Optical Multiplexing สำหรับระบบสื่อสารความเร็วสูง
บทนำ
การส่งผ่านแสงใช้พัลส์ของแสงในการส่งข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งผ่านทางใยแก้วนำแสง แสงจะถูกแปลงเป็นคลื่นพาหะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งถูกปรับเพื่อส่งผ่านข้อมูลเมื่อแสงแพร่กระจายจากปลายด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง การพัฒนาของใยแก้วนำแสงได้ปฏิวัติอุตสาหกรรมโทรคมนาคม ใยแก้วนำแสงได้เข้ามาแทนที่สื่อส่งสัญญาณอื่น ๆ เช่นลวดทองแดงนับตั้งแต่ก่อตั้งขึ้นและส่วนใหญ่จะใช้กับเครือข่ายแกนลวด วันนี้ใยแก้วนำแสงถูกนำมาใช้ในการพัฒนาระบบการสื่อสารความเร็วสูงใหม่ที่ส่งข้อมูลเป็นพัลส์แสงตัวอย่างคือมัลติเพล็กเซอร์ / ดีมัลติเพล็กเซอร์โดยใช้เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์
Multiplexing คืออะไร
Multiplexer (Mux) เป็นส่วนประกอบของฮาร์ดแวร์ที่รวมสัญญาณอินพุตแบบอะนาล็อกหรือดิจิตอลจำนวนมากไว้ในการส่งสัญญาณบรรทัดเดียว และในตอนท้ายของเครื่องรับสัญญาณมัลติเพล็กเซอร์นั้นเป็นที่รู้จักกันในชื่อ DeMultiplexer (DeMux) - ทำหน้าที่ย้อนกลับของมัลติเพล็กเซอร์ การมัลติเพล็กซ์ นั้นเป็นกระบวนการของการรวมสัญญาณสองตัวหรือมากกว่าเข้ากับการส่งสัญญาณเดียว ที่ปลายของผู้รับสัญญาณรวมจะถูกแยกออกเป็นสัญญาณแยกต่างหากที่แตกต่างกัน Multiplexing ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิดธ์ นี่คือรูปที่แสดงหลักการของการทำมัลติเพล็กซ์แบบออปติคัล / การแยกแบบหลายจุด
Optical Mux และ DeMux จำเป็นต้องใช้มัลติเพล็กซ์และดีมัลติเพล็กซ์สำหรับความยาวคลื่นต่าง ๆ บนลิงก์ไฟเบอร์เดี่ยว I / O ที่เฉพาะเจาะจงแต่ละอันจะถูกใช้สำหรับความยาวคลื่นเดียว ระบบกรองแสงหนึ่งระบบสามารถทำหน้าที่เป็นทั้ง Mux และ DeMux Optical Mux และ DeMux นั้นเป็นระบบตัวกรองแสงแบบพาสซีฟซึ่งถูกจัดเรียงเพื่อประมวลผลความยาวคลื่นเฉพาะเข้าและออกจากระบบขนส่ง (โดยปกติคือใยแก้วนำแสง) กระบวนการกรองความยาวคลื่นสามารถทำได้โดยใช้ Prisms , Thin Film Filter (TFF) และ Dichroic filter หรือฟิลเตอร์รบกวน วัสดุกรองถูกนำมาใช้เพื่อเลือกสะท้อนความยาวคลื่นแสงเดียว แต่ผ่านสิ่งอื่น ๆ ทั้งหมดอย่างโปร่งใส ตัวกรองแต่ละตัวได้รับการปรับจูนสำหรับความยาวคลื่นเฉพาะ
ส่วนประกอบของ Optical Multiplexer
โดยทั่วไปออพติคอลมัลติเพล็กเซอร์ประกอบด้วย Combiner , Tap Couplers (Add / Drop), ฟิลเตอร์ (ปริซึม, ฟิล์มบางหรือ Dichroic), ตัว แยก และ ไฟเบอร์ออฟติคัล นี่คือรูปที่แสดงโครงสร้างของมัลติเพล็กเซอร์ออพติคอลทั่วไป
เทคนิคมัลติเพล็กซ์ออฟติคัล
ส่วนใหญ่มีเทคนิคที่แตกต่างกันสามวิธีในการส่งสัญญาณแสง แบบมัลติเพล็ก ซิ่งไปยังลิงค์ใยแก้วนำแสงเดียว: Optical Time Division Multiplexing (OTDM), Wavelength Division Multiplexing (WDM) และ Code Division Multiplexing (CDM)
OTDM : การแยกความยาวคลื่นตามเวลา
WDM : แต่ละช่องได้รับการกำหนดความถี่ของผู้ให้บริการที่ไม่ซ้ำกัน; ช่องระยะห่างประมาณ 50GHz รวมหยาบ WDM (CWDM) และหนาแน่น WDM (DWDM)
