EYDFA против EDFA: какой оптический усилитель подходит для высокомощных сетей FTTH?

По мере развития сетей «волокно до абонента» (FTTH) для поддержки требовательных к пропускной способности приложений, таких как потоковое воспроизведение видео в формате 8K, облачные игры и корпоративное подключение, спрос на оптические усилители высокой мощности растёт как никогда. При проектировании сети или интеграции систем инженеры-сетевики и системные интеграторы зачастую вынуждены выбирать между двумя типами оптических усилителей: EDFA (усилителем на эрбиевом волокне) и его более мощным аналогом — EYDFA (усилителем на эрбиево-иттербиевом волокне). В этой статье представлено подробное техническое сравнение, позволяющее упростить выбор между этими технологиями усилителей и определить, какой из них наиболее подходит для вашей высокомощной FTTH-инфраструктуры.

Техническая основа: чем EYDFA отличается от EDFA?

Как EDFA, так и EYDFA кажутся одинаковыми и оба используют ионы эрбия в качестве активной среды для усиления оптических сигналов в C-диапазоне (1530–1565 нм). Однако физические принципы работы отличаются. В традиционном EDFA применяется одномодовое накачивание в сердцевине, при котором излучение накачки (обычно на длинах волн 980 нм или 1480 нм) ограничивается сердцевиной волокна. Такая конструкция естественным образом приводит к низкому поглощению мощности накачки и ограничивает выходную мощность с ячеек примерно 23 дБм (200 мВт/ячейка) на канал из-за нелинейного поведения ячеек и ограничений по мощности диодов накачки.

EYDFA, с другой стороны, использует волоконную структуру с двойной оболочкой, легированную иттербием и эрбием. Ионы иттербия (Yb³+) выступают в роли сенсибилизаторов и эффективно поглощают многомодовый накачивающий луч в спектральном диапазоне 915–980 нм, передавая энергию ионам эрбия посредством резонансного переноса энергии. EYDFA обеспечивает выходную мощность свыше 1 Вт в коммерческих модулях — до 27–35 дБм (0,5–3 Вт), а в конфигурациях с установкой в стойку — даже до 41 дБм (12 Вт), что достигается благодаря сочетанию конструкции с двойной оболочкой и ядру с большой площадью моды. EYDFA является идеальным усилителем для применений в оптических усилителях высокой мощности благодаря превосходной способности преодолевать эффект насыщения поглощения накачки, характерный для традиционных EDFA .

Сравнение характеристик: мощность, коэффициент усиления и коэффициент шума

Среди указанных параметров выходная мощность является наиболее важным при сравнении EDFA и EYDFA для FTTH. Стандартный усилитель EDFA обеспечивает выходную мощность 13–23 дБм на каждый порт и подходит для пассивных делителей с коэффициентом разделения 1:64 при средней дистанции передачи (10–20 км). Однако при использовании пассивных делителей с коэффициентом 1:128 или 1:256 в условиях высокоплотной городской застройки оптический бюджет усилителя EDFA может оказаться недостаточным. В то же время существует усилитель EYDFA, обеспечивающий выходную мощность 27–33 дБм на порт — что эквивалентно учетверению доступной мощности без применения активной регенерации на промежуточных участках.

Другим важным параметром является равномерность усиления (gain flatness). Усилитель EYDFA демонстрирует хорошую однородность усиления по всему диапазону C-полосы (от 1530 нм до 1565 нм) благодаря оптимизированным соотношениям сопримесей и распределению накачки. Для систем WDM (мультиплексирования по длине волны), применяемых в сетях FTTH, такая равномерность особенно желательна, поскольку сигналы от WDM-систем должны усиливаться до одинакового уровня для сохранения качества наложенных сигналов (например, CATV на 1550 нм и радиочастотное наложение на 1578 нм).

Сценарии применения: в каких случаях каждый из усилителей наиболее эффективен?

