Table of Contents
مقدمة: مؤسسة الاتصالات البصرية الموثوق بها
وفي عالم اليوم المترابط اتصالاً كبيراً، فإن نقل البيانات على الألياف البصرية يشكل العمود الفقري للاتصالات السلكية واللاسلكية العالمية، والهياكل الأساسية على شبكة الإنترنت، والحساب السحابي، حيث أن مشغلي الشبكات يتجهون نحو 400 غموض، و 800 غموض، وحتى 1.6 طن من النسيج الافتراضي، تصبح سلامة الإشارة البصرية العامل الوحيد الأكثر أهمية الذي يفصل بين نسبة قوية من الإشارات الفاشلة.
وتوفر هذه المادة استكشافاً موثوقاً عميقاً للشبكة: ما هي، ولماذا يهم أكثر من أي وقت مضى في النقل السريع، والعوامل التي تتدهور، والمهندسين المعنيين بالاستراتيجيات العملية الذين يستخدمونها للحفاظ عليها، وما إذا كنت مهندساً للشبكة أو مهندساً ميدانياً أو طالباً للاتصالات البصرية، فإن إدارة ديناميات البرمجيات ستجهزك لتوليد روابط أسرع وأبعد وأوثق من الألياف.
ما هو معدل الإشارة إلى الضوضاء؟
ويعرَّف البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر بأنها نسبة قوة الإشارة البصرية إلى قوة الضوضاء التي تقاس في نطاق مرجعي موحد.() وعادة ما يكون نطاق التردد المرجعي 0.1 نانو متر (أي ما يعادل حوالي 12.5 غيغاهيرتز في 1550 نانوغرام) - وهي اتفاقية يضعها الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية.() والصيغة على التوالي:
OSNR (dB) = 10 × لوج 10 (P signal / P noise) ]
(أ) إذا كانت P signal] هي قوة الذروة للإشارة البصرية و]P noise]] هي قوة الضوضاء المتكاملة عبر نطاق التردد 0.1 نانوم: 1، يشير ارتفاع قيمة العلامات إلى إشارة أنظف مع انخفاض التلوث من مصادر الانبعاثات البصرية المضللة (ASE) من المصادر.
وفي الممارسة العملية، يقاس نظام الأمن العام عند نهاية جهاز الاستقبال بعد أن تخترق الإشارة عدة أنواع من المضخمات الألياف والبصرية، ويمكن للمحللين المتحركين للطيف البصري والمتلقين المتسقين أن يبلغوا مباشرة عن نظام " البرمجيات " ، ويميزون في كثير من الأحيان بين الإشارة والضوضاء باستخدام تقنيات الفرز المخفف أو قياس الحد الأدنى للضوضاء في المناطق المدارية غير المجهزة)٠٠٤(
ومن المهم ملاحظة أن البرمجيات المتعددة الجنسيات تختلف عن نسبة الإشارة الكهربائية إلى الأرقام، وأن البرمجيات المصدرية للكهرباء هي مقياس بصري بحت؛ وبعد الكشف عن الصور، تتوقف SNR على ضوضاء أجهزة الاستلام، والآثار الحرارية، والضوضاء المشتعلة، غير أن البرمجيات المصدرة للسواتل في معظم النظم السريعة، هي العامل الغالب الذي يحد من الأداء لأن الضجيج من كل جهاز من أجهزة الإرسال تراكمية.
لماذا تُعنى "أوزنر" بـ "النقل السريع للبيانات"
وقد أدى الطلب الذي لا هوادة فيه على ارتفاع معدلات البيانات إلى زيادة أهمية نظام تبادل البيانات، وفي ١٠ جبزات، يمكن أن يُترك التركة على نظم المفاتيح المتحركة أن تتساهل مع نظام تبادل البيانات في مرحلة منخفضة إلى ١٢ درناً لأن نطاق الترددات في المستقبل ضيق، وأن تكون التعبئة بسيطة، وأن نظم ال ٤٠٠ غيبوبة تستخدم شكلاً ثنائياً - متغيراً في شكل التردد ١٦ -
الأثر على معدل الرعب في بيت
إن أكثر النتائج المباشرة للناقلات النووية المنخفضة هي ارتفاع معدل الخطأ، فكل مضخم بصري يضيف ضوضاء من نوع ASE؛ وبعد الكثير من المذابح المتضخمة، يرتفع الحد الأدنى للضوضاء بشكل يتناسب مع عدد المضخمين، وعندما ينخفض معامل النقل غير المباشر إلى مستوى أعلى من عتبة النظام، يبدأ الفشل في معامل الانتقال من الدرجة الثانية، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء غير صحيحة.
