OSNRን መረዳት፡ በኦፕቲካል ግንኙነት ውስጥ ቁልፍ መለኪያ

በፍጥነት በማደግ ላይ ባለው የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን መልክአ ምድራዊ አቀማመጥ የኦፕቲካል ሲግናል ወደ ጫጫታ ሬሾ (OSNR) የመረጃ ስርጭትን ጥራት እና አስተማማኝነት የሚወስን ወሳኝ መለኪያ ሆኖ ይቆማል። እ.ኤ.አ. ከኦገስት 2025 ጀምሮ ለከፍተኛ የመተላለፊያ ይዘት ያለው አለም አቀፍ ግፊት - በ 5ጂ ፣ በCloud ኮምፒውተር እና የላቀ ምርምር - ጠንካራ የኦፕቲካል አውታረ መረቦች አስፈላጊነትን አጠናክሯል። እስከ 100 ኪሎ ሜትር ርቀት ላይ ከ400 Gbps በሚበልጥ የመተላለፊያ ይዘት እስከ 100 ኪሎ ሜትር ርቀት ላይ እንደ ብርሃን ምት መረጃን የሚያስተላልፉ የፋይበር ኦፕቲክ ሲስተሞች፣ በጩኸት መካከል የሲግናል ትክክለኛነትን ለማረጋገጥ በ OSNR ላይ ይተማመናሉ። ይህ መመሪያ ከCommMesh የመፍትሄ ሃሳቦችን ለኢንጂነሮች እና ባለሙያዎች የተዘጋጀውን የ OSNR ፅንሰ-ሃሳብ፣ ልኬቱን፣ በመተግበሪያዎች ላይ ያለውን ጠቀሜታ እና የወደፊት አንድምታዎችን ይዳስሳል።

በኦፕቲካል አውታረ መረቦች ውስጥ የ OSNR መግቢያ

OSNR፣ ወይም የጨረር ሲግናል-ወደ-ጫጫታ ሬሾ፣የሲግናል ሃይል እና የድምጽ ሃይል ጥምርታ በኦፕቲካል ሲስተም ውስጥ ይለካል፣በተለምዶ በዲሲብልስ (ዲቢ) ይገለጻል። እንደ Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs) ካሉ ኦፕቲካል ማጉያዎች እንደ አምፕሊፋይድ ድንገተኛ ልቀትን (ASE) ካሉ ከበስተጀርባ ጫጫታ አንፃር የሚፈለገው የኦፕቲካል ምልክት ምን ያህል እንደሚታይ ይለካል። በዘመናዊ የፋይበር ኦፕቲክ ኔትወርኮች, የት መመናመን 0.2 ዲቢቢ/ኪሜ ሊደርስ ይችላል እና ሲስተሞች ብዙ የሞገድ ርዝመቶችን ይደግፋሉ እንደ የሞገድ ርዝመት ክፍፍል ብዜት (ሞገድ)WDMየቢት ስህተት ተመኖችን (BER)ን ከ10^-12 በታች ለማግኘት ከፍተኛ OSNR ማቆየት አስፈላጊ ነው። ኔትወርኮች በሴኮንድ ቴራቢትን ለማስተናገድ ሲመዘኑ፣ OSNRን መረዳት እና ማመቻቸት የኔትወርክ ዲዛይን እና አፈፃፀም የማዕዘን ድንጋይ ሆኗል።

የ OSNR መሰረታዊ ነገሮች

OSNR እንደሚከተለው ይገለጻል፡-

OSNR=10⋅log⁡10(PsignalPnoise) OSNR = 10 \cdot \log_{10} \left( \frac{P_{\text{signal}}}}{P_{\text{noise}}} \ቀኝ) OSNR=10⋅log10​(Pnoise)

Psignal P_{\text{signal}} Psignal የኦፕቲካል ሲግናል ሃይል ሲሆን Pnoise P_{\text{noise}} ፕኖይስ በተመሳሳይ ባንድዊድዝ ውስጥ ያለው የጩኸት ሃይል ነው፣በተለምዶ ከ0.1 nm በላይ (12.5 GHz በ1550 nm) ይለካል። ቁልፍ ገጽታዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

