فهم أثر التعويض عن التشت في المتلقينات البصرية

فهم أثر التعويض عن التشت في المتلقينات البصرية

وتشكل نظم الاتصالات البصرية أساس شبكات البيانات العالمية، وتدعم كل شيء من بث الفيديو إلى الحوسبة السحابية والبحث العلمي، ونظراً لأن طلبات عرض النطاق الترددي لا تزال ترتفع، يجب على المهندسين أن يتغلبوا على الحدود المادية الأساسية التي تضعف نوعية الإشارة على المسافات الطويلة، ومن بين هذه التحديات، يبرز التشت الكروماتي كعقبة رئيسية أمام الانتقال السريع والطويل المدى، وبدون إدارة دقيقة، فإن التفاوتات في الوصول إلى مستويات الحساسية.

وينشأ التشتت الكرومي لأن الرقم القياسي للانحلال في الزجاج الحريري يعتمد على الموجة التي ترتفع فيها الأضواء، وفي الألياف الموحدة التي تستخدم أحادية الحركة، يمكن أن تُعد عناصر مختلفة من الشباك المُرسلة بسرعات مختلفة قليلا، ونتيجة لذلك، يتسع نطاق النبض: فالطاقة التي تتركز في نافذة ضيقة، مما يؤدي إلى تداخل فترات زمنية متاخمة.

أساسيات التشتت المزمن

الصنف الطبيعي والرياضي

ويساهم في التشتت الكرومي في الألياف البصرية مساهمان رئيسيان: التشتت في المواد وتشتت الموجات، وينتج التشت في المواد عن الرقم القياسي للانتشار المعتمد على الموجات الفوقية للب الألياف، في حين أن تفكك الموجات ينشأ عن اعتماد استمرار نشر الموديل على الموجات الملوحة والجديات الأرضية النسيجية.

[FLT] dispert: D (ps/nm/km) quanfies the pulse broadening per unit length.[F6]

إن النظم الحديثة ذات السرعة العالية، مثل 400 Gb/s coherent links using dual-polarization phase-shift keying (DP-QPSK) أو 16 نموذجاً للكميات الكمائية (16-QAM)، لها أسلاك اختيارية قصيرة للغاية، وبالنسبة لـ 64 رمزاً من نوع Gbaud، فإن فترة الرمز تناهز 15.6 صفحة، ويمكن أن يؤدي الاختراق غير المكتمل إلى حد بعيد.

الأثر على سلامة الإشارة

التأثير الرئيسي للتفكك الكيميائي على جهاز استقبال بصري هو انتشار النبضات البصرية في الوقت المحدد، وفي نظام كشف مباشر محرك الكثافة، يدمج جهاز الاستلام الضوئي القوة البصرية الفورية، وعندما تتداخل النبضات، لا يمكن أن تميز دائرة القرار بين الحرف 1 ورقم صفر في نقطة التليف المثلى.

وبالنسبة للمستقبلين المتسقين، كثيرا ما يعوض التشت رقميا باستخدام المتساويين، ولكن الطرف المتناظر للصوت المغناطيسي لا يزال يستفيد من التعويض عن التشت البصري لخفض الاحتياجات الدينامية للمحولات الناجمة إلى الأرقام، وفي جميع الحالات، تتجاوز حساسية المتلقي وظيفة قوية من التشت المتراكم.

تقنيات التعويض عن التشت: نظرة في ديبث

Dispersion-Compensating Fiber (DCF)

DCF is a specially designed fiber that exhibits negative (anomalous) dispersion at 1550 nm, typically in the range of −80 to −160 ps/nm/km. By splicing a length of DCF into the transmission line, the accumulated positive dispervision of the standard fibervision is its broadbandle operation over

غير أن الصندوق المركزي لمكافحة التصحر يُحدث خسارة كبيرة في الإدراج (0.5 إلى 0.7 د/ك م)، ويتطلب زيادة التكسير البصري، ويضيف عقوبات غير خطية إذا كانت الطاقة التي تدخل إلى إطار التعاون الإنمائي مرتفعة للغاية، ويجب أن يوازن تصميم خريطة لتفكك قائمة على أساس الديموفلور بين الطول المتبقي لكل فترة، والتوسع في التصفيق، والتسامح غير الخطي.

