المضخمات والتجديد: EDFA وRaman وSOA وOEO

زوج من وحدات الإرسال والاستقبال ينقل الإشارة بقدر ما تسمح به ميزانية قدرته وتحمّله للتشتت — 10 km لـ LR، و 80 km لـ ZR، و 120 km لـ 400ZR المضخّم. بعد ذلك، لا بد لشيء في الخط أن يعوّض ما أخذته الألياف: مضخم ضوئي يرفع كل طول موجي دفعة واحدة دون لمس البيانات، أو معيد توليد يستقبل الإشارة كهربائيًا ويعيد إرسالها من جديد. تتناول هذه الصفحة متى تنتهي الميزانية، وأنواع المضخمات وأعدادها، وأين تقع على الخط، وكيف تتحول الميزانية إلى ميزانية OSNR عند وجود المضخمات، وما الذي يتطلبه تشغيل خط مضخّم، وكيفية الاختيار بين التضخيم وإعادة التوليد والوحدة المتماسكة.

متى تنتهي ميزانية وحدة الإرسال والاستقبال

التقنية	المدى دون تضخيم	ما يُطيله
10G LR / ER / ZR	10 / 40 / 80 km	تعويض التشتت و EDFA حتى 100–150 km؛ أنظمة خطوط DWDM بعدها
100G LR4 / ER4 (كشف مباشر)	10 / 40 km	لا شيء — التحول إلى المتماسك للمقاطع الأطول
وحدات 100G–400G المتماسكة القابلة للإدخال (ZR، ZR+)	40 km (400ZR دون تضخيم، ≤ 11 dB)	زوج EDFA واحد حتى 120 km (ZR)، وسلاسل مضخمات حتى 1 000+ km (ZR+، OpenZR+) (النقل المتماسك بعيد المدى)
10G DWDM عبر مضمّم	80 km لكل مقطع مع EDFA	سلاسل من EDFA مع وحدات تعويض التشتت حتى 400–600 km، ثم إعادة التوليد
مستجيبات متماسكة	80–120 km لكل مقطع	سلاسل EDFA و Raman، ROADM، 1 000–3 000 km لكل قسم إعادة توليد
PON، فئة C+	20 km، 1:32–1:64	موسِّعات المدى (ITU-T G.984.6) حتى 60 km أو تقسيمات أكبر
متعدد الأنماط	100–400 m	لا يُضخَّم أبدًا — يعيد التوليد مبدّل أو محول وسائط

أنواع المضخمات

النوع	المبدأ	النطاق	الكسب والخرج	معامل الضوضاء	ملاحظات
EDFA (مضخم الألياف المطعَّمة بالإربيوم)	بضعة أمتار من ألياف مطعَّمة بالإربيوم مُضخوخة عند 980 أو 1480 nm؛ تحفّز الإشارة الانبعاث	C-band 1 530–1 565 nm؛ إصدارات L-band 1 565–1 625 nm	كسب 15–35 dB؛ خرج إجمالي +17 … +23 dBm، ومعزِّزات حتى +27 dBm	4–6 dB	الأكثر شيوعًا؛ أحادي القناة أو متعدد القنوات؛ مرشحات تسوية الكسب، كسب متغير، والتحكم في العابر عند إضافة القنوات أو حذفها (مكوّنات DWDM)
Raman (موزَّع)	تُطلَق ضخة أقل من الإشارة بنحو 100 nm (≈ 1 450 nm لـ C-band) في ألياف الإرسال، عادة بعكس اتجاهه؛ وتضخِّم الألياف نفسها على أول 20–40 km منها	أي نطاق تسمح به الضخة	10–15 dB من الكسب الموزَّع	معامل ضوضاء فعّال أقل من EDFA — بتحسّن 3–5 dB في OSNR لكل مقطع	ضخات +27 … +30 dBm، من الفئة 4 — نظافة الموصلات و APR أمران حاسمان للسلامة (السلامة والتعامل)؛ هجين Raman-EDFA للمقاطع الطويلة أو بلا مكرِّر (300+ km)
SOA (مضخم ضوئي بأشباه الموصلات)	شريحة ليزر دون مرايا؛ ضخّها كهربائي	أي نطاق، بما في ذلك O-band عند 1 310 nm	10–20 dB؛ +10 … +13 dBm	7–9 dB	سريع وصغير ورخيص؛ في موسِّعات مدى PON والنمط الانفجاري؛ اعتماد الكسب على نمط البيانات يحد من استخدامه في DWDM
مضخم مُضخوخ ضوئيًا عن بُعد (ROPA)	ملف إربيوم غير مزوَّد بالطاقة في الخط، يُضخّ من الطرفية عبر الألياف	C-band	10–15 dB	—	مقاطع بحرية وصحراوية بلا مكرِّر
معيد توليد 3R (OEO)	استقبال، وإعادة توقيت، وإعادة تشكيل، وإعادة إرسال — مستجيبان ظهرًا لظهر	لكل قناة	يعيد ضبط OSNR والتشتت و PMD والتشوه غير الخطي	—	مكلف لكل قناة ويضيف كمونًا؛ يلزم حيث لم يعد التضخيم وحده كافيًا لبلوغ OSNR المطلوب
معيد توليد 2R، محول الوسائط	إعادة تضخيم وإعادة تشكيل كهربائيًا دون ساعة توقيت جديدة	لكل قناة	يعيد ضبط القدرة ومخطط العين	—	الوصلات الصغيرة؛ منفذ المبدّل هو معيد التوليد المعتاد (معدات النقل والوصول)