1. የጩኸት ምንጮች
   • የጨመረው ድንገተኛ ልቀት (ASE)በ EDFAs የተፈጠረ፣ በየ 80-100 ኪ.ሜ ጫጫታ በረጅም ርቀት ስርዓቶች ውስጥ ይጨምራል።
   • ቀጥተኛ ያልሆኑ ተፅዕኖዎችእንደ ባለ አራት-ሞገድ ድብልቅ እና የራስ-ደረጃ ማስተካከያ ፣ በከፍተኛ ኃይል ፣ ጥቅጥቅ ያሉ WDM ስርዓቶች።
   • የማገናኛ እና የተከፋፈሉ ኪሳራዎችበእያንዳንዱ የ 0.1 ዲቢቢ ኪሳራ ነጥብ ጫጫታ ያበርክቱ።
2. የተለመዱ የOSNR እሴቶች
   • የረጅም ርቀት ስርዓቶች: 20-30 dB, ለ 40 Gbps ሰርጦች በቂ.
   • የሜትሮ ኔትወርኮች፡ 15-25 ዲቢቢ፣ ከ50 ኪሎ ሜትር በላይ 10 Gbps በመደገፍ።
   • ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡ OSNR በአንድ ማጉያ ደረጃ በ1 ዲቢቢ ይቀንሳል፣ ይህም ትክክለኛ የትርፍ ቁጥጥር ያስፈልገዋል።
3. በአፈጻጸም ላይ ተጽእኖ
   • የ 3 ዲቢ OSNR ቅነሳ BERን ከ 10 ^ -12 ወደ 10 ^ -9 ሊጨምር ይችላል ፣ ይህም እንደገና ማስተላለፍን እና መዘግየትን ያስከትላል።
   • ከፍተኛ OSNR (ለምሳሌ፡ 35 ዲቢቢ) በ400 Gbps ስርዓቶች ውስጥ ወጥነት ያለው ለማወቅ ወሳኝ ነው።

የ OSNR መለኪያ እና ደረጃዎች

OSNR የሚለካው እንደ ኦፕቲካል ስፔክትረም ተንታኞች (OSAs) ልዩ መሳሪያዎችን በመጠቀም ሲሆን ይህም የሲግናል እና የድምጽ ሃይልን በ0.1 nm መስኮት ይፈታል። ደረጃዎች እና ልምዶች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

1. ITU-T ምክሮች
   • ITU-T G.697 የ OSNR መለኪያን ለDWDM ስርዓቶች ይገልጻል፣ የ 0.1 nm የማጣቀሻ ባንድዊድዝ ይመክራል።
   • ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡ የኢንተርፖላሽን ዘዴዎች በከፍተኛ ጥግግት ሲስተሞች ውስጥ ከባንዱ ውጪ ያለውን ድምጽ ያስተካክላሉ።
2. ተግባራዊ ተግዳሮቶች
   • በደብልዩዲኤም ውስጥ ከአጎራባች ቻናሎች የሚመጣው የባንድ ጫጫታ ንባቦችን ሊያዛባ ይችላል፣ የፖላራይዜሽን ጥገኛ ቴክኒኮችን ይፈልጋል።
   • መፍትሄ፡ በ2025 በዋና አገልግሎት አቅራቢዎች እንደተወሰደው የውስጠ-አገልግሎት ክትትልን በ99% ትክክለኛነት መጠቀም።
3. ገደቦች
   • 400 Gbps ሲስተሞች OSNR> 25 dB ያስፈልጋቸዋል፣ 100 Gbps ግን> 18 dB ያስፈልገዋል፣ በእያንዳንዱ የኢንዱስትሪ መመዘኛዎች።

