Optisk multiplexering för kommunikationssystem med hög hastighet
Introduktion
Optisk överföring använder pulser av ljus för att överföra information från en plats till en annan via en optisk fiber. Ljuset omvandlas till elektromagnetisk bärvåg, som moduleras för att bära information som ljuset sprider sig från ena änden till en annan. Utvecklingen av optisk fiber har revolutionerat telekommunikationsindustrin. Optisk fiber har ersatt andra transmissionsmedier såsom koppartråd sedan starten och används huvudsakligen för att leda kärnnät. Idag har optisk fiber använts för att utveckla nya höghastighetskommunikationssystem som överför information som ljuspulser, exempel är multiplexorer / demultiplexorer med hjälp av optisk multiplexeringsteknik.
Vad är Multiplexing?
Multiplexer (Mux) är en hårdvarukomponent som kombinerar flera analoga eller digitala ingångssignaler till en enda transmissionslinje. Och vid mottagarens ände är multiplexorn känd som DeMultiplexer (DeMux) -presterande omvänd funktion av multiplexorer. Multiplexing är därför processen att kombinera två eller flera ingångssignaler till en enda överföring. Vid mottagarens ände är de kombinerade signalerna separerade i distinkt separat signal. Multiplexing ökar effektivitetsanvändningen av bandbredd. Här är en figur som visar principen om optisk multiplexering / demultiplexering.
Optisk Mux och DeMux krävs för att multiplexera och demultiplexa olika våglängder på en enda fiberlänk. Varje specifikt I / O kommer att användas för en enda våglängd. Ett optiskt filtersystem kan fungera som både Mux och DeMux. Optisk Mux och DeMux är i grunden passiva optiska filtersystem, som är inrättade för att bearbeta specifika våglängder in och ut ur transportsystemet (vanligtvis optisk fiber). Process för filtrering av våglängderna kan utföras med användning av Prisms , Tin Film Filter (TFF) och Dichroic-filter eller interferensfilter . Filtreringsmaterialen används för att selektivt reflektera en enda våglängd av ljus, men överför alla alla andra. Varje filter är inställt för en specifik våglängd.
Komponenter av optisk multiplexer
I allmänhet består en optisk multiplexor av Combiner , Tap Couplers (Add / Drop), Filter (Prisms, Thin Film, eller Dichroic), Splitter och Optical Fiber . Här är en figur som visar strukturen hos en gemensam optisk multiplexor.
Optiska multiplexeringstekniker
Det finns huvudsakligen tre olika tekniker vid multiplexering av ljussignaler på en enda optisk fiberlänk: Optisk tidsdelning Multiplexing (OTDM), Wavelength Division Multiplexing (WDM) och Code Division Multiplexing (CDM).
OTDM : Separering av våglängder i tid.
WDM : Varje kanal har tilldelats en unik bärvågsfrekvens; Kanalavstånd på cirka 50 GHz; Innehåller Grov WDM (CWDM) och Tät WDM (DWDM).
CWDM : Karaktäriserad av bredare kanalavstånd än DWDM.
DWDM : Använder en mycket smalare kanalavstånd, därför stöds många fler våglängder.
CDM : Används även vid mikrovågsöverföring; Spektrum för varje våglängd tilldelas en unik spridningskod; Kanalerna överlappar både tid och frekvensdomäner, men koden styr varje våglängd.
tillämpningar
Den stora knappa resursen inom telekommunikation är bandbreddsanvändare som vill sända på högre hastighet och tjänsteleverantörer vill erbjuda fler tjänster, därmed behovet av ett snabbare och mer pålitligt höghastighetssystem.
Att minska maskinvarukostnaden kan ett multiplexningssystem användas för att kombinera och sända flera signaler från plats A till plats B.
Varje våglängd, λ, kan bära flera signaler.
Mux / DeMux tjänar optisk omkoppling av signaler i telekommunikation och annat område för signalbehandling och överföring.
Framtida nästa generations internet.
fördelar
Hög datahastighet och genomströmning: Datahastigheter som är möjliga vid optisk överföring är vanligtvis i Gbps på varje våglängd; Kombination av olika våglängder betyder mer genomströmning i ett enda kommunikationssystem.
Låg dämpning: Optisk kommunikation har låg dämpning jämfört med andra transportsystem.
Mindre utbredningsfördröjning.
Fler tjänster som erbjuds.
Öka avkastning på investeringar (ROI)
Lågfelsfrekvens (BER)
brister
Fiberutgångstab och dispersion: Signalen dämpas av fiberförlust och förvrängs av fiberdispersion, då behövs regenerator för att återvinna rena ändamål.
Oförmåga hos nuvarande kundutrymmen Utrustning (CPE) att ta emot vid samma överföringshastighet av optiska sändningssystem (uppnå alla optiska nät).
Optisk-till-elektrisk omvandlingskostnad: Optiska signaler omvandlas till elektrisk signal med hjälp av foto-detektorer, bytas och konverteras tillbaka till optisk. Optiska / elektriska / optiska omvandlingar introducerar onödiga tidsfördröjningar och strömförlust. End-to-end optisk överföring blir bättre.
Framtida arbete
Forskning i optisk slutanvändarutrustning: Mobiltelefoner, PC och andra handhållna enheter som tar emot och sänder med optisk hastighet.
Snabb regenerering av dämpad signal.
Mindre distorsion som härrör från fiberdispersion.
End-to-end optiska komponenter: Eliminerar behovet av optisk-till-el-omvandlare och vice versa.
Slutsats
Medan optisk överföring bättre jämförs med andra transmissionsmedia på grund av dess låga dämpnings- och långdistansöverföringsprofil är optisk multiplexering användbar vid signalbehandling och överföring genom att transportera flera signaler med en enda fiberlänk. Eftersom tillväxten av Internet kräver fiberoptisk överföring för att uppnå större genomströmning är optisk multiplexering också användbar vid bildbehandling och avsökning.