مقدمة: ما هو الحد الأقصى لسعة إدارة الطلب على المياه؟
هذا ليس مجرد حساب نظري ، ولكنه نتيجة لا يمكن الوصول إليها إلا بعد الأخذ في الاعتبار تأثيرات ثلاثة عوامل رئيسية ، بما في ذلك الطيف المتاح للألياف ، ومعدل الإرسال الأقصى عند طول موجي واحد ، والحد الأدنى المسموح به لفجوة الطول الموجي .
يمكن أن توفر شركة Ascent Optics منتجات لـ إدارة الطلب العالمي مكس ديموكس التطبيقات.
قبل ذكر سعة WDM مرة أخرى ، من الضروري فهم مفاهيم النطاق الترددي ومعدل الإرسال. يأتي مفهوم عرض النطاق الترددي من تعريف نطاق تردد الإشارة ، بينما يتوافق معدل الإرسال مع معدل المعلومات في فعالية مؤشرات الجودة لأنظمة اتصالات البيانات.
يشير النطاق الترددي إلى كمية البيانات التي يمكن إرسالها في وقت محدد ، أي سعة البيانات التي يمكن نقلها في خط أنابيب النقل.
في الأجهزة الرقمية ، يتم التعبير عن عرض النطاق الترددي عادةً بوحدات بت في الثانية (bps)، والذي يمثل عدد وحدات البت التي يمكن إرسالها في الثانية ؛ في الأجهزة التناظرية ، عادةً ما يتم التعبير عن عرض النطاق الترددي في دورات في الثانية أو هيرتز (هرتز).
"النطاق الترددي" (النطاق الترددي) له معنيان مختلفان التاليان.
1. يشير إلى عرض نطاق تردد الإشارة. عرض النطاق الترددي للإشارة هو نطاق التردد الذي تشغله مختلف مكونات التردد المختلفة الموجودة في الإشارة.
2. في شبكات الكمبيوتر ، يتم استخدام النطاق الترددي للإشارة إلى قدرة خطوط اتصال الشبكة على نقل البيانات ، لذلك يشير النطاق الترددي للشبكة إلى "الحد الأقصى لمعدل البيانات" الذي يمكن تمريره من نقطة في الشبكة إلى نقطة أخرى في وحدة زمنية .
بالنسبة للإشارة ، يُطلق على نطاق التردد بين التردد الصفري وأعلى مكون تردد يجب أخذه في الاعتبار عرض النطاق الترددي.
1.1 نطاق تردد الإشارة
(ط) من الناحية العملية ، بالنسبة للطيف الذي تكون فيه وظيفة الاعتيان هي الغلاف ، يُعرَّف مدى التردد بين التردد الصفري والتردد المقابل لأول نقطة عبور لنقطة الصفر للمظروف الطيفي على أنه نطاق تردد الإشارة.
(XNUMX) بالنسبة للطيف العام ، نطاق التردد الذي يبدأ من التردد الصفري والتردد الذي ينخفض إليه الاتساع 1/10 يُعرَّف الحد الأقصى لنقطة الغلاف على أنه نطاق تردد الإشارة.
2.1 مؤشرات الجودة لنظام اتصالات البيانات
باختصار ، هناك عدة جوانب.
الصلاحية: تشير إلى سرعة نقل المعلومات.
الموثوقية: تشير إلى جودة نقل المعلومات.
القدرة على التكيف: تشير إلى ظروف الاستخدام البيئية.
التوحيد القياسي: يشير إلى قابلية التبادل القياسية للمكونات.
الاقتصاد: يشير إلى مستوى التكلفة.
الصيانة: سهولة الاستخدام.
المفاهيم الموضحة أدناه كلها مؤشرات مهمة للفعالية.
2.2 معدل عنصر الكود
التعريف: عدد عناصر الإشارة المرسلة في الثانية يسمى معدل عنصر الكود. الوحدة: Baud (B) ، يُشار إليها بالرمز R.B .
يتم تحديد معدل عنصر الكود فقط من خلال عرض عنصر الكود T. على سبيل المثال ، في إشارة N-decimal ، يكون عرض عنصر الكود هو T ، وعدد عناصر الكود في الثانية هو 1 / T ، وبالتالي فإن معدل عنصر الكود RB = 1 / T باود ، معدل عنصر الكود يسمى أيضًا معدل التشكيل. يمثل معدل التشكيل أقصر مدة زمنية داخل عنصر الإشارة.
2.3 معدل المعلومات
التعريف: كمية المعلومات المرسلة في الثانية تسمى معدل المعلومات لإشارة البيانات. الوحدة: بت في الثانية (بت / ثانية) ، معبرًا عنها بالرمز R.ب .
إشارة البيانات العشرية N ، هناك N حالات محتملة لكل عنصر رمز ، ودع الاحتمال P لكل حالة تحدث هو نفسه ، على سبيل المثال ، P = 1 / N. في نظرية المعلومات ، يتم تعريف مقدار المعلومات في كل عنصر من عناصر الكود على أنه
I = log2 1 / P = log2 N (بت)
إشارة بيانات N- عشرية بمعدل معلومات يبلغ
Rb =RB × أنا = صB تسجيل 2 N (بت / ثانية)
بالنسبة لإشارات البيانات الثنائية ، فإن معدل عنصر الكود ومعدل معلومات البيانات متساويان عدديًا ، لكن وحداتهما مختلفة.
