مقایسهٔ اِی‌وای‌دی‌اف‌ا و اِدی‌اف‌ا: کدام تقویت‌کنندهٔ فیبر برای شبکه‌های اف‌تی‌تی‌اچ با توان بالا مناسب است؟

با توسعه‌ی شبکه‌های فیبر-به-خانه (FTTH) برای ارائه‌ی کاربردهای پربازده مانند پخش ویدئوی ۸K، بازی‌های ابری و اتصال سازمانی، تقاضا برای تقویت‌کننده‌های نوری با توان بالا بیش از پیش افزایش یافته است. هنگام طراحی یکپارچه‌سازی شبکه یا سیستم، مهندسان شبکه و ادغام‌کنندگان سیستم اغلب مجبورند میان دو نوع تقویت‌کننده‌ی فیبری انتخاب کنند: EDFA (تقویت‌کننده‌ی فیبری آلاییده‌شده با اربیوم) و نسخه‌ی قدرتمندتر آن، EYDFA (تقویت‌کننده‌ی فیبری آلاییده‌شده با اربیوم و ایتریوم). این مقاله مقایسه‌ای فنی جامع ارائه می‌دهد تا انتخاب میان این دو فناوری تقویت‌کننده را برای شما آسان‌تر کند و به شما کمک کند تا مناسب‌ترین گزینه را برای پیاده‌سازی FTTH با توان بالا انتخاب کنید.

بنیان فنی: تفاوت EYDFA با EDFA چیست؟

هر دوی EDFA و EYDFA به نظر می‌رسد که این دو یکسان هستند و هر دو از یون‌های اربیوم به عنوان محیط تقویت‌کننده برای تقویت سیگنال‌های نوری در باند سی (۱۵۳۰ تا ۱۵۶۵ نانومتر) استفاده می‌کنند. اما از نظر فیزیکی وضعیت دیگری است. در تقویت‌کننده‌های نوری نئودیمیومی سنتی (EDFA)، از پمپاژ هسته‌ای تک‌نمودی استفاده می‌شود که در آن نور پمپ (معمولاً در طول‌موج ۹۸۰ نانومتر یا ۱۴۸۰ نانومتر) در هسته‌ی فیبر محدود می‌شود. این طراحی به‌طور طبیعی منجر به جذب پایین توان پمپ و توان خروجی محدود شده‌ای از سلول‌ها می‌شود که حداکثر توان خروجی هر کانال حدود ۲۳ دسی‌بل‌میلی‌وات (۲۰۰ میلی‌وات بر سلول) است، زیرا رفتار غیرخطی سلول‌ها و محدودیت‌های توان دیودهای پمپ این مقدار را تعیین می‌کنند.

از سوی دیگر، اِی‌وای‌دی‌اف‌اِی ساختار الیاف دوپوششی را ارائه می‌دهد که با اربیوم و ایتریوم دوپ شده است. یون‌های ایتریوم (Yb³⁺) به‌عنوان حسگرها عمل می‌کنند و جذب بسیار مؤثری از پرتو پمپ چندحالتی در محدوده طیفی ۹۱۵ تا ۹۸۰ نانومتر دارند و انرژی را از طریق فرآیند انتقال انرژی تشدیدی به یون‌های اربیوم منتقل می‌کنند. اِی‌وای‌دی‌اف‌اِی با ماژول‌های تجاری توان خروجی بیش از ۱ وات ارائه می‌دهد — یعنی تا ۲۷ تا ۳۵ دسی‌بل‌میلی‌وات (۰٫۵ تا ۳ وات) — و حتی در پیکربندی‌های قاب‌نشین تا ۴۱ دسی‌بل‌میلی‌وات (۱۲ وات)، که این امر بدان‌خاطر ممکن است که این طراحی دوپوششی با همراهی هسته‌ای با مساحت حالت بزرگ به‌کار گرفته شده است. اِی‌وای‌دی‌اف‌اِی به‌دلیل ویژگی عالی‌اش در غلبه بر اثر اشباع جذب پمپ در تقویت‌کننده‌های مرسوم، تقویت‌کننده‌ای ایده‌آل برای کاربردهای تقویت نوری با توان بالا است. EDFA .

