ברשתות תקשורת אופטיות מודרניות, שלמות אות היא חשוב להשגת מהירות גבוהה, העברת נתונים ללא שגיאות.בין החסרונות הרבים שגורמים להופעתם של ה-Polarization Mode Dispersion (PMD) הוא תופעה מאתגרת במיוחד, במיוחד כאשר שיעורי נתונים מטפסים לעשרות ומאות ג'יגה-בייט לשנייה.D עולה מהפגיעה הטמיקה של סיבים אופטיים ועלולים לגרום לפשטות, עיוות, עיוות, והפחתה משמעותית של אסטרטגיות של מנגנוני הפחתת דיוק, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, שיפור יעילות גבוהה.

הפיזיקה של מצב Polarization Dispersion

PMD מגיע מהעובדה כי סיבים סטנדרטיים חד-פעמיים אינם באמת חד-פעמיים במונחים של קיטוב. הם למעשה תומכים בשני מצבי קוטב אורטוקונים כי הם degenerate ב סיבים אידיאליים, סימטריים לחלוטין.עם זאת, סיבים אמיתיים בעולם האמיתי יש פגמים מיקרוסקופיים - כגון ליבת, מתח פנימי, גיאומטרי כמו סמרטואליות - כי לשבור את זה הבדלי תיבות של רכוש ידוע זה הוא כפול.

הפרות וראשי מדינות של Polarization

כאשר האור מתפשט דרך סיבים דו-מדומים, שני מרכיבים מקוטבים באופן אורקלי לנסוע במהירויות מעט שונות.מעל אורך של סיבים, עיכוב הזמן המצטבר ביניהם נקראה "Delay" (DGD) מכיוון שהשבר משתנה באופן אקראי לאורך הסיבים (בגודל והכיוון) בשל תנודות סביבתיות ולאוני הייצור, DGDGDGmetric מציג זמן סטטיסטי, כלומר DGmetric, עם DGmetric יכול להיות מתוארת עם DGmetric.

הרעיון של מדינות ראשיות של Polarization (PSPs) הוא מרכזי להבנת PMD. באורכי גל נתון, קיים שתי מדינות של קוטבי קלט אורכות אוטוקונים אשר הפלט שלהם SOPs הם עצמאיים של וריאציות באורך גל קטן. עבור כל דופק קלט שרירותי, את הפלט ניתן לפסל לתוך שני מרכיבים אלה PSP, כל אחד מהם חווה עיכוב קבוצתי שווה לחצי DGD.

קבוצת דייי (DGD) ו- DGD

DGD הוא ההבדל המיידי בהפצת זמן בין שני PSPs. בעוד שהוא משתנה לאורך זמן ותדירות, הממוצע הסטטיסטי של DGD - כלומר DGD - מגדיר את פרמטר PMD של סיבי (ביחידות של ps / ⁇ ק"מ) בדרך כלל לציין את ה- DGD המקסימלי עבור קישור. לדוגמה, סיבים נמוכים מודרניים עשויים להיות מעל 0.02D.

השפעה על אישור קבלה אופטי

הליבה של אפקט המזיקים של PMD הוא כיצד זה מעוות את גלפור אופטי שמגיע למקלט. במערכת תקשורת דיגיטלית, המקלט חייב דגימות נכונה כל פרק זמן קצר להחליט אם "0" או "1" הועבר.כפי PMD מרחיב הדופק אופטי, אנרגיה מעוד אחד יכול להדליף לתוך חריצים הסמוכים, יצירת הפרעה בין-מבול.זה סוגר את התראגרמת העין - כלי פתיחה גבוה יותר (R) הוא ההסתברות גבוהה יותר של תזמון איטי של תזמון (R) הוא הפחתת שגיאות נוגדת הפחתת הדיכאון (R) והפחתה עצמית) הוא ההסתברות גבוהה יותר של תזמון (R) והפחתה עצמית (R) הוא ההסתברות גבוהה יותר של תזמון איטי יותר של תזמון איטי יותר של תזמון (R) הוא הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת ההסתברות גבוהה יותר של תזמון).

