Optik sinyal kodlama ve kodlama süreçleri, fiber optik iletim sistemlerinin operasyonel sınırlarını tanımlar. Ağ trafik ölçekleri petabit-per-saniye kapasitelerine doğru, elektriksel disklerin ışık haline dönüştürülmesi ve tekrar küresel altyapının ekonomik ve teknik uygulanabilirliğini tanımlar. mühendisler ve ağ mimarları için bu ilkeleri anlamak, en üst düzeylere ulaşan sistemleri tasarlamak için önemlidir.

Encoding: Photonic States'e Mapping Bits

Encoding, dijital bir elektriksel dalgalama işlemine bir modasyon optik dalgaformuna giriş yapmaktır. Seçilmiş kodlama programı doğrudan bilgi yoğunluklarını kanal başına belirler, ⁇ verimliliği (b/s/Hz) olarak bilinen bir elektronik devre dışı bırakılır.

Intensity Modulation: On-Off Keying ve NRZ

En basit kodlama formatı On-Off Keying (OOK), bir ikili 1 yüksek optik güç seviyesine ve ikili 0, düşük optik güç seviyesine karşılık gelir. Uygulamada, bu, bir Non-Return-to-Zero (NRZ) hattı kullanılarak uygulanır, lazerin tüm süre boyunca kaldığı yerde. OOK/NRZ'nin avantajı sadece doğrudan bir optik güç seviyesine karşılık gelir.

Çok-Level Encoding: Pulse Amplitude Modulation (PAM4)

Anahtarlama düzeyine kıyasla biraz daha fazla artış için PAM4 encoding haritaları her bir iletiyi dört ayrı amplitüd seviyesi kullanarak iki miktar daha fazla artırmak için. Örneğin, PAM4 en düşük güç seviyesine harita yapabilir, "11" haritaları kullanarak en yüksek 802.3 veya 50 GHz sinyali için tasarlanmış. ancak, dört seviye arasındaki geçişler bir araya gelir ve gürültüyü daha hassas hale getirir.

Faz ve Quadrature Modulation (Coherent Encoding)

Uzun zamandır, metro ağları, kodlama, optik taşıyıcının fazını en üst düzeye çıkarmak için kullanmalıdır. Quadrature Phase Anahtarlama (QPSK) amplitüd ve faz değişiklikleri ile sembolüne geçiş yaparak iki parçaya kadar (180, 2 °, 90°, 180°, 2 °) bir yuvalama sistemi ile geçiş yapmak için dört parça daha yüksek çözünürlükte bir şekilde limitli modları daha yüksek çözünürlükte kullanır.

Çift-Polarizasyon (DP) Encoding

Kapasite ölçeklendirme için temel bir teknik, iki veya iki kutuplu kutuplaşmanın tek mod fiberde ışık durumunu kullanan dual-polarizasyondur. Bağımsız olarak X ve Y kutupizasyonları ile, spektral hızlamaları standart bir akışa sahip olmayan iki katına çıkar.Cumartlı transivers/symbol) veya DP-16QAM (8 bits/symbol) alıcı, alıcının tam olarak takip etmesi ve telafi etmesi gerekir.

Eşleştirme formatları hakkında ayrıntılı bir teknik astar için, [[Dönetici:0)Cisco/Acacia coherent sört beyaz kağıt[Dön 1: 1) I/Q modulation ve dual-polarizasyon mimarisinin derinlemesine bir açıklaması sağlar.

Dekoding: Alıcı İşleme Zinciri

Dekoding, encoding'in aksine, ancak iletim sırasında ortaya çıkan fiziksel bozulmalar nedeniyle önemli ölçüde daha karmaşıktır. Alıcının tam aşaması, frekansı, kutuplaşma ve gelen sinyalin zamanlaması elektrik bitlerine dönüşmeden önce.

Doğrudan algılama vs. Coherent Tespit

OOK ve PAM4 ile kullanılan doğrudan algılama, gelen ışığın anlık gücünü fotoğraflı bir optik hibrit kullanarak ölçer. Bu karıştırma süreci, sinyalin tam elektrik alanını, her iki fazlı (I) ve Quadrature (Q) lazer ile karıştırır.

Analog-to-Dijital Dönüşüm ve DSP

Eşan alıcının analog sinyalleri, aşağıdaki temel işlevleri yerine getiren ultra yüksek hızlı ADCs tarafından sayısallaştırılmıştır: 80 GSa / 200 GSa /s. Sayısal örnekler aşağıdaki temel işlevleri yerine getiren özel bir DSP ASIC'yi besler:

  • [FONT:0) Kromat Dispersion Compensation (CDC): [Dönt: 1) Bir yığın frekans alanı filtre, bir fiberin bir araya gelmesi, binlerce bit süre boyunca smear pulsları olabilir.
  • [FONT=0)Polarizasyon Demultiplexing: Adaptif zaman alan eşitleştiriciler ( Constant Modulus Algorithm veya Decision-Directed LMS gibi algoritmaları kullanarak) X ve Y kutuplaşma tributaries ve Polarizasyon Mode Dispersion (PMD) ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı.
  • [FONT:0]Carrier Recovery:[Dönetici:[Dönemli: 0 3) Faz ve frekans tahmin döngüsü, verici ve LO lazerlerin frekans dengeleme ve faz gürültülerini ortadan kaldırır. Viterbi-Viterbi faz estimatörü QPSK sinyalleri için standarttır.
  • [FONT:0]Symbol Tespit ve Dekoding: İşlenmiş sembollerin biraz geri haritalanmış ve Forward Hata düzeltmesi (FEC) decoding uygulanır.

