Optikai multiplexelés nagy sebességű kommunikációs rendszerek számára
Bevezetés
Az optikai adatátvitel fénysugárokat használ az információ átadására az egyik helyről a másikra egy optikai szálon keresztül. A fényt elektromágneses hordozóhullává alakítják át, amely moduláltan hordozza az információt, mivel a fény egyik végéről a másikra terjed. Az optikai szálak fejlesztése forradalmasította a távközlési iparágat. Az optikai szál a kezdetektől fogva felváltotta az egyéb átviteli adathordozókat, például a rézhuzalt, és főként a maghálózatok vezetésére használják. Napjainkban az optikai szálakat új, nagy sebességű kommunikációs rendszerek kifejlesztésére használják, amelyek információt közvetítenek fényimpulzusok formájában, példák a multiplexerek / demultiplexerek, amelyek optikai multiplexelési technológiát használnak.
Mi a multiplexelés?
A Multiplexer (Mux) olyan hardverkomponens, amely több analóg vagy digitális bemeneti jelet egyesít egyetlen sorba. A vevő végén a multiplexer DeMultiplexer néven ismert (DeMux), amely a multiplexerek fordított funkcióját végzi. A multiplexelés tehát a két vagy több bemeneti jel egyetlen átvitelre történő egyesítésének folyamata. A vevőkészülék végén az egyesített jeleket elkülönített külön jelnek választjuk el. A multiplexelés növeli a sávszélesség hatékonyságát. Itt van egy ábra, amely az optikai multiplexelés / demultiplexelés elvét mutatja.
Az optikai Mux és a DeMux a különböző hullámhosszúságok multiplexeléséhez és demultiplexálásához szükséges egyetlen szálcsatolásra. Minden egyes I / O-t egyetlen hullámhossznál fogunk használni. Egy optikai szűrőrendszer Mux és DeMux lehet. Az optikai Mux és a DeMux alapvetően passzív optikai szűrőrendszerek, amelyek úgy vannak elrendezve, hogy specifikus hullámhosszakat dolgozzanak ki a közlekedési rendszerben (általában optikai szál) és onnan. A hullámhossz-szűrés folyamata Prisms , Thin Film Filter (TFF) és Dichroic szűrők vagy interferencia szűrők segítségével végezhető el . A szűrőanyagokat arra használjuk, hogy szelektíven tükrözzék a fény egyetlen hullámhosszát, de átláthatóan átadják a többit. Minden szűrő egy adott hullámhosszra van hangolva.
Optikai multiplexer összetevői
Általában egy optikai multiplexert Kombinálóból , Tap csatolókból (Add / Drop), Szűrőkből (Prizmák, Vékony film vagy Dikroikus), Splitterből és Optikai Szálból áll . Itt van egy ábra, amely a közös optikai multiplexer szerkezetét mutatja.
Optikai multiplexelési technikák
A fényjelek multiplexelésére elsősorban három optikai szálas összeköttetésre van szükség: optikai időosztásos multiplexelés (OTDM), hullámhossz-osztás multiplexelés (WDM) és kódosztásos multiplexelés (CDM).
OTDM : A hullámhosszok időben történő elválasztása.
WDM : Minden csatornának egyedi hordozófrekvenciája van; A csatorna távolsága körülbelül 50 GHz; Tartalmazza a durva WDM-et (CWDM) és a sűrű WDM-et (DWDM).
CWDM : Tágabb csatorna-távolságok jellemzik, mint a DWDM.
DWDM : sokkal szűkebb csatornatávolságot használ, ezért több hullámhossz támogatott.
CDM : mikrohullámú átvitelben is használható; Minden hullámhossz spektrumát egyedi szórási kóddal rendeljük; A csatornák az idő és a frekvencia tartományokban átfedik egymást, de a kódvezető minden hullámhosszt lefut.
Alkalmazások
A távközlés legnagyobb szűkös forrása a sávszélesség - a felhasználók nagyobb arányban szeretnék továbbítani a szolgáltatást, és a szolgáltatók több szolgáltatást szeretnének kínálni, így gyorsabb és megbízhatóbb nagy sebességű rendszerre van szükség.
A hardver költségének csökkentése, egy multiplexelési rendszer használható több jel kombinálására és továbbítására az A helytől a B helyig.
Minden hullámhossz, λ több jelet hordozhat.
A Mux / DeMux a jelek optikai kapcsolását szolgálja a távközlési és egyéb jelfeldolgozási és adatátviteli területeken.
Jövő következő generációs internet.
Előnyök
Nagy adatátviteli sebesség és átviteli teljesítmény: Az optikai adatátvitel során lehetséges adatsebességek általában minden hullámhosszon Gbps-ben vannak; A különböző hullámhosszúságok kombinációja több átvitelt jelent egyetlen kommunikációs rendszerben.
Alacsony csillapítás: Az optikai kommunikációnak alacsony a csillapítása a többi közlekedési rendszerhez képest.
Kevesebb terjedési késleltetés.
További szolgáltatások.
A beruházás megtérülésének növelése (ROI)
Alacsony bites hibaarány (BER)
hiányosságok
Fiber kimeneti veszteség és diszperzió: A szálvesztés gyengíti a jelet, és a szál diszperziója torzítja, majd regenerátorra van szükség a tiszta célok helyreállításához.
A jelenlegi ügyfél-helyiségberendezések (CPE) képtelensége az optikai adórendszerek azonos átviteli sebességével (minden optikai hálózatok elérése).
Optikai-villamos átalakítás fölött: Az optikai jeleket elektromos érzékelőkké alakítják át, és fényérzékelőkkel kapcsolják át, és visszaállítják az optikává. Az optikai / elektromos / optikai konverziók szükségtelen késleltetést és áramkimaradást okoznak. Az end-to-end optikai átvitel jobb lesz.
Jövőbeli munka
Optikai végfelhasználói berendezések kutatása: Mobiltelefonok, számítógépek és egyéb kézi eszközök, amelyek optikai sebességgel fogadnak és továbbítanak.
A gyengített jel gyors regenerálása.
Kevésbé torzítás keletkezik a szál diszperziójából.
Végponttól végpontig tartó optikai alkatrészek: az optikai-elektromos átalakító szükségességének megszüntetése és fordítva.
Következtetés
Míg az optikai átvitel jobban hasonlít a többi adathordozóhoz, mivel alacsony csillapítása és hosszú távú átviteli profilja van, az optikai multiplexelés hasznos a jelfeldolgozásban és -átvitelben, ha többszörös jeleket szállít egyetlen szálcsatolás segítségével. Mivel az internet növekedése megköveteli a száloptikai átvitelt a nagyobb teljesítmény elérése érdekében, az optikai multiplexelés szintén hasznos a képfeldolgozás és a szkennelés alkalmazásában.
