Optični multipleks za visokohitrostne komunikacijske sisteme
Uvod
Optični prenos uporablja svetlobne impulze za prenos informacij z enega mesta na drugo prek optičnega vlakna. Svetloba se pretvori v elektromagnetni nosilni val, ki se modulira za prenos informacij, ko se svetloba širi od enega konca do drugega. Razvoj optičnih vlaken je revolucioniral telekomunikacijsko industrijo. Optična vlakna so zamenjala druge prenosne medije, kot je bakrena žica od začetka, in se večinoma uporablja za žično jedro. Danes so bila optična vlakna uporabljena za razvoj novih visokohitrostnih komunikacijskih sistemov, ki prenašajo informacije kot svetlobne impulze, primeri so multiplekserji / demultipleksorji z uporabo tehnologije optičnega multipleksiranja.
Kaj je multipleksiranje?
Multiplekser (Mux) je strojna komponenta, ki združuje več analognih ali digitalnih vhodnih signalov v eno samo linijo prenosa. In na koncu sprejemnika je multipleksor znan kot DeMultiplexer (DeMux), ki izvaja povratno funkcijo multiplekserjev. Multipleksiranje je torej postopek združevanja dveh ali več vhodnih signalov v en sam prenos. Na koncu sprejemnika se kombinirani signali ločijo na ločen ločen signal. Multipleksiranje izboljša učinkovitost uporabe pasovne širine. Tukaj je slika, ki prikazuje princip optičnega multipleksiranja / demultipleksiranja.
Optični Mux in DeMux sta potrebna za multipleksiranje in demultipleksiranje različnih valovnih dolžin na eno samo optično povezavo. Vsaka specifična V / I bo uporabljena za eno samo valovno dolžino. En sistem optičnih filtrov lahko deluje kot Mux in DeMux. Optični Mux in DeMux sta v bistvu pasivni optični filtrirni sistemi, ki so urejeni za obdelavo določenih valovnih dolžin v in iz transportnega sistema (običajno optičnih vlaken). Proces filtriranja valovnih dolžin se lahko izvede s Prisms , Thin Film Filter (TFF) in Dichroic filtri ali interferenčni filtri . Filtrirni materiali se uporabljajo za selektivno refleksijo ene valovne dolžine svetlobe, vendar vse ostale pregledno prenesejo. Vsak filter je nastavljen za določeno valovno dolžino.
Komponente optičnega multipleksorja
Na splošno je optični multiplekser sestavljen iz Combiner , Tap Couplers (Add / Drop), Filtri (prizme, tanki filmi ali Dichroic), Splitter in Optical Fiber . Tukaj je slika, ki prikazuje strukturo skupnega optičnega multipleksorja.
Tehnike optičnega multipleksiranja
Obstajajo predvsem tri različne tehnike za multipleksiranje svetlobnih signalov na eno optično povezavo: optično časovno multipleksiranje (OTDM), multipleksiranje z valovno razdelitvijo (WDM) in multipleksiranje s kodeksom .
OTDM : Ločevanje valovnih dolžin v času.
WDM : Vsakemu kanalu je dodeljena edinstvena nosilna frekvenca; Razmik kanalov približno 50 GHz; Vključuje grobo WDM (CWDM) in gosto WDM (DWDM).
CWDM : Značilnost je širši razmik med kanali kot DWDM.
DWDM : Uporablja veliko ožji razmik med kanali, zato je podprtih še veliko več valovnih dolžin.
CDM : Uporablja se tudi pri prenosu mikrovalov; Spekter vsake valovne dolžine je dodeljen edinstveno kodo za širjenje; Kanali se prekrivajo tako v časovnem kot tudi v frekvenčnem področju, pri čemer kodo usmerja vsako valovno dolžino.
Aplikacije
Največji omejeni vir v telekomunikacijah je pasovna širina - uporabniki želijo oddajati pri višji stopnji, ponudniki storitev pa želijo ponuditi več storitev, zato potrebujejo hitrejši in zanesljivejši sistem za visoke hitrosti.
Zmanjšanje stroškov strojne opreme omogoča uporabo enega multipleksnega sistema za združevanje in prenos več signalov od lokacije A do lokacije B.
Vsaka valovna dolžina, λ, lahko prenaša več signalov.
Mux / DeMux omogoča optično preklapljanje signalov v telekomunikacijskih in drugih področjih obdelave in prenosa signalov.
Prihodnost naslednje generacije interneta.
Prednosti
Visoka hitrost prenosa in prepustnost: Hitrost prenosa podatkov v optičnem prenosu je običajno v Gb / s na vsaki valovni dolžini; Kombinacija različnih valovnih dolžin pomeni večjo prepustnost v enem samem komunikacijskem sistemu.
Nizka slabitev: Optična komunikacija ima nizko slabljenje v primerjavi z drugim transportnim sistemom.
Manjša zakasnitev razmnoževanja.
Več ponujenih storitev.
Povečajte donosnost naložbe (ROI)
Nizka stopnja napak bitov (BER)
Pomanjkljivosti
Izhodna izguba vlaken in disperzija: Signal je oslabljen zaradi izgube vlaken in popačenja zaradi razpršitve vlaken, nato pa je regenerator potreben za obnovitev čistih namenov.
Nezmožnost trenutne opreme kupcev (CPE) za sprejemanje pri enaki hitrosti optičnih oddajnih sistemov (doseganje vseh optičnih omrežij).
Optična do električna pretvorba: Optični signali se pretvorijo v električni signal z uporabo foto-detektorjev, preklopijo in pretvorijo nazaj v optični. Optične / električne / optične pretvorbe povzročajo nepotrebne časovne zamude in izgubo moči. Optični prenos od konca do konca bo boljši.
Prihodnje delo
Raziskave v optični opremi za končne uporabnike: mobilni telefoni, osebni računalniki in druge ročne naprave, ki sprejemajo in prenašajo optično hitrost.
Hitra regeneracija oslabljenega signala.
Manj izkrivljanja zaradi disperzije vlaken.
Optične komponente od konca do konca: odpravljanje potrebe po pretvorniku optičnega v električni in obratno.
Zaključek
Medtem ko je optični prenos boljši kot drugi prenosni mediji zaradi nizkega slabljenja in prenosa na dolge razdalje, je optično multipleksiranje koristno pri obdelavi in prenosu signalov s prenosom več signalov z eno samo optično povezavo. Ker rast interneta zahteva optični prenos, da bi dosegli večjo prepustnost, je optično multipleksiranje koristno tudi pri obdelavi slik in pri skeniranju.