مع الأخذ في الاعتبار الوصف أعلاه ، ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، عرض النطاق الترددي المتاح لإشارة بمعدل 155 ميجابت / ثانية[1] ، والتي يجب أن تكون مساوية عدديًا لـ 155 ميجا هرتز. بالنسبة لإشارات البيانات الثنائية ، يمكننا إنشاء تطابق بين معدل رقم الإرسال وعرض النطاق الترددي.
تمت مناقشة ثلاثة عوامل رئيسية ، بما في ذلك الطيف المتاح للألياف ، ومعدل الإرسال الأقصى بطول موجة واحد ، والحد الأدنى المسموح به من تباعد الطول الموجي ، من أجل اشتقاق حد السعة الممكنة لزوج واحد من الألياف في ظل القيود التكنولوجية الحالية. أخيرًا ، يتم تقديم الحد النظري للقدرة المحتملة لزوج واحد من الألياف مرة أخرى.
3.1 الأطياف المتاحة من الألياف الضوئية
من نطاق الطول الموجي المتاح ، تكون أنظمة WDM محدودة في النهاية المنخفضة من خلال أطوال موجات قطع الألياف المنظمة للحماية من ضوضاء النمط ، وفي النهاية العالية بفقدان امتصاص السيليكا وفقدان الانحناء للألياف وتوهين الكابلات وتشتت الألياف لها أيضًا بعض القيود على نطاق الطول الموجي التشغيلي.
وفقًا لأحدث مواصفات ITU-T ، فإن نطاق الطول الموجي المتاح هو ما يقرب من 1260-1675 نانومتر. بخصم ذروة الماء للألياف عند 1385 نانومتر ، يبلغ إجمالي الطيف المتاح حوالي 415 نانومتر ، وهو ما يتوافق مع حوالي 58 THZ (عادة ما يقرب من 50 THZ )【】 2.
بالطبع ، سيأخذ نظام التصميم أيضًا في الاعتبار الجهاز البصري لمصدر الضوء وعوامل أخرى ، وسيتم تقليل النطاق الطيفي الفعلي المتاح بشكل طفيف.
3.2 الحد الأقصى لمعدل الإرسال عند طول موجي واحد
نظريًا ، يوجد حد أعلى لمعدل الإرسال لطول موجي واحد ، مقيد بشكل أساسي بعوامل مثل تنقل الإلكترون لمواد السليكون والزرنيخ الغاليوم للدائرة المتكاملة ، بالإضافة إلى تشتت وضع الاستقطاب وتشتت وسيط الإرسال. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري النظر فيما إذا كانت نسبة الأداء إلى السعر للنظام المطور فعالة من حيث التكلفة ولها قيمة اقتصادية تجارية.
من وجهة النظر الحالية ، ليست القضايا المادية هي العوامل المحددة الرئيسية ، خاصةً مادة فوسفيد الإنديوم التي تظهر أداءً ممتازًا بمعدل أعلى من 40 جيجابت / ثانية ، وذلك بفضل حركتها العالية للإلكترون والثقوب. ومع ذلك ، فإن تشتت أسلوب التشتت والاستقطاب لوسط الإرسال ، إلى جانب قيود نسبة أداء النظام ، يجعل الاحتمال العملي للمعدل فوق 40 جيجابت / ثانية قاتمة للغاية. لذلك ، لدينا سبب لاعتبار 40 جيجابت / ثانية هو الحد الأقصى لمعدل الإرسال لطول موجي واحد.
3.3 الحد الأدنى المسموح به لفجوة الطول الموجي
من الناحية النظرية ، يبلغ عرض النطاق الترددي الحقيقي للمعلومات للإشارة الضوئية ضعف معدل البتات المرسلة تقريبًا.
في الواقع ، يكون الحد الأدنى لتباعد الطول الموجي في تصميم النظام أكبر بكثير من ضعف معدل البت المرسل (نظرًا لأن المرشحات الضوئية لا تتمتع بالتسطح المثالي والثبات المطلق ، كما أن مصادر الضوء تفتقر أيضًا إلى الاستقرار المطلق.حتى مع تقنيات قفل الطول الموجي ، لا يزال هناك يكون انجراف الطول الموجي).
من منظور متحفظ ، لتقدير سعة الإرسال القصوى ، يُفترض أن الحد الأدنى لتباعد الطول الموجي البالغ 2.5 جيجابت / ثانية و 10 جيجابت / ثانية و 40 جيجابت / ثانية هو على الأقل 5 مرات و 2.5 مرة و 1.25 مرة من معدل بتات الإرسال ، المقابلة لمسافات الطول الموجي الأدنى 12.5 جيجا هرتزZ 25 غZ و 50 غZ على التوالي.
3.4 إسقاط حد السعة
من المعروف أن الحد الأقصى لعدد الأطوال الموجية هو 4000 و 2000 و 1000 لمعدل طول موجي واحد يبلغ 2.5 جيجابت / ثانية و 10 جيجابت / ثانية و 40 جيجابت / ثانية في نطاق متاح يبلغ 50THZ، على التوالي.
الحد الأقصى لعدد الطول الموجي = فجوة الطيف المتاح / الحد الأدنى لطول الموجة
من هذا ، يمكن تقديم سعة النقل الإجمالية لتكون حولها 10 تيرابايت / ثانية ، 20 تيرابايت / ثانية و 40 تيجابت / ثانية على التوالي
إجمالي سعة الإرسال = أقصى عدد من الأطوال الموجية X معدل الموجة الواحدة
