የሞገድ ርዝመት ክፍል መልቲፕሌክስ (WDM) ምንድን ነው፡ የቴክኒክ መመሪያ

እ.ኤ.አ. በ2025 ከ1.8 ሚሊዮን ኪሎ ሜትር በላይ የሚሆነው የአለም አቀፍ የፋይበር ኦፕቲክ ኔትወርክ ከ5G፣Cloud computing እና IoT የሚነሱ የመተላለፊያ ይዘት ፍላጎቶችን ለማሟላት በአዳዲስ ቴክኖሎጂዎች ላይ የተመሰረተ ነው። የሞገድ ርዝመት ክፍል መልቲፕሌክስ (WDM) እንደ የማዕዘን ድንጋይ ጎልቶ ይታያል፣ ይህም በርካታ የውሂብ ዥረቶች በአንድ ጊዜ በአንድ ፋይበር ላይ እንዲጓዙ ያስችላቸዋል። ይህ መመሪያ ስለ WDM መርሆዎች፣ ዓይነቶች፣ አፕሊኬሽኖች እና የወደፊት አዝማሚያዎች በጥልቀት ያብራራል። ከCommMesh መፍትሄዎችን ለሚፈልጉ ባለሙያዎች የተዘጋጀ፣ ከፍተኛ አቅም ያላቸውን ኔትወርኮች ለማመቻቸት አጠቃላይ ግንዛቤን ይሰጣል።

የሞገድ ርዝመት ክፍል መልቲፕሌክስ (WDM) መግቢያ

የሞገድ ርዝመት ክፍል መልቲፕሌክስ (WDM) የፋይበር ኦፕቲክ ማስተላለፊያ ቴክኒክ ሲሆን በተለያየ የሞገድ ርዝመት ላይ ያሉ በርካታ የኦፕቲካል ምልክቶችን ወደ አንድ ፋይበር በማጣመር አቅሙን በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል። እያንዳንዱ የሞገድ ርዝመት ወይም "ቻናል" ራሱን የቻለ የውሂብ ዥረት ይይዛል፣ ባንድዊድዝድዝ እስከ 400 Gbps በአንድ ሰርጥ ይፈቅዳል፣ ብዙ ቻናሎችን በሚጠቀሙበት ጊዜ አጠቃላይ አቅም በሰከንድ ቴራቢት (Tbps) ይደርሳል። በ1980ዎቹ ውስጥ የገባው WDM ከመሠረታዊ ሥርዓቶች ወደ ዘመናዊ የቴሌኮሙኒኬሽን ድጋፍ ወደ ዘመናዊ ትግበራዎች ተሻሽሏል። ከ2025 ጀምሮ፣ የውሂብ ትራፊክ በየ18-24 ወሩ በእጥፍ ይጨምራል (በእ.ኤ.አ Cisco), ደብሊውዲኤም ለረጅም ርቀት፣ ሜትሮ እና የመዳረሻ አውታረ መረቦች አስፈላጊ ነው።

የሞገድ ርዝመት ክፍፍል መልቲፕሌክስክስ መርሆዎች

WDM የሚሰራው በ1260-1675 nm ክልል ውስጥ በሺዎች የሚቆጠሩ የሞገድ ርዝመቶችን የሚደግፍ ሰፊውን የኦፕቲካል ፋይበር የመተላለፊያ ይዘት በመጠቀም፣ በፋይበር መቀነስ የተገደበ (ለምሳሌ፣ 0.2 dB/km በ1550 nm)። ዋናዎቹ መርሆዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