الحد الأقصى للتوقف عن نقل الانبعاثات
وتقضي الوكالة مباشرة بأن تصل وصلة غير قابلة للتحقيق من الرابط البصري، لأن هذه الضوضاء تراكمت بشكل متواز مع كل مرحلة من مراحل الضخ، يمكن أن تقارب البرمجيات النووية في جهاز الاستقبال على النحو التالي:
OSNR receiver œuvernement P out — NF – 10 log10(N) – 10 log10(hve f)]
(أ) إذا كان P]([FLT:]) هو قوة إنتاجية أكبر، هو رقم الضوضاء، N هو عدد البلازما
Capacity Scaling with Modulation Format
إن نظرية شانون - هارتلي تذكرنا بأن القدرة على القناة تناسبية مع هامش النقل الذي يبلغ ١ + ر. وفي نظم التصوير، فإن الكفاءة الطيفية القابلة للاستعمال )التحويلات لكل ثانية لكل هرتز( ملزِمة بشدة بالتنقل من QPSK )٢ ب/Hz( إلى ١٦ وحدة من وحدات الضبط الآلي )٤ بوصات/هرتز(
القدرة على التكيف مع العيوب غير المباشرة
ولا يقتصر الدفاع عن ارتفاع مستوى البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر على الدفاع عن الضجيج من هذه الأجهزة فحسب، بل يوفر أيضاً حاجزاً ضد عدم خط الألياف مثل العزلة ذاتياً، والتعديلات الشاملة لعدة مراحل، وعندما ترتفع القدرة على الإشارة لتحسين النظام الوطني للأخشاب، فإن الآثار غير الخطية تصبح أقوى، مما يؤدي إلى مبادلة أساسية، وهذا هو مصدر " قوة الإطلاق الضوئي " لكل نطاق من هذه النظم:
العوامل التي تتدهور
إن تدهور قدرة المهندسين على مواجهة الكوارث أمر لا مفر منه في أي شبكة متضخمة بصرامة، ولكن فهم الأسباب الجذرية يسمح للمهندسين بتصميم تدابير مضادة، والعوامل التالية هي الأكثر تأثيرا.
الرقم المبلِّغ ورقم المواصفات
ويحدث كل مضخم للألياف المحتوية على الكبريتات الضوضاء بسبب الانبعاث التلقائي، ويزيد رقم الضوضاء في جهاز التصفير، الذي يتراوح عادة بين 4 و6 د.ب في حالة الأجهزة الحديثة لإدارة الديون، حجم الأشعة فوق البنفسجية في كل مرحلة، ويزيد عدد المضخمات التي تضاعف أرقام الضوضاء الطويلة مع أرقام ضوضاء سعة النطاق، وإن كانت أكثر تعقيدا.
Fiber Attenuation and Span Length
إن فقدان الألياف البصرية )حوالي ٢,٠ من الدي بي/كوم في ١٥٥٠ ميلا من أجل الألياف الموحدة ذات الحركة الواحدة( يحدد مدى كسب المضخم الذي يجب أن يوفره، ويحتاج ارتفاع السندات، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الضوضاء، ويقلل من الخسارة في نطاقات الكم باستخدام ألياف منخفضة )مثلا، النسيج الأساسي في الغليان، ويحسن بصورة مباشرة التراكمي(
جيم - الخسائر في النوعية والمكونات
ويضاف إلى ذلك فقدان الإضافة أن هناك ما يزيد من قوة زيادة في حجم الخسائر، إذ أن نصف دناني واحد من الخسائر الزائدة يمكن أن يقلل من إجمالي الناموسيات المتناقلة بمقدار 0.5 دنانير في وصلة متعددة الأغطية، تصل إلى حد مهينة عشرات الكيلومترات، كما أن التفتيش المنتظم والتنظيف للوصلات، فضلا عن استخدام المواصف المنخفضة الصمامات، هما من الممارسات غير القابلة للاستمرارية ولكن فعالة للغاية.
