ڈسپرشن اور بینڈوڈتھ

اٹینیوایشن پلس کو کمزور کرتی ہے؛ ڈسپرشن اسے چوڑا کرتی ہے۔ روشنی کے مختلف حصے — مختلف موڈز، مختلف طول موجیں، مختلف پولرائزیشنز — قدرے مختلف رفتاروں سے سفر کرتے اور قدرے مختلف اوقات میں پہنچتے ہیں، اس لیے تیز “1” اپنے پڑوسیوں میں پھیل جاتا ہے۔ کم رفتاروں اور مختصر فاصلوں پر یہ دکھائی نہیں دیتا؛ 80 km پر 10 Gb/s یا ملٹی موڈ کے 100 m پر 25 Gb/s میں یہی حد ہے۔ یہ صفحہ ڈسپرشن کی تین اقسام، ملٹی موڈ فائبر کی بینڈوڈتھ–فاصلہ حاصلِ ضرب، ڈسپرشن سے محدود رینج کا اندازہ، اور ماڈیولز و نظاموں کی تلافی بیان کرتا ہے۔

ڈسپرشن کی تین اقسام

قسم	وجہ	جہاں غالب ہو	عام مقدار
موڈل (انٹرموڈل)	مختلف موڈز مختلف راستے لیتے ہیں	ملٹی موڈ فائبر	اسٹیپ انڈیکس میں ns/km؛ گریڈیڈ انڈیکس میں ~0.1–0.5 ns/km؛ MHz·km میں بینڈوڈتھ کے طور پر بیان
کرومیٹک	شیشے کا انعطافی اشاریہ طول موج پر منحصر ہوتا ہے (مٹیریل) اور گائیڈ جیومیٹری اپنا حصہ شامل کرتی ہے (ویو گائیڈ)؛ سورس کی طیفی چوڑائی صفر نہیں	1550 nm پر سنگل موڈ؛ 10G+ پر لمبے لنکس	G.652 پر 1550 میں 17 ps/(nm·km)؛ 1310 پر ≈ 0
پولرائزیشن موڈ (PMD)	فائبر کی غیر متناسبی کی وجہ سے دو پولرائزیشن حالتیں قدرے مختلف رفتاروں سے چلتی ہیں	طویل فائبر پر 40G+ NRZ؛ پرانی فائبر	0.05–0.5 ps/√km

موڈل ڈسپرشن اور ملٹی موڈ بینڈوڈتھ

ملٹی موڈ فائبر کو MHz·km میں مؤثر موڈل بینڈوڈتھ (EMB) سے درجہ دیا جاتا ہے: وہ فریکوئنسی جس پر فائبر کا ردعمل 3 dB گر چکا ہو، ضرب لمبائی۔ بینڈوڈتھ لمبائی سے تقسیم ہوتی ہے:

گریڈ	850 nm پر EMB	100 m پر بینڈوڈتھ	300 m پر بینڈوڈتھ
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

عملی تخمینہ: NRZ کے لیے لنک کو بینڈوڈتھ ≈ 0.7 × بٹ ریٹ درکار ہے۔ 10 Gb/s کو ~7 GHz چاہیے → OM3 نظری طور پر ~285 m تک (معیار 300 m کہتا ہے)؛ 25 Gb/s کو ~17.5 GHz چاہیے → OM4 نظری طور پر ~270 m تک، مگر ریسیور کی ڈسپرشن برداشت اور VCSEL طیفی چوڑائی معیار کو 100 m تک لے آتی ہے۔ لہٰذا رینج جدول:

فی لین رفتار	OM3	OM4	حد
1 Gb/s	550–1 000 m	550–1 100 m	اٹینیوایشن بھی بینڈوڈتھ جتنی اہم
10 Gb/s	300 m	400 m	موڈل بینڈوڈتھ
25 Gb/s NRZ	70 m	100 m	موڈل + کرومیٹک (VCSEL طیفی چوڑائی)
50 Gb/s PAM4	70 m	100 m	وہی، نیز PAM4 SNR پینلٹی
100 Gb/s PAM4 (802.3db)	—	50–100 m	DSP ایکوالائزیشن کے ساتھ

