Οπτική πολυπλεξία για συστήματα επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας
Εισαγωγή
Η οπτική μετάδοση χρησιμοποιεί παλμούς φωτός για τη μετάδοση πληροφοριών από το ένα μέρος στο άλλο μέσω μιας οπτικής ίνας. Το φως μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητικό φέρον κύμα, το οποίο διαμορφώνεται για να μεταφέρει πληροφορίες καθώς το φως διαδίδεται από το ένα άκρο στο άλλο. Η ανάπτυξη οπτικών ινών έχει φέρει επανάσταση στον κλάδο των τηλεπικοινωνιών. Η οπτική ίνα έχει αντικαταστήσει άλλα μέσα μετάδοσης όπως το καλώδιο χαλκού από την αρχή και χρησιμοποιείται κυρίως για την καλωδίωση δικτύων πυρήνα. Σήμερα, οι οπτικές ίνες έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων συστημάτων επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας που μεταδίδουν πληροφορίες ως παλμούς φωτός, παραδείγματα είναι οι πολυπλέκτες / αποπολυπλέκτες που χρησιμοποιούν την τεχνολογία οπτικής πολυπλεξίας.
Τι είναι η Πολυπλεξία;
Ο πολυπλέκτης (Mux) είναι ένα στοιχείο υλικού που συνδυάζει πολλαπλά αναλογικά ή ψηφιακά σήματα εισόδου σε μία μόνο γραμμή μετάδοσης. Και στο τέλος του δέκτη, ο πολυπλέκτης είναι γνωστός ως λειτουργία αντίστροφης λειτουργίας των πολυπλεκτών DeMultiplexer (DeMux). Η πολυπλεξία είναι συνεπώς η διαδικασία συνδυασμού δύο ή περισσότερων σημάτων εισόδου σε μία μόνο μετάδοση. Στο τέλος του δέκτη, τα συνδυασμένα σήματα χωρίζονται σε ξεχωριστό ξεχωριστό σήμα. Η πολυπλεξία βελτιώνει την αποτελεσματική χρήση του εύρους ζώνης. Εδώ είναι μια εικόνα που δείχνει την αρχή της οπτικής πολυπλεξίας / αποπολυπλεξίας.
Τα οπτικά Mux και DeMux απαιτούνται για την πολυπλεξία και την αποπολυπλεξία διαφόρων μηκών κύματος σε έναν μοναδικό σύνδεσμο ινών. Κάθε συγκεκριμένη είσοδος / έξοδος θα χρησιμοποιηθεί για ένα μοναδικό μήκος κύματος. Ένα οπτικό σύστημα φίλτρου μπορεί να λειτουργήσει τόσο ως Mux όσο και ως DeMux. Τα οπτικά συστήματα Mux και DeMux είναι βασικά παθητικά οπτικά συστήματα φίλτρων, τα οποία είναι διατεταγμένα για να επεξεργάζονται συγκεκριμένα μήκη κύματος μέσα και έξω από το σύστημα μεταφοράς (συνήθως οπτικές ίνες). Η διαδικασία φιλτραρίσματος των μηκών κύματος μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας Prisms , Thin Film Filter (TFF) και φίλτρα Dichroic ή φίλτρα παρεμβολής . Τα υλικά φιλτραρίσματος χρησιμοποιούνται για να αντικατοπτρίζουν επιλεκτικά ένα μόνο μήκος κύματος φωτός, αλλά να περάσουν όλα τα άλλα με διαφάνεια. Κάθε φίλτρο συντονίζεται για ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος.
Συστατικά του οπτικού πολυπλέκτη
Γενικά, ένας οπτικός πολυπλέκτης αποτελείται από Combiner , Couplers (προσθήκη / πτώση), φίλτρα (Prism, Thin film ή Dichroic), Splitter και οπτικά ινών . Εδώ είναι ένα σχήμα που δείχνει τη δομή ενός κοινού οπτικού πολυπλέκτη.
Τεχνικές οπτικής πολυπλεξίας
Υπάρχουν κυρίως τρεις διαφορετικές τεχνικές για την πολυπλεξία των φωτεινών σημάτων σε έναν απλό σύνδεσμο οπτικών ινών: Πολυπλεξία οπτικής χρονικής διαίρεσης (OTDM), πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) και πολυπλεξία διαίρεσης κώδικα (CDM).
OTDM : Διαχωρισμός των μηκών κύματος στο χρόνο.
WDM : Κάθε κανάλι έχει εκχωρηθεί μοναδική συχνότητα φορέα. Απόσταση καναλιών περίπου 50GHz. Περιλαμβάνει το χοντρό WDM (CWDM) και το πυκνό WDM (DWDM).
CWDM : Χαρακτηρίζεται από το μεγαλύτερο εύρος διαύλων από το DWDM.
DWDM : Χρησιμοποιεί πολύ στενότερη απόσταση καναλιών, επομένως, υποστηρίζονται πολλά ακόμη μήκη κύματος.
