Multiplexare optică pentru sisteme de comunicații de mare viteză
Introducere
Transmisia optică utilizează impulsuri de lumină pentru a transmite informații dintr-un loc în altul printr-o fibră optică. Lumina este transformată într-o undă purtătoare electromagnetică, care este modulată pentru a transporta informații când lumina se propagă de la un capăt la altul. Dezvoltarea fibrei optice a revoluționat industria telecomunicațiilor. Fibra optica a inlocuit alte medii de transmisie, cum ar fi firul de cupru de la inceput, si este utilizata in principal pentru a sustine retelele de baza. Astăzi, fibra optică a fost utilizată pentru a dezvolta noi sisteme de comunicații de mare viteză care transmit informații ca impulsuri luminoase, exemple fiind multiplexoarele / demultiplexoarele care utilizează tehnologia optică de multiplexare.
Ce este Multiplexarea?
Multiplexer (Mux) este o componentă hardware care combină mai multe semnale de intrare analogice sau digitale într-o singură linie de transmisie. Și la sfârșitul receptorului, multiplexorul este cunoscut ca funcția inversă a multiplexoarelor DeMultiplexer (DeMux). Prin urmare, multiplexarea este procesul de combinare a două sau mai multe semnale de intrare într-o singură transmisie. La sfârșitul receptorului, semnalele combinate sunt separate într-un semnal separat separat. Multiplexarea îmbunătățește utilizarea eficientă a lățimii de bandă. Iată o figură care arată principiul multiplexării / demultiplexării optice.
Optical Mux și DeMux sunt necesare pentru a multiplexa și demultiplexa diferite lungimi de undă pe o singură legătură de fibră. Fiecare intrare / ieșire specifică va fi utilizată pentru o singură lungime de undă. Un sistem optic de filtrare poate acționa atât ca Mux, cât și ca DeMux. Mux și DeMux optice sunt sisteme de filtrare optice pasive, care sunt aranjate să proceseze lungimi de undă specifice în și din sistemul de transport (de obicei, fibră optică). Procesul de filtrare a lungimilor de undă poate fi realizat utilizând Prisme , Filtru subțire (TFF) și filtre Dichroic sau filtre de interferență . Materialele de filtrare sunt folosite pentru a reflecta selectiv o singură lungime de undă de lumină, dar trec toate celelalte în mod transparent. Fiecare filtru este reglat pentru o anumită lungime de undă.
Componentele unui multiplexor optic
În general, un multiplexor optic este alcătuit din combineri , cuplaje de robinet (adăugare / picurare), filtre (prisme, film subțire sau dicic), splitter și fibră optică . Iată o figură care arată structura unui multiplexor optic obișnuit.
Tehnici de multiplexare optică
Există în principal trei tehnici diferite în multiplexarea semnalelor luminoase pe o singură legătură fibră optică : multiplexarea divizării timpului optic (OTDM), multiplexarea divizării lungimii de undă (WDM) și multiplexarea prin divizarea codului (CDM).
OTDM : Separă lungimile de undă în timp.
WDM : fiecărui canal i se atribuie o frecvență purtătoare unică; Distanțarea canalului de aproximativ 50GHz; Include WDM Coarse (CWDM) și Dense WDM (DWDM).
CWDM : Caracterizată de spațierea canalului mai mare decât DWDM.
DWDM : Utilizează o distanță mult mai restrânsă a canalului, prin urmare, sunt suportate multe lungimi de undă.
CDM : De asemenea, utilizat în transmisia cu microunde; Spectrul fiecărei lungimi de undă este atribuit unui cod unic de propagare; Canalele se suprapun atât în timp, cât și în domenii de frecvență, dar ghidul codifică fiecare lungime de undă.
Aplicații
Principala resursă limitată în telecomunicații este lățimea de bandă - utilizatorii doresc să transmită la o rată mai ridicată, iar furnizorii de servicii doresc să ofere mai multe servicii și, prin urmare, nevoia unui sistem de mare viteză mai rapid și mai fiabil.
Reducerea costului hardware-ului, un sistem de multiplexare poate fi utilizat pentru combinarea și transmiterea mai multor semnale de la Locația A la Locația B.
Fiecare lungime de undă, λ, poate purta mai multe semnale.
Mux / DeMux servesc comutarea optică a semnalelor în domeniul telecomunicațiilor și al altor domenii de prelucrare și transmisie a semnalelor.
Viitoarea generație de internet de ultimă generație.
avantaje
Rata ridicată a datelor și viteza de transfer: Ratele de date posibile în transmisia optică sunt de obicei în Gbps pe fiecare lungime de undă; Combinația de lungimi de undă diferite înseamnă o cantitate mai mare de transfer într-un singur sistem de comunicații.
Atenuare redusă: Comunicarea optică are o atenuare scăzută față de alte sisteme de transport.
Mai puțin întârziere de propagare.
Mai multe servicii oferite.
Creșterea rentabilității investiției (ROI)
Rată scăzută de eroare de biți (BER)
Deficiențele
Pierderi de ieșire din fibră și dispersie: semnalul este atenuat prin pierderea fibrei și distorsionat prin dispersia fibrelor, apoi regeneratorul este necesar pentru recuperarea scopurilor curate.
Incapacitatea echipamentelor curente ale clienților (CPE) de a primi la aceeași rată de transmisie a sistemelor de transmisie optică (realizarea rețelelor optice).
Optical-to-Electrical Conversion Overhead: Semnalele optice sunt transformate în semnale electrice folosind fotodetectoare, comutate și transformate înapoi la optice. Conversiile optice / electrice / optice introduc întârzieri inutile și pierderi de putere. Transmisia optică transmisă de la un capăt la altul va fi mai bună.
Muncă viitoare
Cercetarea echipamentelor optice pentru utilizatorii finali: telefoane mobile, PC și alte dispozitive portabile recepționate și transmise la viteze optice.
Regenerarea rapidă a semnalului atenuat.
Mai puțină distorsiune rezultată din dispersia fibrelor.
Componente optice de la capăt la celălalt: Eliminarea nevoii de convertizor optic-electric și verso-verso.
Concluzie
În timp ce transmisia optică este mai bună comparativ cu alte medii de transmisie din cauza atenuării sale scăzute și a profilului de transmisie la distanță, multiplexarea optică este utilă în prelucrarea și transmisia semnalelor prin transportarea mai multor semnale folosind o singură legătură de fibră. Dat fiind că creșterea internetului necesită o transmisie prin fibră optică pentru a obține o capacitate mai mare de transfer, multiplexarea optică este, de asemenea, utilă în aplicația de procesare și scanare a imaginilor.