1. የሞገድ ርዝመት ምደባ
   • እያንዳንዱ ቻናል የተለየ የሞገድ ርዝመት፣ 0.8 nm (100 GHz) ወይም 0.4 nm (50 GHz) በሲ ባንድ (1530-1565 nm) ወይም L-band (1565-1625 nm)፣ በ ITU-T G.694.1 ፍርግርግ ይጠቀማል።
   • ምሳሌ፡ 40 ቻናሎች በ100 GHz ክፍተት 16 Tbps በሰርጥ 400 Gbps ይሰጣሉ።
2. ማባዛትና ማባዛት
   • ማባዛት።: Multixer (MUX) የሞገድ ርዝመቶችን በማጣመር ስስ-ፊልም ማጣሪያዎችን ወይም የተደረደሩ ዌቭጋይድ ግሬቲንግስ (AWGs)፣ የ<0.5 dB ማስገቢያ መጥፋትን ያረጋግጣል።
   • DemultiplexingDemultiplexer (DEMUX) በተቀባዩ ላይ የሞገድ ርዝመቶችን ይለያል፣ ከ -30 ዲቢቢ በታች ያለው መስቀል።
   • ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡ የጨረር ማጉያዎች (ለምሳሌ ኤዲኤፍኤዎች) በየ 80-100 ኪሜ የሚጨምሩ ምልክቶችን ለ20–25 ዲቢቢ ኪሳራ ማካካሻ።
3. የብርሃን ስርጭት
   • ሲግናሎች የሚጓዙት በፋይበር ኮር (አንጸባራቂ ኢንዴክስ ~1.46) ውስጥ ባለው አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ ነው፣ በስርጭት (ለምሳሌ፣ 17 ፒኤስ/ nm/ኪሜ) በተበታተነ ማካካሻ ፋይበር (ዲሲኤፍ) የሚተዳደር ነው።
   • እንደ ባለአራት ሞገድ ድብልቅ ያሉ ቀጥተኛ ያልሆኑ ተፅዕኖዎች በትክክለኛ የሞገድ ርዝመት ይቀንሳሉ።

የሞገድ ርዝመት ክፍል Multiplexing አይነቶች

የWDM ልዩነቶች ለተለያዩ የአቅም እና የወጪ ፍላጎቶች ያሟላሉ፡

1. ሻካራ የሞገድ ክፍል መልቲፕሌክስ (CWDM)
   • መርህ: ሰፊ የሞገድ ርዝመት ክፍተትን ይጠቀማል (20 nm ለምሳሌ 1470-1610 nm)፣ እያንዳንዳቸው 2.5-10 Gbps 18 ቻናሎችን ይደግፋል።
   • ጥቅሞችዝቅተኛ ዋጋ ($500–$2000 በአንድ MUX) እና ቀላል ኦፕቲክስ፣ በ<3 dB ኪሳራ።
   • መተግበሪያዎችአጭር ርቀት (50-80 ኪሜ) የሜትሮ ኔትወርኮች እና የግቢ ማገናኛዎች።
   • ገደቦችበሰፊ ክፍተት ምክንያት ለ8-18 ቻናሎች የተገደበ፣ በITU-T G.694.2።
2. ጥቅጥቅ ባለ የሞገድ ክፍል መልቲፕሌክስንግ (DWDM)
   • መርህጠባብ ክፍተት (0.8 nm ወይም 100 GHz፣ ለምሳሌ 1530–1565 nm)፣ እያንዳንዳቸው 40–96 ቻናሎችን ከ10–400 Gbps ይደግፋል።
   • ጥቅሞችከፍተኛ አቅም (እስከ 96 Tbps)፣ በአንድ ሰርጥ በ<0.5dB ኪሳራ፣ በ EDFAs በየ 80 ኪ.ሜ.
   • መተግበሪያዎችረጅም ርቀት (100-3000 ኪሜ) እና የጀርባ አጥንት አውታሮች.
   • ገደቦች: ከፍተኛ ወጪ ($5000-$10,000 በአንድ ስርዓት) እና ውስብስብ የሙቀት ቁጥጥር (± 0.1 ° ሴ).
3. ባለሁለት አቅጣጫ WDM (BWDM)
   • መርህለተለያዩ የሞገድ ርዝመቶች (ለምሳሌ 1310 nm እና 1550 nm) ለተፋሰሱ እና ለታች ትራፊክ ተመሳሳይ ፋይበር ይጠቀማል።
   • ጥቅሞችአሁን ባለው ፋይበር ላይ ያለውን አቅም በእጥፍ ይጨምራል፣ በ<1 dB ኪሳራ።
   • መተግበሪያዎችFTTH (ፋይበር ወደ ቤት) እና አነስተኛ መጠን ያላቸው አውታረ መረቦች።
   • ገደቦችለ 0.2 ዲቢቢ መስቀለኛ መንገድ የተጋለጠ፣ ትክክለኛ ማጣሪያዎችን ይፈልጋል።

