ডিসপারশন ও ব্যান্ডউইথ

অ্যাটেনুয়েশন পালসকে দুর্বল করে, আর ডিসপারশন তাকে চওড়া করে। আলোর বিভিন্ন অংশ (ভিন্ন ভিন্ন মোড, ভিন্ন ভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য, ভিন্ন ভিন্ন পোলারাইজেশন) সামান্য আলাদা গতিতে চলে এবং সামান্য আলাদা সময়ে পৌঁছায়, ফলে একটি স্পষ্ট “1” পাশের বিটগুলোতে ছড়িয়ে পড়ে। কম গতিতে ও কম দূরত্বে এটি চোখে পড়ে না; কিন্তু 80 km-এ 10 Gb/s এবং 100 m মাল্টিমোডে 25 Gb/s চালাতে গেলে এটাই সীমা হয়ে দাঁড়ায়। এই পেজে তিন ধরনের ডিসপারশন, মাল্টিমোড ফাইবারের ব্যান্ডউইথ–দূরত্ব গুণফল, ডিসপারশন-সীমিত পাল্লার আনুমানিক হিসাব এবং মডিউল ও সিস্টেম কীভাবে ডিসপারশন কম্পেনসেট করে, তা ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

তিন ধরনের ডিসপারশন

ধরন	কারণ	কোথায় প্রধান	সাধারণ মান
মোডাল (ইন্টারমোডাল)	ভিন্ন ভিন্ন মোড ভিন্ন পথে চলে	মাল্টিমোড ফাইবার	স্টেপ-ইনডেক্সে ns/km মাত্রার; গ্রেডেড-ইনডেক্সে ~0.1–0.5 ns/km; ব্যান্ডউইথ হিসেবে MHz·km এককে প্রকাশ করা হয়
ক্রোমাটিক	কাচের প্রতিসরাঙ্ক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ওপর নির্ভর করে (ম্যাটেরিয়াল), আর গাইডের জ্যামিতি নিজের অবদান যোগ করে (ওয়েভগাইড); উৎসের স্পেকট্রাল প্রস্থ শূন্য নয়	1550 nm-এ সিঙ্গেল-মোড; 10G ও তার বেশি গতির দীর্ঘ লিংক	G.652-এ 1550-এ 17 ps/(nm·km); 1310-এ ≈ 0
পোলারাইজেশন-মোড (PMD)	ফাইবারের অসমমিতির কারণে দুটি পোলারাইজেশন অবস্থা সামান্য আলাদা গতিতে চলে	দীর্ঘ ফাইবারে 40G ও তার বেশি NRZ; পুরোনো ফাইবার	0.05–0.5 ps/√km

মোডাল ডিসপারশন ও মাল্টিমোড ব্যান্ডউইথ

মাল্টিমোড ফাইবারের রেটিং দেওয়া হয় MHz·km এককে কার্যকর মোডাল ব্যান্ডউইথ (EMB) দিয়ে: যে ফ্রিকোয়েন্সিতে ফাইবারের রেসপন্স 3 dB নেমে যায়, সেটিকে দৈর্ঘ্য দিয়ে গুণ করলে এই মান পাওয়া যায়। ব্যান্ডউইথকে দৈর্ঘ্য দিয়ে ভাগ করতে হয়:

গ্রেড	850 nm-এ EMB	100 m-এ ব্যান্ডউইথ	300 m-এ ব্যান্ডউইথ
OM1	200 MHz·km	2 GHz	0.67 GHz
OM2	500	5 GHz	1.7 GHz
OM3	2 000	20 GHz	6.7 GHz
OM4	4 700	47 GHz	15.7 GHz

মোটামুটি নিয়ম: NRZ-এর জন্য লিংকে ব্যান্ডউইথ লাগে ≈ 0.7 × বিট রেট। 10 Gb/s-এর জন্য ~7 GHz দরকার, যা OM3-তে ~285 m পর্যন্ত মেলে (স্ট্যান্ডার্ডে 300 m); 25 Gb/s-এর জন্য ~17.5 GHz দরকার, যা তাত্ত্বিকভাবে OM4-তে ~270 m পর্যন্ত মেলে, কিন্তু রিসিভারের ডিসপারশন সহনশীলতা ও VCSEL-এর স্পেকট্রাল প্রস্থের কারণে স্ট্যান্ডার্ড এটিকে 100 m-এ নামিয়ে এনেছে। তাই পাল্লার টেবিলটি দাঁড়ায় এমন:

প্রতি লেনে গতি	OM3	OM4	সীমাবদ্ধতা
1 Gb/s	550–1 000 m	550–1 100 m	ব্যান্ডউইথের মতোই অ্যাটেনুয়েশনও সীমা টানে
10 Gb/s	300 m	400 m	মোডাল ব্যান্ডউইথ
25 Gb/s NRZ	70 m	100 m	মোডাল ও ক্রোমাটিক (VCSEL-এর স্পেকট্রাল প্রস্থ)
50 Gb/s PAM4	70 m	100 m	একই, সঙ্গে PAM4 SNR পেনাল্টি
100 Gb/s PAM4 (802.3db)	—	50–100 m	DSP ইকুয়ালাইজেশনসহ

