मुआवजे पर आरपी फोटोनिक्स विश्वकोश. हालाँकि, वे समूह विलंब तरंग - से विलंब विशेषता - में छोटे आवधिक बदलाव से पीड़ित हो सकते हैं जो सिग्नल विरूपण का कारण बन सकता है। आधुनिक विनिर्माण ने इस मुद्दे को काफी हद तक कम कर दिया है, लेकिन यह उच्च प्रदर्शन प्रणालियों के लिए एक डिज़ाइन विचार बना हुआ है।
इलेक्ट्रॉनिक फैलाव मुआवजा (ईडीसी) और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी)
सभी फैलाव क्षतिपूर्ति ऑप्टिकल डोमेन में नहीं होती है। रिसीवर पर इलेक्ट्रॉनिक फैलाव मुआवजा और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग फाइबर फैलाव द्वारा शुरू की गई कई विकृतियों को बराबर कर सकता है।
आधुनिक सुसंगत ऑप्टिकल सिस्टम में - 100G, 200G, 400G, और इससे आगे - DSP{4}} आधारित मुआवजा रिसीवर आर्किटेक्चर का एक मूलभूत हिस्सा है। सुसंगत रिसीवर ऑप्टिकल सिग्नल के आयाम और चरण दोनों को पुनर्प्राप्त करते हैं, जो डीएसपी इंजन को रंगीन फैलाव, पीएमडी और अन्य रैखिक हानियों को डिजिटल रूप से उलटने के लिए पर्याप्त जानकारी देता है। यह एक कारण है कि सुसंगत 100G सिस्टम अक्सर बिना किसी इनलाइन ऑप्टिकल फैलाव क्षतिपूर्ति मॉड्यूल के हजारों किलोमीटर G.652 फाइबर पर काम कर सकते हैं।
10G पर प्रत्यक्ष {{0}पता लगाने वाली प्रणालियों के लिए, इलेक्ट्रॉनिक इक्वलाइज़ेशन (फ़ीड {{2}फ़ॉरवर्ड इक्वलाइज़ेशन, अधिकतम-संभावना अनुक्रम अनुमान) फैलाव को सीमित पहुंच बढ़ा सकता है, लेकिन सुसंगत डीएसपी की तुलना में अधिक मामूली सुधार के साथ। पुराने लिंक को अपग्रेड करते समय, ऑप्टिकल कंपंसेशन (डीसीएम) जोड़ने और अपग्रेड करने के बीच विकल्प चुनना होगासुसंगत ट्रांसीवरअंतर्निहित डीएसपी के साथ लागत, अपेक्षित यातायात वृद्धि और मौजूदा एम्पलीफायर बुनियादी ढांचे पर निर्भर करता है।
क्यों "शून्य फैलाव" हमेशा लक्ष्य नहीं होता?
फ़ाइबर ऑप्टिक्स में नए इंजीनियर कभी-कभी मानते हैं कि आदर्श लिंक में हर जगह शून्य शुद्ध फैलाव होगा। व्यवहार में, यह अक्सर सर्वोत्तम डिज़ाइन लक्ष्य नहीं होता है। इसके दो कारण हैं:
सबसे पहले, डब्लूडीएम सिस्टम में, शून्य फैलाव के करीब काम करने से कुछ गैर-रैखिक हानियां - बढ़ जाती हैं, विशेष रूप से चार {{1}तरंग मिश्रण - जो चैनलों के बीच क्रॉसस्टॉक का कारण बन सकता है। प्रत्येक अवधि में स्थानीय फैलाव का एक मध्यम स्तर बनाए रखना वास्तव में इन प्रभावों को दबा देता है। कुल संचित फैलाव की भरपाई लिंक के अंत में या आवधिक क्षतिपूर्ति साइटों पर की जाती है।
दूसरा, फैलाव को अधिक सुधारने से अपनी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। यदि मुआवजा सटीक रूप से वास्तविक संचित फैलाव (तापमान भिन्नता, फाइबर उम्र बढ़ने और तरंग दैर्ध्य पर निर्भर फैलाव ढलान को ध्यान में रखते हुए) से मेल नहीं खाता है, तो शेष बेमेल प्रदर्शन को ख़राब कर सकता है। यही कारण है कि उद्योग "फैलाव उन्मूलन" के बजाय "फैलाव प्रबंधन" शब्द का उपयोग करता है। लक्ष्य शुद्ध फैलाव को एक स्वीकार्य विंडो के भीतर रखना है, न कि इसे हर बिंदु पर बिल्कुल शून्य पर मजबूर करना है।