የWDM ስርዓቶች ቴክኒካዊ አካላት

WDM በልዩ ሃርድዌር ላይ የተመሰረተ ነው፡-

1. አስተላላፊዎች እና ተቀባዮች
   • ሌዘር የተወሰኑ የሞገድ ርዝመቶችን (ለምሳሌ፡ 1550.12 nm) ከ±0.1 nm መረጋጋት ጋር፣ በ10–400 Gbps NRZ ወይም QAM በመጠቀም የተቀየረ ነው።
   • ተቀባዮች የ -28 ዲቢኤም ስሜታዊነት ምልክቶችን ለመለየት photodiodes ይጠቀማሉ።
2. ኦፕቲካል ጨማሪ-ማብዛት መልቲፕሌክሰሮች (OADMs)
   • OADMዎች የግለሰብ የሞገድ ርዝመቶችን ይጨምራሉ ወይም ይጥላሉ (ለምሳሌ፡ 1550.92 nm) በ<0.3 dB መጥፋት፣ የአውታረ መረብ ተለዋዋጭነትን ያስችላል።
   • ለ99.9% የስራ ሰዓት በቀለበት ቶፖሎጂዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።
3. ማጉያዎች
   • Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs) በየ 80-100 ኪ.ሜ ከ20-30 ዲቢቢ ያሳድጋል፣ በሲ-ባንድ ውስጥ ከ5-7 ዲቢቢ የድምጽ ምስል ይሠራል።
   • የራማን ማጉያዎች ከ15-20 ዲቢቢ ትርፍ ጋር ወደ 150 ኪ.ሜ ይደርሳሉ.
4. የተበታተነ ማካካሻ
   • የዲሲኤፍ ሞጁሎች የ17 ps/nm/km ስርጭትን ያስተካክላሉ፣ ይህም የሲግናል ትክክለኛነትን ከ1000 ኪ.ሜ በላይ ያረጋግጣል።
   • ቴክኒካል ማስታወሻ፡ 0.5–1 dB ኪሳራን ይጨምራል ነገር ግን የ10% ሲግናል መዛባትን ይከላከላል።

