eDFA با طول موج ۱۵۵۰ نانومتر: دلیل استفاده گسترده آن در شبکه‌های فیبر نوری CATV

تقویت‌کنندگی در حال ظهور به‌عنوان یک مؤلفهٔ حیاتی در شبکه‌های نوری کامل مدرن CATV است. هنگامی که سیگنال‌های نوری مسافت‌های طولانی را طی می‌کنند، دچار تضعیف (کاهش کیفیت سیگنال نوری) می‌شوند. eDFA با طول موج ۱۵۵۰ نانومتر (تقویت‌کنندهٔ فیبری آلاییده‌شده با اربیوم) به‌عنوان راه‌حلی رایج و استاندارد صنعتی برای طراحی شبکه‌های CATV عمل کرده است، زیرا مجموعه‌ای منحصر‌به‌فرد از ویژگی‌های عملکردی، کارایی و قابلیت گسترش ارائه می‌دهد.

برتری فنی EDFA با طول موج ۱۵۵۰ نانومتر

دلیل گستردگی استفاده از تقویت‌کننده‌های EDFA با طول موج ۱۵۵۰ نانومتر در شبکه‌های CATV، مبتنی بر اصول فیزیک است. طول موج ۱۵۵۰ نانومتر در پنجرهٔ کم‌ترین تلفات فیبر نوری مرسوم و همچنین در پنجرهٔ بهینهٔ بهرهٔ فیبر آلاییده‌شده با اربیوم قرار دارد. تقویت‌کنندهٔ EDFA در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر، سیگنال نوری را تقویت می‌کند و هیچ ارتباطی با تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به نوری و برعکس ندارد؛ بنابراین پیچیدگی و تأخیر ناشی از تجدیدسازی O-E-O را اجتناب می‌کند.

مکانیزم تقویت، انتشار نوری ازطریق تحریک انبعاث است. وقتی سیگنال ورودی ۱۵۵۰ نانومتری در فیبر منتشر می‌شود، یون‌ها توسط لیزر پمپ (معمولاً ۹۸۰ نانومتر یا ۱۴۸۰ نانومتر) تحریک می‌شوند تا معکوسی در جمعیت ایجاد شود. تمام فوتون‌های موجود در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر، یون‌های تحریک‌شده را وادار می‌کنند تا فوتون‌های مشابهی منتشر کنند و بدین‌ترتیب سیگنال ۱۵۵۰ نانومتری را بدون تغییر در طول موج یا فاز تقویت نمایند. بهرهٔ حاصل معمولاً تا ۲۰ تا ۴۰ دسی‌بل است و نویز بسیار کمی دارد که برای دستیابی به نسبت مناسب سیگنال به نویز (CNR) در سیستم‌های CATV آنالوگ و دیجیتال ضروری است.

فعال‌سازی معماری شبکه‌ای با مقیاس بزرگ

سیستم‌های کابل‌تلویزیون (CATV) معمولاً از نوع درختی و شاخه‌ای هستند و نیازمند یک سرور اصلی هستند تا سیگنال‌ها را به هزاران مشترک ارسال کنند. در صورت عدم تقویت، سیگنال‌های نوری پیش از رسیدن به اولین گره‌های محلی از بین می‌روند. برای غلبه بر این مشکل، از یک تقویت‌کننده نوری CATV مانند تقویت‌کننده نوری دوپه‌شده اربیوم-ایتربیوم (EDFA) در طول‌موج ۱۵۵۰ نانومتر می‌توان استفاده کرد تا قدرت سیگنال در ایستگاه‌های کلیدی بازیابی شود و بدین ترتیب پوششی به طول ۱۰۰ کیلومتر یا بیشتر فراهم گردد.

سازندگانی مانند شرکت تجهیزات نوری و الکترونیکی شاندونگ وانشو محدودیت‌شده، راه‌حل‌های EDFA با توان بالا در طول‌موج ۱۵۵۰ نانومتر را بر اساس فناوری فیبر دوپه‌شده اربیوم-ایتربیوم برای استقرارهای گسترده توسعه داده‌اند. این راه‌حل‌ها قادر به دستیابی به توان خروجی کلی ۴۱ دسی‌بل‌میلی‌وات، با ۶۴ یا ۱۲۸ پورت و توان خروجی هر پورت در محدوده ۱۳ تا ۲۳ دسی‌بل‌میلی‌وات هستند. این امکان را فراهم می‌کند که از یک منبع نوری واحد برای پشتیبانی از هزاران گره نوری استفاده شود و بنابراین زیرساخت لازم برای رشد اقتصادی شبکه‌های CATV مبتنی بر فیبر تا نقطه خانه (FTTH) را فراهم آورد.