পূর্ণ টেবিল: পাল্লার টেবিল। লঞ্চ কন্ডিশন (এনসার্কেলড ফ্লাক্স) স্ট্যান্ডার্ডে নির্ধারিত, যাতে এই মানগুলো বাস্তব VCSEL-এর ক্ষেত্রেও টেকে।

সিঙ্গেল-মোড ফাইবারে ক্রোমাটিক ডিসপারশন

ডিসপারশন সহগ D (উৎসের প্রতি nm প্রস্থে, প্রতি km-এ ps) স্ট্যান্ডার্ড G.652 ফাইবারে 1 310 nm-এর কাছে শূন্য অতিক্রম করে এবং 1 550 nm-এ ≈ +17 ps/(nm·km)। পালস প্রসারণ:

Δt = D × Δλ × L

উৎস	স্পেকট্রাল প্রস্থ Δλ	λ-এ D	L	Δt	বিট পিরিয়ড (10G ≈ 100 ps)
1310 nm-এ DFB লেজার	0.1 nm (বা −20 dB-এ 1 nm)	≈ 0–3 ps/(nm·km)	10 km	< 10 ps	সমস্যা নেই
1550 nm-এ DFB, 10G, DML	0.2 nm (চার্প একে বাড়িয়ে দেয়)	17	80 km	270 ps	অনেক বেশি; EML (কম চার্প) বা DCM লাগে
1550 nm-এ EML, 10G	কার্যকর ~0.1 nm	17	80 km	~140 ps → পেনাল্টিসহ সহনীয়	10GBASE-ZR
1310-এ ফ্যাব্রি-পেরো লেজার	3–5 nm	3	2 km	20–30 ps	1G-তে সমস্যা নেই, 10G-তে সীমারেখায়
1300-এ LED (পুরোনো)	50–100 nm	3	2 km	300–600 ps	শুধু 100 Mb/s
OM4-এ 850 nm VCSEL	0.5 nm RMS	850-এ ~ −100 ps/(nm·km)	0.1 km	5 ps	25G ও তার বেশি গতিতে ক্রোমাটিক ডিসপারশনের প্রভাব পড়ে

ডেটাশিটে ডিসপারশন সহনশীলতা লেখা থাকে ps/nm এককে (যেমন 40 km ER মডিউলের জন্য 800 ps/nm = 17 × 40 × ~1.2 nm): লিংকের D × L এই মানের নিচে থাকতে হবে (ডেটাশিট পড়া)।

ডিসপারশন-সীমিত পাল্লা (NRZ, কম্পেনসেশন ছাড়া)

গতি	G.652-এ 1310 nm	G.652-এ 1550 nm	মন্তব্য
2.5 Gb/s	> 100 km	~600–1 000 km	আগে অ্যাটেনুয়েশনই সীমা টানে
10 Gb/s	~40–60 km (উৎস-সীমিত)	~60–80 km (EML), ~10–20 km (DML)	তাই 10G ER/ZR-এ EML ব্যবহার হয়
25 Gb/s	10 km (25GBASE-LR)	~10–15 km	1550-এ 25GBASE-ER-এর জন্য সতর্ক ডিজাইন দরকার
40 Gb/s সিরিয়াল	~4 km	~4 km	এ কারণেই 40G/100G গেছে 4 × 10G/25G WDM-এ
100 Gb/s একক λ PAM4 (DR/FR/LR1)	1310-এ 2–10 km	—	≈ 0 ডিসপারশনের জন্য 1310 nm বেছে নেওয়া হয়েছে; বাকিটা DSP সামলায়

মোটামুটি নিয়ম: উৎসের প্রস্থ স্থির থাকলে পাল্লা 1/(বিট রেট)²-এর অনুপাতে বদলায়; গতি দ্বিগুণ করলে ডিসপারশন-সীমিত দূরত্ব চার ভাগের এক ভাগ হয়ে যায়।