Fiber Bragg Gratings (FBG)

وتوزع الأنياب البيرية ذات الألياف المزروعة التي تتفاوت فيها فترة الرعي بشكل متقطع على طول الألياف، وتظهر مختلف الألواح في نقاط مختلفة في الرعي، مما يؤدي إلى تأخير جماعي متحكم فيه، وينتج عن ذلك ازدهار إيجابي (فترة طويلة في نهاية المدخلات) تفكك سلبي، يلغي التشت الإيجابي في الألياف التي تنقل.

كما أن مجموعة الـ (FBGs) تقدم حجماً مدمجاً، وفقداناً منخفضاً في الإدخال (تمثل في إحداث درجة حرارة تبلغ 0.5 درجة مئوية)، والقدرة على تعويض قنوات موجية محددة في نظام إدارة الترددات العالمية، وهي جذابة بشكل خاص بالنسبة لشبكات المترو والوصول التي تكون فيها التكلفة والبصمات حرجة، وتسمح مجموعات من البرمجيات غير المتطورة بتعديلات الحرارية.

التعويض عن التشتات الإلكترونية

ويشير مركز البيانات إلى تقنيات تجهيز الإشارات المطبقة في المجال الكهربائي بعد الكشف بالصور الفوتوغرافية، وفي أجهزة استقبال متماسكة، تشمل عملية تجهيز الإشارات الرقمية مكافئة للتشتات الكرومية تستخدم أجهزة تصفية الدفع الزهيدة أو مكافئات الدونات التي تستخدمها الترددات لتلافي وظيفة نقل التشت الخطي، وبالنسبة لمتلقيي الفحص المباشر، فإن شركة " إي دي دي دي دي إن إيك " أقل فعالية لأن أجهزة الاسترجاع المعلومات تعمل بالأشعة هي

وتتمثل ميزة هذه الشركة في أنها لا تحتاج إلى عناصر بصرية إضافية، مما يقلل من التكلفة والتعقيد، إذ أن أجهزة النقل الحديثة المتسقة لـ 100 غيغاغرام/غرام وما بعده تعتمد كلياً على تعويضات التشت القائمة على أساس نظام الأفضليات المعمم، وتلغي الحاجة إلى استخدام عامل التحلل أو الغازات الفلورية في الخط البصري، غير أن شركة التعمير الاقتصادي تفرض قدراً كبيراً من استهلاك الطاقة وعقوبة التساهل: يجب على نظام الأفضل أن يجهز معدلات الرموز حتى 100+ Gbar.

البدائل والنُهج الهجينة

وتستخدم عملية التكوين في المرحلة البصرية عنصرا غير خطي متوسط النطاق (مثلا، الألياف غير الخطية) لتوليد نسخة من الإشارة، التي تبث بعد ذلك مع الانتقاص العكسي، ويمكن للمكتب في الوقت نفسه أن يعوض التشت وبعض الآثار غير المباشرة، غير أن التنفيذ العملي لا يزال يواجه تحديات بسبب الحاجة إلى قوة عالية للضخ والمواءمة الدقيقة.

وثمة نهج آخر يتمثل في استخدام السوليونات التي تُنفَّذ تحت إشراف النشء، حيث يحافظ التوازن بين التشت وعدم الترميز على شكل نبض على مسافات طويلة، وتتطلب النظم القائمة على سوليتون إدارة دقيقة للطاقة وتراعي الضوضاء والاختلافات في البارامترات.

وفي الممارسة العملية، تجمع نظم كثيرة بين أساليب التعويض المتعددة، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تستخدم رابطة طويلة الأجل عامل تركيز الدم لكل فترة للحفاظ على التفكك المتبقي منخفضاً، مع وجود خماسي كلور البنزين في جهاز الاستقبال من أجل ضبط دقيق، وشركة EDC في جهاز الاستقبال المتسق لمعالجة أي خطأ متبقي، ويتوقف الاختيار على التكلفة، ومعدل البيانات، والارتقاء بالمستوى، والارتقاء.

أثر التعويض عن التشت على الأداء البصري للمستقبل

تعزيز الوعي والحد من عقوبة الدولة

ويحسن الحساسية من حيث التأثير المباشر لتعويض التشت الفعال، إذ يمكن أن يعاني معدل خطأ بسيط (من 10 إلى 10 إلى 10 كيلومترات من الألياف القياسية) إلى 12 ) المتوسط المطلوب من القوة البصرية، وبدون تعويض، قد تعاني 10 من نوع Gb/s receiver من عقوبة السلطة تتراوح بين 2 و3 من وزن الجسم بعد 80 كيلومترا من الألياف القياسية، مع الحد الأمثل من التعويض من معامل التحلل الأحيائي.