यह कैसे तय करें कि आपके लिंक को फैलाव मुआवजे की आवश्यकता है या नहीं
फैलाव मुआवजे को एक डिफ़ॉल्ट आवश्यकता के रूप में मानने के बजाय, इन नैदानिक प्रश्नों पर काम करें:
आपका फाइबर प्रकार क्या है?यदि आप उपयोग कर रहे हैंमल्टीमोड फाइबर, मोडल फैलाव आपकी प्राथमिक चिंता है, और आप इसे फ़ाइबर ग्रेड चयन और लॉन्च स्थितियों के माध्यम से संबोधित करते हैं - डीसीएम या एफबीजी के माध्यम से नहीं। यदि आप एकल-मोड फ़ाइबर पर हैं, तो अगले प्रश्न पर जारी रखें।
लिंक दूरी और डेटा दर क्या है?एक मोटे दिशानिर्देश के रूप में, 1550 एनएम पर जी.652 फाइबर पर लगभग 60-80 किमी पर 10 जीबीपीएस एनआरजेड सिग्नल के लिए रंगीन फैलाव महत्वपूर्ण हो जाता है। 2.5 जीबीपीएस पर, सहनशीलता कई सौ किलोमीटर तक फैली हुई है। 40 जीबीपीएस पर, फैलाव सीमा बिना मुआवजे के लगभग 4-6 किमी तक गिर जाती है। उच्चतर -ऑर्डर मॉड्यूलेशन प्रारूप (100जी+ सुसंगत प्रणालियों में प्रयुक्त) की अपनी फैलाव सहनशीलता विशेषताएं होती हैं।
क्या यह एक विरासती लिंक है या नया निर्माण है?लीगेसी फाइबर प्लांट पर, एम्पलीफायर साइटों पर डीसीएम जोड़ना एक सामान्य और सिद्ध दृष्टिकोण है। नई तैनाती के लिए, सही फाइबर प्रकार का चयन करना और डीएसपी के साथ सुसंगत ट्रांसीवर की योजना बनाना शुरू से ही ऑप्टिकल मुआवजे के निर्माण की तुलना में अधिक लागत प्रभावी हो सकता है।
आप किस रिसीवर तकनीक का उपयोग कर रहे हैं?डीएसपी के साथ एक सुसंगत रिसीवर डिजिटल रूप से हजारों पीएस/एनएम रंगीन फैलाव की भरपाई कर सकता है। एक प्रत्यक्ष -डिटेक्शन रिसीवर में बहुत कम सहनशीलता होती है।ट्रांसीवर मॉड्यूलफैलाव बजट गणना के लिए विशिष्टता एक महत्वपूर्ण इनपुट है।
क्या पीएमडी एक कारक है?अपने फाइबर प्लांट के पीएमडी लक्षण वर्णन की जाँच करें। आधुनिक जी.652.डी फाइबर पर, पीएमडी 40 जीबीपीएस से नीचे चिंता का विषय होने की संभावना नहीं है। अज्ञात पीएमडी इतिहास वाले पुराने फाइबर पर, तैनाती से पहले परीक्षण की सलाह दी जाती है।
व्यावहारिक परिदृश्य: फैलाव ज्ञान को वास्तविक लिंक पर लागू करना
परिदृश्य 1: एंटरप्राइज़ डेटा सेंटर मल्टीमोड लिंक
10 जीबीपीएस (850 एनएम) पर ओएम4 मल्टीमोड फाइबर का उपयोग करके 150 मीटर दूर दो इमारतों को जोड़ने वाला एक कैंपस डेटा सेंटर। इस दूरी पर, मोडल बैंडविड्थ OM4 विनिर्देश (4700 मेगाहर्ट्ज·किमी प्रभावी मोडल बैंडविड्थ) के भीतर है। 850 एनएम पर रंगीन फैलाव मौजूद है लेकिन इस लंबाई पर नगण्य है। किसी समर्पित फैलाव मुआवजे की आवश्यकता नहीं है। प्राथमिक डिज़ाइन विचार उचित सुनिश्चित करना हैकेबल स्थापनागुणवत्ता और कनेक्टर की सफाई बनाए रखेंनिविष्ट वस्तु का नुकसानबजट के भीतर.
