Оптично мултиплексиране за високоскоростни комуникационни системи
Въведение
Оптичното предаване използва импулси от светлина за предаване на информация от едно място на друго чрез оптично влакно. Светлината се превръща в електромагнитна вълна, която се модулира, за да носи информация, тъй като светлината се разпространява от единия до другия край. Развитието на оптичните влакна доведе до революция в телекомуникационната индустрия. Оптичните влакна са заменили други медии за предаване като медна жица от самото начало и се използват главно за свързване на ядрени мрежи. Днес оптичното влакно е било използвано за разработване на нови високоскоростни комуникационни системи, които предават информация като светлинни импулси, като примери са мултиплексори / демултиплексори, използващи технологията на оптичното мултиплексиране.
Какво е мултиплексиране?
Мултиплексорът (Mux) е хардуерен компонент, който комбинира множество аналогови или цифрови входни сигнали в една линия на предаване. И в края на приемника, мултиплексорът е известен като DeMultiplexer (DeMux) - изпълнява обратна функция на мултиплексорите. Следователно, мултиплексирането е процес на комбиниране на два или повече входни сигнала в едно предаване. В края на приемника, комбинираните сигнали се разделят на отделен отделен сигнал. Мултиплексирането подобрява ефективността при използването на честотната лента. Ето фигура, която показва принципа на оптичното мултиплексиране / демултиплексиране.
Оптичните Mux и DeMux са необходими за мултиплексиране и демултиплексиране на различни дължини на вълните върху единична влакнеста връзка. Всяка специфична I / O ще се използва за една дължина на вълната. Една оптична филтърна система може да действа като Mux и DeMux. Оптичните Mux и DeMux са основно пасивни оптични филтърни системи, които са подредени да обработват специфични дължини на вълните във и извън транспортната система (обикновено оптични влакна). Процесът на филтриране на дължините на вълните може да се осъществи с помощта на Prisms , Thin Film Filter (TFF) и Dichroic филтри или интерференчни филтри . Филтриращите материали се използват за селективно отразяване на една дължина на вълната на светлината, но преминават всички останали прозрачно. Всеки филтър е настроен за определена дължина на вълната.
Компоненти на оптичния мултиплексор
Обикновено оптичният мултиплексор се състои от Combiner , Tap Couplers (добавяне / премахване), филтри (призми, тънък филм или дихроичен), сплитер и оптично влакно . Ето фигура, която показва структурата на общ оптичен мултиплексор.
Оптични техники за мултиплексиране
Съществуват три различни техники за мултиплексиране на светлинни сигнали върху единична оптична връзка: оптично мултиплексиране с разделяне на времето (OTDM), мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната (WDM) и мултиплексиране с кодово разделяне (CDM).
OTDM : Разделяне на дължини на вълните във времето.
WDM : Всеки канал получава уникална носеща честота; Разстояние между каналите около 50GHz; Включва груби WDM (CWDM) и плътен WDM (DWDM).
CWDM : Характеризира се с по-широко разстояние между каналите от DWDM.
DWDM : Използва много по-малко разстояние между каналите, затова се поддържат още много дължини на вълните.
CDM : Използва се и при предаване на микровълни; Спектърът на всяка дължина на вълната се присвоява с уникален код за разпространение; Каналите се припокриват както във времеви, така и в честотни домейни, но кодът води до всяка дължина на вълната.
Приложения
Основният оскъден ресурс в телекомуникациите е честотната лента - потребителите искат предаване при по-висок процент и доставчиците на услуги искат да предложат повече услуги, следователно, необходимостта от по-бърза и по-надеждна високоскоростна система.
Намаляване на разходите за хардуер, една система за мултиплексиране може да се използва за комбиниране и предаване на множество сигнали от Местоположение А до Местоположение В.
Всяка дължина на вълната, λ, може да пренася множество сигнали.
Mux / DeMux обслужва оптично превключване на сигнали в телекомуникационната и друга област на обработка и предаване на сигнали.
Бъдещо интернет от следващо поколение.
Предимства
Висока скорост на предаване на данни и пропускателна способност: Възможните скорости на предаване на данни при оптично предаване са обикновено в Gbps за всяка дължина на вълната; Комбинацията от различни дължини на вълната означава по-голяма пропускателна способност в една единствена комуникационна система.
Ниско затихване: Оптичната комуникация е с ниско затихване в сравнение с друга транспортна система.
По-малко забавяне на разпространението.
Повече предлагани услуги.
Увеличаване на възвръщаемостта на инвестицията (ROI)
Ниска честота на грешки при бита (BER)
Недостатъци
Загуба и дисперсия на изходните влакна: Сигналът се намалява чрез загуба на фибри и се нарушава от дисперсията на влакната, след което регенераторът е необходим за възстановяване на чистите цели.
Неспособност на текущото оборудване на клиентските помещения (CPE) да получава при същата скорост на предаване на оптични предавателни системи (постигане на всички оптични мрежи).
Оптични към електрически преобразувания: Оптичните сигнали се преобразуват в електрически сигнал с помощта на фотодетектори, превключват се и превръщат обратно в оптичен. Оптични / електрически / оптични преобразувания въвеждат ненужни времеви закъснения и загуба на мощност. Предаването от край до край ще бъде по-добро.
Бъдеща работа
Изследвания в оптичното оборудване за крайни потребители: мобилни телефони, персонални компютри и други преносими устройства, които приемат и предават с оптична скорост.
Бърза регенерация на атенюиран сигнал.
По-малко изкривяване в резултат на дисперсията на влакната.
От край до край оптични компоненти: Премахване на необходимостта от конвертор оптичен към електрически и обратно.
заключение
Докато оптичното предаване е по-добро в сравнение с други предавателни среди поради ниското си затихване и предавателния профил на дълги разстояния, оптичното мултиплексиране е полезно при обработката и предаването на сигнали чрез транспортиране на множество сигнали чрез една единствена влакнеста връзка. Тъй като растежът на интернет изисква предаване на оптични влакна за постигане на по-голяма пропускателна способност, оптичното мултиплексиране е полезно и при обработката на изображения и приложението за сканиране.