أين تقع المضخمات على الخط

الموضع	الغرض	القيم النموذجية
المعزِّز (المضخم اللاحق) بعد المضمّم في الطرفية المرسِلة	رفع القنوات المجمَّعة إلى قدرة الإرسال	+17 … +20 dBm إجماليًا، 0 … +3 dBm لكل قناة
مضخم الخط (البيني) في كل مقطع	تعويض فقد المقطع	مقطع 80–120 km، فقد 20–28 dB؛ يُضبط الكسب مساويًا له؛ منفذ وصول في المرحلة الوسطى لوحدة تعويض تشتت في خطوط 10G القديمة
المضخم الأولي قبل مفكك التضميم في الطرفية المستقبِلة	رفع القنوات الضعيفة فوق ضوضاء المستقبل	−25 dBm لكل قناة عند الدخل، −5 dBm عند الخرج؛ يحسّن الحساسية الفعلية بمقدار 10 dB أو أكثر
Raman الموزَّع عند الطرف المستقبِل من المقطع	خفض معامل الضوضاء الفعلي، وإطالة المقطع	20–40 km من الكسب الموزَّع
موقع المضخم	كوخ أو خزانة مزوَّدة بالطاقة، مع بطاريات وتبريد وطرفية OSC ومراقبة	كل 80–120 km على المسارات الطويلة (طوبولوجيات شبكات الألياف)

من ميزانية القدرة إلى ميزانية OSNR

يضيف المضخم انبعاثًا تلقائيًا مضخَّمًا — أي ضوضاء — في كل مرحلة. وبمجرد وجود مضخمات في الخط، يصبح المستقبل محكومًا بالنسبة الضوئية للإشارة إلى الضوضاء، لا بالقدرة.

الصيغة	المعنى
OSNR_المقطع [dB, 0.1 nm] ≈ 58 + P_القناة [dBm] − L_المقطع [dB] − NF [dB]	قيمة OSNR بعد مقطع واحد ومضخم واحد
OSNR_الإجمالي ≈ OSNR_المقطع − 10 · log₁₀ N	N من المقاطع المتماثلة
OSNR المطلوب: 10G NRZ ≈ 15–18 dB؛ 100G DP-QPSK مع FEC بقرار ناعم ≈ 12–15 dB؛ 400ZR ≈ 26 dB؛ 400G 16QAM ZR+ ≈ 22–24 dB	ما يحتاجه المستقبل

مثال: 0 dBm لكل قناة، مقاطع 22 dB، معامل ضوضاء 5 dB → 31 dB لكل مقطع؛ ثلاثة مقاطع → 26.2 dB، وهو حد 400ZR؛ عشرة مقاطع → 21 dB، وهو مريح لـ 100G DP-QPSK. رفع قدرة القناة يكسب OSNR إلى أن تستعيده التأثيرات غير الخطية — والأمثل عادة يكون 0 … +3 dBm لكل قناة على G.652 (التأثيرات غير الخطية، التضخيم و OSNR).

