Multipleksacja optyczna dla szybkich systemów komunikacyjnych
Wprowadzenie
Transmisja optyczna wykorzystuje impulsy świetlne do przesyłania informacji z jednego miejsca do drugiego za pośrednictwem światłowodu. Światło przekształca się w falę nośną elektromagnetyczną, która jest modulowana do przenoszenia informacji, gdy światło rozchodzi się z jednego końca na drugi. Rozwój światłowodu zrewolucjonizował przemysł telekomunikacyjny. Światłowód zastąpił inne media transmisyjne, takie jak drut miedziany, od samego początku i jest używany głównie do sieci szkieletowych. Dzisiaj, światłowód został wykorzystany do opracowania nowych szybkich systemów komunikacyjnych, które przekazują informacje jako impulsy świetlne, przykładem są multipleksery / demultipleksery z wykorzystaniem technologii optycznego multipleksowania.
Czym jest multipleksowanie?
Multiplekser (Mux) jest elementem sprzętowym, który łączy wiele analogowych lub cyfrowych sygnałów wejściowych w jedną linię transmisji. A na końcu odbiornika multiplekser jest znany jako DeMultiplexer (DeMux) - działający w odwrotnej kolejności multiplekserów. Multipleksowanie jest zatem procesem łączenia dwóch lub większej liczby sygnałów wejściowych w jedną transmisję. Na końcu odbiornika połączone sygnały są rozdzielane na odrębny odrębny sygnał. Multipleksowanie zwiększa efektywność wykorzystania przepustowości. Oto figura, która pokazuje zasadę optycznego multipleksowania / demultipleksowania.
Optical Mux i DeMux są wymagane do multipleksowania i demultipleksowania różnych długości fal na pojedyncze łącze światłowodowe. Każde konkretne wejście / wyjście będzie używane dla pojedynczej długości fali. Jeden system filtrów optycznych może działać zarówno jako Mux, jak i DeMux. Optical Mux i DeMux to w zasadzie pasywne systemy filtrów optycznych, które są przystosowane do przetwarzania określonych długości fal wi do systemu transportowego (zazwyczaj światłowodu). Proces filtrowania długości fali może być przeprowadzony przy użyciu filtrów pryzmatycznych , filtrów cienkowarstwowych (TFF) i filtrów dichroicznych lub filtrów interferencyjnych . Materiały filtrujące są wykorzystywane do selektywnego odzwierciedlenia pojedynczej długości fali światła, ale przekazują wszystkie pozostałe w sposób przezroczysty. Każdy filtr jest dostrojony dla określonej długości fali.
Składniki multipleksera optycznego
Zasadniczo multiplekser optyczny składa się z łączników , łączników z zaczepem (dodawanie / upuszczanie), filtrów (pryzmaty, cienki film lub dichroik), splitterów i światłowodów . Oto figura, która pokazuje strukturę wspólnego multipleksera optycznego.
Techniki multipleksowania optycznego
Istnieją głównie trzy różne techniki w multipleksowaniu sygnałów świetlnych na pojedyncze łącze światłowodowe: optyczne zwielokrotnienie z podziałem czasu (OTDM), multipleksowanie z podziałem długości fal (WDM) i multipleksowanie z podziałem kodowym (CDM).
OTDM : Rozdzielanie długości fal w czasie.
WDM : Każdy kanał ma przydzieloną unikalną częstotliwość nośną; Rozstaw kanałów około 50 GHz; Obejmuje Coarse WDM (CWDM) i Dense WDM (DWDM).
CWDM : Charakteryzuje się szerszym odstępem międzykanałowym niż DWDM.
DWDM : Wykorzystuje znacznie węższy odstęp między kanałami, dlatego obsługiwanych jest wiele innych długości fal.
CDM : stosowany również w transmisji mikrofalowej; Widmo każdej długości fali jest przypisane unikatowemu kodowi rozpraszania; Kanały nakładają się na siebie w domenach czasu i częstotliwości, ale kod prowadzi każdą długość fali.
Aplikacje
Najważniejszym zasobem w telekomunikacji jest przepustowość - użytkownicy chcą nadawać z większą częstotliwością, a usługodawcy chcą oferować więcej usług, stąd potrzeba szybszego i bardziej niezawodnego systemu dużej prędkości.
Obniżając koszt sprzętu, jeden system multipleksowania może służyć do łączenia i przesyłania wielu sygnałów z lokalizacji A do lokalizacji B.
Każda długość fali λ może przenosić wiele sygnałów.
Mux / DeMux służą do optycznego przełączania sygnałów w telekomunikacji i innych dziedzinach przetwarzania i transmisji sygnału.
Internet przyszłości nowej generacji.
Zalety
Wysoka szybkość przesyłania danych i przepustowość: Szybkości transmisji danych w transmisji optycznej są zwykle w Gbps na każdej długości fali; Połączenie różnych długości fal oznacza większą przepustowość w jednym systemie komunikacyjnym.
Niskie tłumienie: komunikacja optyczna ma niskie tłumienie w porównaniu do innych systemów transportowych.
Mniejsze opóźnienie propagacji.
Więcej oferowanych usług.
Zwiększ zwrot z inwestycji (ROI)
Niski poziom błędu (BER)
Wady
Utrata i dyspersja włókien: sygnał jest tłumiony przez utratę włókien i zniekształcony przez dyspersję włókien, a następnie regenerator jest potrzebny do odzyskania czystych celów.
Brak możliwości obecnego wyposażenia pomieszczeń klienta (CPE) do odbioru z taką samą szybkością przesyłu optycznych systemów nadawczych (osiągnięcie całkowicie optycznych sieci).
Konwersja sygnału optycznego do elektrycznego: sygnały optyczne są konwertowane na sygnał elektryczny za pomocą fotodetektorów, przełączane i konwertowane z powrotem na optyczne. Konwersja optyczna / elektryczna / optyczna wprowadza niepotrzebne opóźnienia i straty mocy. Lepsza będzie transmisja optyczna typu end-to-end.
Przyszła praca
Badania w optycznym sprzęcie użytkownika końcowego: telefony komórkowe, komputery osobiste i inne przenośne urządzenia odbierające i transmitujące z częstotliwością optyczną.
Szybka regeneracja osłabionego sygnału.
Mniejsze zniekształcenia wynikające z dyspersji włókien.
Kompleksowe komponenty optyczne: Eliminacja potrzeby stosowania konwertera optycznego na elektryczny i vice versa.
Wniosek
Podczas, gdy transmisja optyczna jest lepsza w porównaniu z innymi nośnikami transmisyjnymi z powodu jej niskiego tłumienia i profilu transmisji na duże odległości, multipleksowanie optyczne jest użyteczne w przetwarzaniu i transmisji sygnału przez transport wielu sygnałów za pomocą jednego pojedynczego łącza światłowodowego. Ponieważ rozwój Internetu wymaga transmisji światłowodowej w celu uzyskania większej przepustowości, multipleksowanie optyczne jest również przydatne w przetwarzaniu obrazu i aplikacji do skanowania.
