Fiberoptisk transmisjonsmultiplekseringsteknikker
I fiberoptisk kommunikasjon anses multiplexing for å være de viktigste måtene for utvidelse av eksisterende fibernettteknikk. Siden optiske data kan bæres ved å benytte forskjellige fysiske dimensjoner, som tid, frekvens, rom, polaritet etc., er det mulig å anvende forskjellige multiplekseteknikker for å øke databæringsevnen til en enkelt optisk fiber. I dag er det allerede brukt multiplexeringsteknikker i fremdriften av optisk innovasjon, og noen tilnærminger antas å være potensiale til å gi flere forbedringer når det gjelder å fange mer informasjon. Denne artikkelen vil diskutere to hovedmultiplekseringsteknikker - WLM og optisk tidsdelingsmultipleksering (OTDM) - i brukte, og mulige multiplekseringsteknikker - SDM- og subcarrier-delingsmultipleksering - som ikke har vært mye brukt i optisk kommunikasjon.
Gjeldende multiplexeringsteknikker i bruk
Foreløpig har multiplexeringsteknologier brukt mange dimensjoner for å øke optisk overføringssystemkapasitet over en fast båndbredde. To hovedmetoder er WDM og OTDM.
Bølgelengde Divisjon Multiplexing
WDM er en av multiplekseteknikkene som øker båndbredden ved å multipleksere en rekke optiske bæresignaler på en enkelt optisk fiber ved å bruke forskjellige bølgelengder. Hvert signal ved WDM bølgelengder er uavhengig av hvilken som helst protokoll og hvilken som helst hastighet. WDM-teknologien tillater toveis kommunikasjon samtidig over en enkelt optisk fiber. Grunnlaget for WDM forenkler nettverket til et enkelt virtuelt fibernettverk i stedet for å bruke flere former for signaler med forskjellige fibre og tjenester. På denne måten øker WDM båndbredden og senker nettverkskostnaden ved å redusere de nødvendige fiberene. Det er to forskjellige bølgelengdemønstre av WDM-systemer, grov (CWDM) og tett (DWDM). CWDM og DWDM er basert på det samme konseptet med bruk av flere lysbølgelengder på en enkelt fiber, men varierer i avstanden mellom bølgelengder, antall kanaler og evnen til å forsterke de multipleksede signaler i det optiske rommet. I et WDM-system kombineres forskjellige optiske signaler (multiplekset) sammen i den ene enden av den optiske fiberen og skilles (demultiplexert) i forskjellige kanaler i den andre enden.
Den optiske bæreren WDM anses ofte som en analog teknikk for frekvensdelingsmultipleksering, som typisk gjelder for en radiobærer. Det er imidlertid ingen vesentlig forskjell mellom dem siden de kommuniserer med samme informasjon.
Optisk tidsdeling Multiplexing
OTDM er en multiplexingsteknikk som i utgangspunktet multipliserer en rekke optiske kanaler med lav bithastighet i tidsdomene. Flere lavhastighets optiske kanaler multiplexeres til en fast elektrisk klokkeperiode, og dermed øker overføringshastigheten. Hvert signal overføres via en enkelt kommunikasjonskanal ved å dele tidsrammen i spor - ett spor for hvert meldingssignal. Basert på tiden tildeles hver lavhastighetskanal til en bestemt posisjon, der den fungerer i synkronisert modus. Det vil si at multiplexeren og demultiplekseren er synkronisert i tide og samtidig byttet til neste kanal.
Vanligvis blir den optiske pulsbredden forkortet for å multiplexere flere kanaler innen fast klokkeperioden. I tillegg kan den forkortede pulsbredden redusere krysset mellom kanaler på grunn av mer plass igjen i bithastighet. Kort pulsbredde resulterer imidlertid i kraftig spredning som økende kjøreavstand. Derfor må transformasjonsbegrenset puls- og dispersjonshellingskompensasjonsteknikk brukes for å redusere dispersjonseffekten på OTDM.
Potensielle multiplexeringsteknikker i fremtiden
Selv om de to multiplexeringsteknikkene ovenfor har vært brukt i optisk kommunikasjon for å optimalisere ytelsen til den optiske fiberen, er det fortsatt begrensninger av dagens teknologi og med kontinuerlig økende datakrav, er det behov for nye multiplexeringsteknikker.
Space Division Multiplexing
SDM er en teknologi som benytter den romlige dimensjonen til å levere samtidig ulike datastrømmer ved å skape parallelle romlige kanaler. Denne teknologien er ofte brukt i multi-input multi-output (MIMO) system. MIMO har minst to antenner på senderen og minst to antenner på mottakersiden. Og MIMO signalbehandling er allerede mye brukt i dagens sammenhengende optiske transmisjonssystemer med polarisasjonsdelingsmultipleksering (PDM) over standard single-mode fibre. Det antas at ved å vedta strategier ved bruk av multi-core og mutil-mode fibre, er det mulig å oppnå langdistanse overføringsavstand og høyhastighets datahastigheter med SDM med høy tetthet.
Konklusjon
Blant alle multiplexingsteknologiene er WDM den mest brukte i optisk kommunikasjon. Som forskjellige multiplekseteknikker har sine begrensninger i noen aspekter, er det vanligvis foreslått å bruke mer enn en teknikk i fiberoptiske nettverk for å få best mulig transmisjon.
