היתרונות של אימות אותות אופטיים במערכות קבלה

תשתיות דיגיטליות מודרניות תלויות ברשתות אופטיות שחייבות לדרג רוחב פס תוך שמירה על שלמות האותות על פני מרחקים גוברים מתמיד.השכבה הפיזית מציגה מכשול בסיסי: כמו אור propagates דרך סיבים אופטיים, פיזור ותהליכי ספיגה תוך כדי הגדלת האותות.

הפיזיקה של אות אופטית

הבנת מדוע יש צורך בבדיקת התנהגות האור בסיבים.סיבים סטנדרטיים (SSMF) מציגים הפחתה של בערך FLT:0.2 dB / ק"מFLT:1 ב- C-band (1530-1565 nm) וכ-FLT:2 dB/FLT:3 בחלון 13nm אלה מתעוררות ממולקולות, 000 גרם להפסדים אינפרא אדום, 000 גרם להפסדים מזכוכית / ק"מ"מ"מדומים;

ההשפעה של העצימה נלכדה ב- 0FLT:0linkture תקציב FLT:1 [העברה] עלולה לשגר אות ב 0 dBm. אם הרגישות המקלט היא -20 dBm עבור שיעור נתונים נתון, אורך ההיקף המקסימלי ללא הדגימה הוא רק כ -100 ק"מ.המצב מחמיר עם פורמטים מתקדמים.

התעלות אינה מנגנון ההשפלה היחיד.FLT:0 (Optical Identity-to-noise יחסי לנטרל את ה- 1 (OSNR) יורד כאשר האות מאבד את הכוח ביחס לקומה הרעשית של אלקטרוניקה המקלט.ללא הדגימה כדי לשחזר את רמות הכוח, מערכת ההפעלהNR טיפות בחדות, מה שהופך את התצורה גבוהה של מפוספסציה (Q) לצורות לא ניתנות לאופטיקה מספיק כדי להבטיח את האופטיקה יעילה כדי להתגבר על ידי ההפחתה מדויקת של ה-אופטיקה.

סוגים של מגבר אופטי

לאדריכלים ברשת יש כמה טכנולוגיות מגברות לרשותם, כל אחת מהן עם עקרונות תפעול ומאפיינים של ביצועים נפרדים.בחירת הטכנולוגיה הנכונה תלויה בדרישות המערכת הספציפיות: אורך, שיעור הנתונים, תכנית גל ותקציב.

Erbium-Doped סיבים Amplifiers (EDFAs)

EDFA הוא העבודה של תעשיית רשתות אופטיות.זה משתמש אורך של סיבים אופטיים doped עם erbium ions, מוכואב על ידי לייזר ב 980 nm או 1480 nm כדי ליצור הסתה האוכלוסייה. incoming איתות photons מעוררים בו זמנית את משאבת ה-erbium s כדי לשחרר אנרגיה באותו אורך גל, מתן רווח משותף בדרך כלל.

רמן Amplifier

הדגימה של ראמן משתמשת בסיבים אופטיים עצמם כאמצעי הרווח. לייזר משאבת כוח גבוהה מוזרק לתוך הסיבים, ובאמצעות FLT:0Stimulated Raman ScatteringFLT:1 (SRS), הוא מעביר אנרגיה לרחבת הגל המתאים כדי להשיג אפקט של משאבה אדסנסציה: רווח מתרחש לאורך הסיבים ולא בנקודה חשובה.

תכונות מותאמות (SOAs)

מגברי אופטית Semiconductor Optical משתמשים באותם עקרונות פיזיים כמו דיונון לייזר, אך ללא כובד משוב אופטי.הם קומפקטיים, צורכים מעט כוח, ויכולים להשתלב ישירות עם רכיבים פוטוניים אחרים על שבב. בעוד שדמות הרעש שלהם (בדרך כלל 7 dB עד 10 dB) ורגישות קוטביות מגבילה את היישום שלהם בטווח הארוך, כגון גישה להצטיין ברשתות, מרכזי תקשורת נמוכה יותר ויותר, ויישומים בינוניים, כמו גם לגבי עלויות נמוכות יותר ויותר עלות.

יתרונות מפורטים של הגדלה אופטית במערכות קבלה

היתרונות של פריסת מגבר אופטי במערכות המקלט הם רב פנים.הסעיפים הבאים לשבור את היתרונות המשמעותיים ביותר, כיסוי איכות אות, להגיע, יכולת, עלות וארכיטקטורה מערכת.

