เครื่องส่งสัญญาณแบบมอดูเลตโดยตรงขนาด 1550 นาโนเมตรแตกต่างจากระบบมอดูเลตภายนอกอย่างไร

ในการสื่อสารแบบไฟเบอร์ออปติกสมัยใหม่ เครื่องส่งสัญญาณแบบออปติกเป็นองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับการส่งข้อมูลในระยะทางไกลโดยสูญเสียน้อยที่สุด ในบรรดาระบบเหล่านี้ ระบบความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตรมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีการลดทอนของเส้นใยต่ำและเข้ากันได้กับเส้นใยโหมดเดี่ยวมาตรฐาน เครื่องส่งสัญญาณแบบออปติกสามารถจำแนกได้เป็นแบบมอดูเลตโดยตรงหรือแบบมอดูเลตภายนอก โดยแต่ละตัวมีหลักการทำงานและข้อได้เปรียบในการใช้งานที่แตกต่างกัน

การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างเครื่องส่งสัญญาณ 1550nm แบบมอดูเลตโดยตรงและแบบปรับภายนอกถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักออกแบบเครือข่าย วิศวกร และผู้วางระบบที่มุ่งหวังที่จะเพิ่มประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนในเครือข่ายออปติกให้เหมาะสม

หลักการมอดูเลตโดยตรง

ก เครื่องส่งสัญญาณแบบมอดูเลตโดยตรงขนาด 1550 นาโนเมตร (DM-OTX) ปรับความเข้มของแสงเลเซอร์โดยตรงโดยการเปลี่ยนแปลงกระแสการฉีดของเลเซอร์ไดโอด สัญญาณข้อมูลทางไฟฟ้าขับเคลื่อนเลเซอร์ ทำให้เกิดพัลส์แสงที่สอดคล้องกับดิจิตอล 0 และ 1 วินาที วิธีการนี้ทำให้การออกแบบง่ายขึ้น ลดจำนวนส่วนประกอบ และลดต้นทุน ทำให้เครื่องส่งสัญญาณ DM เหมาะสำหรับการใช้งานระยะสั้นถึงระยะกลาง

อย่างไรก็ตาม เลเซอร์มอดูเลตโดยตรงต้องเผชิญกับข้อจำกัดที่แท้จริง เช่น เสียงร้อง ซึ่งเป็นความแปรผันของความถี่ที่เกี่ยวข้องกับการปรับความเข้ม ซึ่งสามารถนำไปสู่การกระจายของสัญญาณในระยะทางไกล ซึ่งจำกัดช่วงการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพโดยไม่มีการชดเชยการกระจายเพิ่มเติม

1550nm Directly Modulated Optical Transmitter: WT-1550-DM

หลักการมอดูเลตภายนอก

ตัวส่งสัญญาณแบบมอดูเลตภายนอก (EM-OTX) ทำงานโดยใช้เลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง (CW) และตัวโมดูเลเตอร์ภายนอก ซึ่งโดยทั่วไปคือโมดูเลเตอร์ Mach-Zehnder (MZM) เพื่อเข้ารหัสข้อมูลลงบนพาหะนำแสง วิธีการนี้จะแยกการสร้างเลเซอร์ออกจากกระบวนการมอดูเลชั่น ลดการร้องเจี๊ยก ๆ และทำให้สามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงขึ้นพร้อมการลงโทษการกระจายตัวที่ลดลง

การมอดูเลตภายนอกให้ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่เหนือกว่าบนเครือข่ายระยะไกล ระบบมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่น (DWDM) และเครือข่ายรถไฟใต้ดินและแกนหลักความเร็วสูง แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าและมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการมอดูเลตโดยตรง

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ

พารามิเตอร์	ปรับโดยตรง	มอดูเลตภายนอก
เจี๊ยบ	สูง	ต่ำ
อัตราข้อมูลสูงสุด	≤10Gbps	≥40Gbps
ระยะการส่งข้อมูล	สั้นถึงปานกลาง (≤80 กม.)	ระยะไกล (≥100 กม.)
ราคา	ต่ำer	สูงer
ความซับซ้อน	เรียบง่าย	สูงer

