Мультиплексирующие технології волоконно-оптичних передач
У волоконно-оптичному зв'язку мультиплексування вважається основним засобом розширення існуючої техніки волоконної мережі. Оскільки оптичні дані можуть переноситися з використанням різних фізичних розмірів, таких як час, частота, простір, полярність тощо, різні методи мультиплексування можна використовувати для збільшення пропускної здатності даних одного оптичного волокна. В даний час деякі методи мультиплексування вже використовуються в процесі оптичних інновацій, і деякі підходи вважаються потенційними, щоб принести більше удосконалень у прискорення отримання більшої кількості інформації. У статті розглядаються дві основні методи мультиплексування - мультиплексування з розділенням довжин хвиль (WDM) і оптичне мультиплексування з тимчасовим розділенням (OTDM) - і потенційні методи мультиплексування - мультиплексування з використанням космічного поділу (SDM) і мультиплексування піднесучих підрозділів. в оптичному зв'язку.
Сучасні методи мультиплексування
В даний час технології мультиплексування використовують багато розмірів для збільшення потужності оптичної системи передачі за фіксованою пропускною здатністю. Двома основними методами є WDM і OTDM.
Мультиплексування з розділенням довжин хвиль
WDM є однією з методів мультиплексування, яка збільшує пропускну здатність шляхом мультиплексування різноманітних оптичних сигналів-носіїв на одне оптичне волокно, використовуючи різні довжини хвиль. Кожен сигнал на довжинах хвиль WDM не залежить від будь-якого протоколу та будь-якої швидкості. Технологія WDM дозволяє одночасно здійснювати двосторонній зв'язок по одному оптичному волокну. Основа WDM спрощує мережу до єдиної віртуальної оптоволоконної мережі замість використання декількох форм сигналів з різними волокнами та послугами. Таким чином WDM збільшує пропускну здатність і знижує вартість мереж за рахунок зменшення необхідних волокон. Існують дві різні моделі довжини хвиль WDM-систем, груба (CWDM) і щільна (DWDM). CWDM і DWDM засновані на одній і тій же концепції використання декількох довжин хвиль світла на одному волокні, але відрізняються відстанню між довжинами хвиль, кількістю каналів і можливістю посилення мультиплексованих сигналів в оптичному просторі. У системі WDM різні оптичні сигнали об'єднуються (мультиплексируются) разом на одному кінці оптичного волокна і розділяються (демультиплексируются) на різні канали на іншому кінці.
Оптичний носій WDM часто розглядається як аналогічна методика мультиплексування з частотним поділом, яка зазвичай застосовується до радіо несучої. Однак між ними немає суттєвої різниці, оскільки вони передають ту ж саму інформацію.
Оптичний часовий мультиплексування
OTDM - це техніка мультиплексування, яка в основному мультиплексує ряд оптичних каналів з низькою швидкістю біт у часовій області. Кілька низькошвидкісних оптичних каналів мультиплексируются в фіксований електричний період, таким чином збільшуючи швидкість передачі. Кожен сигнал передається по одному каналу зв'язку шляхом поділу тимчасового кадру на слоти - один слот для кожного сигналу повідомлення. Виходячи з часу, кожен низькошвидкісний канал розподіляється на певну позицію, де він працює в синхронізованому режимі. Тобто мультиплексор і демультиплексор синхронізуються своєчасно і одночасно перемикаються на наступний канал.
Зазвичай ширина оптичного імпульсу скорочується для того, щоб мультиплексировать більше каналів протягом фіксованого періоду годинника. Крім того, укорочена ширина імпульсу може зменшити перехресні перешкоди між каналами через більшу кількість ліворуч у бітрейті. Тим не менш, коротка ширина імпульсу призводить до важкої дисперсії, коли відстань у подорожах збільшується. Тому для зменшення ефекту дисперсії на OTDM необхідно використовувати метод компенсації обмеженого імпульсно-дисперсійного нахилу.
Потенційні методи мультиплексування в майбутньому
Хоча дві вищезазначені методи мультиплексування використовувалися в оптичному зв'язку для оптимізації продуктивності оптичного волокна, все ще існують обмеження сучасних технологій і з постійно зростаючим попитом на дані, необхідні нові методи мультиплексування.
Мультиплексування просторового поділу
SDM - це технологія, яка використовує просторовий вимір для одночасної передачі різних потоків даних шляхом створення паралельних просторових каналів. Ця технологія зазвичай використовується в багатовимірній системі MIMO. MIMO включає щонайменше дві антени на стороні передавача і принаймні дві антени на стороні приймача. При цьому обробка сигналів MIMO вже широко використовується в когерентних оптичних системах передачі струму з поляризаційним мультиплексуванням (PDM) над стандартними одномодовими волокнами. Вважається, що за допомогою прийняття стратегії, що використовує багатоядерні і мутіл-волокнисті режими, можна досягти відстані передачі на великих відстанях і високі швидкості передачі даних з SDM високої щільності.
Висновок
Серед усіх технологій мультиплексування WDM є найбільш широко використовуваним в оптичних комунікаціях. Оскільки різні методи мультиплексування мають свої обмеження в деяких аспектах, зазвичай пропонується використовувати більш ніж одну техніку в волоконно-оптичних мережах, щоб отримати кращу продуктивність передачі.