परिदृश्य 2: 10 जीबीपीएस पर मेट्रो सिंगल -मोड लिंक
एक महानगरीय नेटवर्क ऑपरेटर 1550 एनएम पर G.652.D फाइबर के 120 किमी से अधिक 10G DWDM चला रहा है। संचित रंगीन फैलाव लगभग 2,040 पीएस/एनएम है। यह 10जी एनआरजेड डायरेक्ट-डिटेक्शन रिसीवर (लगभग 1,000-1,200 पीएस/एनएम) के लिए सामान्य सहनशीलता विंडो से अधिक है। नेट फैलाव को सहनशीलता के भीतर लाने के लिए ऑपरेटर मध्य-स्पैन एम्पलीफायर साइट पर एक डीसीएम तैनात करता है। इस आधुनिक फाइबर पर पीएमडी 0.1 पीएस/√किमी से काफी नीचे है और 10 जीबीपीएस पर अलग से उपचार की आवश्यकता नहीं है।
परिदृश्य 3: लंबा -ढोना सुसंगत 100जी परिवहन
प्रत्येक 80 किमी पर ईडीएफए एम्प्लीफिकेशन के साथ जी.652.डी फाइबर का उपयोग करते हुए 800 किमी का लंबा {{0}हॉल लिंक, 100जी डीपी-क्यूपीएसके ट्रैफिक ले जाता है। कुल संचित रंगीन फैलाव 13,000 पीएस/एनएम से अधिक है। हालाँकि, सुसंगत रिसीवर का डीएसपी डिजिटल रूप से रंगीन फैलाव की भरपाई करता है, जिससे इनलाइन डीसीएम की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। एम्पलीफायर साइट डिज़ाइन ऑप्टिकल फैलाव मुआवजे के बजाय शोर आंकड़ा प्रबंधन और ओएसएनआर अनुकूलन पर केंद्रित है। सुसंगत रिसीवर की पीएमडी सहनशीलता आम तौर पर डीजीडी की 20-30 पीएस है, जो इस फाइबर प्लांट के उत्पादन से काफी ऊपर है। शुद्ध परिणाम एक ही मार्ग पर पुराने 10जी प्रत्यक्ष जांच प्रणाली की तुलना में एक सरल, कम लागत वाली एम्पलीफायर श्रृंखला है।
फाइबर फैलाव का मूल्यांकन करते समय सामान्य गलतियाँ
क्षीणन के साथ भ्रमित करने वाला फैलाव।जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, ये अलग-अलग हानियाँ हैं। एक लिंक जो अपने ऑप्टिकल पावर बजट को पार कर जाता है, फिर भी अत्यधिक फैलाव के कारण विफल हो सकता है। हमेशा दोनों बजटों की गणना करें।
सभी फैलाव प्रकारों को विनिमेय मानना।मल्टीमोड फाइबर में मोडल फैलाव, सिंगल मोड फाइबर में रंगीन फैलाव, और पीएमडी विभिन्न तंत्रों के कारण होते हैं, विभिन्न सिस्टम प्रकारों को प्रभावित करते हैं, और विभिन्न शमन रणनीतियों की आवश्यकता होती है। मल्टीमोड लिंक पर डीसीएम का उपयोग करना, या एक सुसंगत रिसीवर के साथ मोडल बैंडविड्थ समस्याओं को ठीक करने का प्रयास करना, प्रौद्योगिकी का गलत उपयोग होगा।