مکمل جدول: رینج جدولیں۔ لانچ حالت (انسرکلڈ فلکس) معیاری ہے تاکہ حقیقی VCSELs کے ساتھ یہ اعداد برقرار رہیں۔

سنگل موڈ فائبر پر کرومیٹک ڈسپرشن

ڈسپرشن کوایفیشنٹ D (ہر km اور سورس چوڑائی کے ہر nm پر ps) معیاری G.652 فائبر میں 1 310 nm کے قریب صفر کو پار کرتا ہے اور 1 550 nm پر ≈ +17 ps/(nm·km) ہے۔ پلس پھیلاؤ:

Δt = D × Δλ × L

سورس	طیفی چوڑائی Δλ	λ پر D	L	Δt	بٹ مدت (10G ≈ 100 ps)
1310 nm پر DFB لیزر	0.1 nm (یا 1 nm −20 dB)	≈ 0–3 ps/(nm·km)	10 km	< 10 ps	موزوں
1550 nm پر DFB، 10G، DML	0.2 nm (چِرپ اسے چوڑا کرتا ہے)	17	80 km	270 ps	بہت زیادہ — EML (کم چِرپ) یا DCM درکار ہے
1550 nm پر EML، 10G	مؤثر ~0.1 nm	17	80 km	~140 ps → پینلٹی کے ساتھ قابل برداشت	10GBASE-ZR
1310 پر Fabry-Pérot لیزر	3–5 nm	3	2 km	20–30 ps	1G پر موزوں، 10G پر مارجن کم
1300 پر LED (پرانا)	50–100 nm	3	2 km	300–600 ps	صرف 100 Mb/s
OM4 پر VCSEL 850 nm	0.5 nm RMS	850 پر ~ −100 ps/(nm·km)	0.1 km	5 ps	25G+ پر کرومیٹک اہم ہے

ڈسپرشن برداشت ڈیٹا شیٹس میں ps/nm کے طور پر آتی ہے (مثلاً 40 km ER ماڈیول کے لیے 800 ps/nm = 17 × 40 × ~1.2 nm): لنک کا D × L اس سے کم رہنا چاہیے (ڈیٹا شیٹ پڑھنا)۔

ڈسپرشن سے محدود رینج (NRZ، بغیر تلافی)

رفتار	G.652 پر 1310 nm	G.652 پر 1550 nm	نوٹ
2.5 Gb/s	> 100 km	~600–1 000 km	اٹینیوایشن پہلے حد لگاتی ہے
10 Gb/s	~40–60 km (سورس سے محدود)	~60–80 km (EML)، ~10–20 km (DML)	10G ER/ZR EML کیوں استعمال کرتے ہیں
25 Gb/s	10 km (25GBASE-LR)	~10–15 km	1550 پر 25GBASE-ER کے لیے محتاط ڈیزائن درکار ہے
40 Gb/s سیریل	~4 km	~4 km	وجہ کہ 40G/100G، 4 × 10G/25G WDM پر گئے
100 Gb/s واحد λ PAM4 (DR/FR/LR1)	1310 پر 2–10 km	—	≈ 0 ڈسپرشن کے لیے 1310 nm منتخب؛ DSP باقی سنبھالتا ہے

عملی تخمینہ: مقررہ سورس چوڑائی کے لیے رینج 1/(bit rate)² کے ساتھ پیمانہ ہوتی ہے — رفتار دوگنا کرنے سے ڈسپرشن سے محدود فاصلہ چار گنا کم ہوتا ہے۔

