ריבוב בעזרת אורך גל (WDM) היא הטכניקה של העברת ערוצי מידע מרובים על גבי סיב אופטי בודד, על ידי שליחת אלומות אור מרובות באורכי גל שונים דרך הסיב, כאשר כל אחת מאופננת עם ערוץ מידע נפרד. טכניקה זו מאפשרת להכפיל את הקיבולת הזמינה של סיבים אופטיים. השימוש בטכניקה מצריך מרבב WDM בציוד המשדר ומפצל (למעשה ספקטרומטר) בציוד המקבל. מערכי הולכת גל (AWG) משמשים בדרך כלל לריבוי ופירוק ב-WDM. הצגת ה-WDM הייתה ההתחלה של תקשורת אופטית.
באמצעות טכנולוגיית WDM הזמינה כעת באופן מסחרי, ניתן לחלק את רוחב הפס של סיב לעד 160 ערוצים כדי לתמוך בקצב סיביות משולב בטווח של 1.6 Tbit/s.
מאפיינים.
מכפלת קצב שידור/מרחק.
מכיוון שהשפעת הפיזור האופטי של האור גדלה ככל שהסיב ארוך יותר, מערכת תקשורת סיבים מאופיינת לרוב על ידי מכפלת רוחב הפס-מרחק שלה, המתבטאת בדרך כלל ביחידות של MHz ·km. ערך זה הוא מכפלה של רוחב-פס במרחק, מכיוון שישנה פשרה בין רוחב הפס של האות למרחק עליו ניתן לשאת אותו. לדוגמה, סיב multi-mode נפוץ עם מכפלת רוחב פס-מרחק של 500 MHz·km יכול לשאת אות בקצב 500 מגה-הרץ למרחק של 1 ק"מ או אות של 1000 מגה-הרץ למרחק של 0.5 ק"מ.
שיא מהירות.
כל סיב יכול לשאת ערוצים עצמאיים רבים, כאשר כל ערוץ משתמש באורך גל שונה של אור (ריבוי חלוקת אורך גל - WDM). קצב הנתונים נטו (קצב נתונים ללא בתים של תקורה) עבור סיב הוא קצב הנתונים לכל ערוץ פחות קוד תיקון שגיאות (FEC), מוכפל במספר הערוצים (בדרך כלל עד שמונים במערכות WDM, נכון ל-2008).
כבלי סיבים סטנדרטיים.
להלן השוואה של כבלי סיבים אופטיים סטנדרטיים חדי-אופן (single mode) מיצרים שונים.
הנתונים של דויטשה טלקום, נוקיה, והאוניברסיטה הטכנית של מינכן לשנת 2016 בולטים מכיוון שהם הנתונים הראשונים שמתקרבים לגבול התאורטי של שאנון.
פיזור של האור.
בסיבים אופטיים מודרניים, מרחק השידור המרבי מוגבל לא על ידי בליעה של קרינה אלא על ידי מספר סוגים של פיזור - או ההתפשטות של הפולסים האופטיים בזמן שהם נעים לאורך הסיב. פיזור בסיבים אופטיים נגרם ממגוון גורמים:
פיזור מגביל את רוחב הפס של הסיב מכיוון שהפולס האופטי המתפשט מגביל את קצב הפולסים השונים שיכולים לעקוב זה אחר זה על ועדיין ניתן יהיה להפריד בניהם במקלט.
איבוד בעוצמת האות.
תופעת הניחות (attenuation) בעוצמת האות לאורך המרחק המשודר, המחייבת שימוש במערכות הגברה, נגרמת ממספר סיבות.
בדרך כלל מדובר על שילוב של:
צורות אחרות של ניחות נגרמות על ידי לחצים פיזיים על הסיבים, תנודות מיקרוסקופיות בצפיפות ושחבורים (פעולת חיבור של שני סיבים אופטיים) שבוצעו בצורה לא מושלמת.
תחומי אורכי גל לשידור.
כל אפקט שתורם לתופעות הניחות והפיזור של הגל (ראו למעלה), תלוי באורך של הגל האופטי. ישנם אורכי גל שבהם ההשפעות הללו הן החלשות ביותר ("חלונות"), ואלה הן הטובות ביותר לשידור. חלונות אלה עברו סטנדרטיזציה, והרצועות המוגדרות כעת הן הבאות:
מבחינה היסטורית, הייתה גם רצועה בשימוש מתחת ל-O band, שנקראה "החלון הראשון", באורכי גל של 800–900 ננומטר; עם זאת, ההפסדים די גבוהים באזור זה ולכן התחום משמש כיום בעיקר לתקשורת למרחקים קצרים.
