Khi mạng lưới chuyển giao hướng đến các khả năng petabit-Oct-second, hiệu quả của chuyển đổi các bit điện thành ánh sáng và trở lại điều chỉnh tính năng kinh tế và kỹ thuật của cơ sở hạ tầng toàn cầu. cho các kỹ sư và kiến trúc sư mạng, hiểu những nguyên tắc này là thiết yếu để thiết kế tối đa hóa hệ thống đạt được, khả năng và đáng tin cậy.

Bộ mã: miếng ghép vào Mỹ

Bộ mã là tiến trình dịch một dòng điện số thành một dạng sóng quang học đã điều chỉnh. Bộ mã đã chọn trực tiếp xác định mật độ thông tin trên mỗi đơn vị băng thông, được biết như hiệu suất quang phổ (được xác định theo dạng b/s/s/Hz). Việc trao đổi giữa hiệu suất quang phổ, tiêu thụ điện năng, và khả năng miễn dịch hướng dẫn sự lựa chọn định dạng đa chiều cho một ứng dụng cụ thể.

Tăng cường độ: On- Ractaling và NRZ

Định dạng mã hoá đơn giản nhất là On- re-to-Zero, nơi mà hệ nhị phân 1 tương ứng với cấp độ quang học cao và hệ nhị phân 0 tương ứng với mức độ đơn giản hóa quang học thấp. Thực tế, điều này được thực hiện bằng mã số không quay lại- trở lại (NZ), nơi mà tia laser vẫn còn trong toàn bộ thời gian. Ưu tiên OOK/NZ là chuyển đổi đơn giản. Nó chỉ đòi hỏi một máy phát laser có độ chuyển tiếp hoặc bộ tạo mô- đun đơn giản và bộ thu ảnh đơn giản. Giới hạn tối ưu là hạn tối ưu, thường hạn dữ liệu bị hạn, với 10 sóng đơn hoặc 25 giây/Gps.

Bộ mã đa LL: xung Aplitude Modution (PAM4)

Để tăng tỷ lệ bit không tăng cân, PAM4 bản đồ mã hóa hai bit vào mỗi biểu tượng được truyền qua một mức độ riêng biệt bằng bốn độ liên kết ngắn (00) khi định vị độ năng lượng thấp nhất, trong khi "11" bản đồ cao nhất. PAM4 là nền tảng của đường truyền 80- 2.3b2 b2 được truyền qua các tiêu chuẩn này. Lấy thí dụ, các bit «00 » có thể được bản đồ đến mức độ năng lượng thấp nhất, trong khi « 11 » được vẽ bằng các bản đồ cao nhất. PAM4 được thiết kế cho 25 HH hay 50 H. Tuy nhiên, chuyển tiếp giữa các cấp nhanh hơn, cần thiết tăng cường độ nhạy hơn và tỷ lệ âm thanh của hệ thống định dạng trục số âm thanh N.

Giai đoạn và Mô phỏng bậc hai (giao thức chính quy)

Để mã hóa mỗi mạng lưới quang học và đường kính dài, bộ mã hóa phải sử dụng giai đoạn của bộ phát quang học để tối đa hóa hiệu suất tối đa. Giai đoạn Shift Shift Mã hóa hai bit trên mỗi biểu tượng bằng cách chuyển đổi giai đoạn quang học giữa bốn trạng thái (0°, 90 °, 180 °, 270 °). Di chuyển sang 16QM (QMMMMMMMMM (QMrature Amply Modulation) mã hóa bốn bit trên mỗi biểu tượng bằng cách kết hợp độ lớn và giai đoạn thay đổi. Những định dạng này được thực hiện bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi Mach-ZAr (MMMMMMS) trong cấu trúc cấu trúc IQM/QMQMMMMMMM. Định dạng cơ bản đồ thị giác quan hệ thống định dạng cơ bản: định dạng cơ bản bốn bit: (t- một chuỗi tổng hợp một biểu tượng cơ bản, 25 phần trăm ký hiệu tổng số lần, nhưng cần thiết lập hoá tập hợp lại 25 phần trăm ký hiệu chuyển đổi theo định dạng thập phân số mũ 2 phần trăm lần).