پشتیبانی از خدمات امروزی تلفیقی

شبکه‌های فعلی تلویزیون کابلی (CATV) روزبه‌روز بیشتر با خدمات داده و صوت ادغام می‌شوند که به آن ادغام سه‌گانه (triple play) نیز گفته می‌شود. این تحول با استفاده از تقویت‌کننده‌ای در طول‌موج ۱۵۵۰ نانومتر حاصل می‌شود که قادر است تقویت شفاف سیگنال‌ها را در هر فرمتی حفظ کند. تقویت‌کننده‌ی EDFA به‌صورت یکنواخت سیگنال‌های تلویزیون آنالوگ، QAM دیجیتال یا داده‌ی IP را تقویت می‌کند، مشروط بر اینکه سیگنال در طول‌موج صحیح قرار داشته باشد.

سیستم پیشرفته‌ی EDFA دارای ماژول WDM تعبیه‌شده است که امکان ترکیب طول‌موج‌های داده‌ی PON (۱۳۱۰ نانومتر و ۱۴۹۰ نانومتر) با سیگنال‌های CATV (۱۵۵۰ نانومتر) در یک فیبر تکی را فراهم می‌کند. این امر تأمین خدمات پخش ویدئویی به مشتریان را با کاهش هزینه‌ی نصب ممکن می‌سازد و از اپراتورها می‌خواهد تا برای ارائه‌ی خدمات اینترنت پهن‌باند و صوت، زیرساخت اضافی نصب نکنند.

قابلیت اطمینان و مدیریت هوشمند

پلتفرم‌های اِدفَا ۱۵۵۰ نانومتری امروزی با ویژگی‌های قابلیت اطمینان گسترده‌ای ساخته شده‌اند که برای خدمات تلویزیون کابلی رده حامل (کِیت‌وی) ضروری هستند. برجسته‌ترین تولیدکنندگان، محصولات اِدفَا ۱۵۵۰ نانومتری خود را با منابع تغذیه پشتیبان و قابل جابجایی گرم، مدارهای کنترل خودکار دما (اتی‌سی) و کنترل خودکار توان (اِی‌پی‌سی) مجهز می‌کنند تا خروجی پایداری در محدوده ±۰٫۱ دسی‌بل فراهم شود. رابط‌های پیشرفته مدیریتی مانند وب، اسن‌ام‌پی، آر‌اس-۲۳۲ و آر‌اس-۴۸۵ امکان نظارت از راه دور، پیکربندی و تشخیص خطای از راه دور را فراهم می‌کنند.

برای نمونه، شرکت شاندونگ وانشوئو برای خط تولید خودکار سرمایه‌گذاری گسترده‌ای انجام داده است؛ از جمله خط اِس‌ام‌تی با سرعت بالا که مستقیماً به سیستم‌های بازرسی سه‌بعدی اِس‌پی‌آی و اِی‌او‌آی متصل است و بازده اولیه‌ای معادل ۹۹٫۸ درصد دارد. این دقت تولیدی، کیفیت لازم برای عملیات بی‌وقفه (۲۴ ساعته در شبانه‌روز) در شبکه‌های تلویزیون کابلی حیاتی را تضمین می‌کند و ثبات و عملکرد را تأمین می‌نماید.

نتیجه‌گیری

امپلیفایر نوری ۱۵۵۰ نانومتری EDFA به دلیل توانایی‌اش در بهره‌برداری از فیزیک فیبر نوری، توزیع مقرون‌به‌صرفه در مقیاس بزرگ و ارائهٔ خدمات تلفیقی، به انتخاب اصلی برای امپلیفایر نوری CATV تبدیل شده است. این امپلیفایر ۱۵۵۰ نانومتری EDFA فناوری کلیدیِ محرک این تحول است، زیرا شبکه‌های CATV به سمت ظرفیت بالاتر و پوشش گسترده‌تر حرکت می‌کنند.