Ghép kênh quang cho hệ thống truyền thông tốc độ cao
Giới thiệu
Truyền dẫn quang sử dụng các xung ánh sáng để truyền thông tin từ nơi này sang nơi khác thông qua một sợi quang. Ánh sáng được chuyển đổi thành sóng mang điện từ, được điều chế để mang thông tin khi ánh sáng truyền từ đầu này sang đầu kia. Sự phát triển của cáp quang đã cách mạng hóa ngành công nghiệp viễn thông. Sợi quang đã thay thế các phương tiện truyền dẫn khác như dây đồng kể từ khi thành lập và chủ yếu được sử dụng để nối mạng lõi. Ngày nay, sợi quang đã được sử dụng để phát triển các hệ thống truyền thông tốc độ cao mới truyền thông tin dưới dạng xung ánh sáng, ví dụ là bộ ghép kênh / bộ tách kênh sử dụng công nghệ ghép kênh quang.
Ghép kênh là gì?
Multiplexer (Mux) là thành phần phần cứng kết hợp nhiều tín hiệu đầu vào analog hoặc kỹ thuật số thành một đường truyền duy nhất. Và ở phần cuối của bộ thu, bộ ghép kênh được gọi là DeMultiplexer (DeMux) Chức năng đảo ngược của bộ ghép kênh. Do đó, ghép kênh là quá trình kết hợp hai hoặc nhiều tín hiệu đầu vào thành một đường truyền duy nhất. Ở đầu thu, các tín hiệu kết hợp được tách thành tín hiệu riêng biệt. Ghép kênh giúp tăng cường hiệu quả sử dụng băng thông. Dưới đây là một con số cho thấy nguyên tắc ghép kênh / tách kênh quang.
Mux quang và DeMux được yêu cầu để ghép và tách các bước sóng khác nhau trên một liên kết sợi đơn. Mỗi I / O cụ thể sẽ được sử dụng cho một bước sóng duy nhất. Một hệ thống lọc quang có thể hoạt động như cả Mux và DeMux. Mux quang và DeMux về cơ bản là các hệ thống lọc quang thụ động, được bố trí để xử lý các bước sóng cụ thể trong và ngoài hệ thống vận chuyển (thường là cáp quang). Quá trình lọc các bước sóng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng Lăng kính , Bộ lọc màng mỏng (TFF) và bộ lọc Dichroic hoặc bộ lọc nhiễu . Các vật liệu lọc được sử dụng để phản xạ có chọn lọc một bước sóng ánh sáng duy nhất nhưng vượt qua tất cả những thứ khác trong suốt. Mỗi bộ lọc được điều chỉnh cho một bước sóng cụ thể.
Các thành phần của bộ ghép kênh quang
Nói chung, bộ ghép kênh quang bao gồm Bộ kết hợp , Bộ ghép nối (Thêm / Thả), Bộ lọc (Lăng kính, Màng mỏng hoặc Dichroic), Bộ chia và Sợi quang . Dưới đây là một hình cho thấy cấu trúc của một bộ ghép kênh quang phổ biến.
Kỹ thuật ghép kênh quang
Chủ yếu có ba kỹ thuật khác nhau trong việc ghép tín hiệu ánh sáng vào một liên kết sợi quang duy nhất: Ghép kênh phân chia theo thời gian quang (OTDM), Ghép kênh theo bước sóng (WDM) và Ghép kênh theo mã (CDM).
OTDM : Tách các bước sóng theo thời gian.
WDM : Mỗi kênh được gán một tần số sóng mang duy nhất; Khoảng cách kênh khoảng 50GHz; Bao gồm WDM thô (CWDM) và WDM dày đặc (DWDM).
CWDM : Đặc trưng bởi khoảng cách kênh rộng hơn DWDM.
DWDM : Sử dụng khoảng cách kênh hẹp hơn nhiều, do đó, nhiều bước sóng hơn được hỗ trợ.
CDM : Cũng được sử dụng trong truyền vi sóng; Phổ của mỗi bước sóng được gán một mã trải phổ duy nhất; Các kênh chồng lấp cả trong miền thời gian và tần số nhưng mã hướng dẫn từng bước sóng.
Các ứng dụng
Nguồn tài nguyên khan hiếm trong viễn thông là băng thông Người dùng muốn truyền tải với tốc độ cao hơn và các nhà cung cấp dịch vụ muốn cung cấp nhiều dịch vụ hơn, do đó, cần có một hệ thống tốc độ cao nhanh hơn và đáng tin cậy hơn.
Giảm chi phí phần cứng, một hệ thống ghép kênh có thể được sử dụng để kết hợp và truyền nhiều tín hiệu từ Vị trí A đến Vị trí B.
Mỗi bước sóng,, có thể mang nhiều tín hiệu.
Mux / DeMux phục vụ chuyển mạch quang tín hiệu trong viễn thông và lĩnh vực xử lý và truyền tín hiệu khác.
Internet thế hệ tiếp theo trong tương lai.
Ưu điểm
Tốc độ và thông lượng dữ liệu cao: Tốc độ dữ liệu có thể có trong truyền dẫn quang thường ở Gbps trên mỗi bước sóng; Kết hợp các bước sóng khác nhau có nghĩa là thông lượng nhiều hơn trong một hệ thống truyền thông duy nhất.
Độ suy giảm thấp: Truyền thông quang có độ suy giảm thấp so với hệ thống giao thông khác.
Ít lan truyền chậm trễ.
Nhiều dịch vụ được cung cấp.
Tăng lợi tức đầu tư (ROI)
Tỷ lệ lỗi bit thấp (BER)
Thiếu sót
Mất và phân tán đầu ra sợi: Tín hiệu bị suy giảm do mất sợi và bị biến dạng bởi sự phân tán sợi, sau đó bộ tái sinh là cần thiết để phục hồi các mục đích sạch.
Thiết bị cơ sở khách hàng hiện tại (CPE) không thể nhận được ở cùng tốc độ truyền của các hệ thống truyền quang (đạt được tất cả các mạng quang).
Chi phí chuyển đổi quang-điện: Tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng thiết bị dò ảnh, chuyển đổi và chuyển đổi trở lại thành quang. Chuyển đổi quang / điện / quang giới thiệu sự chậm trễ không cần thiết và mất điện. Truyền dẫn quang từ đầu đến cuối sẽ tốt hơn.
Công việc tương lai
Nghiên cứu về thiết bị người dùng cuối quang: Điện thoại di động, PC và các thiết bị cầm tay khác nhận và truyền ở tốc độ quang.
Tái tạo nhanh tín hiệu suy giảm.
Ít biến dạng do sự phân tán sợi.
Các thành phần quang học đầu cuối: Loại bỏ sự cần thiết của bộ chuyển đổi quang-điện và ngược lại.
Phần kết luận
Mặc dù truyền dẫn quang tốt hơn so với các phương tiện truyền dẫn khác vì độ suy giảm thấp và cấu hình truyền đường dài, nhưng ghép kênh quang rất hữu ích trong xử lý và truyền tín hiệu bằng cách vận chuyển nhiều tín hiệu bằng một liên kết sợi đơn. Vì sự phát triển của internet đòi hỏi phải truyền dẫn cáp quang để đạt được thông lượng lớn hơn, nên ghép kênh quang cũng rất hữu ích trong ứng dụng quét và xử lý hình ảnh.
