Multiplexação Óptica para Sistemas de Comunicação de Alta Velocidade
Introdução
A transmissão óptica usa pulsos de luz para transmitir informações de um lugar para outro através de uma fibra óptica. A luz é convertida em onda portadora eletromagnética, que é modulada para transportar informações à medida que a luz se propaga de uma extremidade a outra. O desenvolvimento da fibra óptica revolucionou o setor de telecomunicações. A fibra óptica substituiu outros meios de transmissão, como o fio de cobre desde o início, e é usada principalmente para conectar redes centrais. Atualmente, a fibra óptica tem sido usada para desenvolver novos sistemas de comunicação de alta velocidade que transmitem informações como pulsos de luz. Os exemplos são multiplexadores / demultiplexadores usando a tecnologia de multiplexação óptica.
O que é multiplexação?
Multiplexador (Mux) é um componente de hardware que combina múltiplos sinais de entrada analógicos ou digitais em uma única linha de transmissão. E no final do receptor, o multiplexador é conhecido como DeMultiplexer (DeMux) - executando a função inversa dos multiplexadores. A multiplexação é, portanto, o processo de combinar dois ou mais sinais de entrada em uma única transmissão. No final do receptor, os sinais combinados são separados em sinal separado distinto. A multiplexação aumenta o uso eficiente da largura de banda. Aqui está uma figura que mostra o princípio da multiplexação óptica / demultiplexação.
Optical Mux e DeMux são necessários para multiplexar e desmultiplexar vários comprimentos de onda em um único link de fibra. Cada E / S específica será usada para um único comprimento de onda. Um sistema de filtro óptico pode atuar tanto como o Mux quanto o DeMux. Optical Mux e DeMux são basicamente sistemas de filtro óptico passivo, que são organizados para processar comprimentos de onda específicos dentro e fora do sistema de transporte (geralmente fibra óptica). O processo de filtragem dos comprimentos de onda pode ser realizado usando Prismas , Filtro de Película Fina (TFF) e filtros dicróicos ou filtros de interferência . Os materiais filtrantes são usados para refletir seletivamente um único comprimento de onda da luz, mas passam todos os outros de forma transparente. Cada filtro é ajustado para um comprimento de onda específico.
Componentes do Multiplexador Ótico
Geralmente, um multiplexador óptico consiste em combinador , acopladores de toque (adicionar / descartar), filtros (prismas, filme fino ou dicróico), divisor e fibra ótica . Aqui está uma figura que mostra a estrutura de um multiplexador óptico comum.
Técnicas de Multiplexação Óptica
Existem basicamente três técnicas diferentes em sinais de multiplexação de luz em um único link de fibra óptica: Multiplexação por Divisão de Tempo Ótico (OTDM), Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda (WDM) e Multiplexagem por Divisão de Código (CDM).
OTDM : Separando comprimentos de onda no tempo.
WDM : Cada canal recebe uma frequência de portadora exclusiva; Espaçamento entre canais de aproximadamente 50GHz; Inclui WDM grosseiro (CWDM) e WDM denso (DWDM).
CWDM : Caracterizado pelo espaçamento de canal mais amplo que o DWDM.
DWDM : Utiliza um espaçamento de canal muito mais estreito, portanto, muitos outros comprimentos de onda são suportados.
CDM : também usado na transmissão por microondas; O espectro de cada comprimento de onda é atribuído a um código único de difusão; Os canais se sobrepõem nos domínios de tempo e frequência, mas o código guia cada comprimento de onda.
Aplicações
O principal recurso escasso na telecomunicação é a largura de banda - os usuários querem transmitir a taxas mais altas e os provedores de serviços querem oferecer mais serviços, daí a necessidade de um sistema de alta velocidade mais rápido e confiável.
Reduzindo o custo do hardware, um sistema de multiplexação pode ser usado para combinar e transmitir múltiplos sinais do Local A para o Local B.
Cada comprimento de onda, λ, pode transportar vários sinais.
O Mux / DeMux atua na comutação óptica de sinais em telecomunicações e outras áreas de processamento e transmissão de sinais.
Futura próxima geração de internet.
Vantagens
Alta taxa de dados e taxa de transferência: As taxas de dados possíveis na transmissão óptica são geralmente em Gbps em cada comprimento de onda; Combinação de diferentes comprimentos de onda significa mais rendimento em um único sistema de comunicação.
Atenuação baixa: A comunicação óptica tem baixa atenuação comparada a outro sistema de transporte.
Menos atraso de propagação.
Mais serviços oferecidos.
Aumentar o retorno do investimento (ROI)
Taxa de erro de bit baixo (BER)
Deficiências
Perda de Saída de Fibra e Dispersão: O sinal é atenuado pela perda de fibra e distorcido pela dispersão da fibra, então o regenerador é necessário para recuperar as finalidades limpas.
Incapacidade do CPE (Customer Premises Equipment) atual de receber na mesma taxa de transmissão de sistemas de transmissão ótica (alcançar redes totalmente óticas).
Sobrecarga de conversão óptica para elétrica: Os sinais ópticos são convertidos em sinal elétrico usando foto-detectores, comutados e convertidos novamente em óptico. Conversões óticas / elétricas / ópticas introduzem atrasos desnecessários e perda de energia. A transmissão óptica de ponta a ponta será melhor.
Trabalho futuro
Pesquisa em equipamentos de usuários finais ópticos: telefones celulares, PC e outros dispositivos portáteis que recebem e transmitem a uma taxa óptica.
Regeneração rápida de sinal atenuado.
Menos distorção resultante da dispersão da fibra.
Componentes óticos de ponta a ponta: Eliminando a necessidade de conversor óptico-elétrico e vice-versa.
Conclusão
Enquanto a transmissão óptica é melhor em comparação com outros meios de transmissão devido à sua baixa atenuação e perfil de transmissão de longa distância, a multiplexação óptica é útil no processamento e transmissão de sinais através do transporte de múltiplos sinais usando um único link de fibra. Como o crescimento da Internet requer transmissão de fibra ótica para alcançar maior rendimento, a multiplexação óptica também é útil no processamento de imagens e na aplicação de digitalização.