שיעור שגיאות (ER) Penalty

ראש הממשלה מטיל עונש כוח: לשמור על פיסת חשמל נתונה (למשל, 10Fillo:0)12FLT:1), המקלט דורש כוח אופטי גבוה יותר בהשוואה לקשר נטול PMD. גודל העונש הזה תלוי ב- DGD ביחס לתקופה קצרה של עונשים ללא תשלום (OK) ב 10bbit (100b), כלומר פחות מ- 30D2D) בערך 30 גרם לעונשי קבלה (D) בערך 30D2D) של 30 גרם ל-D) של פחות מ- 30 גרם ל-D2 של פחות מ- 30D2 של ניכויים (D) בערך 30D) בערך הפחתה של פחות מ- 30D2, בערך ניכוי של 30D) בערך ניכוי של 30 גרם ל-D.

תלות בתבנית Modulation ו-Data Rate

ההשפעה של PMD משתנה עם פורמט Modulation.פשוט לא-ל-לא-אפס (NRZ) OOK סובל יותר מ- PMD- המושרה ISI מאשר פורמטים מתקדמים יותר כמו מפתח שונה של שלב שונה (DPSK) או quadrature ampude Modulation (QAM), עם זאת, אפילו פורמטים אלה אינם חסינים, במיוחד במידות סמל גבוה, אשר מחלימים ביצועים שווים ועלולים לפצות על ליקויים עדיין לא יכול להיות נמוך.

מערכות מהירות גבוהות: 40G, 100G ומעבר

עידן 40 Gbps היה הראשון להתמודד עם אתגרים PMD רציניים. סיבי מורשת רבים הציג ערכי PMD כי היו מקובלים על 10 Gbps אבל גרם עונשים בלתי נסבלים ב 40 Gbps. זה מפעילי כפוי להחליף סיבים או לפרוס אדים PMD. עם 100 Gbps coherent מערכות באמצעות אופטימיזציה כפולה של PMPSK (DP-QPSK), סובלנות D משום שמקבלי משותף יכולים עדיין להיות בסיכון גבוה של 1D.

גורמים המשפיעים על PMD

PMD אינו פרמטר קבוע; זה תלוי בגורמים פיזיים וסביבתיים רבים.הבנת השפעות אלה היא קריטית לחיזוי וניהול PMD בקישורים פרוסים.

ייצור משאבי אנוש

הגורם הבסיסי ביותר של bireparnce הוא סימפמטריה גיאומטרית בלב הסיבים ו cladding. Variations ב-Leallipticity, הלחץ מן החומר המחוספס, פגמים שהוצגו במהלך תהליך הציור כולם תורמים ל- bireparnce המקומי. סיבים עם תהליכי ייצור סימטריים גבוהים מייצרים נמוך יותר PMD למעשה, סיבים מודרניים "נמוכים" להסתמך על ליבות מעגליות כמעט מושלמת ומושלטים בקפידה כדי למזער את ההשפעות הדו-מנטליות.

מתח סביבתי וטמפרטורות

מתח מכני על הכבלים - החל התקנה, טעינת רוח או תנועות תת-קרקעיות - משנה את מצב הזן של הסיבים, שינוי תנודות הטמפרטורות שלה לגרום להתרחבות תרמית התכווצות, אשר משנה עוד יותר את חלוקת הלחץ.המכשולים אלה יכולים לשנות את צירי PSP המקומיים ואת DGD הכולל לאורך זמן. בכבלים צוללות ארוכות-haul, ⁇ טמפרטורה הם יחסית מתון, אבל בעיות כדוריות וגורמות תקופות זמן ארוכות טווח זה הופך להיות ליקויים.

תלות באורך הגל

PMD הוא עצמאי גל לחלוטין.המערכות PSPs ו DGD להשתנות עם אורך גל, תופעה המכונה שונה קבוצה עיכוב מדרון.עבור מערכות WDM מהירות גבוהה, כל ערוץ יכול לראות ערך DGD שונה. בעוד המשמעות DGD הוא בדרך כלל ממוצע על פני טווח גל, DGD המיידי בערוץ מסוים יכול להיות גבוה יותר, גורם עונשים מתקדמים אלה.