यह मानते हुए कि मुआवजे की हमेशा आवश्यकता होती है।अनेकफाइबर ऑप्टिक पैच कॉर्डकनेक्शन और छोटे -पहुंच लिंक अपनी फैलाव सहनशीलता के भीतर अच्छी तरह से काम करते हैं। अनावश्यक क्षतिपूर्ति हार्डवेयर जोड़ने से लागत, प्रविष्टि हानि और सिस्टम जटिलता बढ़ जाती है। हमेशा लिंक बजट से शुरुआत करें, डिफ़ॉल्ट धारणा से नहीं।
फैलाव ढलान की अनदेखी.डीडब्ल्यूडीएम प्रणालियों में, रंगीन फैलाव गुणांक तरंग दैर्ध्य बैंड में भिन्न होता है। एक डीसीएम जो केंद्र चैनल को पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करता है वह किनारे के चैनलों को महत्वपूर्ण अवशिष्ट फैलाव के साथ छोड़ सकता है। ब्रॉडबैंड सिस्टम के लिए ढलान {{2}मिलान मुआवजा मॉड्यूल या प्रति {{3}चैनल ट्यून करने योग्य कम्पेसाटर की आवश्यकता हो सकती है।
फाइबर प्लांट रिकॉर्ड की अनदेखी।मुआवजे को डिजाइन करने के लिए स्थापित फाइबर प्रकार, लंबाई और मापा फैलाव का सटीक ज्ञान आवश्यक है। वास्तविक संयंत्र डेटा उपलब्ध होने पर सामान्य मूल्यों को मानना डिज़ाइन मार्जिन बर्बादी का एक सामान्य स्रोत है या, इससे भी बदतर, मुआवजे के तहत।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
सरल शब्दों में ऑप्टिकल फाइबर फैलाव क्या है?
यह फाइबर के माध्यम से यात्रा करते समय प्रकाश दालों का प्रसार है, जो अलग-अलग समय पर आने वाले सिग्नल के विभिन्न हिस्सों के कारण होता है। इसका परिणाम धुंधली दालें हैं जो प्रेषित डेटा को पुनर्प्राप्त करने की रिसीवर की क्षमता को कम कर देती हैं।
ऑप्टिकल फाइबर फैलाव के मुख्य प्रकार क्या हैं?
तीन मुख्य श्रेणियां हैं मोडल फैलाव (मल्टीमोड फाइबर में प्रमुख), रंगीन फैलाव (एकल -मोड फाइबर में प्रमुख), और ध्रुवीकरण मोड फैलाव (एकल{1}}मोड सिस्टम में उच्च बिट दर पर प्रासंगिक)। रंगीन फैलाव आगे चलकर सामग्री फैलाव और वेवगाइड फैलाव से बना है।
एकल-मोड फ़ाइबर में किस प्रकार का फैलाव सबसे अधिक मायने रखता है?
अधिकांश एकल{0}}मोड फ़ाइबर लिंक के लिए रंगीन फैलाव प्राथमिक चिंता का विषय है। पीएमडी 40 जीबीपीएस और उससे अधिक पर अतिरिक्त रूप से प्रासंगिक हो जाता है, विशेष रूप से उच्च पीएमडी गुणांक वाले पुराने फाइबर पर। एकल मोड फ़ाइबर में मोडल फैलाव नहीं होता है क्योंकि केवल एक मोड ही प्रसारित होता है।
रंगीन फैलाव की भरपाई कैसे की जाती है?