التشتت و PMD
وفي حين أن التشتت الكرومي وتشرد نمط الاستقطاب لا يضيفان الضوضاء مباشرة، فإنهما ينشران الإشارة في الوقت المناسب ويتسببان في تدخلات بين النسيج، وعندما تقترن هذه الآثار غير المباشرة، يمكن أن تقلل من هامش البرمجيات المتعددة الأطراف، لأن جهاز الاستقبال يجب أن يكافئ القناة، التي يمكن أن تضخ الضوضاء، كما أن وحدات التعويض عن التشت، أو التعويض الرقمي، هي نماذج متماسكة.
التدخل والتعقب عبر الحدود
وفي نظم متعددة التكثيف الموجي للقراءة، فإن القنوات التي تُقام في 50 جيهرتز أو 25 جيهرتز معرضة للاعتراض الخطي من القنوات المتاخمة، كما أن فرز الاضطرابات في المفاتيح الانتقائية الموجية ينتج أيضاً تداخلاً يضيف إلى الحد الأدنى من الضجيج، ويقلل فعلياً من البرمجيات المتشابكة التي تتراكم على العديد من الأجهزة.
عدم وجود خط
وكما ذكر آنفا، فإن سلطات الإطلاق العالية التي تهدف إلى تعزيز التشويش غير الخطي (مثل الخلط بين الموجات الأربع والاختلاط بين المراحل) وهذه التشوهات تبدو كعقوبات ضوئية في جهاز الاستقبال ولا يمكن إزالتها بواسطة التصفية البسيطة، والتفاعل بين النظم غير المباشرة معقد، ولكن الأثر الصافي هو أن تحسين نظام البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر من نماذج الارتداد (AOS) يؤدي في نهاية المطاف إلى تفريق القوى.
OSNR in Modern Coherent Systems
:: ظهور إدارة متماسكة للكشف عن الاختلالات، وهي إدارة ثورية للأجهزة الاستلامية، حيث يلتقط المتسقون كلا من نطاق الحقل البصري ومرحلة منه، مما يتيح التعويض الرقمي عن العاهات الخطية واستخدام أسلوب الضبط العالي، غير أن متطلبات البرمجيات والشبكة أكثر صرامة، كما أن أساليب القياس أكثر دقة.
Coherent vs. Direct Detection
(أ) أن نظم التبشير السابقة تستخدم الكشف المباشر وتعتمد على نظام البرمجيات المتناثرة بواسطة جهاز تحليل الطيف البصري، وفي نظم متماسكة، يمكن لمجهز الإشارات الرقمية أن يفصل الإشارة عن الضوضاء التي تستخدم التنوع الاستقطابي والتحولات السريعة التي تُستخدم في نظام " الاختلالات " () حيث إن مفهوم " (G-OSNR) " (الضوضاءة غير متغير) قد نشأ فقط.
العقوبات التي تفرضها القوات المسلحة للأخشاب المدارية من متحولين إلى مسلمين ومنتصبين
وتفرض أجهزة مرسلة مجيبة حديثة عقوبات على جهاز الأمن العام بسبب إرسال خطوط الليزر، والانجراف المتحرك، والأخطاء الكمية التي ترتكبها لجنة مكافحة الفساد/لجنة مكافحة التصحر، وبالنسبة لنظام الأشعة فوق البنفسجية ذي الـ 64، يجب أن يكون موقع خط الليزر دون 100 كيلوهيرتز لتجنب فرض عقوبة شديدة على أجهزة الاستطلاع، وكذلك استخدام أجهزة الموجة الأمامية في الترددات المتوسطة والجهاز المزود بالأشعة فوق البنفسجية.
استراتيجيات لتحسين نظام الطاقة الكهربائية
ولدى المهندسين مجموعة أدوات غنية لتعظيم قدرة الشبكة على أداء مهامها على امتداد دورة الحياة الشبكية، وتطبق الاستراتيجيات التالية من مرحلة التصميم من خلال العمليات الجارية.
استخدام أجهزة التضليل ذات الأرقام المنخفضة ورامان
واختيار إدارة الشؤون الاقتصادية والاجتماعية التي تقل عن 4.5 من الدي بي (أو أقل من ذلك بالنسبة للمضخات المغمورة) هو الخطوة الأولى، وبالنسبة لوصلات النقل الجوي والغواصات التي توزع على راكان، فإن تضخ خامان يُستخدم: يُطلق سعة الليزر عالية الطاقة في الألياف، مما يتيح زيادة على طول نطاق التردد بدلا من نقطة انفصام من حيث الفائدة().