İleri Hata düzeltmesi (FEC) Decoding

FEC, enkript / kesinti işleminin ayrılmaz bir parçasıdır. vericide, yapılandırılmış redcy veri akışına eklenmiştir. Alıcıda, FEC decoder, gürültü ve bozulma ile getirilen bazı hataları tespit etmek için bu kırmızıdan yararlanır. Modern optik ağlar güçlü yumuşak-decision FEC (SD-FEC) kodlarına kıyasla.

Bir kodlama programının seçimi doğrudan sistem bağlantı bütçesini etkiler. Mühendisler mevcut OSNR'yi hedef ön-FEC biraz hata oranı (BER) için gerekli bir modülasyon formatına karşı hesaplamalıdır.

OSNR ve Hesaplamalara Ulaş

Yüksek sipariş modülasyon biçimleri (örneğin, DP-64QAM) daha düşük sipariş formatlarına kıyasla verilen daha yüksek OSNR'ye ihtiyaç duyar (örneğin, DP-QPSK). Optik yükselteçler (EDFA) daha fazla mesafeye ulaşır.

  • [FONT-QPSK: [Dönetici: [Dönetici: 12 dB OSNR gerekli.
  • [FONT-16QAM: [Dönemli: dB OSNR gerekli. ulaşmak genellikle metro ve uzun zamandır birkaç yüz kilometredir.
  • PAM4 (Direct): Düz güçlü> Low OSNR toleransı uzun mesafeler üzerinde uyumlu formatlara kıyasla, ancak kısa erişim için son derece verimli (<10 km) daha düşük güç ve geç kalmışlık nedeniyle.

Interoperability için Standartlar

Interoperability, belirli kodlama, dekoding ve FEC parametrelerini tanımlayan standartlar tarafından uygulanır.

  • [FONT=0)IEEE 802.3 (400GbE): ) Kısa erişim için (SR8, DR4, FR8) ve uzun erişim (LR8) optik arayüzler için.
  • [FONT 400ZR: [DFLT:1] Doğruluk için bir eşleyici DP-QPSK/DP-16QAM uygulaması (DSP) modu, DSP işlevleri ve oFEC'yi çok değerli bir şekilde sağlamak için belirtir.
  • [FONT=0)ITU-T G.709: Optik Ulaşım Ağı (OTN) harita ve FEC standartları (örneğin, G.975.1) uzun süreli iletim için.

Mevcut özellikler için, uygun optikler, [[Uygunluk:0)OIF 400ZR Uygulama Sözleşmesi) kesin referanstır.

Fotonik Bütünleşme ve Gelecek Yol

Bu gelişmiş kodlama ve kodlama süreçlerinin uygulanması fotonik entegrasyon teknolojilerine dayanıyor. Silikon Fotonikleri (SiPh) ve Indium Phosphide (InP) platformları modülasyonların, fotodiodes ve çok boyutlu çoklu dalgalamaların kompakt, güç verimli modüllere entegrasyonuna izin veriyor. Bir sonraki optik arayüz kuşağı 800 Gbps ve Tbps'ye doğru dalga geçiyor.

800G ve 1.6T Evolution

Bu oranları elde etmek için, endüstri birkaç paralel ray takip ediyor:

  • [FONT=0) Yüksek Baud Oranları:[Dönetici:[Dönetici: 0,0) Daha yüksek çözünürlükte bulunan pdf-90 GBaud'dan 200+ GBaud'a kadar daha yüksek hızlı elektronik ve fotonik gerektirir.
  • [FONT=0) İleri Modulation:[Dönetici:[Dönetici:0) Zaman-bölge hibrit QAM ve Probabilistic Constellation Shaping (ücretli) encoding formatını tam kanal koşullarına adapte eder, bağlantıya göre azami bağlantı sağlar.
  • [FONT=0)Co-Packaged Optik (CPO): ), optik motoru doğrudan güç tüketimi ve elektrik kayıpları çok yüksek arayüz hızlarında azaltmak için ASIC ile bütünleştirerek (1.6T+) bütünleştirir.
  • DSP için Makine Öğrenmesi: [DFLT:1] Neural ağları doğrusal olmayan tazminat için araştırılıyor ve optimize edilmiş dekoding, potansiyel olarak geleneksel DSP algoritmalarından daha yüksek performansa kilitleniyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Optik sinyal kodlama ve kodlama teknolojileri hızla bir fiber optik sistemi ile uyumlu bir şekilde karşılamak için gelişiyor. OOK'un basitliğinden, kontrollü DP-256QAM'ın optik kodlama ve decoding programının ilkeleri, fotonik ağlarının geleceği için temel temel temel performansı tanımlamak.