מדד ואופי של PMD

מדידה PMD Accurate היא חיונית עבור סיבים זכאים ולהבטיח ביצועי קישור. קיימות כמה שיטות סטנדרטיות, כל אחד עם עצירות מסחר במהירות, דיוק ומורכבות.

שיטת Analyzer

טכניקה זו מודדת את העברת החשמל דרך קוטבי כתפקוד של אורכי גל. על ידי ניתוח המחזוריות של אינטנסיביות המועברת, DGD יכול להיות נגזר.זה פשוט וזול, אבל רק מספק משמעות DGD על טווח גל אורך הגל רגיש לאובדן תלוי קוטבציה (PDL).

ג'ונס מטריקס Eigenanalysis

שיטת המטריקס ג'ונס Eigenanalysis (JME) מודדת ישירות את שתי המדינות הראשיות ואת DGD שלהם באורכי גל מרובים.זה דורש מקור לייזר טוטלי וקוטב, אבל היא מניבה את וקטור PMD המלא (DGD ו- PSP אוריינטציה) לכל אורך גל.זוהי השיטה המועדפת עבור סיווג PMD יסודי והוא מוגדר בסטנדרטים כגון ITU-T G0.1 ו-64.

שיטות אינטרפרומטריות

אינטרפרומטריה נמוכה יכולה למדוד את PMD על ידי ניתוח אוטומטי של האות האופטי לאחר ה propagation דרך הסיבים. שיטה זו היא מהירה וישימה על סיבים מותקנים, אבל זה מספק רק את המשמעות DGD והוא רגיש לרעש.למרות זה, זה משמש לעתים קרובות לבדיקת שדה בגלל יכולת ומהירות שלה.

למידע מפורט על תקני מדידה של PMD, מתייחס ל-FLT:0ITU-T G.650.1המחשה FLT:1 ו-FLT:2IEC 60793-1-48 סטנדרטיFLT 3:

טכניקות מייגציה

הקרבת PMD כוללת שילוב של עיצוב סיבים, פיצוי אופטי, עיבוד אלקטרוני / דיגיטלי.הבחירה תלויה שיעור הנתונים של המערכת, מורשת סיבים, ומגבלות עלות.

עיצובים נמוכים-PMD

הגישה הישירה ביותר היא להשתמש בסיבים עם נמוך מטבע מטבעו של PMD. מודרני G.652.D ו- G.655 סיבים לשלב שיפור גיאומטריה הליבה וניהול הלחץ כדי להשיג את התקני PMD נמוך כמו 0.02 ps / ⁇ ק"מ עבור מתקנים חדשים, המציין FLT:0low-PMD סיבים מיצרנים כמו S, קורנינג, או פוג'יקורהFLTs.

פיצויים אלקטרוניים (EDC)

במערכות טיהור ישירות ללא קבלת פנים קוהרנטית, מוצרי חשמל אלקטרוניים יכולים להפחית את ISI המושרה PMD. Feed-forward equalizers (FFE) ואת ההנקה של החלטות (DFE) מוחלים על אות החשמל לאחר photodetection.הם יכולים לבטל כמות מוגבלת של DGD (בדרך כלל עד 30-40% של תקופת ה bit).

המונחים: pensation

קבלנים אופטיים משתמשים ב- PMD חיקוי ואחריו בקר קוטבציה ואת אלמנט דו-צדדי כדי לבטל את DGD המצטבר. מכשירים אלה ממוקמים בסוף המקלט ולהתאים באופן דינמי לראש הממשלה DGD. הם יכולים להתמודד עם ערכי DGD גדולים יותר מאשר EDC אבל להוסיף אובדן ומורכבות. למערכות Gbps מוקדמות רבות הסתמך על אדמדנים אופטיים לפני שהפך לשותפים מעשיים.

