เทคนิคการส่งผ่านใยแก้วนำแสง

เทคนิคการส่งผ่านใยแก้วนำแสง

ในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงมัลติเพล็กซ์ถือเป็นวิธีการหลักสำหรับการขยายเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่มีอยู่ เนื่องจากข้อมูลออปติคัลสามารถดำเนินการได้โดยใช้มิติทางกายภาพที่แตกต่างกันเช่นเวลาความถี่พื้นที่ขั้ว ฯลฯ เทคนิคการมัลติเพล็กซ์ที่แตกต่างกันสามารถนำมาใช้ในการเพิ่มขีดความสามารถในการรับส่งข้อมูลของใยแก้วนำแสงเดียว ปัจจุบันเทคนิคการทำมัลติเพล็กซ์ถูกใช้ไปแล้วในความก้าวหน้าของนวัตกรรมออพติคอลและบางวิธีก็คิดว่ามีศักยภาพที่จะนำการปรับปรุงมาใช้ในการเร่งความเร็วของข้อมูลมากขึ้น บทความนี้จะกล่าวถึงเทคนิคการทำมัลติเพล็กกิ้งสองวิธีที่สำคัญ ได้แก่ การแบ่งความยาวคลื่นมัลติเพล็กซ์ (WDM) และออพติคัลไทม์มิ่งการหารมัลติเพล็กซ์ (OTDM) ที่ใช้และเทคนิคมัลติเพล็กซิ่ง ในการสื่อสารทางแสง

เทคนิคการใช้มัลติเพล็กซ์ปัจจุบัน

ปัจจุบันเทคโนโลยีมัลติเพล็กซิ่งได้ใช้หลายมิติเพื่อเพิ่มความสามารถของระบบส่งกำลังแสงผ่านแบนด์วิดธ์คงที่ สองวิธีหลักคือ WDM และ OTDM

มัลติเพล็กซิ่ง

WDM เป็นหนึ่งในเทคนิคการมัลติเพล็กซ์ที่เพิ่มแบนด์วิดท์ด้วยการเพิ่มความหลากหลายของสัญญาณพาหะนำแสงเข้าสู่เส้นใยนำแสงเดียวโดยใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน แต่ละสัญญาณที่ความยาวคลื่น WDM เป็นอิสระจากโปรโตคอลใด ๆ และความเร็วใด ๆ เทคโนโลยี WDM ช่วยให้การสื่อสารแบบสองทิศทางพร้อมกันผ่านใยแก้วนำแสงเดียว รากฐานของ WDM ช่วยให้เครือข่ายง่ายขึ้นไปยังเครือข่ายใยแก้วนำแสงเสมือนเดียวแทนที่จะใช้สัญญาณหลายรูปแบบที่มีเส้นใยและบริการที่แตกต่างกัน ด้วยวิธีนี้ WDM เพิ่มแบนด์วิดท์และลดค่าใช้จ่ายเครือข่ายโดยลดไฟเบอร์ที่ต้องการ มีรูปแบบความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสองรูปแบบของระบบ WDM, หยาบ (CWDM) และหนาแน่น (DWDM) CWDM และ DWDM ขึ้นอยู่กับแนวคิดเดียวกันของการใช้ความยาวคลื่นแสงหลาย ๆ เส้นบนเส้นใยเดี่ยว แต่แตกต่างกันในระยะห่างของความยาวคลื่นจำนวนช่องสัญญาณและความสามารถในการขยายสัญญาณมัลติเพล็กซ์ในพื้นที่ออปติคัล ในระบบ WDM สัญญาณแสงที่แตกต่างกันจะรวมกัน (มัลติเพล็กซ์) รวมกันที่ปลายด้านหนึ่งของใยแก้วนำแสงและแยก (demultiplexed) เป็นช่องสัญญาณที่แตกต่างกันที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

ผู้ให้บริการออพติคอล WDM มักถูกมองว่าเป็นเทคนิคแบบอะนาล็อกของการแบ่งความถี่แบบมัลติเพล็กซิ่งซึ่งโดยทั่วไปจะใช้กับผู้ให้บริการวิทยุ อย่างไรก็ตามไม่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขาเนื่องจากพวกเขาสื่อสารข้อมูลเดียวกัน