مقایسه عملکرد: توان، بهره و عدد نویز

در میان پارامترهای فوق، توان خروجی مهم‌ترین پارامتر در مقایسهٔ اِدی‌اف‌اِی و EYDFA برای FTTH. یک EDFA استاندارد توان ۱۳ تا ۲۳ دسی‌بل‌میلی‌وات را در هر پورت خروجی فراهم می‌کند و برای نسبت‌های تقسیم ۱:۶۴ در فواصل متوسط (۱۰ تا ۲۰ کیلومتر) مناسب است. اما در مواردی که از تقسیم‌کننده‌های غیرفعال با نسبت ۱:۱۲۸ یا ۱:۲۵۶ در مجتمع‌های مسکونی پرجمعیت شهری استفاده می‌شود، بودجه نوری یک EDFA ممکن است کافی نباشد. با این حال، آمپلیفایر EYDFA وجود دارد که توان ۲۷ تا ۳۳ دسی‌بل‌میلی‌وات را در هر پورت ارائه می‌دهد؛ این مقدار معادل چهاربرابر شدن توان قابل‌استفاده بدون نیاز به تقویت‌کننده‌های فعال در میانهٔ مسیر است.

عامل مهم دیگری که باید در نظر گرفته شود، تخت‌بودن بهره است. EYDFA با نسبت‌های بهینه‌شدهٔ هم‌تلقیح و توزیع پمپ، یکنواختی خوبی در کل باند C (از ۱۵۳۰ نانومتر تا ۱۵۶۵ نانومتر) نشان می‌دهد. در سیستم‌های روی‌هم‌گذاری WDM (چندگانه‌سازی تقسیم‌طول‌موجی) در FTTH، تخت‌بودن بهره بسیار مطلوب است، زیرا سیگنال‌های ورودی از سیستم‌های WDM باید تا سطحی یکنواخت تقویت شوند تا کیفیت سیگنال‌های روی‌هم‌گذاری‌شده (مانند CATV در ۱۵۵۰ نانومتر و روی‌هم‌گذاری RF در ۱۵۷۸ نانومتر) حفظ شود.

سناریوهای کاربردی: هر آمپلیفایر در کدام موارد عملکرد بهتری دارد؟

انتخاب بین EYDFA و EDFA در نهایت به شرایط نصب و راه‌اندازی بستگی دارد. در کاربردهای معمول FTTH که نسبت تقسیم ۱:۳۲ یا ۱:۶۴ است و طول فیدر کمتر از ۲۰ کیلومتر می‌باشد، استفاده از EDFA مرسوم اقتصادی‌ترین گزینه است. این تکنولوژی قابلیت اطمینان اثبات‌شده‌ای دارد، ابعاد کوچکی به صورت ۱U یا ۲U دارد و زنجیره تأمین آن پایدار است.

اما برای شبکه‌های FTTH با توان بالا، به‌ویژه آن‌هایی که بر پخش گستردهٔ CATV متمرکزند، EYDFA در مقایسه با راه‌حل‌های عرضهٔ پهنای باند روستایی RFoG (RF over Glass) یا همگرایی سه‌گانه (triple play)، بهترین گزینه محسوب می‌شود. اکنون تصور کنید یک ترمینال خط نوری (OLT) به چهار سری تقسیم‌کنندهٔ ۱:۲۵۶ متصل است و هر کدام از این سری‌ها ۱۰۲۴ مشترک دارد. بنابراین، این توپولوژی می‌تواند تنها با یک تقویت‌کنندهٔ EYDFA با توان خروجی ۳۳ دسی‌بل‌میلی‌وات راه‌اندازی شود که این امر برای پیکربندی شبکه بسیار مناسب است و تعداد نقاط خرابی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. به‌همین ترتیب، برای طول‌های بیشتر خطوط فیدر تا واحدهای خوشه‌ای (۳۰ تا ۴۰ کیلومتر)، EYDFA بودجهٔ توان اضافی لازم را فراهم می‌کند تا افت ناشی از تضعیف و افت تقسیم‌کننده جبران شود، بدون اینکه نیازی به احداث ایستگاه تقویت‌کنندهٔ دوردست باشد.

