التحدي المتنامي للثغرات الحرة في الشبكات البصرية العالية السرعة

إن نظم الاتصالات البصرية العالية السرعة هي العمود الفقري لنقل البيانات الحديثة، حيث تنقل كل شيء من حركة الإنترنيت إلى المعاملات المالية وعبء العمل المحوسب السحابي، حيث أن معدلات البيانات تتراوح بين 10 نقاط مئوية لكل قناة و 400 غبائي و 800 غبائي وما بعد ذلك، فإن المطالب على سلامة الإشارات في جهاز الاستقبال البصري قد أصبحت أشد وطأة، ومن أهم التهديدات التي تواجه عملية الاستقبال، هي الظواهر غير المباشرة التي تُعالج في حدود الألياف.

فهم المنشأ المادي للغير المباشرين

ويظهر الألياف البصرية سلوكا غير خطي يعزى أساسا إلى تأثير Kerr ]، حيث يحفز مؤشر الارتداد على حدوث تغيرات في الزجاج الحريري تناسبيا مع كثافة الضوء الذي يمر عبره، وينشأ هذا المؤشر المعتمد على كثافة الكثافة، إلى جانب طول التفاعل في الألياف البصرية، عدة ظواهر غير خطية مختلفة.

The Kerr Effect and Self-Phase Modulation (SPM)

ويحدث التناوب على المرحلة الذاتية عندما تُعدل ملامح كثافة نبضها من خلال تأثير كير، وتواجه الطرف الرئيسي للنبضات تقلبات متكررة، بينما تُحدث حافة الارتداد هذه، مما يؤدي إلى توسيع نطاق ] المشكوك فيه، وفي النظم ذات السرعة العالية، يمكن أن يؤدي هذا التوسع إلى تداخل السلاسل.

إجراء تعديلات شاملة على النظام

وفي نظم متعددة الأشعة الموجية، يمكن أن تؤدي التباينات في كثافة قناة واحدة إلى تغيير مرحلة القنوات المتجهة نحو الركب من خلال تأثير كير، وهذا العزل المتداخل يترجم ضوضاء على الموجات الخفيفة أو نبضات من اتجاه موجة واحدة إلى تشويه تدريجي على قناة أخرى، ونتيجة لذلك، قد يرى متلقيا يُستخدم في قنوات حركة مرورية معينة.

4 - 6 - 5

والخلط بين الموجات الأربع هو عملية شبه قياسية تتفاعل فيها موجتان أو أكثر من الموجات البصرية في ترددات مختلفة لتوليد ترددات جديدة، وفي نظم إدارة النفايات ذات القنوات الفضائية المتساوية، يمكن أن تنتج حركة الترددات المتعددة الأطراف مسارات جديدة تقع مباشرة في نطاق الإشارة، مما يتسبب في حدوث تداخل شديد، وتتوقف كفاءة استخدام الترددات على التشتات الكيميائية: تؤدي هذه الموجات المنخفضة إلى تفاقم المسافات().

Scattering Effects (SBS and SRS)

وتنشأ عملية تحطيم اللوزين المحاكاة من تفاعل الضوء مع الزائف الصوتية في الألياف، مما يخلق موجة من المطاط المتصدع للخلف، ويمكن أن تعكس هذه المادة، فوق حد معين من الطاقة، جزءا كبيرا من الحد الأقصى للطاقة المطلقة نحو جهاز الإرسال، ويجوع متلقي الطاقة المحتوية على إشارات، ويولد ضجة.

الأثر على سلامة الإشارة في جهاز الاستقبال

إن المظهر النهائي لعدم خط الألياف هو إشارة بصرية متدهورة في دائرة قرار جهاز الاستقبال، ولا تقتصر العاهات غير الخطية على الضجيج المضاف؛ بل إنها تخلق تشوهات معقدة حاسمة وملموسة يصعب تحقيقها مع المتساوين التقليديين في الخطوط، وتفصل الفروع التالية كيفية ترجمة كل أثر إلى قضايا قابلة للملاحظة تتعلق بنزاهة الإشارات.

Distortion of Pulse Shape and Timing Jitter

وتُحدث هذه الآلية والآلية المشتركة تحولات في مرحلة الخلاص الزمني، إذ تتحول إلى تفاوتات في كثافة الجسم نتيجة التشتات الكرومية، وتنتج تشوهات في شكل نبضات، ويمكن أن تصبح الحواف الرئيسية والمتتالية للنبض غير متماثلة، ويمكن أن يتحول الوضع الأقصى في الوقت - وهي ظاهرة تعرف باسم ]](أ) إحداث تشوهات حادة في كشف النب().