Optical Time Division Multiplexing

OTDM เป็นเทคนิคการทำมัลติเพล็กซ์ซึ่งโดยทั่วไปจะทำการเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณออปติคอลอัตราบิตต่ำในโดเมนเวลา ช่องสัญญาณออปติคอลความเร็วต่ำหลายช่องจะทวีคูณเป็นช่วงเวลาของนาฬิกาไฟฟ้าคงที่ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณ สัญญาณแต่ละสัญญาณจะถูกส่งผ่านช่องทางการสื่อสารเดียวโดยแบ่งช่วงเวลาออกเป็นช่อง - หนึ่งช่องสำหรับสัญญาณข้อความแต่ละช่อง ขึ้นอยู่กับเวลาแต่ละช่องสัญญาณความเร็วต่ำจะถูกจัดสรรไปยังตำแหน่งเฉพาะซึ่งจะทำงานในโหมดซิงโครไนซ์ กล่าวคือมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์ได้รับการซิงโครไนซ์ทันเวลาและเปลี่ยนเป็นช่องถัดไปพร้อมกัน

โดยทั่วไปความกว้างพัลส์แสงจะถูกทำให้สั้นลงเพื่อเพิ่มช่องสัญญาณให้มากขึ้นภายในระยะเวลาของนาฬิกาคงที่ นอกจากนี้ความกว้างพัลส์ที่สั้นลงสามารถลด crosstalk ระหว่างแชนเนลได้เนื่องจากมีพื้นที่เหลือในอัตราบิต อย่างไรก็ตามความกว้างพัลส์สั้นส่งผลให้เกิดการกระจายตัวอย่างหนักเมื่อระยะการเดินทางเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เทคนิคการชดเชยพัลส์และการลาดชันแบบกระจาย จำกัด เพื่อลดผลกระทบการกระจายตัวของ OTDM

เทคนิคการมัลติเพล็กซ์ที่มีศักยภาพในอนาคต

แม้ว่าเทคนิคมัลติเพล็กซิ่งทั้งสองข้างต้นถูกนำมาใช้ในการสื่อสารด้วยแสงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของใยแก้วนำแสง แต่ก็ยังมีข้อ จำกัด ของเทคโนโลยีในปัจจุบันและด้วยความต้องการข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจำเป็นต้องใช้เทคนิคมัลติเพล็กซิ่งใหม่

Multiplexing การแบ่งพื้นที่

SDM เป็นเทคโนโลยีที่ใช้มิติเชิงพื้นที่เพื่อส่งกระแสข้อมูลที่แตกต่างพร้อมกันโดยการสร้างช่องสัญญาณเชิงพื้นที่แบบขนาน เทคโนโลยีนี้ใช้กันทั่วไปในระบบมัลติเอาต์พุต (MIMO) MIMO ประกอบด้วยเสาอากาศอย่างน้อยสองเสาที่ด้านเครื่องส่งสัญญาณและเสาอากาศอย่างน้อยสองเสาที่ฝั่งผู้รับ และการประมวลผลสัญญาณ MIMO ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบส่งสัญญาณแสงที่สอดคล้องกันในปัจจุบันพร้อมกับการแบ่งขั้วแบบมัลติโพลิเพล็กซ์ (PDM) ผ่านเส้นใยโหมดเดี่ยวมาตรฐาน เป็นที่เชื่อกันว่าด้วยการนำกลยุทธ์การใช้เส้นใยแบบมัลติคอร์และโหมด mutil มาเป็นไปได้ที่จะบรรลุระยะการส่งสัญญาณระยะไกลและอัตราการส่งข้อมูลความเร็วสูงด้วย SDM ความหนาแน่นสูง

ข้อสรุป

ในบรรดาเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์นั้น WDM นั้นถูกใช้อย่างกว้างขวางที่สุดในการสื่อสารด้วยแสง เนื่องจากเทคนิคการมัลติเพล็กซ์ที่แตกต่างกันมีข้อ จำกัด ในบางด้านจึงมักจะแนะนำให้ใช้มากกว่าหนึ่งเทคนิคในเครือข่ายใยแก้วนำแสงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการส่งสัญญาณที่ดีที่สุด