تحقيق الاستخدام الأمثل لـ Span Lengths و Power
وباستخدام طول الطول الأمثل )نحو ٨٠-١٠٠ كيلومتر للنظم الأرضية( يتكون من تكاليف أكبر وأداء من نظام العمليات النووية، وتُستخدم قوة الإطلاق قاعدة " ثنائي الفينيل متعدد الكلور لكل ١٠٠ كيلومتر " من الإبهام أو النموذج الأدق، ويمكن لتشكيل تركيبات التراكم الافتراضي أن يكيف بشكل دينامي شكل التعبئة بحيث يضاهي سعر التداول المتاح.
Deploy Forward Error Correction (FEC)
وقد أصبح من الضروري اتخاذ قرارات صعبة ومرنة بشأن خوارزميات الجماعة الاقتصادية الأوروبية، إذ يمكن أن تصحح رموز الجماعة الاقتصادية الأوروبية الحديثة (مثلاً، LDPC التي تحتوي على زينة السلالم) وحدات خفض الانبعاثات قبل بدء تشغيل السفن بنسبة 10-2، مما يقلل بصورة فعالة من احتياجات عملية إعادة التأهيل الذاتي الوطني بنسبة 2-3 إلى 3 إلى 3 إلى 15 في المائة، كما أن " شبكة المعلومات المالية " كثيراً ما تحدد بعبارات البرمجيات البرمجيات.
إدارة التشرّد وعدم الترّب
ويقضي التعويض عن الانحراف عن طريق تجهيز الإشارات الرقمية في أجهزة استقبال متماسكة على الحاجة إلى أجهزة الاتصال اللاسلكية الداخلية التي تضيف في حد ذاتها الخسائر والضوضاء، ويمكن أن يسترد التعويض غير الخطي باستخدام أجهزة التكييف الرقمية المزودة بالأجهزة المكافئة القائمة على فولتيرا ما يصل إلى 1 إلى 2 من وزن الجسم من هامش البرمجيات الحرة والمفتوحة المصدر في وصلات عالية الطاقة.
حافظ على المسار الضوئي النظيف
ويُعد التفتيش والتنظيف بانتظام، وتقليص الخسائر في البقعة، واستخدام الحبال المنخفضة التكلفة منخفضة التكلفة ذات التأثير المفرط، كما أن عمر العجلات والنحلات تتدهور أيضاً؛ وتخفض الألياف الحديثة الحساسة من حيث اللزوم الخسائر التي يمكن أن تحلق من 0.1 إلى 0.2 د.ب لكل صفيحة.
رصد شبكة " أوز إن آر " في الشبكات الحية
ولا غنى عن رصد البرمجيات العنيفة باستمرار لكشف الأخطاء وتحقيق القدرة على النحو الأمثل، وقد قيست المحللات الضوئية تاريخياً الطيفية (OSA) بمسح الطيف وافتراض أن الحد الأدنى للضوضاء بين القنوات كان ثابتاً، غير أن مقياس الترددات المتماسكة المعروفة بين قنوات التردد GHZ Spacing وضيق النطاق في أجهزة القياس غير المستقرة، لم يعد الحد الأدنى للضجيج - مما يؤدي إلى تقدير دقيق لأسلوب البرمجيات المعروفة لقياس الترددية.
وتستفيد الشبكات المحددة للبرمجيات من بيانات البرمجيات الحالية من أجهزة الإرسال لتكييف شكل التناوب تلقائيا، أو التركيز المسبق، أو إعادة توجيه حركة المرور قبل وقوع خطأ، وهذه المراقبة المغلقة هي أحد العوامل الرئيسية التي تتيح الشبكة البصرية المستقلة.
خاتمة
أما نسبة الإشارة الضوئية إلى المصابين بالمرض فلا تزال حجر الزاوية في نقل البيانات العالية السرعة على الألياف، حيث أن معدلات البيانات تتجاوز 400 غبر إلى 1.6 دبلوم، فإن الحساسية تجاه نظام الرصد الشامل للسواتل أصبحت أكثر حدة، ويجب على المهندسين أن يفهموا فيزياء تراكم المواد الغذائية، والمبادلات مع عدم خط الألياف، وتأثير نوعية العناصر من أجل تصميم شبكات قادرة على الاستمرار في الأداء.
For further reading on OSNR fundamentals and modern implementations, refer to IEE standards], ]Corning’s fiber resource library, and the Fujitsu optical networking technology gate.