በኦፕቲካል ሲስተምስ ውስጥ የ OSNR መተግበሪያዎች

የ OSNR ሚና በተለያዩ የጨረር ግንኙነት ሁኔታዎች ውስጥ ወሳኝ ነው።

1. ቴሌኮሙኒኬሽን
   • የረጅም ርቀት ኔትወርኮች ከ1000 ኪ.ሜ በላይ የሲግናል ጥራትን ለመጠበቅ በ OSNR ላይ ይተማመናሉ፣ ኢዲኤፍኤዎች በየ 80 ኪሜው ኃይል ይጨምራሉ።
   • የሜትሮ ኔትወርኮች የ10 Gbps መረጋጋትን ለማረጋገጥ OSNRን ይጠቀማሉ፣ ለ 5G backhaul ወሳኝ።
   • አጠቃላይ አጠቃቀም፡ ከፍተኛ OSNR ጥቅጥቅ ያለ የሞገድ ርዝመት ብዜት ማባዛትን ይደግፋል፣ የቴራቢት አቅምን ያስችላል።
2. የውሂብ ማዕከሎች
   • የአጭር ክልል ማገናኛዎች (100–500 ሜትር) የ100 Gbps ትራፊክን በብዙ ሞድ ፋይበር ለመቆጣጠር OSNR> 20dB ያስፈልጋቸዋል።
   • በሃይፐርኬል ፋሲሊቲዎች ውስጥ ወጥነት ያለው ማወቂያ ከስህተት-ነጻ 400 Gbps 30 ዲቢቢ OSNR ይፈልጋል።
   • አጠቃላይ አጠቃቀም፡- ከፍተኛ መጠጋጋት ባለ ብዙ መደርደሪያ አካባቢዎች ውስጥ አስተማማኝነትን ያረጋግጣል።
3. ሳይንሳዊ ምርምር
   • ከፍተኛ OSNR (35 ዲቢቢ) ለኳንተም ግንኙነት ሙከራዎች አስፈላጊ ነው፣ ስሜታዊ በሆኑ መለኪያዎች ውስጥ ድምጽን ይቀንሳል።
   • የርቀት ዳሰሳ መተግበሪያዎች፣ እንደ የመሬት መንቀጥቀጥ ክትትል፣ ከ1000 ኪሎ ሜትር በላይ በ25 ዲቢቢ OSNR ላይ ይተማመናሉ።
   • አጠቃላይ አጠቃቀም፡ በላቁ ላቦራቶሪዎች ውስጥ ትክክለኛ የውሂብ ማስተላለፍን ይደግፋል።
4. የኢንዱስትሪ እና መከላከያ
   • ጠንካራ OSNR (20 ዲቢቢ) ከ500 ኪ.ሜ በላይ በወታደራዊ አውታረ መረቦች ውስጥ ደህንነቱ የተጠበቀ እና ከድምጽ-ነጻ ግንኙነትን ያረጋግጣል።
   • የኢንዱስትሪ ቁጥጥር ስርዓቶች በአስቸጋሪ ሁኔታዎች ውስጥ ለ 10 Gbps አስተማማኝነት 15 dB OSNR ይጠቀማሉ.
   • አጠቃላይ አጠቃቀም፡ በኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነት አፈጻጸምን ያቆያል።

OSNR ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድሩ ምክንያቶች

በኦፕቲካል ኔትወርኮች ውስጥ በርካታ አካላት በ OSNR ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ፡

1. ማጉያ ክፍተት
   • የተጠጋ ክፍተት (50 ኪሜ) OSNR በ2-3 ዲቢቢ ያሻሽላል ነገር ግን ወጪን ይጨምራል; 100 ኪሜ መደበኛ ነው.
   • ቴክኒካል ማስታወሻ፡ በ40 ቻናሎች ላይ ጠፍጣፋነትን ማግኘት (<1dB ልዩነት) ወሳኝ ነው።
2. የፋይበር አይነት እና ጥራት
   • ዝቅተኛ-ኪሳራ ፋይበር (0.15 ዲቢቢ/ኪሜ) OSNRን በ5 ዲባቢ ከመደበኛ 0.2 ዲቢቢ/ኪሜ ፋይበር ያሳድጋል።
   • በከፍተኛ ኃይል ስርዓቶች ውስጥ ያሉ ቀጥተኛ ያልሆኑ ተፅዕኖዎች OSNR በ2-4 ዲቢቢ ይቀንሳሉ.
3. የስርዓት ንድፍ
   • የስርጭት ማካካሻ እና የስህተት ማስተካከያ (FEC) ውጤታማ OSNR በ6 ዲቢቢ ያሳድጋል።
   • ቴክኒካዊ ማስታወሻ፡ የFEC ገደቦች BERን ከ10^-3 ወደ 10^-15 ያሻሽላሉ።