تشغيل خط مضخَّم

العنصر	الممارسة
السلامة الضوئية	الفئة 3B/4 عند كل خرج مضخم وضخة Raman؛ خفض القدرة التلقائي (APR، ITU-T G.664) يغلق الضخات عند فقد الإشارة؛ لا تفصل أبدًا موصلاً عالي القدرة وهو حي؛ لافتات الخطر عند كل موقع
نظافة الموصلات	عند +20 dBm وما فوق، يحترق الوجه الطرفي الملوَّث وقد يبدأ احتراقًا متسلسلاً في الألياف؛ افحص قبل كل توصيل (فحص الوجه الطرفي وتنظيفه)
الانعكاسات	عوازل داخل المضخمات، موصلات APC، ORL ≥ 24 dB على الخط؛ الانعكاس القوي داخل EDFA يجعله يُصدر ليزرًا (الانعكاسات وفقد الانعكاس)
مراقبة الضخ	تيار الضخة عند خرج ثابت هو مؤشر التقادم؛ بطاقات ضخ احتياطية أو مضخمات كاملة احتياطية
الكسب والميل	مرشحات تسوية الكسب والموازنة الديناميكية للكسب تُبقي 40–96 قناة ضمن 1–2 dB؛ ويزداد الميل مع Raman وعدد المقاطع
إضافة القنوات وحذفها	يمنع التحكم في العابر تصاعد القنوات الباقية عند اختفاء غيرها؛ أضف القنوات وفق الإجراء المتبع
قناة الإشراف الضوئية (OSC)	طول موجي منفصل، عادة 1 510 أو 1 610 nm، تُنهى عند كل موقع مضخم، تحمل الإدارة والإنذارات وقياس فقد المقاطع عن بُعد (المراقبة والإدارة)
القدرة والبيئة	−48 V تيار مستمر مع بطاريات تكفي 4–8 ساعات، وتبريد، وحساسات باب ودرجة حرارة في المواقع غير المأهولة
توصيف الألياف أولاً	فقد المقطع و ORL والتشتت و PMD والمساحة الفعالة تحدد خطة التضخيم (توصيف الألياف)

الاختيار بين التضخيم وإعادة التوليد والمتماسك

الحالة	الاختيار
10G قناة واحدة، 80–100 km	وحدة 10G ZR، أو LR/ER مع EDFA وتعويض تشتت
10G DWDM، 200–400 km، خط قديم	سلسلة EDFA مع وحدات تعويض التشتت؛ يمكن التفكير في الاستبدال بالمتماسك
100G، 80–120 km	وحدة 400ZR/100G ZR قابلة للإدخال مع زوج EDFA واحد — الحل الحديث الأبسط
100G–400G، 500–2 000 km	مستجيبات متماسكة أو ZR+ مع سلاسل EDFA و ROADM؛ إعادة التوليد فقط حيث ينفد OSNR
بلا مكرِّر 250–400 km	معزِّزات عالية القدرة، Raman، ROPA، المتماسك
PON بعد 20 km أو تقسيمات كبيرة	موسِّع مدى أو بصريات من الفئة C++/E2 (فئات ODN)
متعدد الأنماط في شبكة الحرم بعد 400 m	مبدّل أو محول وسائط كمعيد توليد، أو ألياف أحادية النمط
أي وصلة فيها نقص OSNR لا يمكن للمضخمات سده	إعادة توليد 3R

في CodingBox

الوحدات التي تغذي الخط المضخَّم وتنهيه تبقى وحدات قابلة للإدخال، ويقرأ CodingBox ما يهم عند دخل المضخم: قدرة الإرسال، والطول الموجي الدقيق أو قناة DWDM، ونطاق الضبط، وفئة القدرة. كما تُبلغ الوحدة المتماسكة عن OSNR والتشتت اللوني و BER قبل FEC عبر VDM — وهي صحة نظام الخط كما يراها المستقبل — ويعرض CodingBox أيًّا من هذه المقاييس تُعلن عنه الوحدة (وحدات الإرسال والاستقبال القابلة للضبط، مقاييس VDM و FEC، Check transceiver).

إذا وجدت معلومة غير دقيقة أو خطأً في هذه المادة، فحدِّد المقطع المعني واضغط Ctrl+Enter .