הביקוש הבלתי-מעורר לפס רוחב פס הוא מאפיין מוגדר של העידן הדיגיטלי המודרני.מ- 8K וידאו הזרמת מחשוב ענן לרכבים אוטונומיים ואינטרנט של הדברים (IoT), כל היבט של חיינו המחוברים מסתמך על היכולת להעביר כמויות עצומות של נתונים במהירויות גוברות של אי-פעם.רשתות תקשורת אופטית, עמוד השדרה של האינטרנט הגלובלי, עלו באופן היסטורי כדי לעמוד באתגרים אלה באמצעות שילוב של רמות תצוגה גבוהות יותר, אך ורק על פני מערכת אופטית של יעילות אופטית גבוהה יותר, אך ורק על פני מערכת אופטית גבוהה יותר, אך ורק על פני כדוריות, אך ורק על פני כדוריות, אך ורק על פני כדוריות, על פני מערכת אופטית גבוהה יותר, על פני כדוריות, על פני כדוריות, על פני כדוריות, על פני השטח, על פני כדוריות, על פני כדוריות מתקדמות, על פני כדוריות, אך ורק על פני כדוריות, על פני כדוריות, על פני כדוריות, על פני מערכת אופטית גבוהה יותר, אך ורק על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח,

גדרות פיזיות בסיסיות לשיעורי נתונים גבוהים

המסע לעבר שיעורי נתונים גבוהים אולטרה-גבוה מתחיל עם הפיזיקה של העברת אור דרך סיבים אופטיים. בעוד סיבי חד-פעמיים נותר אמצעי השידור של בחירה, הוא מטיל שלוש מגבלות קריטיות שהופכות להיות חמורות יותר ויותר כמו שיעור הנתונים: התעלות, פיזור, אפקטים לא ליניאריים.

ההרחבה Attenuation and Signal-to-Noise Ratio

אטנטונציה, אובדן הכוח האופטי כאור נע דרך הסיבים, מנוהל ברשתות מודרניות על ידי סיבים erbium-doped סיבים מגבר (EDFAs) עם זאת, בשיעורי נתונים אולטרה-גבוהים, הצטברות אופטית הנדרשת ל-noise יחס (OS) ב-Frenchation מתקדם, אך בסופו של דבר מגבירה את הפורמטיביות הנוכחית של מערכת מסחר (R) באופן דרמטי יותר מאשר אפקט של חומר נפץ), או קיבולת גבוהה יותר מעצימה (R) של חומר נפץ (R) של חומר נפץ (מהפכה) של חומר נפץ) ו-A) מעצימה (מגברית (מגברית (מגברה יותר) של חומר נפץ) של חומר נפץ גבוה יותר) של חומר נפץ גבוה יותר) של חומר נפץ גבוה יותר) בתבנית אבטחה גבוהה יותר מעצימה (מגברית (מספקית (מספקית (מהפכה של חומר נפץ) של מערכתית (מהפכה של מערכת אבטחה גבוהה יותר) בתבנית אבטחה גבוהה יותר של מערכת אבטחה גבוהה יותר של מערכת אבטחה נמוכה יותר) של חומר נפץ (מהפכה של מערכת אבטחה גבוהה יותר) של מערכת אבטחה גבוהה יותר של חומר נפץ גבוהה יותר) בתבנית אבטחה גבוהה יותר) בתבנית אבטחה גבוהה יותר

דיספרסון: בעיה רב-אפושה

Dispersion כבר זמן רב גורם מגביל שידור אופטי במהירות גבוהה. שתי צורות עיקריות קיימות: פיזור chromatic (CD) ופיזור מצב קוטבי (PMD) פיזור Chromatic, הנגרמת על ידי מדד קירור תלוי גל של סיבים, תוצאות ברכיבים מתקדמים של מדדים ספקולטיביים שונים של ראש ממשלה נודד במהירויות שונות, המוביל לפעום והתערבות בין- IIS ב- CDASTI) יכולות להגדיל את רמות גבוהות יותר של לחץ דם נמוכות יותר של לחץ דם נמוך יותר (אך באופן משמעותי יותר של לחץ דם נמוך יותר של לחץ דם נמוך יותר, בעוד ש-CDC).

