Techniki zwielokrotniania transmisji światłowodowej
W komunikacji światłowodowej multipleksowanie jest uważane za główny środek rozbudowy istniejącej inżynierii sieci światłowodowej. Ponieważ dane optyczne mogą być przenoszone przy użyciu różnych wymiarów fizycznych, takich jak czas, częstotliwość, przestrzeń, polaryzacja itp., Możliwe są różne techniki multipleksowania w celu zwiększenia pojemności pojedynczego światłowodu do przenoszenia danych. Obecnie niektóre techniki multipleksowania są już stosowane w postępie innowacji optycznych, a niektóre podejścia są uważane za potencjalne, aby przynieść więcej ulepszeń w przyspieszaniu większej ilości informacji. W tym artykule omówiono dwie główne techniki multipleksowania - multipleksowanie z podziałem długości fali (WDM) i optyczne multipleksowanie z podziałem czasu (OTDM) - w stosowanych i potencjalnych technikach multipleksowania - multipleksowanie z podziałem przestrzeni (SDM) i multipleksowanie z podziałem podnośnych - które nie było powszechnie stosowane w komunikacji optycznej.
Aktualne techniki multipleksowania w użyciu
Obecnie technologie multipleksowania wykorzystują wiele wymiarów, aby zwiększyć przepustowość optycznego systemu transmisyjnego w stałej szerokości pasma. Dwie główne metody to WDM i OTDM.
Multipleksowanie z podziałem długości fali
WDM jest jedną z technik multipleksowania, która zwiększa przepustowość poprzez multipleksowanie różnych sygnałów nośnika optycznego na pojedyncze włókno optyczne przy użyciu różnych długości fal. Każdy sygnał o długości fali WDM jest niezależny od dowolnego protokołu i dowolnej prędkości. Technologia WDM umożliwia komunikację dwukierunkową jednocześnie przez jedno włókno światłowodowe. Podstawa WDM upraszcza sieć do pojedynczej wirtualnej sieci światłowodowej, zamiast wykorzystywać wiele form sygnałów o różnych włóknach i usługach. W ten sposób WDM zwiększa przepustowość i obniża koszt sieci, redukując potrzebne włókna. Istnieją dwa różne wzorce długości fal systemów WDM, zgrubne (CWDM) i gęste (DWDM). CWDM i DWDM opierają się na tej samej koncepcji wykorzystania wielu długości fal świetlnych na pojedynczym włóknie, ale różnią się między sobą odległościami długości fali, liczbą kanałów i zdolnością do wzmacniania zmultipleksowanych sygnałów w przestrzeni optycznej. W systemie WDM różne sygnały optyczne są łączone (multipleksowane) razem na jednym końcu światłowodu i rozdzielane (demultipleksowane) na różne kanały na drugim końcu.
Nośnik optyczny WDM jest często uważany za analogiczną technikę multipleksowania z podziałem częstotliwości, która zazwyczaj dotyczy nośnika radiowego. Nie ma jednak między nimi zasadniczej różnicy, ponieważ przekazują te same informacje.
Optyczne multipleksowanie z podziałem czasu
OTDM jest techniką multipleksowania, która zasadniczo multipleksuje wiele kanałów optycznych o niskiej przepływności w dziedzinie czasu. Kilka niskoprędkościowych kanałów optycznych jest multipleksowanych w ustalony okres czasu elektrycznego, co zwiększa prędkość transmisji. Każdy sygnał jest transmitowany przez pojedynczy kanał komunikacyjny, dzieląc przedział czasowy na szczeliny - jedno gniazdo dla każdego sygnału wiadomości. Na podstawie czasu każdy kanał niskiej prędkości jest przydzielany do określonej pozycji, w której pracuje w trybie synchronicznym. Oznacza to, że multiplekser i demultiplekser są synchronizowane czasowo i jednocześnie przełączane na następny kanał.
Zwykle szerokość impulsu optycznego jest skracana w celu zwielokrotnienia większej liczby kanałów w ustalonym okresie czasu. Dodatkowo, skrócona szerokość impulsu może zredukować przesłuch między kanałami z powodu większej ilości miejsca w przepływności. Jednak krótka szerokość impulsu powoduje duże rozproszenie w miarę zwiększania odległości przesuwu. Dlatego też, aby zredukować efekt dyspersji na OTDM, należy zastosować technikę kompensacji impulsu o ograniczonej transformacji i nachylenia dyspersji.
Potencjalne techniki multipleksowania w przyszłości
Chociaż dwie powyższe techniki multipleksowania zostały wykorzystane w komunikacji optycznej, aby zoptymalizować wydajność światłowodu, nadal istnieją ograniczenia obecnych technologii i przy stale rosnącym zapotrzebowaniu na dane, potrzebne są nowe techniki multipleksowania.
Multipleksowanie z podziałem przestrzeni
SDM to technologia, która wykorzystuje wymiar przestrzenny do jednoczesnego dostarczania różnych strumieni danych poprzez tworzenie równoległych kanałów przestrzennych. Technologia ta jest powszechnie stosowana w systemie wielowyjściowym z wieloma wyjściami (MIMO). MIMO zawiera co najmniej dwie anteny po stronie nadajnika i co najmniej dwie anteny po stronie odbiornika. Przetwarzanie sygnału MIMO jest już szeroko stosowane w obecnych koherentnych systemach transmisji optycznej z multipleksowaniem z podziałem polaryzacji (PDM) na standardowe włókna jednomodowe. Uważa się, że przyjmując strategie wykorzystujące włókna wielordzeniowe i mutil-mode, możliwe jest osiągnięcie długodystansowej odległości transmisji i szybkości transmisji danych z dużą gęstością SDM.
Wniosek
Spośród wszystkich technologii multipleksowania WDM jest najczęściej wykorzystywanym w komunikacji optycznej. Ponieważ różne techniki multipleksowania mają swoje ograniczenia w niektórych aspektach, zazwyczaj zaleca się stosowanie więcej niż jednej techniki w sieciach światłowodowych, aby uzyskać najlepszą wydajność transmisji.
