تأثير التفكك في طريقة الاستقطاب على التلقي السريع

وفي شبكات الاتصالات البصرية الحديثة، تُعتبر سلامة الإشارات أمراً بالغ الأهمية لتحقيق نقل البيانات بسرعة عالية وبدون أخطاء، ومن بين العاهات العديدة التي تتدهور الأداء، يُظهر اختلال الحركة في نهاية المطاف ظاهرة صعبة للغاية، لا سيما وأن تصميم معدلات البيانات يرتفع إلى الخيمة والمئات من الكبائن الغامضة في الثانية.

فيزياء انتشار الحركة

إن هذه الألياف الموحدة التي تستخدم في الاستقطاب ليست ذات طريقة واحدة حقا، بل إنها تدعم فعلا أسلوبين لاستقطاب العظام يترسخان في الألياف المثالية، وقيمتها تماما، غير أن الألياف الواقعية لها آثار على الاقتصاد الجزئي - مثل الاضطرابات الوبائية الأساسية، والإجهاد الداخلي، والاختلاف الجيولوجي المعروف باختلاف الاختلاف.

الإنجاب والدول الرئيسية للاستقطاب

وعندما ينشر الضوء من خلال ألياف ذاتية الارتداد، يسافر عنصران مُستقطبان بشكل عشوائي بسرعات مختلفة قليلا، وعلى مدى طول الألياف، يُسمى التأخير المتراكم في الوقت بينهما تأخير الفريق التفاضلي، لأن التداعيات الثنائية تتباين بشكل عشوائي على طول الألياف (في الحجم والتوجه) بسبب التقلبات البيئية والظواهر غير الرسمية، وهو ما يعنيه العرض الإحصائي الذي يُعرض عليه " DG " .

ومفهوم الدول الرئيسية للاستقطاب هو محوري لفهم إدارة شؤون الإعلام. ففي موجة معينة، توجد دولتان استقطاب للمدخلات الطاغية تكون نواتجهما مستقلة عن التباينات الموجية الصغيرة، ويمكن، بالنسبة لأي نبضات تعسفية، التخلص من الناتج في هذين العنصرين من نظام دعم البرامج، حيث يعاني كل منهما تأخيراً جماعياً يعادل نصف مكونات الـ دي.جي.دي.

فرق مختلفة

ومتوسط الـ دي جي دي هو الفرق الفوري في وقت النشر بين برنامجي دعم البرامج، وبينما يتفاوت بمرور الوقت والتواتر، فإن المتوسط الإحصائي للدي جي دي - متوسط الدي دي - يحدد البارامتر الذي يمتد من الألياف إلى نصف الكرة الأرضية (في وحدات من طراز ps/km) ويحدّد مصنّعو المركبات متوسط الديجينات المتوسطة الأجل لوصل معين، مثلاً، قد يكون لـه ألياف عصري منخفض جداً.

الأثر على التلقي الضوئي

ويكمن جوهر التأثير الضار الذي أحدثه جهاز PMD في كيفية تشويه الموجة الضوئية التي تصل إلى جهاز الاستقبال، وفي نظام الاتصالات الرقمية، يجب أن يُعين المتلقي بصورة صحيحة كل فترة من فترات الاستلام وأن يقرر ما إذا كان قد تم نقل إشارة " صفر " أو " ١ " ، وحيث أن جهاز PMD يوسع من النبض البصري، فإن الطاقة من فتحة إلى حد بعيد يمكن أن تتسرب إلى فتحات المتاخمة.

معدل الجرم

ويفرض قانون منع الحمل عقوبة على السلطة: الاحتفاظ بعقوبة معفاة من مادة الـ BER (مثلاً، 10( ^{- 12})، ويحتاج جهاز الاستقبال إلى قوة بصرية أعلى مقارنة بعلاقة خالية من الـ PMD، ويتوقف حجم هذه العقوبة على معدلات الـ دي. دي. دي.

الاعتماد على معدل النموذج والبيانات

وتختلف آثار هذه المادة بصيغة تعديل، إذ إن عدم العودة إلى الصفر (NRZ) أوك يعاني بدرجة أكبر من نظام المعلومات المتكامل الذي تستخدمه إدارة عمليات حفظ السلام أكثر من أشكال متقدمة مثل التغيُّر التدريجي أو الاختلالات الكمائية، ولكن حتى هذه النماذج ليست محصنة، ولا سيما في ارتفاع معدلات الرموز، مما يؤدي إلى حدوث تجاوزات في مرحلة الكم.

النظم العالية السرعة: 40G, 100G, and Beyond

وفي فترة الأربعين من هذا النظام كانت الأولى لمواجهة تحديات خطيرة في مجال مكافحة منظومات الدفاع عن النفس، إذ أن العديد من الألياف القديمة أظهرت قيماً متكافئة في مجال أسلحة الدمار الشامل كانت مقبولة في 10 جبزات، ولكنها تسببت في عقوبات غير قابلة للطاقة في 40 قفصاً، وهذه المشغلات القسرية إما أن تحل محل الألياف أو تنشر أجهزة قياسية للأجهزة المحمولة، ومع ذلك فإن عملية التجهيز لا تزال متماسكة.