কম্পেনসেশন ও প্রশমন

পদ্ধতি	কোথায়	কীভাবে
1310 nm বেছে নেওয়া	100G ও তার বেশিতে DR/FR/LR	শূন্য-ডিসপারশন উইন্ডো; 0.2-এর বদলে 0.35 dB/km লস দিতে হয়
কম চার্পের উৎস (EML, এক্সটার্নাল মডুলেটর)	10G ER/ZR, 10G DWDM	সংকীর্ণতর কার্যকর স্পেকট্রাম (লেজার)
ডিসপারশন কম্পেনসেশন মডিউল (DCM)	10G DWDM স্প্যান	ঋণাত্মক-ডিসপারশন ফাইবারের স্পুল বা ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং D × L-কে বাতিল করে দেয়
ডিসপারশন-শিফটেড / NZ-DSF ফাইবার (G.653/G.655)	পুরোনো লং-হল প্ল্যান্ট	1550-এ D শূন্য বা খুব ছোট
ইলেকট্রনিক ডিসপারশন কম্পেনসেশন	10GBASE-LRM (হোস্টে EDC), PAM4 DSP (FFE/DFE/MLSE)	ইকুয়ালাইজার ডিজিটালভাবে ছড়িয়ে পড়া অংশকে ফিরিয়ে আনে (DSP)
কোহেরেন্ট ডিটেকশন + DSP	100G–800G ZR/ZR+	ডিসপারশনের কম্পেনসেশন পুরোপুরি ডিজিটাল ডোমেইনে, হাজার হাজার ps/nm পর্যন্ত (কোহেরেন্ট)
FEC	25G ও তার বেশি	ডিসপারশন যে এরর ঘটায়, তা আটকায় না, সংশোধন করে (FEC ও AN)

পোলারাইজেশন-মোড ডিসপারশন

ফাইবার কখনোই নিখুঁত গোলাকার হয় না; দুটি পোলারাইজেশন অক্ষ সামান্য আলাদা প্রতিসরাঙ্ক দেখে, ফলে পালস দুই ভাগ হয়ে যায়, আর এই ব্যবধানকে বলে ডিফারেনশিয়াল গ্রুপ ডিলে; এটি দৈর্ঘ্যের বর্গমূলের সঙ্গে বাড়ে (এলোমেলো মোড কাপলিংয়ের কারণে)। আধুনিক ফাইবারে মান ≤ 0.1 ps/√km, অর্থাৎ 100 km-এ 1 ps, যা 40 Gb/s NRZ পর্যন্ত ক্ষতিকর নয়। পুরোনো (1995-এর আগের) ফাইবারে মান 0.5–2 ps/√km; 100 km বা তার বেশি দূরত্বে 10G-তে এটি সমস্যা, আর কোহেরেন্ট DSP কেন পোলারাইজেশন নিরন্তর ট্র্যাক করে, তার একটি কারণও এটি।

ডিসপারশন কীভাবে ধরা পড়ে

পর্যবেক্ষণ	অর্থ
Rx পাওয়ার সংবেদনশীলতার চেয়ে অনেক বেশি, তবুও এরর হচ্ছে বা লিংক নেই	ডিসপারশন (বা প্রতিফলন); পাওয়ার সমস্যা নয় (Rx পাওয়ার ও বাজেট)
একই ফাইবারে লিংক 1G-তে চলে, 10G-তে ব্যর্থ হয়	মোডাল ব্যান্ডউইথ (MMF) বা 1550-এ DML-এর চার্প (SMF)
10 km LR মডিউল ঠিক, 40 km ER ঠিক, ZR সীমারেখায়	ক্রোমাটিক ডিসপারশন জমা হচ্ছে
FEC-সংশোধিত এরর বেশি, অসংশোধনযোগ্য এরর কম	ডিসপারশনজনিত আই ক্লোজার, যা আংশিক সংশোধিত হচ্ছে (VDM ও FEC মেট্রিক)
“300 m” রেটিংয়ের মডিউল থাকা সত্ত্বেও OM3-তে পাল্লা কম	এনসার্কেলড ফ্লাক্সের শর্ত না মানা, অথবা OM2 ফাইবারে ভুল করে OM3 লেবেল লাগানো

CodingBox-এ

ডিসপারশন সহনশীলতা EEPROM-এ সংরক্ষিত থাকে না, তবে যেসব ফিল্ড থেকে এর আন্দাজ মেলে, সেগুলো থাকে: তরঙ্গদৈর্ঘ্য (1310 বনাম 1550), কমপ্লায়েন্স কোড থেকে জানা লেজারের ধরন (SR-এ VCSEL, LR-এ DFB, ER-এ EML), এবং ভেন্ডর মডিউলটিকে যে OM3/OM4/SMF দৈর্ঘ্যের জন্য রেট করেছে, তার ফিল্ড। CodingBox এগুলো দেখায়, ফলে “এই 1550 nm মডিউল 80 km কেন চলছে না” প্রশ্নের পেছনে তথ্য থাকে (Check transceiver)।

উচ্চ লঞ্চ পাওয়ারে আরেকটি সীমা: সেলফ- ও ক্রস-ফেজ মডুলেশন, ফোর-ওয়েভ মিক্সিং, ব্রিলুইন ও রামান বিক্ষেপণ, এবং কেন ডিসপারশন আসলে এগুলোর কয়েকটির বিরুদ্ধে সাহায্য করে: নন-লিনিয়ার প্রভাব।

এই নিবন্ধে কোনো অশুদ্ধ তথ্য বা ভুল পেলে সংশ্লিষ্ট অংশটি নির্বাচন করুন এবং Ctrl+Enter চেপে ।