אלגוריתמים וזיהוי קוהרנטי

מקלטים קוהרנטיים פיתחו את ההפחתה של PMD. על ידי שחזור שדה אופטי מלא (אמפליטודה ושלב) בשני קוטבי אורטוקונים, עיבוד אותות דיגיטליים יכול ליישם 2×2 מרובים פיח מספר רב (MIMO) שווה ערך לרדיוס Dizer זה שווה יכול לפצות על פיזור chromatic ו- PMD, כולל זמן רב מנוחה DGulu, כמו אורך DGbent (Dlasts) שווה יותר מתואם של אלגוריתם DIS) זה (RDverse) באופן קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם DISDverse) הוא עכשיו (RDverse) שווה יותר מתואם DISDRDizer זה יכול לפצות על פני 100Dverse) שווה יותר גבוה יותר של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם (Rizer (Rizer) הוא עכשיו) שווה ערך עכשיו) שווה ערך DISDverse) הוא גם אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם זה יכול לפצות עבור אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם קבוע של אלגוריתם אלגוריתם קבוע של

המונחים:Mainning

עבור קישורים קצרים, גבוהים (למשל, בכלי מעבדה או מערכות חיישן), סיבים של קיטוב (PM) ניתן להשתמש. סיבי ראש הממשלה יש פייפרנס מובנה חזק (למשל, מפולנים מתח) המנעול את יישור הקלט. בעוד סיבים ראש הממשלה מבטלים את הדופק המושרה PMD, זה יותר יקר ודורש חיבור זה, מה שהופך אותו להתאמה ממושכת עבור שידורים לא יציבים.

מגמות עתידיות ו- PMD במערכות הבאות

בעוד אנו ניגשים 800 Gbps ו-1.6 Tbps לכל אורך הגל, תקופת הסמל מתכווץ ל -3 ps או פחות. אפילו סיבים נמוכים-PMD עם 0.02 ps / ⁇ ק"מ יכול לצבור כמה פי שנייה של DGD על מרחקים transocean. העתיד של ניהול PMD הוא בשוויון דיגיטלי מתקדם ושכר מבוסס למידה.

ראשי התיבות של Digital Coherent Acceptrs

מקלטים קוהרנטי כבר מטפלים בזיהומים רבים של DGD באמצעות השוואתיות אדפטיבית עם עשרות טאקים. מקלטים עתידיים עשויים להשתמש בשווה יותר (64 או 128 נקודות) ואלגוריתמים מתוחכמת יותר כמו estimation רצף מקסימלי (MLSE) כדי לדחוף את סובלנות PMD עוד. בנוסף, estimation מבוסס הטייס יכול לעקוב אחר וריאציות אולטרה-PMD בנייד או קישורי אווירי.

שינוי מתקדם וסובלנות ראש הממשלה

פורמטים מתקדמים יותר כגון 64-QAM ו 256-QAM רגישים יותר ל- PMD כי יש להם קבוצות אותות הדוקות יותר.עם זאת, תיקון שגיאה מתקדם (FEC) עם קידוד רך יכול לפצות חלקית על מערכות ההיברידיות המוגדלות המשלבות פיצוי אופטי עם DSP עשוי גם לראות חיזוק עבור יישומים אולטרה-ארוכים שבו מקלט הוא מוגבל עיבוד.

מחקר על סוגי סיבים חדשים - כגון סיבים פוטוניים דמויי קודל - מציע תקווה לירידה דרסטית PMD. סיבים אלה להנחות אור באוויר, שבו השתילים היא רשלנית.אם הם הופכים להיות קיימא מבחינה מסחרית לתקשורת ארוכת טווח, PMD עשוי להיות בעיה של העבר.

עבור צלילה עמוקה יותר ל- PMD ותגמול משותף, קבוצת ההוצאה לאור FLT:0 (Optica Publishing Group) מספקת מאמרים רבים על הפחתה של PMD במערכות קוהרנטיות של ההרחבה:1.

מסקנה

מצב Polarization Dispersion נשאר פגיעה קריטית ברשתות תקשורת אופטיות מהירות גבוהה. בעוד ההשפעה שלו על דיוק המקלט היה פעם גורם מגביל עבור 40 מערכות Gbps, התקדמות הן בייצור סיבים והן עיבוד אותות דיגיטליים coherent שדדו את הגבולות של סובלנות PMD לרמות גבוהות יותר, עם זאת, כמו ששיעורי נתונים ממשיכים להסלים, PMD ימשיך לדרוש תשומת לב ממעצבים.