مقدمه: محدودیت ظرفیت WDM چقدر است؟
این صرفا یک محاسبه نظری نیست، بلکه نتیجه ای است که تنها پس از در نظر گرفتن اثرات سه عامل اصلی، از جمله طیف موجود فیبر، حداکثر سرعت انتقال در یک طول موج، و حداقل فاصله طول موج مجاز به دست می آید. .
Ascent Optics می تواند محصولاتی را برای WDM MUX DEMUX برنامه های کاربردی.
قبل از بیان مجدد ظرفیت WDM، لازم است مفاهیم پهنای باند و نرخ انتقال را درک کنید. مفهوم پهنای باند از تعریف باند فرکانس سیگنال می آید، در حالی که نرخ انتقال مربوط به نرخ اطلاعات در اثربخشی شاخص های کیفیت سیستم های ارتباط داده است.
پهنای باند به مقدار داده ای اشاره دارد که می تواند در یک زمان ثابت منتقل شود، یعنی ظرفیت داده هایی که می تواند در خط لوله انتقال منتقل شود.
در دستگاه های دیجیتال، پهنای باند معمولاً بر حسب بیت در ثانیه (bps) بیان می شود)، که نشان دهنده تعداد بیت های قابل انتقال در ثانیه است. در دستگاه های آنالوگ، پهنای باند معمولاً بر حسب سیکل در ثانیه یا هرتز (هرتز) بیان می شود.
"پهنای باند" (پهنای باند) به دو معنای مختلف زیر است.
1. به عرض باند فرکانس سیگنال اشاره دارد. پهنای باند یک سیگنال، محدوده فرکانسی است که توسط اجزای فرکانس مختلف موجود در سیگنال اشغال شده است.
2. در شبکه های کامپیوتری، از پهنای باند برای نشان دادن ظرفیت خطوط ارتباطی شبکه برای انتقال داده استفاده می شود، بنابراین پهنای باند شبکه نشان دهنده «حداکثر نرخ داده» است که می تواند از نقطه ای در شبکه به نقطه دیگر در یک واحد زمان منتقل شود. .
برای یک سیگنال، محدوده فرکانس بین فرکانس صفر و بالاترین مولفه فرکانس در نظر گرفته شده، پهنای باند نامیده می شود.
1.1 باند فرکانس سیگنال
(i) در عمل، برای طیفی با تابع نمونه برداری به عنوان پوشش، محدوده فرکانس بین فرکانس صفر و فرکانس مربوط به اولین عبور از نقطه صفر پوشش طیفی به عنوان باند فرکانس سیگنال تعریف می شود.
(ii) برای طیف عمومی، محدوده فرکانس از فرکانس صفر شروع می شود و فرکانسی که دامنه به آن کاهش می یابد. 1/10 حداکثر نقطه پاکت به عنوان باند فرکانس سیگنال تعریف می شود.
2.1 شاخص های کیفیت سیستم ارتباط داده
به طور خلاصه، چندین جنبه وجود دارد.
اعتبار: به سرعت انتقال اطلاعات اشاره دارد.
قابلیت اطمینان: به کیفیت انتقال اطلاعات اشاره دارد.
سازگاری: به شرایط استفاده از محیط اشاره دارد.
استانداردسازی: به قابلیت تعویض استاندارد اجزا اشاره دارد.
اقتصاد: به سطح هزینه اشاره دارد.
نگهداری: سهولت استفاده
مفاهیمی که در زیر توضیح داده شده اند، همه شاخص های مهم اثربخشی هستند.
2.2 نرخ عنصر کد
تعریف: تعداد عناصر سیگنال ارسالی در ثانیه را نرخ عنصر کد می گویند. واحد: Baud (B) که با نماد R نشان داده می شود.B .
نرخ عنصر کد صرفاً توسط عرض عنصر کد T تعیین می‌شود. برای مثال، در یک سیگنال N-اعشاری، عرض عنصر کد T است و تعداد عناصر کد در هر ثانیه 1/T است، بنابراین نرخ عنصر کد R است.B = 1/T baud، نرخ عنصر کد نیز نرخ مدولاسیون نامیده می شود. نرخ مدولاسیون نشان دهنده کوتاه ترین مدت زمان در عنصر سیگنال است.
2.3 نرخ اطلاعات
تعریف: مقدار اطلاعات ارسال شده در هر ثانیه را نرخ اطلاعات سیگنال داده می گویند. واحد: بیت در ثانیه (bit/s)، که با نماد R بیان می شود.ب
یک سیگنال داده اعشاری N، وجود دارد N حالت ممکن برای هر عنصر کد، و اجازه دهید احتمال P هر حالت یکسان باشد، یعنی P=1/N. در تئوری اطلاعات، مقدار اطلاعات در هر عنصر کد به صورت تعریف شده است
I=log2 1/P=log2 N (بیت)
یک سیگنال داده اعشاری N با نرخ اطلاعات
Rb =RB ×I=RB log2 N(bit/s)
برای سیگنال های داده باینری، نرخ عنصر کد و نرخ اطلاعات داده ها از نظر عددی برابر هستند، اما واحدهای آنها متفاوت است.