CDM : Χρησιμοποιείται επίσης στη μετάδοση μικροκυμάτων. Το φάσμα κάθε μήκους κύματος διαθέτει έναν μοναδικό κώδικα διάδοσης. Τα κανάλια επικαλύπτονται τόσο στον χρόνο όσο και στον τομέα συχνοτήτων, αλλά ο οδηγός κώδικα κάθε μήκους κύματος.
Εφαρμογές
Ο μεγάλος περιορισμένος πόρος στον τομέα των τηλεπικοινωνιών είναι το εύρος ζώνης - οι χρήστες θέλουν να μεταδίδουν με υψηλότερο ρυθμό και οι πάροχοι υπηρεσιών θέλουν να προσφέρουν περισσότερες υπηρεσίες και ως εκ τούτου την ανάγκη για ταχύτερο και πιο αξιόπιστο σύστημα υψηλής ταχύτητας.
Μείωση του κόστους υλικού, ένα σύστημα πολυπλεξίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συνδυάσει και να μεταδώσει πολλαπλά σήματα από την τοποθεσία Α στη θέση Β.
Κάθε μήκος κύματος, λ, μπορεί να φέρει πολλαπλά σήματα.
Το Mux / DeMux εξυπηρετεί την οπτική μεταγωγή σημάτων σε τηλεπικοινωνίες και σε άλλα πεδία επεξεργασίας και μετάδοσης σήματος.
Μελλοντικό διαδίκτυο επόμενης γενιάς.
Πλεονεκτήματα
Υψηλή ταχύτητα δεδομένων και απόδοση: Τα ποσοστά δεδομένων που είναι δυνατά στην οπτική μετάδοση είναι συνήθως σε Gbps σε κάθε μήκος κύματος. Ο συνδυασμός διαφορετικών μηκών κύματος σημαίνει μεγαλύτερη απόδοση σε ένα ενιαίο σύστημα επικοινωνίας.
Χαμηλή εξασθένηση: Η οπτική επικοινωνία έχει χαμηλή εξασθένηση σε σύγκριση με το άλλο σύστημα μεταφοράς.
Λιγότερο καθυστέρηση διάδοσης.
Περισσότερες προσφερόμενες υπηρεσίες.
Αυξήστε την απόδοση επένδυσης (ROI)
Χαμηλός ρυθμός σφάλματος bit (BER)
Ελλείψεις
Απώλεια και διασπορά εξόδου ινών: Το σήμα εξασθενεί λόγω απώλειας ινών και παραμορφώνεται από την διασπορά των ινών, και στη συνέχεια χρειάζεται αναγεννητής για να ανακτήσει τους καθαρούς σκοπούς.
Αδυναμία του σημερινού εξοπλισμού πελατών (CPE) να λαμβάνει με τον ίδιο ρυθμό μετάδοσης οπτικών συστημάτων μετάδοσης (επίτευξη ολοκληρωτικών οπτικών δικτύων).
Οπτική-ηλεκτρική μετατροπή: Τα οπτικά σήματα μετατρέπονται σε ηλεκτρικό σήμα χρησιμοποιώντας φωτοανιχνευτές, μετατρέπονται και μετατρέπονται σε οπτικά. Οι οπτικές / ηλεκτρικές / οπτικές μετατροπές εισάγουν περιττές καθυστερήσεις χρόνου και απώλεια ισχύος. Η οπτική μετάδοση από άκρο σε άκρο θα είναι καλύτερη.
Μελλοντική δουλέια
Έρευνα στον οπτικό εξοπλισμό τελικού χρήστη: κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές και άλλες φορητές συσκευές που λαμβάνουν και μεταδίδουν με οπτική συχνότητα.
Γρήγορη αναγέννηση εξασθενημένου σήματος.
Λιγότερη παραμόρφωση που οφείλεται στη διασπορά ινών.
Οπτικά εξαρτήματα από άκρο σε άκρο: Εξάλειψη της ανάγκης για μετατροπέα από οπτικό σε ηλεκτρικό και αντίστροφα.
συμπέρασμα
Ενώ η οπτική μετάδοση είναι καλύτερη σε σύγκριση με άλλα μέσα μετάδοσης εξαιτίας της χαμηλής εξασθένησης και του προφίλ μετάδοσης μεγάλων αποστάσεων, η οπτική πολυπλεξία είναι χρήσιμη στην επεξεργασία και τη μετάδοση σήματος με τη μεταφορά πολλαπλών σημάτων χρησιμοποιώντας μία μοναδική σύνδεση ίνας. Καθώς η ανάπτυξη του διαδικτύου απαιτεί μετάδοση οπτικών ινών για την επίτευξη μεγαλύτερης απόδοσης, η οπτική πολυπλεξία είναι επίσης χρήσιμη στην εφαρμογή επεξεργασίας εικόνας και σάρωσης.