Tecniche multiplexing di trasmissione a fibre ottiche
Nella comunicazione in fibra ottica, il multiplexing è considerato il mezzo principale per l'espansione dell'ingegneria di rete in fibra esistente. Poiché i dati ottici possono essere trasportati utilizzando diverse dimensioni fisiche, come tempo, frequenza, spazio, polarità, ecc., È possibile utilizzare diverse tecniche di multiplexing per aumentare la capacità di trasporto dei dati di una singola fibra ottica. Al momento alcune tecniche di multiplexing sono già utilizzate nel progresso dell'innovazione ottica e alcuni approcci sono ritenuti potenzialmente in grado di apportare ulteriori miglioramenti nell'accelerazione di maggiori informazioni. Questo articolo discuterà due principali tecniche di multiplazione - multiplexing a divisione di lunghezze d'onda (WDM) e multiplexing a divisione di tempo ottica (OTDM) - e tecniche multiplexing potenziale - multiplexing a divisione spaziale (SDM) e multiplexing a divisione subcarrier - che non è stato ampiamente utilizzato in comunicazione ottica.
Tecniche multiplexing correnti in uso
Attualmente le tecnologie multiplexing hanno utilizzato molte dimensioni per aumentare la capacità del sistema di trasmissione ottica su una larghezza di banda fissa. Due metodi principali sono WDM e OTDM.
Wavelength Division Multiplexing
WDM è una delle tecniche di multiplexing che aumenta la larghezza di banda multiplexando una varietà di segnali portanti ottici su una singola fibra ottica utilizzando lunghezze d'onda diverse. Ogni segnale alle lunghezze d'onda WDM è indipendente da qualsiasi protocollo e qualsiasi velocità. La tecnologia WDM consente comunicazioni bidirezionali simultaneamente su una singola fibra ottica. La base di WDM semplifica la rete su una singola rete in fibra ottica virtuale anziché utilizzare più forme di segnali con fibre e servizi diversi. In questo modo, WDM aumenta la larghezza di banda e riduce i costi di rete riducendo le fibre necessarie. Esistono due diversi modelli di lunghezza d'onda dei sistemi WDM, grossolano (CWDM) e denso (DWDM). CWDM e DWDM si basano sullo stesso concetto di utilizzo di più lunghezze d'onda della luce su una singola fibra, ma si differenziano per la spaziatura delle lunghezze d'onda, il numero di canali e la capacità di amplificare i segnali multiplati nello spazio ottico. In un sistema WDM, diversi segnali ottici vengono combinati (multiplexati) insieme a un'estremità della fibra ottica e separati (demultiplexati) in canali diversi all'altra estremità.
Il supporto ottico WDM è spesso considerato come una tecnica analoga di multiplazione a divisione di frequenza, che in genere si applica a un vettore radio. Tuttavia, non vi è alcuna differenza essenziale tra loro dal momento che comunicano le stesse informazioni.
Multiplexing di divisione del tempo ottico
OTDM è una tecnica di multiplexing che fondamentalmente multiplex un certo numero di canali ottici a bassa velocità di bit nel dominio del tempo. Diversi canali ottici a bassa velocità sono multiplati in un periodo di clock elettrico fisso, aumentando così la velocità di trasmissione. Ogni segnale viene trasmesso su un singolo canale di comunicazione dividendo l'intervallo di tempo in slot: uno slot per ciascun segnale di messaggio. In base al tempo, ciascun canale a bassa velocità viene assegnato a una posizione specifica, dove funziona in modalità sincronizzata. Vale a dire, il multiplexer e il demultiplexer sono sincronizzati tempestivamente e commutati simultaneamente al canale successivo.
Di solito la larghezza dell'impulso ottico viene ridotta in modo da multiplexare più canali entro il periodo di clock fisso. Inoltre, l'ampiezza dell'impulso abbreviata può ridurre la diafonia tra i canali a causa della maggiore quantità di spazio disponibile in bit rate. Tuttavia, una breve durata dell'impulso causa una dispersione elevata all'aumentare della distanza di percorrenza. Pertanto, per ridurre l'effetto di dispersione su OTDM, è necessario utilizzare una tecnica di compensazione della pendenza a impulso e dispersione limitata alle trasformazioni.
Potenziali tecniche di multiplexing in futuro
Anche se le due tecniche di multiplazione di cui sopra sono state utilizzate nella comunicazione ottica per ottimizzare le prestazioni della fibra ottica, ci sono ancora limitazioni delle tecnologie attuali e con una domanda di dati in continuo aumento, sono necessarie nuove tecniche di multiplexing.
Multiplexing della divisione spaziale
SDM è una tecnologia che utilizza la dimensione spaziale per fornire simultaneamente flussi di dati diversi creando canali spaziali paralleli. Questa tecnologia è comunemente utilizzata nel sistema multi-input multi-output (MIMO). MIMO incorpora almeno due antenne sul lato trasmettitore e almeno due antenne sul lato ricevitore. L'elaborazione del segnale MIMO è già ampiamente utilizzata negli attuali sistemi di trasmissione ottica coerente con polarizzazione a divisione di polarizzazione (PDM) rispetto alle fibre monomodali standard. Si ritiene che adottando strategie che utilizzano fibre multi-core e in modalità mutil, è possibile ottenere una distanza di trasmissione a lungo raggio e velocità di trasmissione dati ad alta velocità con SDM ad alta densità.
Conclusione
Tra tutte le tecnologie multiplexing, WDM è il più utilizzato nella comunicazione ottica. Poiché le diverse tecniche di multiplexing hanno i loro limiti in alcuni aspetti, di solito si suggerisce di utilizzare più di una tecnica in reti in fibra ottica per ottenere le migliori prestazioni di trasmissione.