Eye Diagram Closure and Bit Error Rate Degradation

The cumulative effect of all nonlinearities is a closure of the received eye diagram. The head eye opening diminishitude noise and cross- talk reduce the distinction between logical 1 and logical 0 levels. The horizontal eye opening decreases because jitter and pulse broadening cause the transitions to occur earlier or later than expected. A receiver that operates near the sensitivity limit may see its bit error rate (BER) jump from 10[FL]

3 - المرحلة غير المباشرة في النظم المتجانسة

يستخدم جهاز إرسال بصري متحرك سريع الاكتشاف المتماسك مع تجهيز الإشارات الرقمية لتعطيل أشكال التحوّل المتقدمة مثل أجهزة الدفع غير المتطورة في هذه النظم، وتتعقب مرحلة النقل بواسطة خوارزمية الاسترجاع التدريجي للمستقبل، غير أن الضوضاء غير الخطي كثيرا ما تنشأ عن تأثيرات الضبط المدمج مع وجود ضوضاء متطورة على الانبعاثات التلقائية.

"مقاطعات "وافلنغث دي يون

(و) إنتاج الـ (إكس بي إم) و(إكس بي إم) خطاً وقطعاً غير خطيّة، يُبطلان نسبة الإشارة إلى التدخل عند جهاز الاستقبال، في نظم إدارة الأسلحة النووية التي تباع فيها 50 قناة جيهرتز، يمكن أن تُدخل منتجات الـ (إف إم) مباشرة إلى نطاق الترددات المتقاطعة للقناة المجاورة، التي تبدو وكأنها نبرة جذابة لا يمكن إبطالها.

استراتيجيات التخفيف من آثار الحفاظ على النزاهة

وتوجد مجموعة واسعة من التقنيات للحد من تأثير عدم اللياف على أداء أجهزة الاستقبال، وهذه الاستراتيجيات تشمل الطبعة المادية (اختيار الحر، وطاقة الإطلاق)، وتصميم العزل (الرسمات، تشكيل النبض)، والمجال الرقمي (الجرائم التي تستخدمها شبكة المعلوماتية) وكثيرا ما يجمع تصميم النظام الأمثل بين عدة نُهج لتحقيق الوصول والقدرة المنشودين.

إدارة السلطة والتشريد

The simplest mitigation is to keep launch power below the nonlinear threshold, but this reduces the optical signal-to-noise ratio (OSNR) at the receiver. A balancing act is required. Dispersion management uses altern spbers with positive and negative dispersion to keep the accumulated dispersion near zero.

النماذج المتقدمة للتعديل

Format with lower top-to-average power ratios (PAPR) are inherently more resilient to Kerr nonlinearities. Differential phase-shift keying (DPSK:] and differential quadraft

التعويض الرقمي عن عدم التقادم

(أ) إذا كان جهاز استقبال متماسك يُمكن من تقنيات قوية لتخفيف الأثر الرقمي. Digital backpropagation (DBP) [FLT:]

Fiber Design Innovations

(أ) يمكن للألياف المتخصصة أن تقلل من معامل الغموض غير الخطي (غاما) بزيادة المساحة الفعالة () أو باستخدام هياكل ممزقة بواسطة الألياف

تقنيات الاستلام - الجانب

IndisLK[igLT] improvements at the receiver itself can also mitigate nonlinearity effects. Using avalanche photodiodes (APDs) instead of PIN diodes can improver sensitivity, allowing lower launch power. Optical filterterter

المستقبل توجيهات وجبهة البحوث

ومع اقتراب معدلات البيانات من 1 قنابل لكل موجة وما فوقها، فإن التقنيات التقليدية للتخفيف من آثار تغير المناخ تصل إلى حدودها، وتستكشف البحوث عدة سبل واعدة للدفع إلى ما يتجاوز الحد الأقصى للقدرة غير المباشرة للألياف الموحدة الأحادية الحركة.

تعليم الآلات من أجل التخفيف من حدة التلوث غير الخطي

ويجري تدريب نماذج التعلم العميق، بما في ذلك الشبكات العصبية المتقاربة والتكرارية، لتحديد وإلغاء التشوهات غير الخطية في الوقت الحقيقي، ويمكن لهذه النماذج أن تتكيف مع مختلف ظروف القنوات - مثل التغيرات في قوة الإطلاق أو نوع الألياف - ويمكن أن تفوق المقاييس التحليلية مثل الـ دي بي ب بنفس التعقيد، ويتمثل التحدي في تنفيذها في نماذج ذات قدرة منخفضة، عالية السرعة يمكن أن تواكب مع المئات من الشبكات.

مركبات متعددة الأبعاد فضائية ومركبات خفيفة - موديل

ويمكن أن تظل الطاقة لكل طريقة منخفضة، مما يقلل من المحرك غير الخطي لكل قناة، ويحول التحدي الذي يواجهه التعدد في مجال القدرات إلى مشكلة موازية مكانية، حيث تعمل كل قناة فضائية على مستويات متوسطة السرعة ومستوى الطاقة، ويظل الاتصال غير المباشر بين أجهزة الاتصال اللاسلكية غير الساحلية مصدر قلق، ولكن لا يزال يُعنى بذلك.

خاتمة

فالعدم الحر هو واقع لا مفر منه في نظم الاتصالات البصرية العالية السرعة، مما يؤثر مباشرة على سلامة الإشارة التي لوحظت في جهاز الاستقبال.

المراجع الخارجية: ]