1. Uncompromising Signal Integrity and OSNR Management

היתרון העיקרי של מגבר אופטי הוא היכולת שלו להגביר את עוצמת האות תוך הוספת שלבים מינימליים.ה-FLT:0 (Noise FigFLT:1) של מגבר מתאר כמה יחס אות לרעש כפול מתפתל כמו האות עובר דרך זה. a אידיאלי, מגבר חד-משמעי יש NF של 3B.

מגברים מייצרים גם את הרעש (FLT:0) המוגבר של Spontaneous EmissionFreaLT:1 (ASE) (ASE) ניהול ASE הוא האתגר העיצובי המרכזי של מהנדסי קישור אופטיים. במערכת רב-טווח, ASE מצטבר בכל שלב מגבר, בהדרגה משמיד את מערכת ההפעלהNR במקלט ניתן לדגם כמו:

(ב) ויקרא י"א): "[דרוש מקור]" (ב"ד, כ"ד, כ"ד)

כאשר PleaFLT:0 â € 1 [b] הוא כוח פלט מגבר, NF הוא דמות הרעש, h הוא קבוע של Planck, f הוא תדירות אופטית, ו ⁇ f הוא רוחב רוחב הפס ההתייחסות (בדרך כלל 0.1m) על ידי שימוש מבוזר Raman amplification, האות ניתן לשמור על כוח גבוה יותר ביחס ASE לאורך אורך, מגיע עם מקלט באופן משמעותי יותר מאשר כרומוזום נמוך יותר מאשר â € 64Q.

2.התחילה בהגעה של רשתות מהירות גבוהה

הגדלה אופטית היא הטכנולוגיה המאפשרת לרשתות ארוכות-הול והצוללות.כבלים מתחת למים, אשר נושאים למעלה מ-95% מתנועת נתונים בין-יבשתית, מסתמכים על EDFAs אמינים מאוד (לעתים קרובות בזוגות למחזור) שטבעו כל 50 ק"מ עד 90 ק"מ ללא המגברים האלה, התקשורת הטרנסטלנטית תדרוש אלפי מורדים חשמליים בינוניים, מהמערכות בלתי אפשריות מבחינה פיזית ובלתי ניתנות-אפשרית.

ברשתות הארציות, הגדלה מאפשרת את ה-FLT:0Data Center InterconnectsFLT:1 (DCIs) המשתרע על פני מאות קילומטרים ללא סיום ביניים יקר והתחדשות.זה מקטין את הגמישות על ידי חיסול עיבוד החנות ו-Prepenting וסימולציות רשת העליון של ההפגנות האחרונות הראו 800 Gb/s ערוצים המועברים מעל 1,000 ק"מ באמצעות מהירות מתקדמת, אשר הוכיחה מהירות אופטית לדרגה נמוכה של רשתות אופטיות, עם מהירות אופטית, עם קצבה, עם קצבה, עם קצבה מוגבלת לדרגה נמוכה, עם קצבה, עם קצבה של מהירות אופטית בלבד.

3. Unlocking Full סיבים יכולת באמצעות הדיוויזיה באורך הגל

EDFAs מתאימים ייחודי לגליקת גליכי גל (WDM) EDFA יחיד יכול במקביל להגדיל 80, 100, או אפילו 160 אורכי גל ברחבי C-band. זה מספק חיסכון עצום עלות וחלל בהשוואה להגדרה כל גל באורך עם מארגן אלקטרוני. התקנת EDFA יחיד באתר חוזר הוא הרבה יותר יעיל מאשר בניית מפרץ של טרמפונים עבור כל גל.

(FLT:0)Gain FlatnessFLT:1 הוא שיקול קריטי במערכות WDM.ללא תיקון, EDFAs לספק רווח לא אחיד על פני קבוצת ההגברה, מה שגורם ל-OSNR פערים בין ערוצים על פני קשת ארוכה, מחפש את התכונות הניתנות ל- TLT2 באופן מהיר (GFFs) משולבים לתוך מגבר מודרני כדי להבטיח רווח אחיד על פני הלהקה, ומאפשרים להפוך את כל הערוצים המקבילים ל-F2 ל-F באופן יעיל יותר מנפח במהירות.