השפעות לא ליניאריות: צוואר הבקבוק האולטימטיבי

אולי האתגר המובס ביותר בשיעורי נתונים גבוהים הוא תחילת סיבים שאינם לינאריים.כאשר כוח אופטי גבוה – לעתים קרובות הכרחי כדי לשמור על OSNR על קישורים ארוכים - אפקט הקר גורם לאינדקס השביר של הסיבים להשתנות עם עוצמת האות המדומה ביותר של שאנון (SPM), אך ורק על גבי שיטות עיבוד עצמיות (SPM), על ידי ניתוחי-D-PTS), ו-RGPSD-S (מחדש) אינם מסוגלים להפיץ מספר רב של תופעות לוואי (DPT) באופן מלא של פעולות מהירות (D) באופן מלא של צלילים דיגיטליים (מפרקים).

המונחים: level Limitations

מעבר לסיבים עצמם, המרכיבים האופטיים והאלקטרוניים המרכיבים טרנסג'סטרים מטילים מהירות קשה והגבלות רוחב פס.דוח את קצב הסמל למאות הג'יגהבאד דורש פריצות דרך במודולטורים, לייזרים, פוטודג'טים ואלקטרוניקה מהירה.

High-Speed Modulators

Lithium niobate (LiNbO3) Mach-Zehnder Modulators הם אקטואלי של תקשורת אופטית במשך עשרות שנים, אבל רוחב הפס אלקטרו-אופטי שלהם מוגבל ל -40-60 GHz.עבור אותות סמל גבוה מעל 130 GBd, טכנולוגיות גלטור חדשות עדיין הכרחי.

לייזרים ומקורות קומב

הרעש הקוווינדנטלי והשלבי של הלייזר המשמש כמקור המוביל משפיע ישירות על הביצועים האפשריים של מערכות קוהרנטיות.עבור סופר ערוצים מרובים-טרביט, קומפלקסים אופטיים מספקים מספר רב של ספקים שננעלו בשלב, אך יצירת ספקטרום שטוח עם כוח מספיק לשורה היא מאתגרת.com-dot-dot או לייזרים קוונטיים יכול להיות מודח ישירות במהירויות בינוניות, אך ורקמות לייזר גבוה יותר עבור שימוש גבוה יותר.

Photodetectors ו Analog Electronics

בקצה המקבל, photodetectors חייב להמיר אותות אופטיים מהירים לתוך זרמים חשמליים עם רוחב פס מינימלי רול- off ו responsivity. Avalanche photodiodes (APDs) לספק רווח פנימי אבל הם בדרך כלל איטי יותר מאשר PIN photodiodes. עבור מחסנית DD-DV מעל 100 GBd, uni-Travel-car-car-car (UTC) תמונות לעתים קרובות בשימוש רוחב פס, המציע רחב ורחבהת משקל גבוה יותר עם CM-D) עם דחיסהת לחץ דם דיגיטלי (מחדשהמתח גבוה יותר עם CM-D) עם CM-D) עם דחיסהמתח גבוה יותר ויותר (מחדשהמתחמיכות גבוהה יותר עם CM-D) עם CM-D) עם סיבוכים מתקדמים יותר ויותר (מחדשהמתחמיכות גבוהה יותר ויותר) עם CM-D) עם דחיסות גבוהה יותר ויותר) עם דחיסות גבוהה יותר עם דחיסות לחץ דם גבוה יותר עם דחיסות לחץ דם גבוה יותר ויותר (מחדשהמתחמיכות גבוהה יותר (מחדשהמתח גבוה יותר ויותר) עם CM-מחדשהמתחמיכות גבוהה יותר ויותר) עם CM-D) עם

אריזה וניהול תרמית

תוך שילוב של רכיבים אלה במהירות גבוהה לתוך מודול אמין, עלות-תועלת דורש יישור מדויק של סיבים אופטיים, גל מונחות, וחיבורים אלקטרוניים. at terabit לשיעורים שני, אפילו מוטציות בקנה מידה מיקרומטר יכול לגרום לאובדן משמעותי של שילוב יתר על כן, הכוח מתפזר על ידי נהגים מהירים, DSP, ובקרת לייזר לייצר חום משמעותי כי יש להסיר ביעילות רבה כדי לשמור על יציבות אלקטרונית, אבל הם ממוקמים באופן מלא, הם נמצאים ברזולוציה גבוהה של תאים חשמליים.