العوامل التي تؤثر على أسلحة الدمار الشامل

ودليل إدارة المبيدات ليس معيارا ثابتا، وهو يعتمد على عوامل مادية وبيئية كثيرة، فهم هذه التأثيرات أمر حاسم للتنبؤ بآلية التعبئة PMD وإدارتها في وصلات منشورة.

التأثيرات الصناعية

والسبب الأساسي في الإفراط في التذبذب هو عدم التماثل الجغرافي في الألياف الأساسية والمشابه، فالتغيرات في الشظايا الأساسية، والإجهاد الناجم عن المواد المكدسة، والعيوب التي أدخلت أثناء عملية السحب تسهم جميعها في الإكرام المحلي، فالمركبات التي لها عمليات تصنيع عالية التماثل تنتج آثاراً ثنائية أقل من الدي.

الضغط البيئي والتمهيد

إن الضغط الميكانيكي على الكابل - من التركيب أو تحميل الرياح أو الحركات الجوفية - يغير الوضع السلحفوي للألياف، ويغير من انتكاسته، وتقلبات الحرارة تسبب التوسع والانكماش الحراريين، مما يؤدي إلى زيادة الحد من توزيع الإجهاد، وهذه الاضطرابات يمكن أن تغير الفأس المحلية في نظام دعم البرامج، وطول مدة الـ دي.

تبعية الوفرة

ويتوقف جهاز تحديد الهوية على الموجات المتأصلة، إذ تتغير نظم التخطيط والإدارة العامة مع تطور الموجات، وهي ظاهرة معروفة باسم التفضيل في المجموعة، وقد ترى كل قناة قيمة مختلفة من حيث الموجات المتوسطة، وفي حين أن متوسط الدي جي دي دي دي يمتد عادة على نطاق الموجة، فإن الدي جي دي جي دي في قناة معينة يمكن أن يكون أعلى مما ينجم عن ذلك من آثار متوازية.

قياس ووصف أسلحة الدمار الشامل

ويعد القياس الدقيق لجهاز تحديد الهوية أمرا أساسيا لتأهيل الألياف وكفالة أداء الرابط، وتوجد عدة طرق موحدة، لكل منها مبادلات سريعة ودقيقة وتعقيد.

طريقة تحليل ثابتة

وهذه التقنية تُقيس انتقال الطاقة من خلال جهاز استقطاب كوظيفة من وظائف الموجات، ويمكن، من خلال تحليل دورية الكثافة المُنقلة، استخلاص الـ دي جي دي، وهو أمر بسيط وغير مكلف، ولكنه يوفر فقط متوسطاً للدي جي دي على مدى الموجة، ويراعي الخسارة المعتمدة على الاستقطاب.

جونز ماستراكس إيغناناليس

ويقيّم أسلوب تحليل جونز ماتريكس إيغناناناسي بصورة مباشرة الولايات الرئيسية ودي جي دي في عدة موجات، ويحتاج إلى مصدر ليزري قابل للوحدة ومقياس مقياس، ولكنه يولد الناقل الكامل للديوكس (DGD و PSP orientation) في الموجة الواحدة، وهذا هو الأسلوب المفضل للوصف الدقيق للديوكسين متعدد الكلور، وهو محدد في معايير من قبيل I-TU3-50.

الطرائق المتقطعة

ويمكن أن يقيس التقاطع اللاانساني الخفيف درجة الدي دي من خلال تحليل التسيير الآلي للإشارة البصرية بعد نشر الألياف، وهذه الطريقة سريعة وقابلة للتطبيق على الألياف المثبتة، ولكنها لا توفر سوى متوسط الدي جي دي وحساسية للضوضاء، وعلى الرغم من ذلك، كثيرا ما تستخدم للاختبار الميداني بسبب قدرتها على النقل وسرعة سرعة.

For detailed information on PMD measurement standards, refer to the ITU-T G.650.1 recommendation] and the ]IEC 60793-1-48 standard.

Mitigation Techniques

وتشمل مكافحة أسلحة الدمار الشامل مزيجا من تصميم الألياف، والتعويضات البصرية، والتجهيز الإلكتروني/الرقمي، ويعتمد الاختيار على معدل بيانات النظام، وتركة الألياف، والقيود المفروضة على التكاليف.

تصميمات المركبات ذات القدرة المنخفضة على إحداث الاحترار

ويتمثل النهج الأكثر مباشرة في استخدام الألياف ذات الضعيف المتأصل في PMD. Modern G.652.D and G.655 fibers incorporate improved core geometry and stress management to achieve PMD coefficients as low as 0.02 ps/√km. For new installations, specifying ]-PMD fibers from manufacturers like OFS, Corning, or Fujikura]

التعويض عن التشتات الإلكترونية

وفي نظم الكشف المباشر التي لا توجد فيها استقبال متماسك، يمكن للمساوئ الإلكترونية أن تخفف من مبادرة PMD.D.D. Feed-forward equalizers (FFE) and decision-feedback equalizers (DFE) تطبق على الإشارة الكهربائية بعد الكشف الضوئي، ويمكنها أن تلغي كمية محدودة من الـ دي.دي.دي.دي.دي.تي تصل إلى 30 إلى 40 في المائة من الفترة القليلة، غير أن العقوبات على مستوى الدخل المتوسط غير كافية.

