Multiplexació òptica per a sistemes de comunicació d'alta velocitat
Introducció
La transmissió òptica utilitza polsos de llum per transmetre informació d'un lloc a un altre a través d'una fibra òptica. La llum es converteix en ona portadora electromagnètica, que es modula per portar informació a mesura que la llum es propaga d'un extrem a un altre. El desenvolupament de la fibra òptica ha revolucionat la indústria de les telecomunicacions. La fibra òptica ha reemplaçat altres mitjans de transmissió, com el filferro de coure des del seu inici, i s'utilitza principalment per connectar les xarxes centrals. Actualment, la fibra òptica s'ha utilitzat per desenvolupar nous sistemes de comunicació d'alta velocitat que transmeten informació com polsos de llum, exemples de multiplexors / demultiplexors que utilitzen la tecnologia de multiplexació òptica.
Què és Multiplexing?
El multiplexor (Mux) és un component de maquinari que combina diversos senyals d'entrada analògics o digitals en una única línia de transmissió. I al final del receptor, el multiplexor es coneix com DeMultiplexer (DeMux) -performant la funció inversa dels multiplexors. Multiplexar és, doncs, el procés de combinar dos o més senyals d'entrada en una única transmissió. A la fi del receptor, els senyals combinats es separen en un senyal separat diferent. La multiplicació millora l'ús eficient de l'amplada de banda. Aquí hi ha una figura que mostra el principi de multiplexació / demultiplexació òptica.
Els òptics Mux i DeMux estan obligats a multiplexar i demultiplexar diverses longituds d'ona en un sol enllaç de fibra. Cada E / S específica s'utilitzarà per a una única longitud d'ona. Un sistema de filtres òptics pot actuar com a Mux i DeMux. Els òptics Mux i DeMux són bàsicament sistemes de filtres òptics passius, que estan disposats per processar longituds d'ona específiques dins i fora del sistema de transport (normalment fibra òptica). El procés de filtratge de les longituds d'ona es pot realitzar utilitzant Prisms , Thin Film Filter (TFF) i filtres dicòrics o filtres d'interferència . Els materials de filtració s'utilitzen per reflectir selectivament una única longitud d'ona de la llum però transmetre tots els altres de manera transparent. Cada filtre està sintonitzat per a una longitud d'ona específica.
Components de multiplexors òptics
En general, un multiplexor òptic està format per combinadors , acobladors de tocat ( add / drop), filtres (prismes, film prims o dicròcics), separadors i fibra òptica . Aquí hi ha una figura que mostra l'estructura d'un multiplexor òptic comú.
Tècniques de multiplexació òptica
Hi ha principalment tres tècniques diferents en la senyalització de senyals de multiplexació en un sol enllaç de fibra òptica: divisió de divisió de temps òptic (OTDM), divisió de longituds d'ona múltiple (WDM) i multiplicació per divisió de codi (CDM).
OTDM : Separació de longituds d'ona en el temps.
WDM : cada canal se li assigna una freqüència de portadora única; Intercanvi de canals d'uns 50 GHz; Inclou WDM gruixut (CWDM) i WDM dens (DWDM).
CWDM : caracteritzat per un espaiat més ampli del canal que DWDM.
DWDM : utilitza un espai de canal molt més estret, per tant, s'admeten moltes més longituds d'ona.
CDM : També s'utilitza en la transmissió de microones; L'espectre de cada longitud d'ona s'assigna un codi de propagació únic; Els canals es superposen tant en el temps com en els dominis de freqüència, però el codi guia cada longitud d'ona.
Aplicacions
El principal recurs escàs en telecomunicacions és l'ample de banda que els usuaris volen transmetre a una taxa més alta i els proveïdors de serveis volen oferir més serveis, per tant, la necessitat d'un sistema d'alta velocitat més ràpid i fiable.
Reduint el cost del maquinari, un sistema de multiplexació es pot utilitzar per combinar i transmetre senyals múltiples des de la ubicació A fins a la ubicació B.
Cada longitud d'ona, λ, pot portar múltiples senyals.
Mux / DeMux serveixen de commutació òptica de senyals en telecomunicacions i altres camps de processament i transmissió de senyals.
Internet futura d'última generació.
Avantatges
Alta velocitat de dades i rendiment: les taxes de dades possibles en la transmissió òptica solen ser en Gbps en cada longitud d'ona; La combinació de diferents longituds d'ona significa més rendiment en un sol sistema de comunicació.
Baixa atenuació: la comunicació òptica presenta una baixa atenuació en comparació amb altres sistemes de transport.
Menys retard de propagació.
Més serveis oferts.
Augment de la inversió (ROI)
Velocitat de baix nivell (BER)
Mancances
Pèrdua i dispersió de la producció de fibra: el senyal es veu atenuat per la pèrdua de fibra i distorsionat per la dispersió de la fibra, per tant, es necessiten regeneradors per recuperar els propòsits nets.
Incapacitat de l'equip actual de clients (CPE) per rebre a la mateixa velocitat de transmissió de sistemes de transmissió òptica (aconseguir xarxes all-optical).
Sobrecàrrega de conversió òptica a elèctrica: les senyals òptiques es converteixen en senyal elèctric utilitzant detectors fotogràfics, commutats i convertits de nou a òptics. Les conversions òptiques / elèctriques / òptiques introdueixen retards de temps innecessaris i pèrdues d'energia. La transmissió òptica end-to-end serà millor.
Treball futur
Recerca en equips d'ús òptic final: telèfons mòbils, PC i altres dispositius de mà que reben i transmeten a velocitat òptica.
Regeneració ràpida del senyal atenuat.
Menys distorsió derivada de la dispersió de la fibra.
Components òptics d'extrem a extrem: eliminant la necessitat d'un convertidor òptic a l'elèctric i una inversa.
Conclusió
Mentre que la transmissió òptica és millor comparar-la amb altres mitjans de transmissió a causa de la seva baixa atenuació i el perfil de transmissió de llarga distància, la multiplexació òptica és útil en el processament i transmissió del senyal mitjançant el transport de senyals múltiples mitjançant un sol enllaç de fibra. A mesura que el creixement d'Internet requereix transmissió de fibra òptica per aconseguir un major rendiment, la multiplexació òptica també és útil en la tramitació d'imatges i l'aplicació d'escaneig.
