Esplorare il ruolo delle lunghezze d'onda nelle reti ottiche

Le reti ottiche utilizzano specifiche lunghezze d'onda della luce per trasmettere i dati in modo efficiente su cavi in fibra ottica. La scelta della lunghezza d'onda è fondamentale, in quanto influenza direttamente le prestazioni della rete, compresi fattori come l'attenuazione, la dispersione e la capacità complessiva di trasporto dei dati. In questo articolo esploreremo i ruoli e gli usi comuni delle lunghezze d'onda più diffuse.

850 nm e 1300 nm

Le lunghezze d'onda di 850 nm e 1300 nm sono utilizzate principalmente nei sistemi in fibra multimodale per le comunicazioni a breve distanza, ad esempio all'interno di un edificio o di una rete locale (LAN) di un campus. La fibra multimodale ha un grande diametro del nucleo, 62,5 micron per OM1 e 50 micron per OM2 fino a OM5, che è molto più grande della lunghezza d'onda della luce trasportata in essa. Grazie a questa caratteristica, ha un'elevata capacità di trasporto della luce, essenzialmente con molteplici modalità di propagazione della luce.

Nelle applicazioni pratiche, la maggiore dimensione del nucleo delle fibre multimodali semplifica il processo di connessione. Inoltre, consente l'uso di componenti elettronici più economici, come i diodi a emissione luminosa (LED) e i laser a cavità verticale a emissione superficiale (VCSEL), che funzionano in modo efficiente alle lunghezze d'onda di 850 nm e 1300 nm.

 

1310 nm e 1490 nm

Le lunghezze d'onda di 1310 nm e 1490 nm sono utilizzate nei sistemi in fibra monomodale per comunicazioni a media distanza con dispersione minima. Sono adatte per Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet su distanze fino a 20 km.

Nelle reti ottiche passive (PON), le lunghezze d'onda di 1310 nm e 1490 nm sono fondamentali per facilitare la comunicazione bidirezionale tra il terminale di linea ottica (OLT) presso la sede centrale del fornitore di servizi e i terminali di rete ottica (ONT) presso i clienti. La lunghezza d'onda di 1490 nm è destinata alle trasmissioni a valle, per il trasporto di dati e segnali vocali dall'OLT a più ONT. Al contrario, la lunghezza d'onda di 1310 nm è riservata alle comunicazioni upstream, consentendo agli ONT di inviare dati all'OLT. Questa separazione del traffico a monte e a valle tramite lunghezze d'onda distinte consente una comunicazione bidirezionale simultanea su un'unica fibra ottica senza interferenze.

1270 nm e 1577 nm

Nei sistemi XGS-PON (10 Gigabit Symmetric Passive Optical Network), la lunghezza d'onda di 1577 nm è destinata alla trasmissione di dati a valle, per fornire servizi Internet, voce e video ad alta velocità dal terminale di linea ottica (OLT) a più terminali di rete ottica (ONT). Al contrario, la lunghezza d'onda di 1270 nm è assegnata alla trasmissione di dati a monte, consentendo agli ONT di inviare i dati all'OLT. Questa separazione delle lunghezze d'onda a monte e a valle facilita la comunicazione bidirezionale simultanea su una singola fibra ottica, migliorando l'efficienza e le prestazioni della rete. L'uso di queste lunghezze d'onda specifiche in XGS-PON supporta velocità di trasmissione dati simmetriche di 10 Gbps, soddisfacendo la crescente domanda di applicazioni e servizi ad alta larghezza di banda.

 

1550 nm

Nei sistemi di comunicazione ottica, la lunghezza d'onda di 1550 nm è ampiamente utilizzata grazie alle sue proprietà di bassa attenuazione, che consentono un'efficiente trasmissione di dati a lunga distanza. Questa lunghezza d'onda rientra nella terza finestra di trasmissione delle fibre ottiche, dove la perdita di segnale è minima, rendendola ideale per le reti ad alta capacità e a lungo raggio.

Inoltre, la regione dei 1550 nm è compatibile con gli amplificatori in fibra drogata di erbio (EDFA), che possono amplificare i segnali ottici senza conversione elettrica, estendendo ulteriormente le distanze di trasmissione. Questa capacità è particolarmente vantaggiosa nei sistemi DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), in cui più canali di dati vengono trasmessi simultaneamente su una singola fibra, a ciascuno dei quali viene assegnata una specifica lunghezza d'onda nella gamma dei 1550 nm.

 

1625 nm e 1650 nm

Le lunghezze d'onda di 1625 nm e 1650 nm sono riservate principalmente ai test e alla manutenzione delle fibre. Queste lunghezze d'onda si trovano al di là delle bande di comunicazione standard e consentono ai tecnici di eseguire test in servizio senza interrompere il traffico dati attivo. I riflettometri ottici nel dominio del tempo (OTDR) che operano a 1625 nm o 1650 nm possono rilevare i guasti, misurare l'attenuazione e valutare l'integrità complessiva delle fibre ottiche. L'uso di queste lunghezze d'onda garantisce che le attività di manutenzione non interferiscano con le lunghezze d'onda operative, mantenendo l'affidabilità e le prestazioni della rete.

 

Reti CWDM e DWDM

Nelle reti ottiche, il Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) e il Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) sono due tecnologie prevalenti che consentono la trasmissione di più canali di dati su una singola fibra ottica assegnando a ciascun canale una lunghezza d'onda unica. Il CWDM opera tipicamente su una gamma di lunghezze d'onda comprese tra 1270 e 1610 nm, con una spaziatura tra i canali di 20 nm, che consente di ottenere fino a 18 canali.

Al contrario, il DWDM utilizza una spaziatura tra i canali più stretta, spesso pari o inferiore a 0,8 nm, consentendo un numero maggiore di canali nell'intervallo tra 1528,77 e 1563,86 nm, principalmente nella banda C. Questa fitta allocazione di canali consente ai sistemi DWDM di supportare un numero significativamente maggiore di canali di dati, rendendoli adatti alle trasmissioni a lungo raggio e alle reti ad alta capacità.

Conclusione

La comprensione dei ruoli e delle applicazioni specifiche di queste lunghezze d'onda consente di progettare reti ottiche efficienti e affidabili, adatte alle varie esigenze di comunicazione. Più sistemi possono utilizzare la stessa fibra utilizzando un multiplexer, come ad esempio un GPON e un XGSPON sulla stessa rete. Tuttavia, l'uso della stessa lunghezza d'onda, o addirittura di lunghezze d'onda adiacenti, può causare interferenze. Poiché le funzioni delle lunghezze d'onda comunemente utilizzate si sovrappongono, i progettisti di rete devono avere una chiara comprensione delle applicazioni attuali e future.