Τεχνικές πολυπλεξίας μετάδοσης οπτικών ινών
Στην επικοινωνία με οπτικές ίνες, η πολυπλεξία θεωρείται ως το κύριο μέσο για την επέκταση της υπάρχουσας μηχανικής δικτύων οπτικών ινών. Δεδομένου ότι τα οπτικά δεδομένα μπορούν να μεταφερθούν χρησιμοποιώντας διαφορετικές φυσικές διαστάσεις, όπως είναι ο χρόνος, η συχνότητα, ο χώρος, η πολικότητα, κλπ., Είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές τεχνικές πολυπλεξίας για την αύξηση της χωρητικότητας δεδομένων μίας μόνο οπτικής ίνας. Προς το παρόν χρησιμοποιούνται ήδη τεχνικές πολυπλεξίας στην πρόοδο της οπτικής καινοτομίας και ορισμένες προσεγγίσεις πιστεύεται ότι είναι πιθανό να επιφέρουν περισσότερες βελτιώσεις στην επιτάχυνση περισσότερων πληροφοριών. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει δύο μεγάλες τεχνικές πολυπλεξίας - πολυπλεξία διαίρεσης κύματος μήκους κύματος (WDM) και οπτική πολυπλεξία χρονικής διαίρεσης (OTDM) - στις χρησιμοποιούμενες και πιθανές τεχνικές πολυπλεξίας - πολυπλεξία διαίρεσης διαστήματος (SDM) και πολυπλεξία διαίρεσης υποκείμενου - που δεν έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην οπτική επικοινωνία.
Τεχνικές τρέχουσας πολυπλεξίας κατά τη χρήση
Οι τεχνολογίες πολυπλεξίας που χρησιμοποιούνται σήμερα έχουν χρησιμοποιήσει πολλές διαστάσεις για την αύξηση της χωρητικότητας του συστήματος οπτικών μεταδόσεων σε σταθερό εύρος ζώνης. Δύο σημαντικές μέθοδοι είναι οι WDM και OTDM.
Πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος
Το WDM είναι μία από τις τεχνικές πολυπλεξίας που αυξάνει το εύρος ζώνης πολλαπλάνοντας μια ποικιλία σημάτων οπτικού φορέα σε μία μόνο οπτική ίνα χρησιμοποιώντας διαφορετικά μήκη κύματος. Κάθε σήμα στα μήκη κύματος WDM είναι ανεξάρτητο από οποιοδήποτε πρωτόκολλο και οποιαδήποτε ταχύτητα. Η τεχνολογία WDM επιτρέπει αμφίδρομες επικοινωνίες ταυτόχρονα μέσω μίας μόνο οπτικής ίνας. Η ίδρυση του WDM απλοποιεί το δίκτυο σε ένα ενιαίο δίκτυο οπτικών ινών αντί να χρησιμοποιεί πολλαπλές μορφές σημάτων με διαφορετικές ίνες και υπηρεσίες. Με αυτό τον τρόπο το WDM αυξάνει το εύρος ζώνης και μειώνει το κόστος δικτύωσης μειώνοντας τις απαραίτητες ίνες. Υπάρχουν δύο διαφορετικά πρότυπα μήκους κύματος των συστημάτων WDM, χονδρό (CWDM) και πυκνά (DWDM). Το CWDM και το DWDM βασίζονται στην ίδια έννοια της χρήσης πολλαπλών μηκών κύματος φωτός σε μία μόνο ίνα, αλλά διαφέρουν στην απόσταση των μηκών κύματος, στον αριθμό των καναλιών και στην ικανότητα ενίσχυσης των πολυπλεγμένων σημάτων στον οπτικό χώρο. Σε ένα σύστημα WDM, διαφορετικά οπτικά σήματα συνδυάζονται (πολυπλέκονται) μαζί στο ένα άκρο της οπτικής ίνας και διαχωρίζονται (αποπλέκονται) σε διαφορετικά κανάλια στο άλλο άκρο.
Ο οπτικός φορέας WDM θεωρείται συχνά ως μια ανάλογη τεχνική της πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας, η οποία τυπικά ισχύει για ένα φορέα ραδιοσυχνοτήτων. Ωστόσο, δεν υπάρχει ουσιώδης διαφορά μεταξύ τους, δεδομένου ότι κοινοποιούν τις ίδιες πληροφορίες.