Bộ mã định dạng- dung lượng đôi (DP)

Một kỹ thuật cần thiết để phóng to năng lượng là mã hóa hai cực, mà khai thác các trạng thái phân cực ánh sáng trong một sợi quang. Bằng cách mã hóa độc lập trên cả X và Y phân cực, hiệu suất quang phổ được tăng gấp đôi mà không cần thêm băng quang học. Các bộ chuyển đổi chuẩn dùng DP-QK (4 bit/ymbol) hoặc DP- 16QA (8 bit/yb). Cần phải bù đắp chính xác để chuyển đổi vùng cực một cách ngẫu nhiên trong sợi sợi, một thuật toán hiện đại xử lý (DP.)

Đối với một nguyên tố kỹ thuật chi tiết về định dạng điều chỉnh, [FLT: 0]coco/Acacia tinh thể tích hợp giấy cung cấp một lời giải thích sâu sắc về cấu trúc I/Q chuyển động và hai chiều.

Giải mã: Bộ xử lý tiến trình nhận

Giải mã là nghịch đảo của mã hóa, nhưng nó phức tạp hơn đáng kể do sự suy yếu về thể chất được đưa ra khi truyền tín hiệu.

Phát hiện trực tiếp chống lại sự kết hợp

Phát hiện trực tiếp, dùng OOK và PAM4, đo điện năng của ánh sáng đến bằng cách sử dụng ảnh chụp. Cách tiếp cận này đơn giản, sức mạnh thấp và rẻ, nhưng nó bỏ đi mọi thông tin giai đoạn. Việc phát hiện không có thời gian. Cần thiết cho tín hiệu chuyển động giai đoạn, trộn lẫn tín hiệu tới với bộ dao động (LO) trong một bộ phận quang học 90 độ. Quá trình trộn này phục hồi toàn bộ trường điện tử, cung cấp khả năng truy cập cả hai chiều và giai đoạn của dấu định dạng dấu định dạng (Ipha- detic) và Quarature trên cả hai yếu tố cực đại diện cho các tín hiệu quang học tương tự, hiệu điện tử hoàn tất khả năng bù lại.

Comment

Các tín hiệu tương tự từ bộ nhận tín hiệu tích hợp được số hóa bởi các ADC siêu tốc độ cao hoạt động ở 80 GSa/s đến 200 GSa/s. Các mẫu số cho thấy một hệ thống DP ASC chuyên dụng thực hiện các chức năng lõi sau:

  • Tính năng Cải tiến (CEC): ) Một bộ lọc đa số-domain giúp đảo lộn sự phân tán của sợi, có thể bôi lên xung xung xung hơn hàng ngàn bit.
  • [FLT: 0] Cách giải quyết phân tách [FLT:] thích ứng thời gian-domination (dùng thuật toán như Hằng số Modulus Algotrithm hay quyết định-DOR) riêng các phân vùng X và Y để bù đắp cho sự phân hủy của chế độ cực (PMD).
  • Chương trình Recovery: Giai đoạn và ước lượng tần số sẽ gỡ bỏ các vòng thay đổi tần số và nhiễu giai đoạn của máy phát và laser giao tiếp LO. Algrithm như bộ đo giai đoạn Vterbi là tiêu chuẩn cho tín hiệu QPSK.
  • Phát hiện và giải mã hệ thống: ) Các ký hiệu đã được lập trình trở lại thành bit, và sửa chữa lỗi tiếp theo (FEC) được áp dụng.

Sửa lỗi tiếp theo (FEC) Giải mã

FEC là một phần không thể phân tích được của quá trình mã hoá/ decoding. Tại máy phát điện có cấu trúc dự phòng được thêm vào luồng dữ liệu. Tại bộ thu âm FEC, bộ giải mã định dạng lại này dùng bộ sửa đổi một phần đúng được đưa ra bởi nhiễu và bóp méo. Mạng quang học hiện đại sử dụng mã mềm mạnh mẽ FEC (SD-FEC). SD- FEC sử dụng bộ giải mã đa bit (chiệt dụng tỷ lệ đa bit) từ AD, cung cấp bộ mã hóa đáng tin cậy khác nhau (thường được dùng để sửa chữa hệ thống định dạng 10- dB) so với mã cứng (thường. So sánh với mã định nghĩa của hệ thống mã định dạng mã định dạng mã định dạng tập tin FC).