กpplications and Use Cases

เครื่องส่งสัญญาณแบบมอดูเลตโดยตรงขนาด 1550 นาโนเมตรมักใช้ในเครือข่ายการเข้าถึง ระบบ CATV และการเชื่อมโยงรถไฟใต้ดินระยะสั้น โดยให้ความสำคัญกับความคุ้มค่าและระยะการส่งข้อมูลปานกลาง เหมาะสำหรับเครือข่ายออปติคอลแบบพาสซีฟ (PON) และลิงก์แบบจุดต่อจุดแบบธรรมดา

ในทางกลับกัน เครื่องส่งสัญญาณแบบมอดูเลตภายนอกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโทรคมนาคมระยะไกล เครือข่ายแกนหลัก DWDM ระบบใต้น้ำ และการเชื่อมต่อระหว่างศูนย์ข้อมูลความเร็วสูง เสียงร้องที่ลดลงและคุณภาพสัญญาณที่ได้รับการปรับปรุงช่วยให้ขยายขอบเขตและประสิทธิภาพสเปกตรัมที่สูงขึ้น

กdvantages and Limitations

กdvantages of Direct Modulation

การออกแบบที่คุ้มค่าและกะทัดรัดโดยมีส่วนประกอบน้อยลง
บูรณาการอย่างง่ายดายในเครือข่ายการเข้าถึงและระบบ PON
ใช้พลังงานต่ำ เหมาะสำหรับการติดตั้งขนาดเล็ก

ข้อจำกัดของการปรับโดยตรง

เสียงร้องสูงทำให้มีระยะการส่งข้อมูลที่จำกัด
อัตราข้อมูลสูงสุดต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการปรับภายนอก
มีความไวต่อผลการกระจายตัวของเส้นใยมากขึ้น

กdvantages of External Modulation

เสียงจิ๊บน้อยที่สุด ช่วยให้ส่งสัญญาณระยะไกลได้
รองรับอัตราข้อมูลความเร็วสูง (≥40 Gbps) สำหรับเครือข่ายแกนหลัก
คุณภาพสัญญาณที่ดีขึ้นและประสิทธิภาพสเปกตรัมสำหรับแอปพลิเคชัน DWDM

ข้อจำกัดของการปรับภายนอก

ต้นทุนที่สูงขึ้นและการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น
ต้องมีการควบคุมอคติและอุณหภูมิของโมดูเลเตอร์อย่างแม่นยำ
รอยเท้าที่ใหญ่กว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบมอดูเลตโดยตรง

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบสำหรับการใช้งานเครือข่าย

วิศวกรเครือข่ายต้องพิจารณาถึงข้อดีข้อเสียระหว่างต้นทุน ระยะการส่งข้อมูล อัตราข้อมูล และสภาพแวดล้อม เมื่อเลือกระหว่างเครื่องส่งสัญญาณ 1550 นาโนเมตรแบบมอดูเลตโดยตรงและแบบปรับภายนอก ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ ประเภทของไฟเบอร์ การกระจายตัวของสี พลังงานแสงที่ต้องการ และความสามารถในการปรับขนาดของระบบ

การมอดูเลตโดยตรงเหมาะสำหรับลิงก์ที่สั้นกว่าและไวต่อต้นทุน ในขณะที่การมอดูเลตภายนอกเป็นตัวเลือกสำหรับเครือข่ายระยะไกล ความเร็วสูง และเปิดใช้งาน DWDM ซึ่งประสิทธิภาพไม่สามารถลดลงได้

บทสรุป

เครื่องส่งสัญญาณออปติคอลแบบมอดูเลตโดยตรงและแบบมอดูเลตภายนอกขนาด 1550 นาโนเมตรทำหน้าที่ที่แตกต่างกันในเครือข่ายไฟเบอร์ออปติก การมอดูเลตโดยตรงให้ความเรียบง่าย ความคุ้มทุน และประสิทธิภาพที่เหมาะสมสำหรับระยะทางสั้นถึงปานกลาง ในขณะที่การมอดูเลตภายนอกให้ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่เหนือกว่า ความสามารถระยะไกล และการรองรับความเร็วสูงสำหรับเครือข่ายแกนหลัก

การเลือกเครื่องส่งสัญญาณที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งาน การออกแบบเครือข่าย และการพิจารณาด้านงบประมาณ การทำความเข้าใจความแตกต่างทางเทคนิคช่วยให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของระบบที่เหมาะสมที่สุด การลดทอนสัญญาณให้น้อยที่สุด และการใช้งานเครือข่ายการสื่อสารไฟเบอร์ออปติกที่ทันสมัยอย่างมีประสิทธิภาพ