የሞገድ ርዝማኔ ክፍል Multiplexing መተግበሪያዎች

የWDM ሁለገብነት እ.ኤ.አ. ከ2025 ጀምሮ ለተለያዩ የኔትወርክ አርክቴክቸርዎች አስፈላጊ ያደርገዋል።

1. የረጅም ርቀት እና የጀርባ አጥንት አውታረ መረቦች
   • DWDM ሲስተሞች የውቅያኖስ ኬብሎችን ይደግፋሉ፣ በ96 ቻናሎች 38.4 Tbps ከ10,000 ኪሎ ሜትር በላይ በማድረስ በየ 80 ኪ.ሜ. ምሳሌ፡ የ2025 የኤዥያ-ፓሲፊክ ኬብል ኔትወርክ (APCN-3) 50 Tbps ለማስተናገድ DWDM ይጠቀማል፣ በእያንዳንዱ ቴሌጂኦግራፊ.
   • ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡ EDFAዎች የምልክት-ወደ-ጫጫታ ሬሾን (SNR) ከ20 ዲቢቢ በላይ ያቆያሉ፣ ይህም የስህተት መጠን ከ10^-12 በታች መሆኑን ያረጋግጣል።
2. የሜትሮ እና የመዳረሻ አውታረ መረቦች
   • CWDM ለ 50-80 ኪሜ የከተማ ቀለበቶች ተስማሚ ነው, ከ 8-18 ቻናሎች እያንዳንዳቸው 10 Gbps, ከ DWDM ጋር ሲነጻጸር ወጪዎችን በ 40% ይቀንሳል. ምሳሌ፡ የቬሪዞን ሜትሮ ማሰማራቶች በአሜሪካ ከተሞች CWDMን ለ 5G fronthaul ይጠቀማሉ፣ 100 Gbps አገናኞችን ይደግፋሉ።
   • BWDM FTTHን ያስችላል፣ በሁለት አቅጣጫ ያለው 1310/1550 nm የሞገድ ርዝመቶች 1 Gbps በቤት።
3. የውሂብ ማዕከሎች
   • DWDM ከ100 ሜትር በላይ መደርደሪያዎችን ያገናኛል፣ በ40 ቻናሎች በ400 Gbps በድምሩ 16 Tbps። እንደ Amazon Web Services (AWS) ያሉ ልዕለ-ስኬል ፋሲሊቲዎች በየእለቱ ፔታባይትን ለማስተናገድ በDWDM ላይ ይተማመናሉ።
   • ቴክኒካዊ ማስታወሻ፡ OADMs ተለዋዋጭ የሰርጥ መውደቅን ይፈቅዳሉ፣ ከ50 ሚሴ በታች የማዋቀር ጊዜ።
4. የድርጅት እና የካምፓስ ኔትወርኮች
   • CWDM ህንጻዎችን በ10 Gbps በአንድ ሰርጥ ያገናኛል፣ በዝቅተኛ ዋጋ MUX/DEMUX ክፍሎች። ምሳሌ፡ በአውሮፓ ውስጥ ያሉ ዩንቨርስቲዎች CWDM ለካምፓስ ሰፊ አውታረ መረቦች ይጠቀማሉ፣ በ ETSI ሪፖርቶች.

የWDM ስርዓቶች የአፈጻጸም መለኪያዎች

የWDM አፈጻጸም በቁልፍ መለኪያዎች ይገመገማል፡-

1. የሰርጥ አቅም እና የመተላለፊያ ይዘት
   • DWDM ከ40–96 ቻናሎች (እስከ 96 Tbps ድምር) ያቀርባል፣ በሰርጥ ታሪፎች ከ10–400 Gbps ወጥነት ያለው ማስተካከያ (ለምሳሌ QPSK ወይም 16-QAM)።
   • የCWDM ገደብ ለ 18 ቻናሎች (እስከ 180 Gbps)፣ ለወጪ ሚስጥራዊነት ውቅሮች ተስማሚ።
   • ቴክኒካል ማስታወሻ፡ የ Spectral ቅልጥፍና በDWDM ከ4–8 ቢት/ሰ/ኸር ይደርሳል፣ በ ITU-T G.694.1.
2. ማዳከም እና መድረስ
   • የፋይበር ብክነት (0.2 ዲቢቢ / ኪሜ በ 1550 nm) በ EDFAs (20-30 ዲቢቢ ትርፍ) ይካሳል, ያለ ዳግም መወለድ እስከ 1000 ኪ.ሜ ይደርሳል.
   • ስርጭት (17 ps/nm/km) በDCF ይቀንሳል፣ የቢት ስህተት ተመኖችን (BER) ከ10^-9 በታች በማቆየት።
   • ልዩነት፡ የCWDM ተደራሽነት 80 ኪሜ ያለ ማጉላት ነው፣ ከ DWDM 3000 ኪሜ ከራማን አምፕስ ጋር።
3. ክሮስቶክ እና ጫጫታ
   • የሰርጥ መስቀለኛ መንገድ ከ -30 ዲቢቢ በታች ከ AWG ማጣሪያዎች ጋር ይቀመጣል፣ የ EDFA የድምጽ አሃዞች (4-6 dB) SNR ን ከ20–25 ዲቢቢ ይገድባሉ።
   • እንደ ራስ-ደረጃ ማስተካከያ (SPM) ያሉ የመስመር ላይ ያልሆኑ ተፅዕኖዎች በኃይል ደረጃዎች <5 dBm በአንድ ሰርጥ ነው የሚተዳደሩት።
4. አስተማማኝነት እና መዘግየት
   • የደብሊውዲኤም ሲስተሞች 99.999% የስራ ጊዜን ከተደጋጋሚ ማጉያዎች ጋር ያሳልፋሉ፣በ MUX/DEMUX <0.1 ms latency/ በመጨመር።
   • ቴክኒካዊ ማስታወሻ፡ OSNR (የጨረር ሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ) ለ 400 Gbps ስርጭት ከ20 ዲቢቢ መብለጥ አለበት።