לעומת החלון הראשון המקורי, לתחומים התחתונים הנוכחיים (O ו-E) באורכים של כ-1300 ננומטר ישנם הפסדים נמוכים בהרבה. באזורים אלו יש גם אפס פיזור.
החלונות האמצעיים (S ו-C) באורכים של כ-1500 ננומטר הם הנפוצים ביותר. באזורים אלה יש הפסדי ניחות נמוכים ביותר והם משיגים את טווח השידור הארוך ביותר. למרות זאת יש בהם פיזור מסוים, ולכן משתמשים בהתקני פיצוי פיזור כדי להסיר זאת.
שחזור של האות.
כאשר רוצים להעביר אות למרחק גדול יותר ממה שמסוגלת להעביר טכנולוגיית סיבים אופטיים קיימת, האות חייב להיות משוחזר בנקודות ביניים בקישור על ידי מגבר אופטי. מגברים כאלו מוסיפים עלות משמעותית למערכת תקשורת, ולכן מתכנני מערכות מנסים למזער את השימוש בהם.
התפתחויות אחרונות בטכנולוגיית התקשורת האופטית הפחיתו את תופעת ניחות האות במידה רבה כל כך, עד כי הגברה של האות האופטי נדרשת רק על פני מרחקים של מאות קילומטרים. עובדה זו הפחיתה במידה ניכרת את העלות של רשת אופטית, במיוחד על פני טווחים תת-ימיים, שבהם העלות והאמינות של משחזרים הם אחד מגורמי המפתח הקובעים את הביצועים של מערכת הכבלים כולה.
הטכנולוגיות העיקריות שתרמו לשיפורי הביצועים הללו הן טכניקות של ניהול פיזור, השואפות לאזן את השפעות הפיזור מול אי-ליניאריות, וסוליטונים, המשתמשים באפקטים לא-ליניאריים בסיבים כדי לאפשר התפשטות ללא פיזור למרחקים ארוכים.
סיב אופטי עד לבית הצרכן.
אף על פי שמערכות סיבים אופטיות מצטיינות ביישומים ברוחב פס גבוה ויש להן שימוש רב ברשתות של ספקיות תקשורת, תהליך ההגעה שלהן עד לבית הצרכן (the "last mile") היה איטי לאורך השנים. עם זאת, פריסות של FTTH (Fiber To The Home) גדלה משמעותית בעשור האחרון והיא צפויה לשרת עוד מיליוני מנויים בעתיד הקרוב. ביפן, למשל, מערכת EPON החליפה במידה רבה את DSL כמקור אינטרנט בפס רחב. חברת KT מדרום קוריאה מספקת גם שירות בשם FTTH, המספק חיבורי סיבים אופטיים לבית המנוי. פריסות ה-FTTH הגדולות ביותר הן ביפן, דרום קוריאה וסין. סינגפור גם החלה ליישם את רשת ה-Next Generation National Broadband Broadband Network (Next Gen NBN) הבנויה מסיבים אופטיים בלבד. מאז שהחלו להשיק שירותים בספטמבר 2010, כיסוי הרשת בסינגפור הגיע ל-85% בפריסה ארצית.
בישראל, מוצעים שירותי FTTH על ידי מספר חברות, ביניהן:
בארצות הברית, Verizon מספקת שירות FTTH בשם FiOS עבור שווקים בעלי פוטנציאל הכנסות גבוה למשתמש. AT&amp;T, לעומת זאת, משתמשת בשירות FTTN (Fiber To The Node) שנקרא U-verse עם כבלי זוג שזור עד לבית.
טכנולוגיית רשת הגישה הדומיננטית בעולם היא EPON (Ethernet Passive Optical Network).
השוואה לתמסורת חשמלית.
הבחירה בין סיבים אופטיים לתמסורת חשמלית (או נחושת) עבור מערכת מסוימת נעשית על סמך מספר פשרות. סיבים אופטיים נבחרים בדרך כלל בשביל מערכות הדורשות רוחב פס גבוה יותר או העברה למרחקים ארוכים יותר ממה שהכבלים החשמליים יכולים לשאת.