علاوه بر این، EYDFA مزایایی در تقویت حالت انفجاری (burst mode) و سرکوب نوسانات گذرا (transient suppression) ارائه می‌دهد و در راه‌حل‌های تقویت‌کنندهٔ نوری با توان بالا برای اتصالات میان مراکز داده و سیستم‌های حسگر، عملکردی بهتر از طراحی‌های معمول EDFA دارد.

تحلیل هزینه-فایده: اقتصاد کل سیستم

اقتصاد کل سیستم ممکن است گزینه تقویت‌کننده با توان بالاِ EYDFA را نسبت به تقویت‌کننده EDFA با عملکرد مشابه ترجیح دهد. در معماری‌های تقویت‌کنندگی توزیع‌شده، یک واحد EYDFA جایگزین ۴ تا ۸ واحد تقویت‌کننده EDFA در حالت پیاپی می‌شود. این ادغام هزینه‌های خرید تجهیزات، فضای قفسه، انرژی و نگهداری را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، زنجیره سیگنال ساده‌شده، افت تدریجی شکل‌گیری نویز را کاهش می‌دهد که این افت معمولاً ۰٫۵ تا ۱ دسی‌بل در هر مرحله از تقویت‌کننده‌های EDFA پیاپی است.

علاوه بر این، لیزر پمپ EYDFA قابلیت اطمینان بالاتری دارد. ماژول‌های EYDFA به‌طور گسترده‌ای موجود هستند و از دیودهای پمپ چندحالتی با توان بالا و قیمت پایین استفاده می‌کنند، نه از لیزرهای پمپ تک‌حالتی گران‌قیمت؛ بنابراین، میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF) افزایش یافته و هزینه تعویض در طول دوره عمر معمول شبکه (۱۰ سال) کاهش می‌یابد.

چرا شرکت تجهیزات نوری وانشو شاندونگ را انتخاب کنیم؟

شرکت شاندونگ وانشو اُپتوالکترونیک اِکویپمنت کو، لتد. تجربهٔ گسترده‌ای در زمینهٔ محصولات تقویت‌کنندهٔ فیبر دارد و راه‌حل‌های مورد اعتماد EDFA و EYDFA ارائه می‌دهد. تقویت‌کنندهٔ EYDFA با قدرت بالا و سری ۷۷FEYA2 با فرمت ۲U این شرکت از فناوری پیشرفتهٔ الیاف دوپه‌شده با اربیوم و ایتریوم با پوستهٔ دوتایی بهره می‌برد و خروجی کلی تا ۴۱ دسی‌بل‌میلی‌وات (بیش از ۱۲ وات) را فراهم می‌کند؛ همچنین پیکربندی‌های انعطاف‌پذیر ۴، ۸، ۱۶، ۳۲ و ۶۴ پورتی آن برای تطبیق با توپولوژی‌های متنوع شبکه طراحی شده است. کنترل هوشمند بهره، نظارت کامل بر هشدارها و منابع تغذیهٔ پشتیبان قابل تعویض گرم، عملکرد مداوم ۲۴ ساعته در شبانه‌روز را تضمین می‌کنند.

برتری محصولات توسط قدرت تولیدی شاندونگ وانشوو تضمین می‌شود. این شرکت دوازده کارگاه تصفیه با کیفیت بالا را اداره می‌کند، در تولید SMT به بازده اولیه ۹۹٫۸ درصدی دست یافته است و از لحیم‌کاری موجی با بازرسی خودکار AOI به‌طور کامل استفاده می‌کند. تیم مستقل پژوهش و توسعهٔ این شرکت به‌طور مداوم سیستم‌های آزمون هوشمند با قابلیت ردیابی داده‌های کامل فرآیندی طراحی و تحویل می‌کند؛ این سیستم‌ها راه‌حل‌های تقویت‌کنندهٔ نوری با توان بالا را ارائه داده‌اند که مطابق با گواهی‌های CE، FCC و RoHS هستند. شرکت شاندونگ وانشوو اوپتوالکترونیک اِکویپمنت، محدودهٔ فناوری و ظرفیت تولیدی را — از پروژه‌های آزمایشی تا اجرای کشوری — برای تمام اپراتورهای شبکه‌ای فراهم می‌سازد که به‌دنبال بهترین تعادل بین توان، عملکرد، قابلیت اطمینان و کارایی هزینه در پیاده‌سازی‌های FTTH خود هستند.