WDMን በመተግበር ላይ ያሉ ተግዳሮቶች

የWDM ዝርጋታ በርካታ ቴክኒካዊ መሰናክሎች ያጋጥሙታል፡

1. ወጪ እና ውስብስብነት
   • የDWDM ስርዓቶች በትክክለኛ ሌዘር እና ማጉያዎች ምክንያት በአንድ መስቀለኛ መንገድ $50,000–$100,000 ያስከፍላሉ። መፍትሔው፡ CWDM በበጀት ለሚታወቁ ኔትወርኮች፣ ወጪዎችን በ50% በመቀነስ።
   • በሙቀት መቆጣጠሪያ ውስጥ ያለው ውስብስብነት (± 0.1 ° ሴ) የሞገድ ርዝመት መረጋጋት የስራ ማስኬጃን ይጨምራል።
2. መበታተን እና ቀጥተኛ ያልሆኑ ውጤቶች
   • Chromatic disspersion (17 ps/nm/km) ምልክቶችን ከ100 ኪ.ሜ በላይ ዝቅ ያደርገዋል፣ ይህም የ10% BER ጭማሪ ያስከትላል። መፍትሔው፡ የዲሲኤፍ ወይም ዲጂታል ሲግናል ፕሮሰሲንግ (DSP) ቺፕስ 90% የውጤቶች አስተካክል።
   • ባለአራት ሞገድ ማደባለቅ (FWM) በከፍተኛ ሃይል (> 5 ዲቢኤም) የመስቀለኛ መንገድን ይፈጥራል። መፍትሄ፡ ያልተስተካከለ የሰርጥ ክፍተት ወይም የፖላራይዜሽን ብዜት መጨመር።
3. የማጉላት ገደቦች
   • ኢዲኤፍኤዎች ሲ-ባንድ (1530-1565 nm) ብቻ ያጎላሉ፣ ሰርጦችን ይገድባሉ። መፍትሄ፡ የራማን ማጉያዎች ወደ ኤል-ባንድ (1565-1625 nm) ይዘልቃሉ፣ 40 ሰርጦችን ይጨምራሉ።
   • የድምፅ ክምችት በአንድ ማጉያ ደረጃ OSNR በ 5 ዲቢቢ ይቀንሳል. መፍትሔው፡ ወደ ፊት የስህተት ማስተካከያ (ኤፍኢሲ) BERን በ10^-6 ያሻሽላል።
4. የመጠን ችግር
   • ሰርጦችን መሃከለኛ አውታረ መረብ ማከል OADMs ያስፈልገዋል፣ እያንዳንዳቸው 0.3 ዲቢቢ ኪሳራ። መፍትሔው፡ እንደገና ሊዋቀሩ የሚችሉ OADMs (ROADMs) ተለዋዋጭ መደመርን በ<1 ደቂቃ ውስጥ ያነቃል።
   • ጥቅጥቅ ባለ የከተማ ፋይበር ውስጥ የስፔክትረም ድካም። መፍትሄ፡ ተጣጣፊ ፍርግርግ WDM (flexi-WDM) ከ12.5GHz ርቀት ጋር በእጥፍ ይጨምራል።