تلافی اور تخفیف

طریقہ	کہاں	کیسے
1310 nm منتخب کریں	100G+ پر DR/FR/LR	صفر ڈسپرشن ونڈو؛ لیکن 0.2 کے بجائے 0.35 dB/km اٹینیوایشن
کم چِرپ سورس (EML، بیرونی موڈیولیٹر)	10G ER/ZR، DWDM 10G	زیادہ تنگ مؤثر اسپیکٹرم (لیزرز)
ڈسپرشن کمپنسیشن ماڈیول (DCM)	10G DWDM اسپینز	منفی ڈسپرشن فائبر کی ریل یا فائبر Bragg گریٹنگ D × L کو منسوخ کرتی ہے
ڈسپرشن شفٹڈ / NZ-DSF فائبر (G.653/G.655)	پرانا لانگ ہال پلانٹ	1550 پر صفر یا کم D
الیکٹرانک ڈسپرشن کمپنسیشن	10GBASE-LRM (ہوسٹ میں EDC)، PAM4 DSP (FFE/DFE/MLSE)	ایکوالائزر پھیلاؤ کو ڈیجیٹل طور پر ختم کرتا ہے (DSP)
کوہیرنٹ ڈیٹیکشن + DSP	100G–800G ZR/ZR+	ڈسپرشن کی مکمل تلافی ڈیجیٹل ڈومین میں ہوتی ہے، ہزاروں ps/nm (کوہیرنٹ)
FEC	25G+	ڈسپرشن سے پیدا غلطیاں درست کرتا ہے، انہیں روکنے کے بجائے (FEC اور AN)

پولرائزیشن موڈ ڈسپرشن

فائبر کبھی مکمل گول نہیں ہوتی؛ دو پولرائزیشن محور قدرے مختلف انعطافی اشاریے دیکھتے ہیں اور پلس تفریقی گروپ تاخیر سے بٹتا ہے جو لمبائی کے مربع جذر کے ساتھ بڑھتی ہے (رینڈم موڈ کپلنگ)۔ جدید فائبر: ≤ 0.1 ps/√km → 100 km پر 1 ps، 40 Gb/s NRZ تک بے ضرر۔ پرانی (1995 سے پہلے) فائبر: 0.5–2 ps/√km، 100 km+ پر 10G میں مسئلہ اور کوہیرنٹ DSP کے مسلسل پولرائزیشن ٹریک کرنے کی وجہ ہے۔

ڈسپرشن کیسے ظاہر ہوتی ہے

مشاہدہ	معنی
Rx پاور حساسیت سے کافی اوپر، پھر بھی ایررز یا لنک نہیں	ڈسپرشن (یا انعکاسات) — پاور مسئلہ نہیں (Rx پاور اور بجٹ)
لنک اسی فائبر پر 1G میں چلتا، 10G میں ناکام	موڈل بینڈوڈتھ (MMF) یا 1550 (SMF) پر DML چِرپ
10 km LR ماڈیول موزوں، 40 km ER موزوں، ZR کا مارجن کم	جمع ہوتی کرومیٹک ڈسپرشن
FEC درست شدہ ایررز زیادہ، ناقابل اصلاح کم	ڈسپرشن سے آئی کلوزر جزوی طور پر درست (VDM اور FEC میٹرکس)
“300 m” ماڈیول کے ساتھ OM3 پر رینج کم	انسرکلڈ فلکس کی عدم تعمیل یا OM3 کو غلطی سے OM2 لیبل کیا گیا

CodingBox میں

ڈسپرشن برداشت EEPROM میں محفوظ نہیں، مگر اس کی پیش گوئی کرنے والے فیلڈز موجود ہیں: طول موج (1310 بمقابلہ 1550)، مطابقت کوڈز سے لیزر قسم (SR VCSEL، LR DFB، ER EML)، اور OM3/OM4/SMF لمبائی فیلڈز جن کے لیے وینڈر نے ماڈیول کی درجہ بندی کی۔ CodingBox انہیں دکھاتا ہے تاکہ “یہ 1550 nm ماڈیول 80 km کیوں نہیں کرتا” کے سوال کے پیچھے ڈیٹا ہو (Check transceiver)۔

زیادہ لانچ پاور پر دوسری حد — سیلف اور کراس فیز موڈیولیشن، فور ویو مکسنگ، Brillouin اور Raman اسکیٹرنگ، اور ڈسپرشن حقیقت میں ان میں سے کچھ کے خلاف کیسے مدد دیتی ہے: غیر خطی اثرات۔

اگر آپ کو اس مضمون میں کوئی غلطی یا عدم درستی ملے تو متعلقہ حصہ منتخب کریں اور Ctrl+Enter دبا کر ۔