كيف يختلف جهاز الإرسال البصري المعدل بشكل مباشر 1550 نانومتر عن الأنظمة المعدلة خارجيًا؟

في اتصالات الألياف الضوئية الحديثة، تعد أجهزة الإرسال الضوئية مكونات مهمة لنقل البيانات عبر مسافات طويلة بأقل قدر من الخسارة. من بين هذه الأنظمة، يتم استخدام أنظمة الطول الموجي 1550 نانومتر على نطاق واسع بسبب انخفاض توهين الألياف والتوافق مع الألياف القياسية أحادية الوضع. يمكن تصنيف أجهزة الإرسال الضوئية على أنها مُشكَّلة بشكل مباشر أو مُشكَّلة خارجيًا، ولكل منها مبادئ تشغيلية ومزايا تطبيقية متميزة.

يعد فهم الاختلافات بين أجهزة الإرسال 1550 نانومتر المعدلة بشكل مباشر وخارجي أمرًا ضروريًا لمصممي الشبكات والمهندسين ومتكاملي الأنظمة الذين يهدفون إلى تحسين الأداء والموثوقية والتكلفة في الشبكات البصرية.

مبادئ التعديل المباشر

أ 1550nm الارسال البصري التضمين مباشرة (DM-OTX) ينظم شدة ضوء الليزر مباشرة عن طريق تغيير تيار الحقن لصمام الثنائي الليزري. تعمل إشارة البيانات الكهربائية على تشغيل الليزر، مما ينتج عنه نبضات ضوئية تتوافق مع الأصفار والواحدات الرقمية. يعمل هذا الأسلوب على تبسيط التصميم وتقليل عدد المكونات وتقليل التكلفة، مما يجعل أجهزة إرسال DM مناسبة للتطبيقات القصيرة إلى المتوسطة المدى.

ومع ذلك، تواجه أجهزة الليزر المعدلة بشكل مباشر قيودًا جوهرية مثل التغريد - وهو تباين التردد المرتبط بتعديل الكثافة - والذي يمكن أن يؤدي إلى تشتت الإشارة عبر مسافات طويلة، مما يحد من مدى الإرسال الفعال دون تعويض إضافي للتشتت.

مبادئ التعديل الخارجي

تعمل أجهزة الإرسال الضوئية المعدلة خارجيًا (EM-OTX) باستخدام ليزر الموجة المستمرة (CW) ومُعدِّل خارجي، عادةً ما يكون مُعدِّل Mach-Zehnder (MZM)، لتشفير البيانات على الناقل البصري. يفصل هذا النهج توليد الليزر عن عملية التعديل، مما يقلل من التغريد ويتيح نقلًا عالي السرعة مع تقليل عقوبات التشتت.

يوفر التعديل الخارجي سلامة إشارة فائقة عبر الشبكات طويلة المدى، وأنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM)، وشبكات المترو والشبكات الأساسية عالية السرعة، ولكنه يأتي بتكلفة أعلى وتعقيد متزايد مقارنة بالتعديل المباشر.

مقارنة الأداء

أpplications and Use Cases

تُستخدم أجهزة الإرسال 1550 نانومتر المعدلة بشكل مباشر بشكل شائع في شبكات الوصول وأنظمة الكيبل التلفزيوني ووصلات المترو قصيرة المدى حيث تعتبر كفاءة التكلفة ومسافات الإرسال المعتدلة من الأولويات. وهي مناسبة للشبكات الضوئية المنفعلة (PONs) والروابط البسيطة من نقطة إلى نقطة.

من ناحية أخرى، تعتبر أجهزة الإرسال المعدلة خارجيًا مثالية للاتصالات طويلة المدى وشبكات العمود الفقري DWDM والأنظمة البحرية والوصلات البينية لمراكز البيانات عالية السرعة. يسمح التغريد المنخفض وجودة الإشارة المحسنة بوصول ممتد وكفاءة طيفية أعلى.

أdvantages and Limitations

أdvantages of Direct Modulation

• تصميم فعال من حيث التكلفة وصغير الحجم مع مكونات أقل.
• سهولة التكامل في شبكات الوصول وأنظمة PON.
• استهلاك منخفض للطاقة مناسب للمنشآت الصغيرة.

حدود التعديل المباشر

• غرد عالية تؤدي إلى مسافة انتقال محدودة.
• انخفاض الحد الأقصى لمعدلات البيانات مقارنة بالتعديل الخارجي.
• أكثر حساسية لتأثيرات تشتت الألياف.

أdvantages of External Modulation

• الحد الأدنى من التغريد، مما يتيح الإرسال لمسافات طويلة.
• يدعم معدلات البيانات عالية السرعة (≥40 جيجابت في الثانية) للشبكات الأساسية.
• جودة إشارة أفضل وكفاءة طيفية لتطبيقات DWDM.

حدود التعديل الخارجي

• تكلفة أعلى وتصميم أكثر تعقيدًا.
• يتطلب التحكم الدقيق في انحياز المغير ودرجة الحرارة.
• مساحة أكبر مقارنة بالأنظمة المعدلة مباشرة.

اعتبارات التصميم لنشر الشبكة

يجب أن يأخذ مهندسو الشبكات في الاعتبار المفاضلات بين التكلفة ومسافة الإرسال ومعدل البيانات والظروف البيئية عند الاختيار بين أجهزة إرسال 1550 نانومتر معدلة بشكل مباشر وخارجي. تشمل العوامل الرئيسية نوع الألياف، والتشتت اللوني، والطاقة الضوئية المطلوبة، وقابلية تطوير النظام.

يُفضل التعديل المباشر للروابط الأقصر والحساسة من حيث التكلفة، في حين أن التعديل الخارجي هو الخيار للشبكات طويلة المدى وعالية السرعة والتي تدعم DWDM حيث لا يمكن المساس بالأداء.

الاستنتاج

تخدم أجهزة الإرسال الضوئية المعدلة بشكل مباشر والمعدلة خارجيًا مقاس 1550 نانومتر أدوارًا مختلفة في شبكات الألياف الضوئية. يوفر التعديل المباشر البساطة والفعالية من حيث التكلفة والأداء المناسب للمسافات القصيرة إلى المتوسطة، في حين يوفر التعديل الخارجي سلامة إشارة فائقة وقدرة على المسافات الطويلة ودعم عالي السرعة للشبكات الأساسية.

يعتمد اختيار جهاز الإرسال المناسب على متطلبات التطبيق وتصميم الشبكة واعتبارات الميزانية. إن فهم الاختلافات التقنية يضمن الأداء الأمثل للنظام، والحد الأدنى من تدهور الإشارة، والنشر الفعال لشبكات اتصالات الألياف الضوئية الحديثة.