तीन मुख्य दृष्टिकोण हैं: डीसीएफ/डीसीएम या फाइबर ब्रैग झंझरी का उपयोग करके ऑप्टिकल मुआवजा; रिसीवर पर डीएसपी का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक मुआवजा (विशेषकर सुसंगत प्रणालियों में); और उचित फाइबर प्रकार के चयन और तरंग दैर्ध्य योजना के माध्यम से रोकथाम। आधुनिक नेटवर्क में, सुसंगत रूप से डीएसपी आधारित मुआवजाऑप्टिकल ट्रांसीवरउच्च गति लिंक के लिए डिफ़ॉल्ट दृष्टिकोण तेजी से बढ़ रहा है।
क्या प्रत्येक फाइबर लिंक को फैलाव मुआवजे की आवश्यकता है?
नहीं, छोटे लिंक और कम गति वाली प्रणालियाँ अक्सर बिना किसी समर्पित मुआवजे के अपनी फैलाव सहनशीलता के भीतर अच्छी तरह से काम करती हैं। आवश्यकता फाइबर प्रकार, दूरी, डेटा दर, तरंग दैर्ध्य और रिसीवर संवेदनशीलता के संयुक्त प्रभाव पर निर्भर करती है। किसी भी मुआवजे के फैसले से पहले हमेशा एक उचित लिंक बजट गणना होनी चाहिए।
ऑप्टिकल फाइबर में फैलाव का क्या कारण है?
ऑप्टिकल सिग्नल के घटकों के बीच प्रसार गति में अंतर के कारण फैलाव होता है। मल्टीमोड फाइबर में, अलग-अलग स्थानिक मोड अलग-अलग रास्तों पर यात्रा करते हैं। एकल -मोड फ़ाइबर में, फ़ाइबर की सामग्री और वेवगाइड गुणों के कारण अलग-अलग तरंग दैर्ध्य अलग-अलग गति से यात्रा करते हैं। फ़ाइबर में द्विअपवर्तन के कारण दो ध्रुवीकरण अवस्थाओं में अलग-अलग देरी का अनुभव होता है।
क्या शून्य फैलाव हमेशा आदर्श लक्ष्य होता है?
व्यवहार में नहीं. डब्लूडीएम प्रणालियों में, प्रत्येक फाइबर स्पैन में स्थानीय फैलाव की एक छोटी मात्रा चार - तरंग मिश्रण जैसी गैर-रैखिक हानि को दबाने में मदद करती है। इंजीनियरिंग का लक्ष्य रिसीवर पर स्वीकार्य विंडो के भीतर शुद्ध फैलाव का प्रबंधन करना है, न कि लिंक के हर बिंदु पर इसे खत्म करना।
निष्कर्ष
ऑप्टिकल फाइबर फैलाव, क्षीणन और गैर-रेखीय प्रभावों के साथ-साथ फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क में मूलभूत संचरण हानियों में से एक है। यह समझना कि किस प्रकार का फैलाव आपके विशिष्ट सिस्टम - मोडल, क्रोमैटिक, या पीएमडी - को प्रभावित करता है, प्रभावी प्रबंधन की दिशा में पहला कदम है। अगला कदम लिंक के लिए सही शमन रणनीति का मिलान करना है: फाइबर चयन, ऑप्टिकल मुआवजा, इलेक्ट्रॉनिक मुआवजा, या बस यह पुष्टि करना कि किसी मुआवजे की आवश्यकता नहीं है।
साथ काम करने वाले इंजीनियरों के लिएएकल-मोड फ़ाइबरमेट्रो और लंबी दूरी के नेटवर्क में, रंगीन फैलाव प्रबंधन एक मुख्य डिज़ाइन अनुशासन बना हुआ है। तैनात करने वालों के लिएमल्टीमोड फाइबरछोटी पहुंच वाले अनुप्रयोगों में, मोडल बैंडविड्थ सीमाओं को समझना भी उतना ही महत्वपूर्ण है। और जैसे-जैसे सुसंगत डीएसपी आगे बढ़ना जारी रखता है, "फैलाव{{2}सीमित" और "डीएसपी-प्रबंधनीय" के बीच की सीमा बढ़ती रहती है - जिससे फैलाव को एक घटक समाधान के बजाय एक सिस्टम{5}स्तरीय इंजीनियरिंग समस्या के रूप में देखना पहले से कहीं अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है।
