Optički multipleksing za komunikacijske sustave velike brzine
Uvod
Optički prenos koristi impulse svetlosti za prenos informacija sa jednog mesta na drugo kroz optičko vlakno. Svetlost se pretvara u elektromagnetni nosač, koji se modulira da prenosi informaciju dok se svetlo širi od jednog kraja do drugog. Razvoj optičkih vlakana doveo je do revolucije u telekomunikacijskoj industriji. Optička vlakna su zamijenila druge prijenosne medije kao što je bakrena žica od početka, i uglavnom se koriste za žičane jezgrene mreže. Danas je optičko vlakno korišteno za razvoj novih brzih komunikacijskih sustava koji prenose informacije kao svjetlosni impulsi, primjeri su multiplekseri / demultiplekseri koji koriste tehnologiju optičkog multipleksiranja.
Šta je multipleksiranje?
Multiplekser (Mux) je hardverska komponenta koja kombinira više analognih ili digitalnih ulaznih signala u jednu liniju prijenosa. I na kraju prijemnika, multiplekser je poznat kao DeMultiplexer (DeMux) - izvršavajući obrnutu funkciju multipleksera. Multipleksiranje je stoga proces kombinovanja dva ili više ulaznih signala u jedan prenos. Na kraju prijemnika, kombinovani signali se razdvajaju na odvojeni odvojeni signal. Multipleksiranje povećava efikasnost upotrebe propusnog opsega. Ovo je slika koja prikazuje princip optičkog multipleksiranja / demultipleksiranja.
Optički Mux i DeMux su potrebni za multipleksiranje i demultipleksiranje različitih talasnih dužina na jednu vlaknu. Svaka specifična I / O će se koristiti za jednu valnu dužinu. Jedan sistem optičkih filtera može da funkcioniše i kao Mux i kao DeMux. Optički Mux i DeMux su u osnovi pasivni sistemi optičkih filtera, koji su uređeni za obradu specifičnih talasnih dužina unutar i izvan transportnog sistema (obično optičkih vlakana). Proces filtriranja talasnih dužina može se izvesti pomoću Prisms , Thin Film Filter (TFF) i Dichroic filtera ili interferencijskih filtera . Materijali za filtriranje se koriste za selektivno odbijanje jedne valne duljine svjetlosti, ali propuštaju sve ostale transparentno. Svaki filter je podešen za određenu talasnu dužinu.
Komponente optičkog multipleksera
Općenito, optički multiplekser se sastoji od Combiner , Tap Couplers (Add / Drop), filtera (prizme, tanki film ili dikroika), spliter i optička vlakna . Ovo je slika koja prikazuje strukturu zajedničkog optičkog multipleksera.
Tehnike optičkog multipleksiranja
Postoje uglavnom tri različite tehnike multipleksiranja svetlosnih signala na jednu optičku vezu: optičko vremensko multipleksiranje (OTDM), multipleksiranje talasne dužine (WDM) i multipleksiranje kodnog odeljenja (CDM).
OTDM : Odvajanje talasnih dužina u vremenu.
WDM : Svakom kanalu dodijeljena je jedinstvena frekvencija nosioca; Razmak kanala od oko 50GHz; Uključuje grubu WDM (CWDM) i gustu WDM (DWDM).
CWDM : Karakteriše ga širi razmak kanala nego DWDM.
DWDM : Koristi mnogo uži razmak kanala, stoga je podržano mnogo više talasnih dužina.
CDM : Također se koristi u mikrovalnom prijenosu; Spektar svake talasne dužine je dodijeljen jedinstvenom kodu širenja; Kanali se preklapaju kako u vremenskom tako iu frekvencijskom domenu, ali kodovi vode svaku valnu duljinu.
Aplikacije
Najveći oskudni resurs u telekomunikacijama je propusni opseg - korisnici žele prenositi podatke na višoj stopi, a pružaoci usluga žele ponuditi više usluga, stoga, potreba za bržim i pouzdanim sistemom velike brzine.
Smanjenje troškova hardvera, jedan multipleksni sistem se može koristiti za kombinovanje i prenos više signala od lokacije A do lokacije B.
Svaka talasna dužina, λ, može nositi više signala.
Mux / DeMux služi za optičko prebacivanje signala u telekomunikacijskoj i drugoj oblasti obrade i prijenosa signala.
Budućnost interneta sledeće generacije.
Prednosti
Visoka brzina prijenosa podataka i propusnost: Brzine prijenosa podataka u optičkoj transmisiji su obično u Gbps na svakoj valnoj dužini; Kombinacija različitih talasnih dužina znači više protoka u jednom jedinstvenom komunikacijskom sustavu.
Nisko prigušenje: Optička komunikacija ima nisko slabljenje u poređenju sa drugim transportnim sistemom.
Manje kašnjenja širenja.
Više ponuđenih usluga.
Povećajte povrat ulaganja (ROI)
Niska brzina bita (BER)
Nedostaci
Gubitak i raspršivanje vlakana: Signal se smanjuje gubitkom vlakana i izobličuje disperzijom vlakana, pa je regenerator potreban da bi se povratile čiste svrhe.
Nemogućnost sadašnje opreme za prostorije kupaca (CPE) da prima istom brzinom prenosa optičkih prenosnih sistema (postizanje svih optičkih mreža).
Optička do električna konverzija nad glavom: Optički signali se pretvaraju u električni signal pomoću foto-detektora, prebacuju i pretvaraju natrag u optički. Optičke / električne / optičke konverzije unose nepotrebno kašnjenje i gubitak snage. Optički prenos od kraja do kraja će biti bolji.
Future Work
Istraživanje u optičkoj opremi krajnjeg korisnika: Mobilni telefoni, PC i drugi ručni uređaji koji primaju i odašilju optičkom brzinom.
Brza regeneracija prigušenog signala.
Manje izobličenja koja su rezultat disperzije vlakana.
Optičke komponente od kraja do kraja: Uklanja potrebu za optičkim pretvaračem za elektriku i obrnuto.
Zaključak
Iako je optička transmisija bolja u usporedbi s drugim prijenosnim medijima zbog slabog prigušenja i prijenosa na velike udaljenosti, optičko multipleksiranje je korisno u obradi i prijenosu signala prenošenjem višestrukih signala koristeći jednu jedinu optičku vezu. Kako rast interneta zahtijeva prijenos optičkih vlakana kako bi se postigla veća propusnost, optičko multipleksiranje je također korisno u obradi slika i aplikaciji skeniranja.