በ Wavelength Division Multiplexing የወደፊት አዝማሚያዎች

የ2025 የውሂብ ፍንዳታን ለማሟላት WDM እያደገ ነው፡-

1. ልዕለ-ጥቅጥቅ WDM (SD-WDM)
   • 200+ ሰርጦችን በ25GHz ክፍተት ይደግፋል፣በአንድ ፋይበር 80Tbps ማሳካት። ከHuawei ዒላማ 2026 ማሰማራት ምሳሌዎች።
   • ቴክኒካል ማስታወሻ፡ የላቀ DSP ለ 8 ቢት/ሰ/ኸር ቅልጥፍና ይጠቀማል።
2. ወጥ የሆነ WDM
   • ከ1000 ኪ.ሜ በላይ ለ 800 Gbps በአንድ ሰርጥ የደረጃ ማስተካከያ (ለምሳሌ፡ DP-QPSK) ከ OSNR>25 ዲቢቢ ጋር ይጠቀማል። በ 40% አዲስ የረጅም ጊዜ አገናኞች (በቴሌጂኦግራፊ) ተቀባይነት አግኝቷል።
   • የመስመር ላይ ላልሆኑ ተፅእኖዎች መፍትሄ፡- የሚለምደዉ እኩልነት በ20% መዛባትን ይቀንሳል።
3. የተዋሃዱ ፎቶኒክስ
   • የሲሊኮን ፎቶኒክስ MUX/DEMUX ቺፖች መጠኑን በ50% እና ወጪን በ30% በመቀነስ ለዳታ ማእከላት የታመቁ ሲስተሞችን ያስችላል።
   • ምሳሌ፡ Intel's 2025 chips 100 ቻናሎችን በ0.2 ዲቢቢ ኪሳራ ይደግፋሉ።
4. AI-የተመቻቸ WDM
   • AI ስልተ ቀመሮች የሰርጥ ምደባን ይተነብያሉ፣ የስፔክትረም አጠቃቀምን በ25% ማሻሻል እና የኃይል ፍጆታን በ15% ይቀንሳል። በNokia የተደረጉ ሙከራዎች 99.99% የስራ ሰዓት ያሳያሉ።
   • ቴክኒካዊ ማስታወሻ፡ የማሽን መማሪያ ሞዴሎች ለተለዋዋጭ መልሶ ማዋቀር OSNRን በቅጽበት ይተነትናሉ።

ማጠቃለያ

የሞገድ ርዝመት ክፍል መልቲፕሌክስ (WDM) ብዙ የሞገድ ርዝመቶችን (ለምሳሌ 1310–1550 nm) በአንድ ፋይበር ላይ በማባዛት፣ ዝቅተኛ ኪሳራ (0.2 ዲቢ/ኪሜ) የ Tbps አቅምን በማሳካት የፋይበር ኦፕቲክስን አብዮት ያደርጋል። ከCWDM ወጪ ቆጣቢ የሜትሮ ኔትወርኮች ወደ DWDM ከፍተኛ ጥግግት የጀርባ አጥንቶች፣ የWDM የማባዛት፣ የማጉላት እና የማካካሻ መርሆዎች ዘመናዊ የቴሌኮሙኒኬሽን ስራዎችን ያንቀሳቅሳሉ። እንደ ወጪ እና ቀጥተኛ ያልሆኑ ተፅዕኖዎች ያሉ ተግዳሮቶች ቢኖሩም እንደ ROADMs እና DSP ያሉ መፍትሄዎች መጠነ ሰፊነትን ያረጋግጣሉ። የወደፊት አዝማሚያዎች፣ SD-WDM እና AI ውህደትን ጨምሮ፣ የበለጠ ቅልጥፍናን እንደሚያገኙ ቃል ገብተዋል። ለWDM መፍትሄዎች፣ ያስሱ CommMesh.