تقنيات الإرسال المتعدد الألياف البصرية
في الاتصالات الضوئية ، يعتبر تعدد الإرسال الوسيلة الرئيسية لتوسيع هندسة شبكات الألياف الحالية. نظرًا لأنه يمكن إجراء البيانات الضوئية عن طريق استخدام أبعاد مادية مختلفة ، مثل الوقت والتكرار والفضاء والقطبية ، يمكن استخدام تقنيات تعدد إرسال مختلفة في زيادة سعة حمل البيانات للألياف الضوئية المفردة. في الوقت الحالي ، تُستخدم بالفعل بعض تقنيات تعدد الإرسال في تقدم الابتكار البصري ، ويُعتقد أن بعض النهج قد تؤدي إلى مزيد من التحسينات في تسريع المزيد من المعلومات. سوف تناقش هذه المقالة تقنيتين رئيسيتين لتعدد الإرسال - تعدد إرسال تقسيم الطول الموجي (WDM) وتعدد الإرسال بتقسيم الزمن البصري (OTDM) - في استخدام تقنيات الإرسال المتعدد والمحتملة - تعدد إرسال تقسيم الفضاء (SDM) وتعدد تقسيم قسم الموجات الحاملة الفرعية - لم يتم استخدامه على نطاق واسع في الاتصالات البصرية.
تقنيات المضاعفة الحالية في الاستخدام
استخدمت تقنيات تعدد الإرسال في الوقت الحالي العديد من الأبعاد لزيادة سعة نظام النقل البصري عبر عرض نطاق ثابت. طريقتان رئيسيتان هما WDM و OTDM.
الطول الموجي المقسم
تعد WDM واحدة من تقنيات تعدد الإرسال التي تزيد من عرض النطاق الترددي من خلال مضاعفة مجموعة متنوعة من إشارات الموجة الضوئية على ألياف بصرية واحدة باستخدام أطوال موجية مختلفة. كل إشارة في أطوال موجة WDM مستقلة عن أي بروتوكول وأي سرعة. تتيح تقنية WDM اتصالات ثنائية الاتجاه في وقت واحد عبر ألياف ضوئية واحدة. يبسط أساس WDM الشبكة على شبكة ألياف ضوئية افتراضية واحدة بدلاً من استخدام أشكال متعددة من الإشارات مع ألياف وخدمات مختلفة. بهذه الطريقة تزيد إدارة الطلب على المياه من عرض النطاق الترددي وتقلل من تكلفة الشبكة عن طريق تقليل الألياف المطلوبة. هناك نوعان من أنماط الطول الموجي المختلفة لأنظمة WDM ، الخشنة (CWDM) والكثيفة (DWDM). تعتمد CWDM و DWDM على نفس المفهوم المتمثل في استخدام أطوال موجية ضوئية متعددة على ألياف واحدة ، ولكنها تختلف في تباعد أطوال الموجات وعدد القنوات والقدرة على تضخيم الإشارات متعددة الإرسال في الفضاء البصري. في نظام إدارة الطلب على المياه ، يتم الجمع بين إشارات بصرية مختلفة (مضاعفة) معًا في أحد طرفي الألياف الضوئية ويتم فصلها (إلغاء تعدد الإرسال) إلى قنوات مختلفة في الطرف الآخر.
غالبًا ما يُنظر إلى الموجة الحاملة البصرية WDM على أنها تقنية مماثلة لتعدد إرسال تقسيم التردد ، والتي تنطبق عادةً على الموجة الحاملة للراديو. ومع ذلك ، لا يوجد فرق جوهري بينهما لأنهم ينقلون المعلومات نفسها.
تقسيم الوقت البصري
OTDM هي تقنية إرسال متعددة تقوم في الأساس بتعدد إرسال عدد من القنوات البصرية ذات معدل البت المنخفض في المجال الزمني. يتم مضاعفة عدة قنوات بصرية منخفضة السرعة في فترة ثابتة على مدار الساعة الكهربائية ، وبالتالي زيادة سرعة النقل. يتم إرسال كل إشارة عبر قناة اتصال واحدة عن طريق تقسيم الإطار الزمني إلى فتحات - فتحة واحدة لكل إشارة رسالة. بناءً على الوقت ، يتم تخصيص كل قناة منخفضة السرعة لموضع معين ، حيث تعمل في الوضع المتزامن. وهذا يعني أن تعدد الإرسال ومزيل تعدد الإرسال تتم مزامنتهما في الوقت المناسب وتحويلهما في الوقت نفسه إلى القناة التالية.
عادةً ما يتم تقصير عرض النبضة البصرية من أجل مضاعفة عدد القنوات الإضافية خلال فترة الساعة الثابتة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يقلل عرض النبضة المختصرة من الحديث المتبادل بين القنوات بسبب وجود مساحة أكبر في معدل البت. ومع ذلك ، يؤدي عرض النبضة القصيرة إلى تشتت كثيف مع زيادة مسافة السفر. لذلك ، يجب استخدام تقنية تعويض الميل المنحدر للنبض والتشتت المحدود في التحويل لتقليل تأثير التشتت على OTDM.
تقنيات الضرب المحتملة في المستقبل
على الرغم من استخدام تقنيتي الإرسال المتعدد أعلاه في الاتصالات البصرية لتحسين أداء الألياف الضوئية ، لا تزال هناك قيود على التقنيات الحالية ومع استمرار الطلب المتزايد على البيانات ، هناك حاجة إلى تقنيات جديدة لتعدد الإرسال.
تقسيم مساحة الفضاء
SDM هي تقنية تستخدم البعد المكاني لتقديم تدفقات بيانات مختلفة في وقت واحد من خلال إنشاء قنوات مكانية متوازية. تستخدم هذه التقنية بشكل شائع في نظام متعدد المدخلات (MIMO). يشتمل MIMO على هوائيين على الأقل في جانب المرسل واثنتين على الأقل من جانب المستقبل. وتستخدم بالفعل معالجة إشارات MIMO على نطاق واسع في أنظمة النقل البصري المتماسكة الحالية مع تعدد إرسال تقسيم الاستقطاب (PDM) على الألياف أحادية الوضع القياسية. من المعتقد أنه من خلال تبني استراتيجيات تستخدم ألياف متعددة النواة وأسلوب تشويش ، يمكن تحقيق مسافة نقل طويلة المدى ومعدلات بيانات عالية السرعة باستخدام SDM عالي الكثافة.
استنتاج
من بين جميع تقنيات الإرسال المتعدد ، تعد إدارة الطلب على المياه (WDM) الأكثر استخدامًا في الاتصالات البصرية. نظرًا لأن تقنيات الإرسال المتعدد لها حدودها في بعض الجوانب ، يُقترح عادة استخدام أكثر من تقنية واحدة في شبكات الألياف البصرية للحصول على أفضل أداء للإرسال.
