أثر التداخل في المرحلة على الأداء المتناسق للاتصالات البصرية

الأثر على الانتقال العالي والميكانيكيات الخارقة

وتتزايد استخدام النظم الحديثة للتكوين الافتراضي للأجهزة السائلة، والأشكال الكثيفة للتعديلات مثل 256-QAM، وتسود هذه الأشكال من التقلبات الشديدة في مراحل الخطأ، مثلاً، مسافة لاسفورية تبلغ 256- كيلو متر مربع تبلغ الحد الأدنى من المسافة بين الشبكة الأوروبية وهي نسبة 5 في المائة من متوسط الحجم الرمزي، ويمكن أن يؤدي خطأ المرحلة المتبقية من الضوضاء البالغ 1 درجة (017 رنة) إلى التناوب التدريجي

Case Study: Transpacific Link with QPSK vs. 16QAM

(ب) النظر في وجود صلة بين الألياف العابرة للحدود تبلغ مساحتها 000 10 كيلومتر مع تمزق الطوابق؛ وفي نظام من هذا القبيل، باستخدام نظام تحديد المواقع الجغرافية، قد تتيح ميزانية نموذجية لخطأ المرحلة المتوسطة الحجم تبلغ 8 درجات قبل بلوغ الحد الأقصى المحدد للشبكة (BER 3.810(^-3) مع وجود خط أدنى من خط الوصل ذاته، وترقيق خط الطول المطابق الرابع.

استراتيجيات التخفيف

وقد وضع المهندسون نهجا متعدد المستويات لمكافحة سوء المطابقة التدريجية، ودمج تصميم المعدات، وتجهيز الإشارات الرقمية، ومراقبة التغذية المرتدة.

الاسترداد الرقمي المتقدم للناقلات الرقمية

وتستخدم أجهزة استقبال متماسكة حديثة وحدات لاسترداد الناقلات التي تعتمد على نظام الأفضليات المعمم والتي تقدر وتعوض عن كل من تواتر الترددات والضوضاء على مراحل، وتشمل الخوارزميات المشتركة ما يلي:

• Viterbi " Viterbi (V) for M-PSK:] For QPSK, the received symbols are raised to the 4th power to remove data modulation, then filtered and phase-estimated. This works well for moderate phase noise but become less effective for QAM signals because the amplitude variations degrade the 4th-power est.
• Decision-directed (DD) phase-locked cycles:] After initial frequency acquisition, a DD-PLL uses previous symbol decisions to update the phase estimate. The PL bandwidth can be adaptively tuned to track laser phase noise while rejecting fast volatile from nonlinear impairments.
• Maximum likelihood (ML) estimation:] For high-order QAM, blind or pilot-aided ML estimators provide better accuracy. Pilots can be inserted periodically (e.g., every 256 symbols) and used to estimate a phase ramp. Advanced schemes use a combination of pilots and blindimation to handle both timevta
• Kalman filtering:] For time-varying phase noise with unknown statistics, an extended Kalman filter (EKF) can jointly estimate the phase and frequency compensate with opt tracking. This is computationally intensive but offers the best performance in challenging environments such as submarine links with large temperature gradients.

تحقيق الاستقرار في منطقة لوب مجهزة بالمرحلة الأولى

وبالإضافة إلى نظام إدارة الدعم الميداني، يمكن استخدام أجهزة PLLL في قفل تردد الليزر المحتوي على الترددات الواردة، فعلى سبيل المثال، تستخدم حلقة مؤثرة على مراحل بصرية جزءا من الإشارة الواردة كمرجع وتغذي من ميناء لاستر الترددي، وتتلقى أجهزة الاتصال اللاسلكية الرقمية التي تستخدم الترددات الرقمية في عدة نظم للانتعاش الرقمي السريع، وهي أكثر اتساقا.

لازر مع أولترا - نارو لينويدث

(أ) تخفيض [الطاقة السائلة] إلى درجة أقل من الضوضاء.

درجة الحرارة والتحكم البيئي

وكثيرا ما تعمل أجهزة التعقب المتسقة في شبكات المحركات الطويلة في بيئات خاضعة للسيطرة على درجة الحرارة )٥٢ درجة مئوية من الألف( ، ويمكن أن تؤدي أجهزة الكشف الضوئي ذات السمعة الحرارية أو تثبيت الألياف الحرارية النشطة إلى الحد من الانجراف التدريجي البطيء ، أما بالنسبة للكابلات المغمورة في أعماق البحار، فإن درجة حرارة المياه في العمق ثابتة بشكل ملحوظ )الشبكات البرية التي تدفن( ، بيد أن هذه المقاييس تساعد على الانج .