با در نظر گرفتن توضیحات بالا، به عنوان مثال، پهنای باند موجود یک سیگنال با نرخ 155 مگابیت بر ثانیه را در نظر بگیرید.[1] ، که از نظر عددی باید برابر با 155 مگاهرتز باشد. برای سیگنال های داده باینری، می توانیم بین نرخ عدد ارسال و پهنای باند مطابقت داشته باشیم.
سه عامل اصلی شامل طیف موجود فیبر، حداکثر نرخ انتقال در یک طول موج و حداقل فاصله مجاز طول موج مورد بحث قرار می‌گیرد تا حد ظرفیت ممکن یک جفت فیبر تحت محدودیت‌های تکنولوژیکی فعلی بدست آید. در نهایت، محدودیت نظری ظرفیت ممکن یک جفت الیاف یک بار دیگر ارائه شده است.
3.1 طیف های موجود فیبرهای نوری
از محدوده طول موج موجود، سیستم های WDM در انتهای پایین توسط طول موج های قطع فیبر تنظیم شده برای محافظت در برابر نویز حالت، و در انتهای بالا توسط کاهش جذب سیلیس و کاهش خمشی فیبر، تضعیف کابل و پراکندگی فیبر نیز محدود می شوند. برخی محدودیت ها در محدوده طول موج عملیاتی
طبق آخرین مشخصات ITU-T، محدوده طول موج موجود تقریباً 1260-1675 نانومتر است. با کسر پیک آب فیبر در 1385 نانومتر، کل طیف موجود حدود 415 نانومتر است که تقریباً معادل 58 TH است.Z (معمولاً تقریباً 50 THZ )[2].
البته، سیستم طراحی دستگاه نوری منبع نور و سایر عوامل را نیز در نظر می گیرد، محدوده طیفی واقعی موجود کمی کاهش می یابد.
3.2 حداکثر سرعت انتقال در یک طول موج
از نظر تئوری، یک حد بالایی برای سرعت انتقال یک طول موج وجود دارد، که عمدتاً توسط عواملی مانند تحرک الکترون مواد سیلیکون و گالیم-آرسنیک مدار مجتمع، و همچنین با پراکندگی و پراکندگی حالت قطبش محدود می‌شود. رسانه انتقال علاوه بر این، باید در نظر گرفت که آیا نسبت عملکرد به قیمت سیستم توسعه‌یافته مقرون‌به‌صرفه و دارای ارزش اقتصادی تجاری است یا خیر.
از نقطه نظر کنونی، مسائل مواد عامل اصلی محدود کننده نیستند، به خصوص ماده فسفید ایندیم که به لطف تحرک بالای الکترون و حفره، عملکرد عالی در نرخ بالای 40 گیگابیت بر ثانیه از خود نشان می دهد. با این حال، پراکندگی و پراکندگی حالت پلاریزاسیون محیط انتقال، همراه با محدودیت های نسبت عملکرد سیستم، چشم انداز عملی نرخ بالای 40 گیگابیت بر ثانیه را بسیار کمرنگ می کند. بنابراین، دلیلی داریم که 40 گیگابیت بر ثانیه را به عنوان حداکثر نرخ انتقال برای یک طول موج واحد در نظر بگیریم.
3.3 حداقل فاصله طول موج مجاز
در تئوری، پهنای باند اطلاعات واقعی یک سیگنال نوری تقریباً دو برابر نرخ بیت ارسالی است.
در واقع، حداقل فاصله طول موج در طراحی سیستم معمولاً بسیار بیشتر از دو برابر نرخ بیت ارسالی است (از آنجایی که فیلترهای نوری صافی ایده آل و پایداری مطلق ندارند و منابع نور نیز فاقد ثبات مطلق هستند. حتی با تکنیک های قفل طول موج، باز هم وجود خواهد داشت. رانش طول موج باشد).
از دیدگاه محافظه کارانه، برای تخمین حداکثر ظرفیت انتقال، فرض می شود که حداقل فاصله طول موج 2.5 گیگابیت بر ثانیه، 10 گیگابیت بر ثانیه و 40 گیگابیت بر ثانیه حداقل 5 برابر، 2.5 برابر و 1.25 برابر نرخ بیت انتقال است. ، مربوط به حداقل فاصله طول موج 12.5 GH استZ 25 گیگا اچZ و 50 GHZ بود.
3.4 طرح محدودیت ظرفیت
مشخص است که حداکثر تعداد طول موج ها 4000، 2000 و 1000 برای نرخ تک طول موج 2.5 گیگابیت بر ثانیه، 10 گیگابیت بر ثانیه و 40 گیگابیت بر ثانیه در طیف موجود 50 TH است.Zبود.
حداکثر تعداد طول موج = طیف موجود / حداقل فاصله طول موج
از این رو، کل ظرفیت انتقال را می توان در حدود معرفی کرد به ترتیب 10 ترابیت بر ثانیه، 20 ترابیت بر ثانیه و 40 ترابیت بر ثانیه
ظرفیت کل انتقال = حداکثر تعداد طول موج X نرخ تک موج