4.הפחתת עלויות הבעלות

הטיעון הכלכלי של מגבר אופטי הוא משכנע ומגובה נתונים. A טיפוסי EDFA לצרוך 10 עד 20 וואטס של כוח. A-E-O מלא מארגן מחדש עבור אחד 400 Gb / s גל אורכי יכול לצרוך 200 עד 400 וואטס. כאשר 80 אורכי גל צריכים התחדשות כל 100 ק"מ, כוח מצטבר הופך להיות מחלחל.

עלויות תחזוקה גם להפחית.מגבר אופטי הם פסיביים בנתיב האות: הם לא מעבדים ביטים או דורשים החלטות מורכבות אלקטרוניות ניתוק.זה תוצאות בזמן ממוצע גבוה יותר בין כישלונות (MTBF) וחלקי חילוף נמוכים יותר, החיסכון בחלל הוא משמעותי.כרטיס קו אחד תומך ב- EDFA תופסת מזל אחד בצ'אסה, בעוד שהתחדשות אלקטרונית דורשת מעבר נפרד לכל גל, אורך חיים חוזר על כל קיבולת קירור וקיבולת קירור.

פורמטים מתקדמים של Modulation ו-Coherent Detection

מקלטים מודרניים המשמשים זיהוי intradyne עם אוסטר המקומי תלויים גבוה OSNR קלט כדי לתפקד כראוי. הרגישות של מקלט קוהרנטי בסופו של דבר מוגבל על ידי רעש יריה ואת הרעש התרמי של אלקטרוניקה המקלט. על ידי הצבת מקדמה אופטית נמוכה לפני photodiode, האות הוא מוגדל היטב מעל רצפת הרעש התרמית, ומאפשר גישה לכוורת '.

(ההפצה מראש מאפשרת שימוש בתבניות מודולציה יעילות במיוחד (FLT:0)PM-QPSKFLT:1 (Polarization-Multiplexed Quadrature Phase Shift Keying) יכול לשדר באופן אמין 100 Gb/s מעל אלפי ק"מ, אך סבירות גבוהה יותר של מערכת ההפעלה של PLT:2PM-16QFLT 3 ו-R:43, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, עם תכונות אופטיות גבוהה יותר של קיבולת גבוהה יותר של קיבולת גבוהה יותר של קיבולת גבוהה יותר של קיבולת גבוהה יותר של RMFQFERFD.

6.S.Sigating Network Architecture

הגדלה מאפשרת ארכיטקטורות רשתות אופטיות פשוטות וגמישות יותר מאשר חלופות מעבר אלקטרוניות. Reconfigurable Add-Drop Multiplexers (ROADMs) להסתמך על מגברים אופטיים כדי לשמור על כוח האות כמו אורכי גל נוספו, נשר או עבר דרך.זה מאפשר למפעילים לנהל תנועה דינמי ללא המרה אלקטרונית יקרה.

שיקולים אדריכליים ועיסוקים טובים

הדגשת מגבר אופטי ביעילות דורש תשומת לב ארכיטקטורת המערכת.שלוש ההקשרים העיקריים של הפריסה, להגביר, קו, ומאמת מראש, לכל אחד יש דרישות ביצועים ספציפיות.

Booster Amplifier

ממוקם ישירות לאחר המשדר, המגבר המגבר מעלה את כוח ההשקה לתוך תוחלת הסיבים. עוצמת התפוקה הגבוהה היא הדרישה העיקרית, שכן המטרה היא למקסם את כוח ההשקה מבלי להתעלות על סף לא ליניארי של הסיבים.

קו Amplifiers

ממוקם באמצע זמן, קו מגבר לפצות על התגברות של פלח הסיבים הקודם.מגברים אלה חייבים לאזן רווח עם מספר רעש נמוך כדי לנהל את הצטברות של ASE ברחבי ה cascade. פילטרים מנופחים הם חיוניים כאן כדי למנוע OSNR הטיה מעבר ערוצי WDM.

תוספת Amplifier

מותקן בדיוק לפני המקלט, המפיץ מראש מגביר את האות לרמה אופטימלית עבור photodiode. נמוך דמות רעש הוא הדרישה הדומיננטית, שכן כל רעש נוסף בשלב זה ישירות מקטין את מערכת ההפעלה הסופית. מודרני מראש מדגימים לעתים קרובות לשלב Raman המשאבה לספק את הטוב ביותר OSNR בקלט.