التخفيف من حدة انعدام التقادم

وللحد من الضجيج في المرحلة غير المباشرة، توجد عدة استراتيجيات:

• ويخفض مستوى قوة الإطلاق (الدعم من القوة) من مستوى الصلاحية الخاصة والآلية الوقائية الخاصة ولكنه يقلل أيضاً من مستوى القدرة على التشغيل غير المباشر. ويجد توازن عن طريق استخدام الطاقة على النحو الأمثل لتحقيق أقصى حد من العتبة غير المباشرة.
• ويمكن أن يعوض التخلف الرقمي باستخدام طريقة أربعة درجات مقسمة عن التحولات في المرحلة غير الخطية المحددة إذا كانت خصائص الوصلة معروفة، أما الـ دي بي بي بي تغطي جميع قنوات إدارة أسلحة الدمار الشامل فهي مكلفة حسابياً، ولكن النسخ المبسطة (مثلاً، مع انخفاض حجم الخطوة أو مجرد تعويض عن الخفض في المرحلة الذاتية) يجري نشرها حالياً في الوقت الحقيقي.
• ويمكن للتعويض غير الخطي عن طريق التكوين التدريجي عند نقطة الوسط للصلة (مثل استخدام موجة توأم محكمتين) أن يلغي التشويه من كل من آلية الحماية الخاصة والآلية المشتركة.
• ويؤدي تشكيل التشكيل الافتراضي إلى خفض متوسط قوة الإشارة، مما يقلل الضوضاء في المرحلة غير الساحلية بالنسبة لنفس متوسط الطاقة الرمزية، وقد ثبت أن هذا التمديد يتراوح بين 10 و 20 في المائة.

الشكليات والترميزات الآلية

ويمكن أن يكون اختيار صيغة تعديل ذات قدرة أكبر على تحمل الضوضاء في مرحلة معينة حلا عمليا، فعلى سبيل المثال، فإن 8 من هذه المعارف أكثر تسامحا مع الأخطاء في المرحلة من 8 إلى 5 من الكيماويات بالنسبة لنفس الكفاءة الطيفية، وكبديل لذلك، فإن استخدام مدونة أعلى للخطأ في المستقبل مع اتخاذ قرار غير مكتمل (SD-FEC) يمكن أن يسمح بعتبة أعلى من الحد الأدنى من التراكم في المرحلة، مما يتيح فعالية متطلبات الارتقاء في نظم المقروء.

تقنيات القياس والتصنيع

ولتشخيص سوء المطابقة في الميدان، يستخدم المهندسون ما يلي:

• Error vector magnitude (EVM): ] A standard metric that combines amplitude and phase errors. For coherent systems, the EVM is measured after carrier recovery and includes residual phase noise. An EVM of 12% for 16-QAM corresponds to a phase error of about 3-4° RMS.
• Phase noise power spectral density (PSD):] Measured using a high-speed real-time oscilloscope and a coherent receiver. The PSD of the recovered phase provides insight into the source (e.g., white from laser linewidth vs. 1/f from thermalcle).
• BER vs. OSNR waterfall curves:] Comparing measured curves to theory reveals the phase mismatch penalty. For example, a 1 dB OSNR penalty at a BER of 10^]-2] can often be traced to excessive phase noise.

الاتجاهات المستقبلية في إدارة المرحلة

ومع تطور النظم المتسقة نحو ارتفاع معدلات البيانات والتعديلات الأكثر تطورا، ستصبح إدارة عدم المطابقة التدريجي أكثر أهمية، وتشمل الاتجاهات الرئيسية ما يلي:

• Machine learning-based carrier recovery:] Neural networks can be trained to predict phase noise from received samples and recovered symbols, potentially outperforming traditional Kalman filters in rapidly varying environments.
• Photonics integration:] Silicon photonic coherent transceiversivers are now commercial. Advances in on-chip laser linewidth reduction using feedback from a silicon nitride reference cavity can achieve sub-10 kHz linewidths in a small footprint.
• ]Distributed phase monitoring:] Using coherent transceivers as sensors to detect fiber vibrations and temperature changes, the network can adaptively adjust DSP parameters to combat phase mismatch in real time.
• Ultra-high-order QAM with probabilistic shaping:] 1024-QAM has been demonstrated in laboratory settings but requires phase errors below 1° RMS. This demands hierarchical carrier recovery with separate stages for fast and slow phase noise.

خاتمة

ولا يزال سوء فهم المرحلة من مراحل الأداء في نظم الاتصالات البصرية المتسقة، حيث أن منشأها يشمل ضوضاء مرحلة الليزر، والتغيرات البيئية، وعدم الليمترات، وكلها ذات جداول زمنية وممتلكات إحصائية متميزة، ويحد من التأثير على أداء النظام: انخفاض مستوى القدرة على الانتقال، وارتفاع مستوى معدل الانبعاثات، وانخفاض مستوى القدرة، ولا سيما بالنسبة لأشكال التكامل العالية المستوى، ومع ذلك، فإن تركيبة من أجهزة الاسترداد الرقمية المتقدمة

For further reading, see the comprehensive survey on coherent optical communications by K. Kikuchi (2016, IEE JSTQE) and the recent results on 1024-QAM transmission from M. Secondini et al (2019, Scientific Reports).