Nel mondo delle comunicazioni in fibra ottica, la selezione della lunghezza d'onda della luce è simile alla sintonizzazione della radiofrequenza e alla selezione del canale. Solo selezionando il "canale" giusto il segnale può essere trasmesso in modo chiaro e stabile. Perché alcuni moduli ottici hanno una distanza di trasmissione di soli 500 metri, mentre altri possono estendersi per centinaia di chilometri? Il mistero sta nel "colore" di quel fascio di luce – più precisamente, nella lunghezza d'onda della luce.
Nelle moderne reti di comunicazione ottica, i moduli ottici di diverse lunghezze d'onda svolgono ruoli completamente diversi. Le tre lunghezze d'onda principali di 850 nm, 1310 nm e 1550 nm costituiscono la struttura fondamentale della comunicazione ottica, con una chiara suddivisione del lavoro in termini di distanza di trasmissione, caratteristiche di perdita e scenari applicativi.
1. Perché abbiamo bisogno di più lunghezze d'onda?
La causa principale della diversità di lunghezza d'onda nei moduli ottici risiede in due importanti sfide nella trasmissione in fibra ottica: perdita e dispersione. Quando i segnali ottici vengono trasmessi in fibra ottica, si verifica un'attenuazione (perdita) di energia dovuta all'assorbimento, alla diffusione e alle perdite del mezzo. Allo stesso tempo, la velocità di propagazione non uniforme delle diverse componenti di lunghezza d'onda causa l'allargamento (dispersione) dell'impulso del segnale. Ciò ha dato origine a soluzioni multi-lunghezza d'onda:
•Banda da 850 nm:opera principalmente in fibre ottiche multimodali, con distanze di trasmissione che in genere vanno da poche centinaia di metri (ad esempio ~550 metri) ed è la forza principale per la trasmissione a breve distanza (ad esempio all'interno dei data center).
•Banda 1310nm:presenta caratteristiche di bassa dispersione nelle fibre monomodali standard, con distanze di trasmissione fino a decine di chilometri (ad esempio ~60 chilometri), il che lo rende la spina dorsale della trasmissione a media distanza.
•Banda 1550nm:Grazie al più basso tasso di attenuazione (circa 0,19 dB/km), la distanza di trasmissione teorica può superare i 150 chilometri, rendendolo il re delle trasmissioni a lunga e persino lunghissima distanza.
L'avvento della tecnologia Wavelength Division Multiplexing (WDM) ha notevolmente aumentato la capacità delle fibre ottiche. Ad esempio, i moduli ottici bidirezionali a fibra singola (BIDI) realizzano comunicazioni bidirezionali su una singola fibra utilizzando diverse lunghezze d'onda (come la combinazione 1310nm/1550nm) alle estremità di trasmissione e ricezione, con un notevole risparmio di risorse in fibra. La tecnologia Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) più avanzata può raggiungere spaziature di lunghezza d'onda molto strette (come 100 GHz) in bande specifiche (come la banda O 1260-1360 nm), e una singola fibra può supportare decine o addirittura centinaia di canali di lunghezza d'onda, aumentando la capacità di trasmissione totale a livello di Tbps e liberando appieno il potenziale della fibra ottica.
2. Come selezionare scientificamente la lunghezza d'onda dei moduli ottici?
La scelta della lunghezza d'onda richiede una valutazione approfondita dei seguenti fattori chiave:
Distanza di trasmissione:
Breve distanza (≤ 2 km): preferibilmente 850 nm (fibra multimodale).
Distanza media (10-40 km): adatta per 1310 nm (fibra monomodale).
Lunga distanza (≥ 60 km): è necessario selezionare 1550 nm (fibra monomodale) o utilizzarla in combinazione con un amplificatore ottico.
Requisiti di capacità:
Attività commerciale convenzionale: sono sufficienti moduli a lunghezza d'onda fissa.
Trasmissione ad alta capacità e densità elevata: è richiesta la tecnologia DWDM/CWDM. Ad esempio, un sistema DWDM da 100 GHz che opera in banda O può supportare decine di canali ad alta densità di lunghezza d'onda.
Considerazioni sui costi:
Modulo a lunghezza d'onda fissa: il prezzo unitario iniziale è relativamente basso, ma è necessario tenere a magazzino più modelli di lunghezza d'onda di pezzi di ricambio.
Modulo a lunghezza d'onda sintonizzabile: l'investimento iniziale è relativamente elevato, ma grazie alla sintonizzazione del software è possibile coprire più lunghezze d'onda, semplificare la gestione dei pezzi di ricambio e, a lungo termine, ridurre la complessità e i costi di funzionamento e manutenzione.
Scenario applicativo:
Interconnessione dei data center (DCI): le soluzioni DWDM ad alta densità e basso consumo sono diffuse.
Fronthaul 5G: con elevati requisiti di costo, latenza e affidabilità, i moduli BIDI (single fiber bidirezionali) progettati a livello industriale rappresentano una scelta comune.
Rete del parco aziendale: a seconda dei requisiti di distanza e larghezza di banda, è possibile selezionare moduli CWDM a bassa potenza, media o breve distanza o moduli a lunghezza d'onda fissa.
3. Conclusione: Evoluzione tecnologica e considerazioni future
La tecnologia dei moduli ottici continua a evolversi rapidamente. Nuovi dispositivi come gli switch selettivi in lunghezza d'onda (WSS) e i cristalli liquidi su silicio (LCoS) stanno guidando lo sviluppo di architetture di rete ottica più flessibili. Le innovazioni mirate a bande specifiche, come la banda O, ottimizzano costantemente le prestazioni, ad esempio riducendo significativamente il consumo energetico dei moduli, mantenendo al contempo un margine sufficiente di rapporto segnale/rumore ottico (OSNR).
Nella futura costruzione di reti, gli ingegneri non solo dovranno calcolare con precisione la distanza di trasmissione nella selezione delle lunghezze d'onda, ma anche valutare in modo completo il consumo energetico, l'adattabilità alla temperatura, la densità di distribuzione e i costi di esercizio e manutenzione per l'intero ciclo di vita. I moduli ottici ad alta affidabilità, in grado di funzionare stabilmente per decine di chilometri in ambienti estremi (come temperature estreme di -40 °C), stanno diventando un supporto fondamentale per ambienti di distribuzione complessi (come le stazioni base remote).
Data di pubblicazione: 18/09/2025