בקרה ודינמית

הרשתות המודרניות הן דינמיות: אורכי גל מווספים ונופלים לעתים קרובות כנדרש תנועה.כאשר גוש גדול של ערוצים נשר, הערוצים ששרדו חווים עלייה פתאומית ברווח (טיול כוח מתמשך) בשל ירידה בשקיקה הומוגנית ב- EDFA.ללא שליטה טרנסנדנטית מהירה, גלי הכוח האלה יכולים לגרום לשגיאות קטנות על הערוצים ששרדו.

עתיד הגדלה אופטית

קצב החדשנות בגברות אופטית נשאר גבוה, מונע על ידי הביקוש הבלתי-מעורר לפס רוחב פס. כמה מגמות מפתח מעצבות את הדור הבא של טכנולוגיית המגבר.

מערכות Raman-EDFA

שילוב של Raman המשאבה עם שלבים של EDFA מאפשר מעצבי המערכת להשיג נתונים רעשים מאוד נמוך, לדחוף את הגבולות של להגיע וקיבולת. גישה זו היא עכשיו סטנדרטית כבלי צוללות ומערכות יבשתיות מובילות. משאבת Raman מספקת רווח מבוזר בטווח הסיבים, בעוד EDFA מספק רווח חד פעמי באתר חזרות.

L-band Amplifiers

בעוד C-band הופך יותר ויותר מחוספס, מפעילי פונים ל- L-band עבור יכולת נוספת.L-band EDFAs ו-Raman משאבות הם אופטימיזציה עבור חלון 1565-1625 nm. Pairing C-band ו-L-band מגבר על אותו זוג סיבים יכול להכפיל את יכולת המערכת הכוללת, דרך יעילה לטיפול במיצוי יכולת ללא הנחת סיבים חדשים.

שילוב ו-Co-Packaging

חוקרים עושים התקדמות משמעותית שילוב של מגבר אופטי לתוך פלטפורמות פוטוניקה באמצעות סרטים דקים נדירים-earth-doped ו- קוונטי-dot SOAs. אינטגרציה מוצלחת תהפכה אופטיקה משותפת, המאפשרת חיבורים אופטיים ברמת לוח ו-Saver-level כי לשמור על כוח אות ללא רכיבים חיצוניים רבים.

מגבר אינטליגנטי

למידת מכונה ורשת מוגדרת תוכנה מתאמת את המגבר האופטי. "אינטליגנטי" מגבר עם ניטור מוטמע ושליטה אדפטית יכול להתאים רווח, להטות וכוח משאבה בזמן אמת כדי להתאים את ביצועי המערכת. אלה מגבר חכם יהיה מרכיבים חיוניים של רשתות אופטיות אופטיות אופטימיזציה עצמיות להגיב אוטומטית לשינוי עומסי תנועה וסיבים.

מסקנה

הגדלת אות אופטית אינה תכונה משלימה עבור מערכות מקלט; היא הטכנולוגיה הבסיסית שעליהן קיימות גבוהות מודרנית, רשתות אופטיות למרחקים ארוכים נבנות. על ידי מתן רווח גבוה עם רעש מינימלי מוסף, מגברים להבטיח נאמנות אות, להאריך את מרחקי השידור על ידי פקודות של גודל, פתח את היכולת המלאה של מערכות WDM, ולהפחית את הכוח באופן דרמטי בהשוואה להתחדשות אלקטרונית, כמו רזולוציית רוחב פס אסטרטגי, להמשיך להתמקד יותר ויותר אסטרטגיות של פיתוח רשת יעילה יותר, פיתוח, פיתוח אסטרטגי, וצמיחה יעילה יותר, פיתוח אסטרטגיות של טכנולוגיות, וטכנולוגיות יעילות יותר, מבטיח יותר, פיתוח רשת יעילה יותר, פיתוח רשת יעילה יותר, וצמיחה יעילה יותר, מבטיח יותר, מבטיח יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מהירות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מהירות יותר, מבטיח יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות יעילות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות יעילות של טכנולוגיות מהירות יותר, וחדשנית, וחדש, וחדשנית, מבטיח יותר, מבטיח יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מתקדמות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מהירות יותר, מבטיח יותר, מבטיח יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מתקדמות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מהירות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מהירות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מהירות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מתקדמות יותר, פיתוח מחדש של טכנולוגיות מהירות יותר, פיתוח מחדש של