היתרונות העיקריים של סיבים הם האובדן הנמוך במיוחד שלהם (המאפשר מרחקים ארוכים בין מגברים), היעדר זרמים קרקעיים ובעיות אלקטרומגנטיות אחרות הנפוצות אצל מוליכים חשמליים מקבילים ארוכים, ויכולת נשיאת הנתונים הגבוהה מטבעה. אלפי קישורים חשמליים יידרשו כדי להחליף כבל סיב יחיד ברוחב פס גבוה. יתרון נוסף של סיבים הוא שגם כאשר הם פועלים זה לצד זה למרחקים ארוכים, כבלי סיבים אינם מפריעים אחד לשני (crosstalking), בניגוד לסוגים מסוימים של קווי תמסורת חשמליים. ניתן להתקין סיבים באזורים עם הפרעות אלקטרומגנטיות גבוהות (EMI), כמו לצד קווי שירות, קווי חשמל ופסי רכבת. כבלים לא-מתכתיים דיאלקטריים לגמרי הם גם אידיאליים בשביל אזורים עם שכיחות גבוהה של פגיעת ברק.
לשם השוואה, בעוד שמערכות נחושת בעלות קו יחיד, ארוכות יותר מכמה קילומטרים, דורשות משחזים כדי להשיג ביצועים משביעי רצון, אין זה יוצא דופן שמערכות אופטיות עוברות יותר מ-100 קילומטרים ללא עיבוד אקטיבי או פסיבי כלל. מה גם שכבלי סיבים single mode בדרך כלל זמינים באורך 12 ק"מ, מה שממזער את מספר החבורים הנדרשים לאורך הכבל. סיבי multi-mode זמינים באורכים של עד 4 ק"מ (אף על פי שתקנים תעשייתיים מחייבים רק 2 ק"מ).
לעומת זאת, ביישומים למרחקים קצרים ורוחב פס נמוך יחסית, תמסורת חשמלית מועדפת לרוב בגלל:
סיבים אופטיים קשים ויקרים יותר לחיבור מאשר מוליכים חשמליים. נוסף לכך, בהספקים גבוהים יותר, סיבים אופטיים רגישים להיתוך סיבים (fiber fuze), תופעה היוצרת הרס קטסטרופלי של ליבת הסיבים ונזק לרכיבי השידור.
בגלל היתרונות הללו של שידור חשמלי, תקשורת אופטית אינה נפוצה ביישומים למרחקים קצרים ("קופסה לקופסה" או שבב-לשבב); עם זאת, מערכות אופטיות בקנה מידה זה הוכחו במעבדה.
במצבים מסוימים אפשר להשתמש בסיבים אפילו ליישומי מרחק קצר או ברוחב פס נמוך, בזכות תכונות חשובות אחרות:
אפשר להתקין כבלי סיבים אופטיים בבניינים בעזרת אותו ציוד המשמש להתקנת כבלי נחושת וכבלים קואקסיאליים, עם שינויים מסוימים (בשל הגודל הקטן, מתח המשיכה ורדיוס העיקול המוגבלים של כבלים אופטיים). כבלים אופטיים יכולים להיות מותקנים בדרך כלל בתעלות באורכים של 6,000 מטר או יותר בהתאם למצב התעלה, פריסת מערכת התעלות וטכניקת ההתקנה. ניתן גם לסלסל כבלים ארוכים יותר בנקודת ביניים ולמשוך אותם רחוק יותר לתוך מערכת התעלות לפי הצורך.
תקנים.
על מנת שיצרנים שונים יוכלו לפתח רכיבים המתפקדים באופן זהה במערכות תקשורת סיבים אופטיים, פותחו מספר תקנים. איגוד הטלקומוניקציה הבינלאומי מפרסם מספר תקנים הקשורים למאפיינים ולביצועים של סיבים עצמם, כולל:
תקנים אחרים מציינים קריטריונים לביצועים עבור סיבים, משדרים ומקלטים שישמשו יחד במערכות תואמות. חלק מהסטנדרטים הללו הם:
פרנק מלול
פרנק מלול (נולד ב-2 ביולי 1973 בפריבור, שווייץ) הוא מנכ"ל ערוץ החדשות i24NEWS. בעברו שימש יועץ התקשורת והמדיה של ראש ממשלת צרפת לשעבר, דומיניק דה וילפן, וכן כראש המערך לענייני אסטרטגיה, מחקר ופיתוח עסקי בינלאומי ב- France Médias Monde. מלול הוביל את הצוות שבנה את המתווה להקמת הערוץ הצרפתי הציבורי, France24. בשנת 2012, איש העסקים הצרפתי פטריק דרהי מינה את מלול להקים ולהוביל ערוץ חדשות בינלאומי עצמאי, שבסיסו בישראל. מלול משמש מנכ"ל i24NEWS משלבי הקמתו ועד היום.