التعويض البديل عن أسلحة الدمار الشامل

وتستخدم أجهزة التعويض البصرية جهازاً لمراقبة التعبئة PMD يتبعه جهاز مراقبة الاستقطاب والعنصر غير المفرط لإلغاء الـ دي. دي. المتراكم، وتوضع هذه الأجهزة في نهاية جهاز الاستقبال وتكيفها الدينامي مع جهاز التحكم في الديموغرافي المميت، ويمكنها التعامل مع قيم الـ دي. دي. أكبر من قيمة الـ دي. دي.

الخوارزميات التناسبية والكشف عن المواظبة

وقد أدى جهاز استقبال متجانس إلى إحداث ثورة في التخفيف من حدة الاضطرابات الناجمة عن داء الديوكسين، حيث يمكن لهذا المكافئ أن يعوض عن كل من التشتتات الكرواتية والتعددية، بما في ذلك التكييف المستمر للجهاز DGDGDGDGI، وذلك عن طريق استعادة الحقل البصري (الدرجة الثانية)

Polarization-Maintaining Fiber

وبالنسبة للوصلات القصيرة والعالية الاحتمال (مثلاً في الأدوات المختبرية أو نظم الاستشعار)، يمكن استخدام الألياف المحتوية على الاستقطاب، ويحتاج الألياف المحتوية على الألياف إلى ترابط قوي (مثلاً من قضبان الإجهاد) يغلق مواءمتها مع استقطاب المدخلات، وفي حين يزيل الألياف من نوع PM من تفرق النبض الناجم عن PMD، فإنه يتطلب مواءمة أكثر تكلفة وتوخياً.

الاتجاهات المستقبلية و PMD في نظم الجيل المقبل

وبينما نقترب من 800 غموض و1.6 تيبس في كل موجة، تتقلص فترة الرمز إلى ثلاثة أرباع أو أقل، بل وحتى الألياف المنخفضة الديموغرافيا التي تبلغ 0.02 بوص/كغم، يمكن أن تتراكم عدة ثوان من الدي جي دي على المسافات عبر المحيط، ويكمن مستقبل إدارة PMD في تحقيق المساواة الرقمية المتقدمة والتعويضات القائمة على التعلم الآلى.

PMD in Digital Coherent Receivers

وقد يتعامل المتلقين المتجانسون بالفعل مع العديد من ثانيات الدي جي دي باستخدام المكافئات التكييفية مع عشرات الصنابير، وقد يستخدم المستقبل المتساويين الأطول (64 أو 128 صنابير) والأغولية الأكثر تطوراً مثل تقدير التسلسل الأقصى المحتمل للدفع بتحمل PMD إلى الأمام، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للتقديرات القائمة على التجربة أن تتبع التباينات بين الديوان والمنقولة في الهواتف النقالة أو الهواء.

التطوير المتقدم للتقلبات والتسامح بين أسلحة الدمار الشامل

وتزداد حساسية نماذج الضبط العالي مثل 64-QAM و256-QAM بسبب وجود مجموعات أكثر دقة من إشاراتها، غير أن تصحيح الأخطاء المتقدمة مع التشفير غير المتعمد يمكن أن يعوض جزئيا عن زيادة عقوبة الحد من الفقر، كما أن النظم الهجينة التي تجمع بين التعويض البصري مع نظام إدارة الدعم الميداني قد تشهد أيضاً عودة ظهور تطبيقات محدودة للغاية تكون فيها القدرة على تجهيز الطاقة الاستلامية محدودة.

إن البحث في أنواع الألياف الجديدة - مثل الألياف الضوئية ذات النوافذ المهبل - يوفر الأمل في الحد من الاضطرابات الناجمة عن إزالة الألغام، وهذه الألياف تُرشد الضوء في الهواء، حيث لا يُذكر الثقل، وإذا أصبحت قابلة للتطبيق تجارياً في الاتصالات الطويلة الأجل، فإن PMD قد تصبح مشكلة في الماضي.

For a deep dive into PMD and coherent compensation, the Optica Publishing Group provides numerous peer-reviewed articles on PMD mitigation in coherent systems].

خاتمة

ولا يزال التشت في حركة الاستقطاب من العوامل الحاسمة في شبكات الاتصالات البصرية العالية السرعة، وفي حين أن أثرها على دقة الاستلام كان مرة واحدة عاملاً يحد من 40 نظاماً من نظم تحديد المواقع، فإن التقدم في صنع الألياف وتجهيز الإشارات الرقمية المتسقة قد دفع حدود التسامح بين أسلحة الدمار الشامل إلى مستويات أعلى بكثير، ومع ذلك، ومع استمرار ارتفاع معدلات البيانات، فإن هذه المادة ستظل تتطلب اهتماماً من مصممي النظم.