Выбор между EYDFA и EDFA в конечном счете зависит от условий развертывания. В типичном применении FTTH, где коэффициент разделения составляет 1:32 или 1:64, а длина магистральной линии — менее 20 км, использование обычного EDFA является наиболее экономичным вариантом. Оно обеспечивает проверенную надежность, компактные форм-факторы 1U или 2U и стабильные цепочки поставок.

Для высокомощных сетей FTTH, особенно ориентированных на масштабное распределение CATV, EYDFA становится оптимальным решением по сравнению с RFoG (RF over Glass) для сельского широкополосного доступа или конвергенции triple play. Представьте, что один оптический линейный терминал (OLT) подключён к четырём каскадам делителей 1:256, каждый из которых обслуживает 1024 абонента. Таким образом, такая топология может быть реализована с использованием одного усилителя EYDFA с выходной мощностью 33 дБм — это чрезвычайно удобно для настройки сети и значительно снижает количество потенциальных точек отказа. Аналогично, при увеличенных длинах магистральных волокон до узлов кластеров (30–40 км) EYDFA обеспечивает дополнительный бюджет мощности для компенсации затухания и потерь в делителях без необходимости размещения удалённого усилительного шкафа.

Кроме того, EYDFA обеспечивает преимущества при усилении импульсных сигналов и подавлении переходных процессов, что делает его предпочтительным решением для высокомощных оптических усилителей в системах межцентрового соединения (DCI) и системах зондирования, превосходя традиционные конструкции EDFA.

Анализ затрат и выгод: общая экономика системы

Общая экономика системы может быть в пользу варианта с высокой мощностью усилителя EYDFA по сравнению с EDFA аналогичных характеристик. В архитектурах распределённого усиления один EYDFA заменяет от 4 до 8 каскадных блоков EDFA. Такая консолидация позволяет снизить расходы на закупку оборудования, занимаемое место в стойке, энергопотребление и техническое обслуживание. Кроме того, упрощённая цепь передачи сигнала снижает совокупное ухудшение коэффициента шума, которое составляет 0,5–1 дБ на каждый каскадный каскад EDFA.

Кроме того, лазерный накачки EYDFA обладает более высокой надёжностью. Модули EYDFA широко доступны и используют недорогие многомодовые лазерные диоды накачки высокой мощности вместо дорогих одномодовых лазеров накачки, что обеспечивает более высокий средний срок наработки на отказ (MTBF) и меньшую стоимость замены в течение типичного 10-летнего жизненного цикла сети.

Почему выбирают компанию Shandong Wanshuo Optoelectronic Equipment Co., Ltd.?

Компания Shandong Wanshuo Optoelectronic Equipment Co., Ltd. обладает большим опытом в области продукции усилителей волоконного типа и предлагает надежные решения EDFA и EYDFA. Усилитель EYDFA серии 77FEYA2 формата 2U высокой мощности использует передовую технологию двойной оболочки волокна, легированного эрбием и иттербием, обеспечивая суммарную выходную мощность до 41 дБм (более 12 Вт) и гибкие конфигурации с 4, 8, 16, 32 и 64 портами для соответствия различным топологиям сетей. Интеллектуальное управление коэффициентом усиления, полный мониторинг аварийных сигналов и горячая замена резервных источников питания гарантируют непрерывную работу круглосуточно.

Высочайшее качество продукции обеспечивается производственными мощностями компании Shandong Wanshuo. В её распоряжении 12 высококлассных цехов очистки, коэффициент выхода годной продукции при SMT-производстве составляет 99,8 %, а волнообразная пайка полностью автоматизирована и проходит контроль с помощью AOI. Независимая команда исследований и разработок компании создаёт и поставляет интеллектуальные испытательные системы с полной прослеживаемостью данных на всех этапах процесса; в их числе — решения для оптических усилителей высокой мощности, соответствующие требованиям сертификаций CE, FCC и RoHS. Компания Shandong Wanshuo Optoelectronic Equipment Co., Ltd. предоставляет технологии и производственные возможности — от пилотных проектов до масштабного внедрения по всей стране — всем операторам сетей, стремящимся достичь оптимального баланса между мощностью, производительностью, надёжностью и экономической эффективностью при развёртывании сетей FTTH.