التعويض عن الاختلال يوسع أيضاً فتح العين، ويتحسّن إغلاق العين الرأسي، ويتناقص جهاز التنظيف (التغيير المؤثر)، هذا يسمح لدائرة الاسترجاع على مدار الساعة، أن تغلق بشكل أكثر موثوقية، وبنسب منخفضة من الإشارة الضوئية إلى العلنية، وبالنسبة للمستقبلين المتسقين، فإن تحقيق التكافؤ في نظام إدارة الدعم الاجتماعي يمكن أن يعمل بأقل من التصورات، ويخفض استهلاك الطاقة قبل الاحتساب.

ارتفاع معدلات البيانات وطول فترات الصداع

وقد أدى الجمع بين أشكال التناوب المتقدمة والتعويض عن التشت إلى تطور النقل البصري من 10 غب/س إلى 400 غب/متر وما بعده، مثلاً، يتطلب 100 غيغاغرام/بلازما من طراز DP-QPSK وجود قدر ضئيل من الاختلالات، مما لا يتطلب سوى 0.1 نانوتر من الطيف، ولكن التفكك المتراكم على 000 1 كيلومتر، يتجاوز مجموع التعويض الافتراضي 000 17 متر.

وفي كابلات الغواصات، حيث يكون المباعدة بين المضخات محدودة، وتندر الطاقة الكهربائية، يظل التعويض عن التشت البصري ضرورياً، وكثيراً ما تستخدم سلاسل إعادة الإرسال الفرعية دي سي إيه في كل مسكن من مكررات حفظ خريطة تفرق يمكن التحكم بها، ويحد حساسية جهاز الاستقبال في المقام الأول من خلال ضوضاء متعددة الأطراف للانبعاثات غير المباشرة، وليس من التشتت.

التفاعل مع العيوب الأخرى

ولا يؤدي التعويض عن التشت إلى العزلة، إذ أن خريطة التشتت الأمثل يجب أن تمثل عدم وجود الألياف، والتشتت بالألوان، والضوضاء المتضخمة، ومثال ذلك أن وجودة النسيج بين الاختناق (G.653 أو G.655) تؤدي إلى الحد من الخلط بين الموجات التبعية الأربع في نظم إدارة النفايات بسبب سوء الارتداد التدريجي.

ويمكن للمستقبلين ذوي المكافئة الرقمية أن يتكيفوا مع أوجه عدم التكهن إلى حد ما، ولكن ذلك يتطلب مقاييس عالية التعقيد (مثلاً، التخلف الرقمي)، ويقلل التعويض البديل من العبء غير الخطي على جهاز الاستقبال، مما يتيح استخدام نظام الأفضليات المعمم والحد من الطاقة.

الاعتبارات العملية لتنفيذ التعويض عن حالات التشرّد

تصميم النظام وتخصيص المارجين

وعند تصميم وصلة بصرية، يجب التخطيط لتعويض التشت في ظروف أسوأ الحالات، ويمكن أن تؤدي التغييرات في درجة الحرارة، وشيخوخة الألياف والعناصر، والانحرافات الموجية إلى تغيير صورة التشت، ويخصص نظام مصمم جيدا هامشا للتشتت، يقاس في كثير من الأحيان بمقياس دقيق/م، ويمكن أن يتسامح مع ذلك، وبالنسبة لنظم الإدارة المتكاملة للتصحر، فإن الهدف النموذجي هو الحفاظ على الارتباط المتبقي بين Gpersion و100 PDC.

وفي وصلات متعددة الأصفاد، تتمثل استراتيجية مشتركة في " رسم خرائط التشوش " حيث يعوض جزئيا تشت كل صفعة ألياف في نهاية فترة الطول، مما يترك بقايا صغيرة، ويتراكم ما تبقى حتى جهاز الاستقبال، ويقيم هذا النهج بين أوجه عدم التقادم والاختلاف في البرمجيات، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تستخدم خريطة نموذجية 95 في المائة من التعويض عن كل فترة، مما يجعل نسبة أقل من الفارق في المائة.

العنصر والاختيار والتكلفة

(ب) إنّ وحدات الـ (دي.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.

وكثيرا ما تتوقف المبادلات بين التعويض البصري والإلكتروني على الهياكل الأساسية القائمة، وقد يواصل متعهدو الشبكات الذين يُتركون نظماً من 10 زاي استخدام إطار التعاون الإنمائي، في حين أن البنى الجديدة لـ 400 زاي قد تعتمد فقط على نظام الأفضليات المعمم المتماسك.

