Multiplexing ottico per sistemi di comunicazione ad alta velocità
introduzione
La trasmissione ottica utilizza impulsi di luce per trasmettere informazioni da un luogo ad un altro attraverso una fibra ottica. La luce viene convertita in onda portante elettromagnetica, che è modulata per trasportare informazioni mentre la luce si propaga da un'estremità all'altra. Lo sviluppo della fibra ottica ha rivoluzionato il settore delle telecomunicazioni. La fibra ottica ha sostituito altri supporti di trasmissione come il filo di rame sin dall'inizio, ed è principalmente utilizzata per cablare le reti core. Oggi la fibra ottica è stata utilizzata per sviluppare nuovi sistemi di comunicazione ad alta velocità che trasmettono informazioni come impulsi di luce, gli esempi sono multiplexer / demultiplexer che utilizzano la tecnologia di multiplexing ottico.
Cos'è il multiplexing?
Multiplexer (Mux) è un componente hardware che combina più segnali di ingresso analogici o digitali in un'unica linea di trasmissione. E alla fine del ricevitore, il multiplexer è noto come DeMultiplexer (DeMux) -performare la funzione inversa dei multiplexer. Il multiplexing è quindi il processo di combinazione di due o più segnali di input in una singola trasmissione. Alla fine del ricevitore, i segnali combinati sono separati in un distinto segnale separato. Il multiplexing migliora l'efficienza dell'uso della larghezza di banda. Ecco una figura che mostra il principio del multiplexing / demultiplexing ottico.
I Mux e DeMux ottici sono necessari per multiplexare e demultiplexare varie lunghezze d'onda su un singolo collegamento in fibra. Ogni I / O specifico verrà utilizzato per una singola lunghezza d'onda. Un sistema di filtri ottici può agire sia come Mux che come DeMux. Optical Mux e DeMux sono fondamentalmente sistemi di filtri ottici passivi, che sono predisposti per elaborare specifiche lunghezze d'onda dentro e fuori dal sistema di trasporto (solitamente fibra ottica). Il processo di filtraggio delle lunghezze d'onda può essere eseguito utilizzando i prismi , il filtro a film sottile (TFF) , i filtri dicroici oi filtri di interferenza . I materiali filtranti sono utilizzati per riflettere selettivamente una singola lunghezza d'onda della luce, ma passano tutti gli altri in modo trasparente. Ogni filtro è sintonizzato per una lunghezza d'onda specifica.
Componenti del multiplexer ottico
Generalmente, un multiplexer ottico è costituito da combinatori , giunti di accoppiamento (aggiungere / sganciare ), filtri (prismi, film sottile o dicroici), splitter e fibre ottiche . Ecco una figura che mostra la struttura di un multiplexer ottico comune.
Tecniche di multiplexing ottico
Esistono principalmente tre diverse tecniche nel multiplexing di segnali luminosi su un singolo collegamento a fibre ottiche: Optical Time Division Multiplexing (OTDM), Wavelength Division Multiplexing (WDM) e Code Division Multiplexing (CDM).
OTDM : separazione delle lunghezze d'onda nel tempo.
WDM : ad ogni canale è assegnata una frequenza portante unica; Spaziatura dei canali di circa 50 GHz; Include WDM grezzo (CWDM) e DDM (DWDM) denso.
CWDM : caratterizzato da una spaziatura dei canali più ampia rispetto a DWDM.
DWDM : utilizza una spaziatura dei canali molto più stretta, pertanto sono supportate molte più lunghezze d'onda.
CDM : usato anche nella trasmissione a microonde; Spettro di ogni lunghezza d'onda è assegnato un unico codice di diffusione; I canali si sovrappongono sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza, ma il codice guida ogni lunghezza d'onda.
applicazioni
La principale risorsa scarsa nelle telecomunicazioni è la larghezza di banda: gli utenti vogliono trasmettere a un tasso più elevato e i service provider vogliono offrire più servizi, quindi, la necessità di un sistema ad alta velocità più veloce e più affidabile.
Riduzione dei costi dell'hardware, è possibile utilizzare un sistema di multiplexing per combinare e trasmettere più segnali dalla posizione A alla posizione B.
Ogni lunghezza d'onda, λ, può trasportare più segnali.
Mux / DeMux serve la commutazione ottica dei segnali nelle telecomunicazioni e in altri campi dell'elaborazione e trasmissione dei segnali.
Futuro internet di prossima generazione.
vantaggi
Alta velocità e velocità di trasmissione dati: le velocità di trasmissione dati nella trasmissione ottica sono generalmente in Gbps su ciascuna lunghezza d'onda; La combinazione di diverse lunghezze d'onda significa più throughput in un unico sistema di comunicazione.
Bassa attenuazione: la comunicazione ottica ha una bassa attenuazione rispetto ad altri sistemi di trasporto.
Minor ritardo di propagazione.
Più servizi offerti.
Aumentare il ritorno sull'investimento (ROI)
Tasso di errore bit bassi (BER)
carenze
Perdita e dispersione dell'output della fibra: il segnale è attenuato dalla perdita della fibra e distorto dalla dispersione della fibra, quindi i rigeneratori sono necessari per recuperare gli scopi puliti.
Impossibilità dell'attuale CPE (Customer Premises Equipment) di ricevere alla stessa velocità di trasmissione dei sistemi ottici di trasmissione (ottenendo reti completamente ottiche).
Conversione ottica-elettrica: i segnali ottici vengono convertiti in segnali elettrici mediante foto-rivelatori, commutati e convertiti in ottico. Le conversioni ottico / elettrico / ottico introducono ritardi non necessari e perdite di potenza. La trasmissione ottica end-to-end sarà migliore.
Lavoro futuro
Ricerca su apparecchiature ottiche per utenti finali: telefoni cellulari, PC e altri dispositivi portatili che ricevono e trasmettono a velocità ottica.
Rigenerazione rapida del segnale attenuato.
Minore distorsione derivante dalla dispersione della fibra.
Componenti ottici end-to-end: eliminazione della necessità del convertitore ottico-elettrico e viceversa.
Conclusione
Mentre la trasmissione ottica è migliore rispetto ad altri mezzi di trasmissione a causa della sua bassa attenuazione e del profilo di trasmissione a lunga distanza, il multiplexing ottico è utile nell'elaborazione e trasmissione del segnale trasportando più segnali usando un singolo collegamento in fibra. Poiché la crescita di Internet richiede la trasmissione in fibra ottica per ottenere un throughput maggiore, il multiplexing ottico è utile anche nell'elaborazione delle immagini e nell'applicazione di scansione.