Οπτική πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου
Το OTDM είναι μια τεχνική πολυπλεξίας που βασικά πολλαπλώνει έναν αριθμό οπτικών καναλιών χαμηλού ρυθμού bit σε χρονικό πεδίο. Ορισμένα οπτικά κανάλια χαμηλής ταχύτητας πολυπλέκονται σε μια σταθερή περίοδο ηλεκτρικού ρολογιού, αυξάνοντας έτσι την ταχύτητα μετάδοσης. Κάθε σήμα μεταδίδεται μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας διαιρώντας το χρονικό πλαίσιο σε σχισμές - μία υποδοχή για κάθε σήμα μηνύματος. Με βάση το χρόνο, κάθε κανάλι χαμηλής ταχύτητας κατανέμεται σε μια συγκεκριμένη θέση, όπου λειτουργεί σε συγχρονισμένη λειτουργία. Δηλαδή, ο πολυπλέκτης και ο αποπολυπλέκτης συγχρονίζονται έγκαιρα και ταυτόχρονα μεταβαίνουν στο επόμενο κανάλι.
Συνήθως το πλάτος του οπτικού παλμού συντομεύεται για να πολλαπλασιαστούν περισσότερα κανάλια μέσα στην καθορισμένη χρονική περίοδο. Επιπλέον, το συντομότερο πλάτος παλμού μπορεί να μειώσει τη διασταύρωση μεταξύ καναλιών εξαιτίας του μεγαλύτερου χώρου που παραμένει σε ρυθμό μετάδοσης δεδομένων. Ωστόσο, το σύντομο πλάτος παλμού έχει ως αποτέλεσμα τη μεγάλη διασπορά καθώς αυξάνεται η απόσταση διαδρομής. Επομένως, η τεχνική αντιστάθμισης κλίσης παλμού και διασποράς περιορισμένης μετασχηματισμού πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση του αποτελέσματος διασποράς στο OTDM.
Πιθανές τεχνικές πολυπλεξίας στο μέλλον
Αν και οι δύο παραπάνω τεχνικές πολυπλεξίας έχουν χρησιμοποιηθεί στην οπτική επικοινωνία για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των οπτικών ινών, εξακολουθούν να υπάρχουν περιορισμοί των σημερινών τεχνολογιών και με συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση δεδομένων, απαιτούνται νέες τεχνικές πολυπλεξίας.
Διασύνδεση διαίρεσης διαστήματος
Η SDM είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί τη χωρική διάσταση για την παράδοση ταυτόχρονα διαφορετικών ροών δεδομένων δημιουργώντας παράλληλα χωρικά κανάλια. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται συνήθως σε σύστημα πολλαπλών εισόδων πολλαπλών εισόδων (MIMO). Το MIMO ενσωματώνει τουλάχιστον δύο κεραίες στην πλευρά του πομπού και τουλάχιστον δύο κεραίες στην πλευρά του δέκτη. Και η επεξεργασία σήματος MIMO χρησιμοποιείται ήδη ευρέως σε σύγχρονα συνεκτικά συστήματα οπτικών μεταδόσεων με πολυπλεξία διαχωρισμού πόλωσης (PDM) πάνω από τις τυπικές ίνες μονής λειτουργίας. Πιστεύεται ότι υιοθετώντας στρατηγικές που χρησιμοποιούν ίνες πολλαπλών πυρήνων και μοτίλλας, είναι δυνατή η επίτευξη αποστάσεων μετάδοσης μακράς διαδρομής και ρυθμών δεδομένων υψηλής ταχύτητας με SDM υψηλής πυκνότητας.
συμπέρασμα
Μεταξύ όλων των τεχνολογιών πολυπλεξίας, το WDM είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο στην οπτική επικοινωνία. Επειδή οι διαφορετικές τεχνικές πολυπλεξίας έχουν περιορισμούς σε ορισμένες πτυχές, συνιστάται συνήθως να χρησιμοποιούνται περισσότερες από μία τεχνικές σε δίκτυα οπτικών ινών για να επιτευχθεί η καλύτερη απόδοση μετάδοσης.