Техники за мултиплексиране на оптични трансмисии
При комуникацията с оптични влакна, мултиплексирането се счита за основно средство за разширяване на съществуващото оптично мрежово инженерство. Тъй като оптичните данни могат да се носят чрез използване на различни физически размери, като време, честота, пространство, полярност и т.н., могат да се използват различни техники за мултиплексиране за увеличаване на капацитета за пренос на данни на едно оптично влакно. Понастоящем някои техники за мултиплексиране вече се използват в хода на оптичните иновации, а някои подходи се смятат за потенциални, за да донесат повече подобрения в ускоряването на повече информация. В тази статия ще бъдат разгледани две основни техники на мултиплексиране - мултиплексиране с разделяне на дължини на вълни (WDM) и оптично мултиплексиране с разделяне по време (OTDM) - и потенциални техники за мултиплексиране - мултиплексиране с пространствено разделяне (SDM) и мултиплексиране с подносеща дистрибуция - което не е широко използвано в оптичната комуникация.
Текущи техники за мултиплексиране в употреба
В момента технологиите за мултиплексиране са използвали много измерения, за да увеличат капацитета на оптичната преносна система над фиксирана честотна лента. Два основни метода са WDM и OTDM.
Мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната
WDM е една от методите за мултиплексиране, които увеличават честотната лента чрез мултиплексиране на различни оптични сигнали носители върху едно оптично влакно чрез използване на различни дължини на вълните. Всеки сигнал при WDM дължини на вълните е независим от всеки протокол и всякаква скорост. Технологията WDM позволява двупосочни комуникации едновременно през едно оптично влакно. Основата на WDM опростява мрежата към една виртуална оптична мрежа, вместо да използва множество форми на сигнали с различни влакна и услуги. По този начин WDM увеличава честотната лента и намалява разходите за работа чрез намаляване на необходимите нишки. Има два различни модела на дължини на вълната на WDM системи, груби (CWDM) и плътни (DWDM). CWDM и DWDM се основават на една и съща концепция за използване на множество светлинни дължини на едно оптично влакно, но се различават по разстоянието между дължините на вълните, броя на каналите и възможността за усилване на мултиплексираните сигнали в оптичното пространство. В една WDM система, различни оптични сигнали се комбинират (мултиплексират) заедно в единия край на оптичното влакно и се разделят (демултиплексират) в различни канали в другия край.
WDM на оптичния носител често се разглежда като аналогична техника на мултиплексиране с честотно разделяне, което обикновено се прилага за радио носител. Въпреки това между тях няма съществена разлика, тъй като те съобщават една и съща информация.
Оптично мултиплексиране с часово разделяне
OTDM е техника за мултиплексиране, която основно мултиплексира редица оптични канали с ниска скорост на предаване във времева област. Няколко нискоскоростни оптични канала се мултиплексират в фиксиран електрически часовник, като по този начин се увеличава скоростта на предаване. Всеки сигнал се предава по един комуникационен канал чрез разделяне на времевата рамка на слотове - един слот за всеки сигнал на съобщението. Въз основа на времето всеки канал с ниска скорост се разпределя към определена позиция, където работи в синхронизиран режим. Това означава, че мултиплексорът и демултиплексорът се синхронизират своевременно и се превключват едновременно към следващия канал.
Обикновено ширината на оптичния импулс се съкращава, за да се мултиплексират повече канали в рамките на фиксирания часовник. Освен това, съкратената ширина на импулса може да намали кръстосаните смущения между каналите, тъй като остава повече място в битовата скорост. Въпреки това, късата широчина на импулса води до тежка дисперсия, когато разстоянието за пътуване се увеличава. Следователно, за да се намали ефекта на дисперсията върху OTDM, трябва да се използва техника за компенсиране на пулса и дисперсионния наклон.
Потенциални техники за мултиплексиране в бъдеще
Въпреки че горните два метода за мултиплексиране са използвани в оптичната комуникация за оптимизиране на работата на оптичното влакно, все още съществуват ограничения на текущите технологии и при непрекъснато нарастващо търсене на данни са необходими нови техники за мултиплексиране.
Мултиплексиране на космическото разделение
SDM е технология, която използва пространственото измерение, за да доставя едновременно различни потоци от данни чрез създаване на паралелни пространствени канали. Тази технология обикновено се използва в многовходна система с много изходи (MIMO). MIMO включва поне две антени в страната на предавателя и най-малко две антени на страната на приемника. Обработката на MIMO сигнали вече е широко използвана в системите за токова кохерентна оптична трансмисия с мултиплексиране с поляризационно разделение (PDM) над стандартните едномодови влакна. Смята се, че чрез възприемане на стратегии, използващи многоядрени и mutil-режимни влакна, е възможно да се постигне дълги разстояния за предаване и високи скорости на предаване на данни с SDM с висока плътност.
заключение
Сред всички технологии за мултиплексиране WDM е най-широко използваната в оптичната комуникация. Тъй като различните техники за мултиплексиране имат своите ограничения в някои аспекти, обикновено се предлага да се използват повече от една техника в мрежите от оптични влакна, за да се получи най-добрата ефективност на предаване.
