Técnicas de Multiplexação de Transmissão de Fibra Óptica
Na comunicação por fibra ótica, a multiplexação é considerada o principal meio para a expansão da engenharia de rede de fibra existente. Uma vez que os dados ópticos podem ser transportados utilizando diferentes dimensões físicas, tais como tempo, frequência, espaço, polaridade, etc., diferentes técnicas de multiplexagem são possíveis para aumentar a capacidade de transporte de dados de uma única fibra óptica. Atualmente, algumas técnicas de multiplexação já são usadas no progresso da inovação óptica, e algumas abordagens são consideradas potenciais para trazer mais melhorias na aceleração de mais informações. Este artigo discutirá duas técnicas principais de multiplexação - multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) e multiplexação óptica por divisão de tempo (OTDM) - em técnicas de multiplexação usadas e potenciais - multiplexação por divisão de espaço (SDM) e multiplexação por divisão de subportadora - que não têm sido amplamente utilizadas em comunicação óptica.
Técnicas atuais de multiplexação em uso
Atualmente, as tecnologias de multiplexação têm usado muitas dimensões para aumentar a capacidade do sistema de transmissão óptica em uma largura de banda fixa. Dois métodos principais são o WDM e o OTDM.
Wavelength Division Multiplexing
O WDM é uma das técnicas de multiplexação que aumenta a largura de banda através da multiplexação de uma variedade de sinais portadores ópticos em uma única fibra óptica, usando diferentes comprimentos de onda. Cada sinal nos comprimentos de onda WDM é independente de qualquer protocolo e de qualquer velocidade. A tecnologia WDM permite comunicações bidirecionais simultaneamente em uma única fibra óptica. A base do WDM simplifica a rede para uma única rede de fibra óptica virtual, em vez de usar várias formas de sinais com diferentes fibras e serviços. Desta forma, o WDM aumenta a largura de banda e reduz o custo de rede, reduzindo as fibras necessárias. Existem dois padrões de comprimento de onda diferentes dos sistemas WDM, grosseiros (CWDM) e densos (DWDM). O CWDM e o DWDM são baseados no mesmo conceito de usar múltiplos comprimentos de onda de luz em uma única fibra, mas diferem no espaçamento dos comprimentos de onda, no número de canais e na capacidade de amplificar os sinais multiplexados no espaço óptico. Em um sistema WDM, diferentes sinais óticos são combinados (multiplexados) juntos em uma extremidade da fibra óptica e separados (desmultiplexados) em diferentes canais na outra extremidade.
O portador óptico WDM é frequentemente considerado como uma técnica análoga de multiplexação por divisão de frequência, que tipicamente se aplica a um portador de rádio. No entanto, não há diferença essencial entre eles, uma vez que comunicam a mesma informação.
Multiplexação por divisão de tempo óptico
O OTDM é uma técnica de multiplexação que basicamente multiplexa vários canais ópticos de baixa taxa de bits no domínio do tempo. Vários canais ópticos de baixa velocidade são multiplexados em um período de relógio elétrico fixo, aumentando assim a velocidade de transmissão. Cada sinal é transmitido através de um único canal de comunicação, dividindo o intervalo de tempo em slots - um slot para cada sinal de mensagem. Com base no tempo, cada canal de baixa velocidade é alocado para uma posição específica, onde funciona no modo sincronizado. Ou seja, o multiplexador e o demultiplexador são sincronizados em tempo e, simultaneamente, passam para o próximo canal.
Normalmente, a largura do pulso óptico é encurtada para multiplexar mais canais dentro do período de clock fixo. Além disso, a largura de pulso encurtada pode reduzir a diafonia entre os canais, porque há mais espaço sobrando na taxa de bits. No entanto, a largura de pulso curta resulta em dispersão pesada à medida que aumenta a distância de deslocamento. Portanto, a técnica de compensação de pulsos e dispersão de inclinação com limitação de transformada precisa ser usada para reduzir o efeito de dispersão no OTDM.
Técnicas de Multiplexação Potencial no Futuro
Embora as duas técnicas de multiplexação acima tenham sido usadas na comunicação óptica para otimizar o desempenho da fibra óptica, ainda existem limitações das tecnologias atuais e com o aumento contínuo da demanda de dados, novas técnicas de multiplexação são necessárias.
Multiplexação por Divisão de Espaço
O SDM é uma tecnologia que utiliza a dimensão espacial para fornecer simultaneamente diferentes fluxos de dados criando canais espaciais paralelos. Esta tecnologia é comumente usada no sistema multi-input multi-output (MIMO). O MIMO incorpora pelo menos duas antenas no lado do transmissor e pelo menos duas antenas no lado do receptor. E o processamento de sinal MIMO já é amplamente usado em sistemas atuais de transmissão óptica coerente com multiplexação por divisão de polarização (PDM) em relação a fibras monomodo padrão. Acredita-se que ao adotar estratégias usando fibras multi-core e mutil-mode, é possível obter distâncias de transmissão de longa distância e taxas de dados de alta velocidade com SDM de alta densidade.
Conclusão
Entre todas as tecnologias de multiplexação, o WDM é o mais amplamente utilizado na comunicação óptica. Como as diferentes técnicas de multiplexação têm suas limitações em alguns aspectos, geralmente é sugerido o uso de mais de uma técnica em redes de fibra ótica para obter o melhor desempenho de transmissão.