מעבר ל-Rate Trade-off

בפריסה מעשית של רשתות, המרחק שעליו ניתן להמשיך את שיעורי הנתונים אולטרה-גבוהים הוא קריטי כמו יכולת הגלם. כבלי צוללות, קישורים מטרו ומרכז נתונים מחוברים לכל אחד מהם יש מגבלות ייחודיות, אבל כל פנים מול משחק יסודי: שיעורי סמל גבוהים יותר ופורמטים מתקדמים יותר של מודולציה להפחית את אובדן הקישור נסבל ועונש מערכת ההפעלה.

פיצוי והתחדשות

חוזרים אופטיים המבוססים על EDFAs מגבירים את האות אבל גם לצבור רעש.עבור קישורים ארוכים מאוד, כגון כבלי צוללת המשתרעים על מרחקים טרנס-אטלנטיים, הגדלה תקופתית חיונית, אבל זה חייב להיות יחד עם ניהול פיזור ומיפוי לא ליניארי.חלקי חישוב מרובים של DSP-DIQ (SDM) הוצע כדרך להגדיל את יכולת הגדלה ללא הגדלת כוח לערוץ, ובכך להכפיל ביעילות מספר רב של סיבים מרחביים (מספקים) באמצעות מספר רב-מספקים מרובים של מספר רב-מרחביים (SD-מחדש) באמצעות סיבים שונים של מספר רב-מטווח) עם סיבים שונים, עם סיבים מרובים, עם סיבים שונים של מספר רב-ל-מחדשניים (SD-מחדש) עם סיבים מרובים, עם סיבים שונים, עם סיבים עצמאיים, עם סיבים מרובים, עם סיבים מרובים, עם סיבים מרובים, עם סיבים מרובים, עם סיבים מרובים, עם סיבים מרובים, עם מספר רב-מטווח רחבים (SDM) עם מספר רב-מטווח רחב יותר רחב יותר רחב יותר רחב יותר רחב יותר רחב יותר, עם סיבים עצמאיים, עם סיבים (SDM) עם סיבים מנוהלים באופן משמעותי, עם מספר רב-מטווח מוגבל, עם סיבים עצמאיים, עם מספר רב

גילויים וDSP

ההצלחה יוצאת הדופן של מערכות אופטיות קוהרנטיות במהלך העשור האחרון נבעה על ידי DSP אשר מתקן עבור ליקויים ליניאריים רבים. עבור שיעורי נתונים גבוהים יותר, DSP חייב להתפתח כדי להתמודד עם כמויות גדולות יותר של נתונים במסלול תוך הפעלת גבוה יותר באמצעות חישוב בזמן אמת פורמטים מתקדמים כגון אלגוריתמים מתקדמים, אך הם יכולים לשפר את יעילותם של בדיקות מחשבי רנטגן (PS) על ידי התאמה להסתברות של כל סמל, קרוב יותר, כולל אפקטים מתקדמים, כולל מיפוי וידאו, אך ורקמותרפיון איטי יותר, כולל אלגוריתמים, אך ורקמותרפיון XTM, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים גמישים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים מתקדמים יותר, אך ורק אלגוריתמים מתקדמים יותר, כולל אלגוריתמים מתקדמים, אך ורק אלגוריתמים מתקדמים, אך ורק אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים מתקדמים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים, אך ורק אלגוריתמים מתקדמים יותר, כולל אלגוריתמים מתקדמים יותר, כולל אלגוריתמים מתקדמים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים, אשר עשויים להוסיף אלגוריתמים מתקדמים, כולל אלגוריתמים, כולל אלגוריתמים

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

למרות האתגרים העצומים, קהילת המחקר של התקשורת האופטית ממשיכה להציע ולהפגין פתרונות הדוחקים את המעטפה.כמה דרכים מבטיחות יכולות לאפשר את הקפיצה הבאה לשיעורי נתונים גבוהים באמת:

  • (FLT:0) לימוזינה של הסרט (TFLN) photonicshilFLT:1: פלטפורמה זו משלבת את המקדם אלקטרו-אופטי הגבוה של ליתיום niobate עם הקומפקטיות והמרקויגציה התואמים של photonics.TFLN, הראו רוחב פס מעל 100 GHz ו- חצי גל נמוך, מה שהופך אותם למתח חזק עבור מועמדים אחרים.
  • (FLT:0 silicon photonics with heterogeneousאינטגרציה אינטגרציה heterogeneousאינטגרציה 1: על ידי חיבור חומרים III-V כגון indium phosphide על גבי גל סיליקון, לייזרים ביצועים גבוהים ומגברים ניתן לסווג יחד עם מודולים סיליקון, גלאיים, ורכיבים פסיביים.
  • (FLT:0) חידושים של פייבר (FLT:1): סיבים מרובים ומעטים-מודדים, בשילוב עם MIMO DSP, מציעים נתיב בקנה מידה על ידי הגדלת מספר נתיבים מרחביים. סיביים דמויי לב מועטים הראו גם הבטחה לעקביות נמוכה מאוד וצמצום אי-לינימיות, אך כיום יש להם יותר גבוה מאשר סיבים סטנדרטיים.
  • (FLT:0) ,Uptical FrebsFLT:1: כמקור של ספקים מרובים עם ספיגה בתדר מדויק, combs יכול להחליף בנקים של לייזרים בודדים, לפשט מערכות WDM ומאפשר תוכניות ערוץ צפופה.
  • (FLT:0) מתקדם DSP ו- AIFLT:1: יישום בזמן אמת של פיצוי לא ליניארי ב 100+ GBd נשאר הגביע קדוש.התקדמות במעבדים ספציפיים לתחום (DPUs) או עיבוד אותות אנלוגי יכול לספק את הצורך באמצעות צריכת חשמל ללא מגבלות.

כל אחת מהטכנולוגיות האלה מגיעה עם מערך של הנדסת סחר- offs. לדוגמה, הגדלת מספר מצבי המרחב בסיבים דורש מספר אקסקסרים מתוחכמים ו demultiplexers, כמו גם במהירות גבוהה MIMO DSP כי בקנה מידה רחב עם מספר מצבי צורה. בדומה, סיבים חלולים, אשר יכול להנחות אור באוויר, להפחית את הלא-קליני באמצעות סדרים רחב יותר, אך הם עוברים על פני מערכת עיבוד מוקדם יותר, עיצוב, כמו גם על פני מערכת קשה יותר.

מסקנה

השגת שיעורי נתונים אולטרה גבוהים עם טכנולוגיות אופטיות נוכחיות היא אתגר רב-ממדי שנוגע לפיזיקה בסיסית, הנדסה למכשיר ואדריכלות מערכתית.המשחק בין העצמה, פיזור, ולא לינאריות בסיבים אופטיים מטיל תקרה קשה על יכולת עמידה על יכולת עמידה על יכולת עמידה של תאים גמישים ל- GB. Component רוחב פס חייב להיות דחף מעל 100 GHz, דורש מודולטור חדש וחומרים כגון דיפרם דק ו-ידי תאים גמישים, במיוחד עבור תאים גמישים ל-קליום גבוה יותר מ-קליום, כמו אלקטרוניקה גבוהה, כמו ⁇ ⁇ אלקטרוניקה גבוהה יותר מ- 2, במיוחד עבור רמות ה- 2, 000.

עם זאת, ההתקדמות שהוכחה בניסויים מעבדה בשנים האחרונות היא מעודדת. Multi-Tb/s שידור על ערוצים בודדים הוכח באמצעות מודולציה מתקדמת, קידוד תדר, וטכנולוגיות SDM. זיהוי קוהרנט עם DSP רב עוצמה הפך לסטנדרט התעשייה, ואת הסקאלה הבלתי פוסקת של CMOS מבטיח שיפורים נוספים במהירות ADC ו- DAC.

(ב) לקריאה נוספת בנושאים אלה, ראה:0 (הניתוח של סיבים שאינם לינאריים) 1 (FLT:2IEEE מסמך על פיצוי דיגיטלי לא לינארי 3, ו-FLT:4 Photonics סקירה של סימולטיקנים דקים-סרטים:2LT, בנוסף, ה-LT6R) של תכונות תקשורת ומפורטות מרובות של סימולציות רשת.