الاختبار والصيانة

وتحتاج نماذج التعويض عن التشت إلى اختبارات دورية لضمان تشغيلها في حدود المواصفات، إذ يمكن التحقق من دقة نظام التعويض الاستباقي على أساس التحلل التدريجي أو أساليب التفكك الاستباقية في وقت الرحلة، وينبغي رصد فقدان الإضافة لأنه يمكن أن يزيد بسبب الإجهاد الناجم عن التآكل أو الإقراض الجزئي، أما بالنسبة للمجموعات المالية، فلا بد من فحص التمزق المركزي في الموجات وفترات التأخّر في المجموعة، حيث يمكن أن تُحوّل في إطار نظام التعويض.

الاتجاهات المستقبلية في إدارة حالات التشرّد للمستقبل البصري

التعلم في مجال الآلات وتحقيق المساواة في العمل

ويجري استكشاف خوارزميات التعلم في مجال الآلات من أجل التعويض عن التشتات التكييفية في أجهزة الاستقبال، ويمكن للشبكات العصبية أن تتعلم استجابة القنوات غير الخطية وأن تعوض عن كل من التشت وعدم الترجيح معا، ومع أن هذه النهج لا تزال في مرحلة البحث، فإنها تعد بتبسيط تصميم جهاز الاستقبال وتحسين التسامح مع ظروف الربط المتباينة، فعلى سبيل المثال، يمكن لشبكة عصبية متكررة أن تكافئ علامة الأداء المشابهة على 10 غباد ب 4

الملاحون المتكاملون وصور السيليكون

وتتيح الصور الفوتوغرافية للسيليكون مساراً لإدماج محاسبي التشتت مباشرة على رقاقة الاستلام.() وستوفر الشركات أجهزة استقبال متماسكة ذات صلة بالسيليكون تشمل قسماً للتعويض عن التشت، مما يقلل من الحاجة إلى نماذج خارجية متماسكة للتكامل بين القوى.()

ما بعد التفرقة المزمنة: فرص التعويض الموحد عن الضرر

وسيتطلب النظام البصري في المستقبل التعويض المتزامن عن حالات العجز المتعددة: التشتت الكرومي، وتفكك حركة الاستقطاب، والتشويه غير الخطي، وربما التلويث في التوقيت، وسيكون النهج الإلكتروني الموحد أو البصري الذي يعالج جميع هذه الآثار حاسما في توسيع نطاق الربط بين المدار الثاني والثاني، وإجراء بحوث بشأن المعالجة الضوئية للثبات الفلورية باستخدام موصلات النور الضوئية المكانية أو الكريستالة السائلة على السيليكون (LCO).

وفي الأجل الطويل، قد يتطلب المتلقين المحدود كمياً تعويضاً عن التشت الذي يحفظ الاتساق الكمي للدولة، وبينما يبرز هذا المجال وجودياً، يبرز أن إدارة التشت ستظل من الانضباطات الهندسية الحيوية مع تقدم تكنولوجيات التصوير الضوئي.

خاتمة

ولا يقتصر التعويض عن التشت على مجرد تفاصيل تقنية في تصميم أجهزة استقبال بصرية؛ فهو عامل تمكيني أساسي من الاتصالات العالية القدرة، والاتصالات الطويلة المدى، فهم التشتت الكرواتي، وتسيير تعويضها - سواء عن طريق النسيج أو الرش بالنسيج أو النسيج الاصطناعي أو التكافؤ الإلكتروني أو النُهج الهجينة - يعتمد على أشكال متينة من البيانات وقليلة التكلفة في المستقبل.

ومع انتقال الصناعة إلى 800 غب/ق و1.6 تب/إشارات، فإن التفاعل بين التشتات وغيرها من العاهات سيزداد أهمية، وسيكفل استمرار الابتكار في كل من المكونات البصرية وتجهيز الإشارات الرقمية أن يواكب أجهزة الاستقبال البصرية الطلب غير الملموس على النطاق الترددي، وبالنسبة لأي شخص يشارك في الربط الشبكي البصري، فإن من الضروري أن يُفهم بوضوح من مبادئ التعويض عن التشتت من أجل اتخاذ قرارات واضطرابات مستنيرة في نظام الأداء.

[الاستعراض:] [النشر الكامل] [النشر:]] بالنسبة لغطاء أعمق، يرجى الرجوع إلى توصيات الفريق العامل المعني بالتفاعل بين الألياف والشبكة العالمية لغسل الأموال [الشبكة]