የወደፊት እንድምታዎች እና አዝማሚያዎች

ከኦገስት 2025 ጀምሮ OSNR ከአውታረ መረብ እድገቶች ጋር እየተሻሻለ ነው፡-

1. ከፍተኛ የውሂብ ተመኖች
   • 800 Gbps እና 1 Tbps ሲስተሞች OSNR> 30dB ይፈልጋሉ፣በማጉያ ቴክኖሎጂ ውስጥ ፈጠራዎችን ያሽከረክራል።
   • ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡- የተቀናጁ ተቀባዮች የ OSNR የ 5 ዲቢቢ ማሻሻያዎችን ከአሁኑ ደረጃዎች ይጠይቃሉ።
2. ኳንተም ኦፕቲክስ
   • ከ100 ኪ.ሜ በላይ የፎቶን ታማኝነት ለማረጋገጥ የኳንተም ቁልፍ ስርጭት OSNR> 35dB ያስፈልገዋል።
   • አጠቃላይ አጠቃቀም፡ በሚቀጥለው ትውልድ አውታረ መረቦች ውስጥ ደህንነትን ያሳድጋል።
3. የኢነርጂ ውጤታማነት
   • ዝቅተኛ ድምጽ ማጉያዎች የኃይል ፍጆታን በ 10% ይቀንሳሉ, ከ 2025 አረንጓዴ ደረጃዎች ጋር ይጣጣማሉ.
   • ቴክኒካዊ ማስታወሻ፡ የ OSNR ማመቻቸት የማጉላት ደረጃዎችን በ20% ይቀንሳል።
4. AI ማመቻቸት
   • የማሽን መማር የ OSNR ውድቀትን ይተነብያል፣ የጥገና መርሃ ግብሮችን በ15% ያሻሽላል።
   • አጠቃላይ አጠቃቀም፡ ንቁ የአውታረ መረብ አስተዳደርን ይደግፋል።

ማጠቃለያ

OSNR በቴሌኮሙኒኬሽን፣ በመረጃ ማዕከላት፣ በሳይንሳዊ ምርምር እና በኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የምልክት ጥራትን የሚያረጋግጥ በኦፕቲካል ግንኙነት ውስጥ ወሳኝ መለኪያ ነው። በዲቢ ሲለካ በሲግናል ሃይል እና ጫጫታ መካከል ያለውን ሚዛን ያንፀባርቃል፣ በሜትሮ ኔትወርኮች ውስጥ ከ15 ዲቢቢ እስከ 35 ዲቢቢ በኳንተም ሲስተም የሚደርሱ የተለመዱ እሴቶች አሉት። እንደ ማጉያ ክፍተት፣ የፋይበር ጥራት እና የስርዓት ዲዛይን በ OSNR ላይ ተጽዕኖ ያሳድራሉ፣ የወደፊት አዝማሚያዎች ደግሞ ከፍተኛ የውሂብ ተመኖች፣ የኳንተም አፕሊኬሽኖች እና ኃይል ቆጣቢ ንድፎችን ያመለክታሉ። የኦፕቲካል ኔትወርኮችን ለማመቻቸት ለሚፈልጉ ባለሙያዎች OSNRን መረዳት እና ማሻሻል ቁልፍ ነገር ነው። የላቁ መፍትሄዎችን በCommMesh ያስሱ።