Tehnike multipleksiranja prenosa optičkih vlakana
U optičkoj komunikaciji, multipleksiranje se smatra glavnim sredstvom za proširenje postojećeg inženjerstva optičkih mreža. Pošto se optički podaci mogu prenositi različitim fizičkim dimenzijama, kao što su vrijeme, frekvencija, prostor, polaritet, itd., Moguće je koristiti različite tehnike multipleksiranja za povećanje kapaciteta prijenosa podataka jednog optičkog vlakna. Trenutno se neke tehnike multipleksiranja već koriste u napretku optičkih inovacija, a neki pristupi se smatraju potencijalima da donesu više poboljšanja u ubrzavanju više informacija. U ovom članku će se raspravljati o dvema glavnim tehnikama multipleksiranja - multipleksiranje talasnom razdvajanju (WDM) i optičkom multipleksiranju vremenskim odvajanjem (OTDM) - u korištenim i potencijalnim tehnikama multipleksiranja - multipleksiranje prostornom podjelom (SDM) i multipleksiranje podgradnje - koje nije naširoko korišteno u optičkoj komunikaciji.
Tekuće metode multipleksiranja u upotrebi
Trenutno tehnologije multipleksiranja koriste mnoge dimenzije da povećaju kapacitet optičkog sistema prenosa preko fiksnog propusnog opsega. Dvije glavne metode su WDM i OTDM.
Multipleksiranje talasne dužine
WDM je jedna od tehnika multipleksiranja koja povećava propusnost multipleksiranjem različitih optičkih signala nosača na jedno optičko vlakno koristeći različite valne dužine. Svaki signal na WDM talasnim dužinama je nezavisan od bilo kojeg protokola i bilo koje brzine. WDM tehnologija omogućava dvosmjernu komunikaciju istovremeno preko jednog optičkog vlakna. Temelj WDM-a pojednostavljuje mrežu na jednu virtuelnu optičku mrežu umjesto da koristi višestruke oblike signala s različitim vlaknima i uslugama. Na taj način WDM povećava propusnost i smanjuje troškove umrežavanja smanjenjem potrebnih vlakana. Postoje dva različita modela talasne dužine WDM sistema, gruba (CWDM) i gusta (DWDM). CWDM i DWDM se zasnivaju na istom konceptu korištenja višestrukih svjetlosnih valnih duljina na jednom vlaknu, ali se razlikuju u razmaku valnih duljina, broju kanala i sposobnosti pojačavanja multipleksiranih signala u optičkom prostoru. U WDM sistemu, različiti optički signali se kombinuju (multipleksiraju) zajedno na jednom kraju optičkog vlakna i razdvajaju (demultipleksiraju) na različite kanale na drugom kraju.
Optički nosač WDM se često smatra analognom tehnikom multipleksiranja sa frekvencijskom podjelom, koja se obično odnosi na radio nosač. Međutim, ne postoji bitna razlika između njih, jer oni prenose iste informacije.
Optičko vremensko multipleksiranje
OTDM je tehnika multipleksiranja koja u osnovi multipleksira niz optičkih kanala niske brzine protoka u vremenskoj domeni. Nekoliko niskih brzina optičkih kanala se multipleksiraju u fiksni period električnog sata, čime se povećava brzina prenosa. Svaki signal se prenosi preko jednog komunikacijskog kanala dijeljenjem vremenskog okvira na slotove - jedan slot za svaki signal poruke. Na osnovu vremena, svaki kanal male brzine se dodjeljuje određenoj poziciji, gdje radi u sinkroniziranom modu. Naime, multiplekser i demultiplekser se pravovremeno sinhronizuju i istovremeno prebacuju na sledeći kanal.
Obično je optička širina impulsa skraćena kako bi se multipleksalo više kanala unutar fiksnog perioda sata. Pored toga, skraćena širina impulsa može smanjiti preslušavanje između kanala zbog više prostora u bit rateu. Međutim, kratka širina impulsa dovodi do teške disperzije kada se udaljenost putovanja povećava. Prema tome, za smanjenje efekta disperzije na OTDM treba koristiti tehniku kompenzacije pulsa i disperzije.
Potencijalne tehnike multipleksiranja u budućnosti
Iako su gore navedene dvije tehnike multipleksiranja korištene u optičkoj komunikaciji kako bi se optimizirale performanse optičkih vlakana, još uvijek postoje ograničenja postojećih tehnologija i uz stalno povećanje potražnje za podacima, potrebne su nove tehnike multipleksiranja.
Space Division Multiplexing
SDM je tehnologija koja koristi prostornu dimenziju za istovremenu isporuku različitih tokova podataka stvaranjem paralelnih prostornih kanala. Ova tehnologija se obično koristi u multi-input multi-output (MIMO) sistemu. MIMO uključuje najmanje dve antene na strani predajnika i najmanje dve antene na strani prijemnika. MIMO obrada signala se već široko koristi u tekućim koherentnim optičkim prijenosnim sistemima s polarizacijskim multipleksiranjem (PDM) u standardnim jedno-modnim vlaknima. Vjeruje se da usvajanjem strategija koje koriste vlakna s više jezgara i mutil-moda, može se postići daleka prijenosna udaljenost i velike brzine prijenosa podataka s SDM-om visoke gustoće.
Zaključak
Među svim tehnologijama multipleksiranja, WDM se najčešće koristi u optičkoj komunikaciji. Pošto različite tehnike multipleksiranja imaju svoja ograničenja u nekim aspektima, obično se predlaže da se u optičkim mrežama koristi više od jedne tehnike da bi se postigla najbolja performansa prenosa.