CWDM : มีลักษณะเป็นช่องว่างที่กว้างกว่า DWDM
DWDM : ใช้ช่องว่างที่แคบกว่ามากดังนั้นรองรับความยาวคลื่นมากขึ้น
CDM : ใช้ในการส่งคลื่นไมโครเวฟเช่นกัน สเปกตรัมของความยาวคลื่นแต่ละอันจะมีรหัสการแพร่กระจายที่เป็นเอกลักษณ์ ช่องทางซ้อนทับกันทั้งในโดเมนเวลาและความถี่ แต่โค้ดจะนำทางแต่ละช่วงความยาวคลื่น
การประยุกต์ใช้งาน
ทรัพยากรที่ขาดแคลนที่สำคัญในการสื่อสารโทรคมนาคมคือแบนด์วิดธ์ - ผู้ใช้ต้องการส่งในอัตราที่สูงกว่าและผู้ให้บริการต้องการเสนอบริการเพิ่มเติมดังนั้นความต้องการระบบความเร็วสูงที่รวดเร็วและเชื่อถือได้มากขึ้น
การลดต้นทุนของฮาร์ดแวร์ระบบมัลติเพล็กซิ่งหนึ่งระบบสามารถใช้ในการรวมและส่งสัญญาณหลายสัญญาณจากตำแหน่ง A ไปยังตำแหน่ง B
แต่ละความยาวคลื่นλสามารถส่งสัญญาณได้หลายสัญญาณ
Mux / DeMux ให้บริการการสลับสัญญาณออปติคอลในการสื่อสารโทรคมนาคมและการประมวลผลและส่งสัญญาณอื่น ๆ
อนาคตของอินเทอร์เน็ตยุคต่อไป
ข้อดี
อัตราข้อมูลสูงและปริมาณงาน: อัตราข้อมูลที่เป็นไปได้ในการส่งผ่านแสงมักจะเป็น Gbps ในแต่ละช่วงคลื่น การรวมกันของความยาวคลื่นที่แตกต่างกันหมายถึงปริมาณงานที่มากขึ้นในระบบการสื่อสารเดียว
การลดทอนต่ำ: การสื่อสารด้วยแสงมีการลดทอนต่ำเมื่อเทียบกับระบบขนส่งอื่น
การขยายพันธุ์ล่าช้าน้อยลง
บริการเพิ่มเติมที่นำเสนอ
เพิ่ม ผลตอบแทนการลงทุน (ROI)
อัตราข้อผิดพลาดบิต ต่ำ (BER)
ข้อบกพร่อง
การสูญเสียและการกระจายสัญญาณของไฟเบอร์: สัญญาณถูกลดทอนจากการสูญเสียของเส้นใยและบิดเบือนจากการกระจายของใยแก้วนำแสงจากนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวกำเนิดใหม่เพื่อกู้คืนวัตถุประสงค์ที่สะอาด
การไร้ความสามารถของลูกค้าอาคารสถานที่อุปกรณ์ (CPE) ในการรับที่อัตราการส่งเดียวกันของระบบส่งสัญญาณแสง (บรรลุเครือข่ายออปติคอลทั้งหมด)
การแปลงแสงเป็นไฟฟ้าค่าใช้จ่าย: สัญญาณแสงจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยใช้อุปกรณ์ตรวจจับภาพสลับและแปลงกลับเป็นแสง การแปลงด้วยแสง / ไฟฟ้า / ออปติคัลทำให้เกิดความล่าช้าในเวลาที่ไม่จำเป็นและการสูญเสียพลังงาน การส่งผ่านแสงแบบ end-to-end จะดีกว่า
งานในอนาคต
การวิจัยเกี่ยวกับอุปกรณ์สำหรับผู้ใช้ออพติคอล: โทรศัพท์มือถือพีซีและอุปกรณ์มือถืออื่น ๆ ที่รับและส่งในอัตราออปติคัล
การฟื้นฟูสัญญาณที่ถูกลดทอนอย่างรวดเร็ว
ความผิดเพี้ยนน้อยลงเนื่องจากการกระจายของเส้นใย
ส่วนประกอบออปติคัลแบบครบวงจร: ขจัดความต้องการตัวแปลงออปติคอลเป็นไฟฟ้าและใช้งานในทางกลับกัน
ข้อสรุป
ในขณะที่การส่งผ่านด้วยแสงนั้นดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับสื่อการส่งอื่น ๆ เนื่องจากมีการลดทอนต่ำและการส่งสัญญาณทางไกลการใช้มัลติเพล็กซ์แบบออปติคัลมีประโยชน์ในการประมวลผลสัญญาณและการส่งสัญญาณโดยการส่งสัญญาณหลาย ๆ เนื่องจากการเติบโตของอินเทอร์เน็ตจำเป็นต้องมีการส่งผ่านใยแก้วนำแสงเพื่อให้ได้ปริมาณงานที่มากขึ้นออพติคอลมัลติเพล็กซ์ก็มีประโยชน์ในการประมวลผลภาพและแอพพลิเคชั่นการสแกน