Thiết kế hệ thống, ngân sách liên kết và tiêu chuẩn

Bộ mã hoá trực tiếp tác động đến ngân sách hệ thống. Các kỹ sư phải tính toán hệ điều hành còn lại so với hệ điều hành hệ thống định dạng hệ điều hành cần thiết cho một định dạng thay đổi được cho trước khi có lỗi tập tin.

Comment

Thứ tự điều chỉnh cấp cao (v. d., DP- 64QA) yêu cầu hệ thống tập tin cấp cao hơn để đạt được hệ thống BER được đưa ra so với dạng thức thứ tự dưới (v. d., DP-QPSK). Bộ khuếch đại quang phổ (E) thêm nhiễu (ASNR), mà giảm thiểu hệ thống OSNR trên khoảng cách. Do đó, có một giao diện trực tiếp giữa hiệu suất quang và khả năng truyền tải.

  • DP-QPSK: ~12 dB hệ thống tàu ngầm yêu cầu. reach thường được dùng hàng ngàn km trong hệ thống tàu ngầm.
  • DP-16QAM: ~18 dB giả sử dùng máy bay giao thông.
  • [PAM4] Phát hiện ra:] Độ chịu đựng thấp của cơ quan hậu cần so sánh với dạng thức liên kết ở khoảng cách dài, nhưng hiệu quả cao cho sự ngắn hạn (<10km) do năng lượng thấp và độ trễ.

Tiêu chuẩn để có thể vượt qua

Các tiêu chuẩn của cơ thể giúp xác định các thông số cụ thể, mã hóa và các thông số của FEC.

  • IEE 802.3bs:) định nghĩa PAM4 mã hóa ngắn (SR8, D4, FR8) và giao diện quang học dài (LR8).
  • Nó chỉ định định dạng chuyển đổi, chức năng DP-QPSK/DP/16QM cho DCI (80-20 km). Nó chỉ định định định dạng thức chuyển đổi, chức năng DP, và FC để đảm bảo tính tương tác đa chiều.
  • IU-T G.709: định nghĩa mạng lưới viễn thông (OTN) và tiêu chuẩn FEC (v. g., G.975.1) để truyền tải dài-haul.

Đối với đặc điểm hiện tại của quang học bổ sung, [FLT: 0] [FLT: 0] OFFFFFR 400 zR Contrition là tham chiếu dứt khoát.

Hợp nhất bằng ảnh chụp và hướng tương lai

Việc thực hiện các quá trình mã hóa và giải mã tiên tiến này phụ thuộc vào các công nghệ quang hợp. Silicon Photonic (SiPh) và Indium Phosphide (inP) nền tảng cho phép sự tích hợp của các mô- đun, máy tạo quang và bước sóng đa năng vào các mô- đun năng lượng nhất định. Thế hệ giao diện quang học tiếp theo đang đẩy tới 800 Gbps và 1.6 Tbps mỗi bước nhảy.

800G và 1.6T tiến hóa

Để đạt được những tỷ lệ này, ngành công nghiệp đang theo đuổi một số dấu vết song song:

  • Người nâng cao Bud/s: tăng tốc độ biểu tượng từ ~60-90 GBaud đến 200+ GBaud đòi hỏi điện tử và ảnh gia tốc độ cao hơn.
  • Mô phỏng đã được thiết kế:).
  • Co-Packs (CPO): ) việc kết hợp trực tiếp động cơ quang học với công tắc ASIC để giảm điện năng tiêu thụ và mất điện ở tốc độ giao diện cao (1.6T+).
  • Học tập cho DP: mạng thần kinh đang được khám phá để bù lại không tuyến tính và giải mã tối ưu, có khả năng mở khóa hiệu suất cao hơn các thuật toán DP truyền thống.

Kết luận

Mã hóa tín hiệu và giải mã công nghệ đang tiến hóa nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu không thể thỏa mãn cho băng thông. Từ sự đơn giản của OOK đến độ phức tạp dạng DP-256QM với SD-FEC, sự lựa chọn của bộ mã hóa định nghĩa phong bì hiệu suất cơ bản của hệ thống quang học sợi. Các kỹ sư phải nắm vững các sự đánh đổi giữa định dạng đa chiều, độ phức tạp và hệ thống đạt đến thiết kế hiệu quả, có tính năng cao. Các nguyên tắc của mã hóa quang học và giải mã vẫn còn là nền tảng trí tuệ cho ảnh mạng lưới mạng trong tương lai.