परिचय: WDM की क्षमता सीमा क्या है?
यह केवल एक सैद्धांतिक गणना नहीं है, बल्कि एक निष्कर्ष है जो केवल तीन प्रमुख कारकों के प्रभाव को ध्यान में रखकर पहुंचा जा सकता है, जिसमें फाइबर के उपलब्ध स्पेक्ट्रम, एकल तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम संचरण दर और न्यूनतम स्वीकार्य तरंग दैर्ध्य अंतर शामिल हैं। .
एसेंट ऑप्टिक्स के लिए उत्पाद प्रदान कर सकता है डब्लूडीएम मक्स डिमक्स अनुप्रयोगों.
WDM क्षमता को फिर से बताने से पहले, बैंडविड्थ और ट्रांसमिशन दर की अवधारणाओं को समझना आवश्यक है। बैंडविड्थ की अवधारणा सिग्नल फ़्रीक्वेंसी बैंड की परिभाषा से आती है, जबकि ट्रांसमिशन दर डेटा संचार प्रणालियों के गुणवत्ता संकेतकों की प्रभावशीलता में सूचना दर से मेल खाती है।
बैंडविड्थ डेटा की मात्रा को संदर्भित करता है जिसे एक निश्चित समय पर प्रेषित किया जा सकता है, यानी डेटा की क्षमता जिसे ट्रांसमिशन पाइपलाइन में प्रेषित किया जा सकता है।
डिजिटल उपकरणों में, बैंडविड्थ आमतौर पर बिट्स प्रति सेकंड (bps), जो प्रति सेकंड बिट्स की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है जिसे प्रेषित किया जा सकता है; एनालॉग उपकरणों में, बैंडविड्थ आमतौर पर चक्र प्रति सेकंड या हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) में व्यक्त किया जाता है।
"बैंडविड्थ" (बैंडविड्थ) के निम्नलिखित दो अलग-अलग अर्थ हैं।
1. सिग्नल फ्रीक्वेंसी बैंड की चौड़ाई को संदर्भित करता है। सिग्नल की बैंडविड्थ सिग्नल में निहित विभिन्न विभिन्न आवृत्ति घटकों द्वारा कब्जा की गई आवृत्ति रेंज है।
2. कंप्यूटर नेटवर्क में, डेटा संचारित करने के लिए नेटवर्क की संचार लाइनों की क्षमता को इंगित करने के लिए बैंडविड्थ का उपयोग किया जाता है, इसलिए नेटवर्क बैंडविड्थ "अधिकतम डेटा दर" को इंगित करता है जिसे समय की एक इकाई में नेटवर्क में एक बिंदु से दूसरे तक पारित किया जा सकता है .
एक संकेत के लिए, शून्य आवृत्ति और उच्चतम आवृत्ति घटक के बीच की आवृत्ति सीमा को बैंडविड्थ कहा जाता है।
1.1 सिग्नल की फ्रीक्वेंसी बैंड
(i) अभ्यास में, एक स्पेक्ट्रम के लिए नमूना समारोह के साथ लिफाफे के रूप में, शून्य आवृत्ति के बीच आवृत्ति रेंज और वर्णक्रमीय लिफाफे के शून्य बिंदु के पहले क्रॉसिंग के अनुरूप आवृत्ति को संकेत आवृत्ति बैंड के रूप में परिभाषित किया गया है।
(ii) सामान्य स्पेक्ट्रम के लिए, आवृत्ति रेंज शून्य आवृत्ति से शुरू होती है और आवृत्ति जहां आयाम गिरती है 1/10 लिफाफे के अधिकतम बिंदु को सिग्नल फ्रीक्वेंसी बैंड के रूप में परिभाषित किया गया है।
2.1 डेटा संचार प्रणाली के गुणवत्ता संकेतक
संक्षेप में, कई पहलू हैं।
वैधता: सूचना के प्रसारण की गति को संदर्भित करता है।
विश्वसनीयता: सूचना के प्रसारण की गुणवत्ता को संदर्भित करता है।
अनुकूलनशीलता: पर्यावरणीय उपयोग की स्थितियों को संदर्भित करता है।
मानकीकरण: घटकों के मानक विनिमेयता को संदर्भित करता है।
अर्थव्यवस्था: लागत के स्तर को संदर्भित करता है।
रखरखाव: उपयोग में आसानी।
नीचे वर्णित अवधारणाएँ प्रभावशीलता के सभी महत्वपूर्ण संकेतक हैं।
2.2 कोड तत्व दर
परिभाषा: प्रति सेकेंड प्रेषित सिग्नल तत्वों की संख्या को कोड तत्व दर कहा जाता है। इकाई: बॉड (बी), प्रतीक आर द्वारा निरूपित।B .
कोड तत्व दर पूरी तरह से कोड तत्व चौड़ाई टी द्वारा निर्धारित की जाती है। उदाहरण के लिए, एन-दशमलव सिग्नल में, कोड तत्व चौड़ाई टी है, और प्रति सेकंड कोड तत्वों की संख्या 1/टी है, इसलिए कोड तत्व दर आरB = 1/टी बॉड, कोड तत्व दर को मॉडुलन दर भी कहा जाता है। मॉड्यूलेशन दर सिग्नल तत्व के भीतर सबसे कम समय अवधि का प्रतिनिधित्व करती है।
2.3 सूचना दर
परिभाषा: प्रति सेकंड प्रेषित सूचना की मात्रा को डेटा सिग्नल की सूचना दर कहा जाता है। यूनिट: बिट्स प्रति सेकेंड (बिट/एस), प्रतीक आर द्वारा व्यक्त किया गया।बी।
एक एन-दशमलव डेटा संकेत, वहाँ हैं प्रत्येक कोड तत्व के लिए एन संभावित राज्य, और प्रत्येक राज्य की संभावना पी समान होने दें, यानी, पी = 1/एन। सूचना सिद्धांत में, प्रत्येक कोड तत्व में सूचना की मात्रा को परिभाषित किया गया है
मैं=लॉग2 1/पी=लॉग2 एन(बिट)
सूचना दर के साथ एक एन-दशमलव डेटा संकेत
Rb =RB × मैं = आरB log2 N(बिट/सेकंड)
बाइनरी डेटा सिग्नल के लिए, कोड तत्व दर और डेटा सूचना दर संख्यात्मक रूप से बराबर होती है, लेकिन उनकी इकाइयां अलग-अलग होती हैं।
उपरोक्त विवरण को ध्यान में रखते हुए, उदाहरण के लिए, 155 Mbit/s दर वाले सिग्नल की उपलब्ध बैंडविड्थ पर विचार करें[1] , जो संख्यात्मक रूप से 155MHZ के बराबर होना चाहिए। बाइनरी डेटा सिग्नल के लिए, हम ट्रांसमिशन नंबर रेट और बैंडविड्थ के बीच एक पत्राचार स्थापित कर सकते हैं।
वर्तमान तकनीकी बाधाओं के तहत फाइबर की एक जोड़ी की संभावित क्षमता सीमा प्राप्त करने के लिए, फाइबर के उपलब्ध स्पेक्ट्रम, एकल तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम संचरण दर और न्यूनतम स्वीकार्य तरंग दैर्ध्य रिक्ति सहित तीन मुख्य कारकों पर चर्चा की जाती है। अंत में, तंतुओं के एक जोड़े की संभावित क्षमता की सैद्धांतिक सीमा को एक बार फिर प्रस्तुत किया गया है।
3.1 ऑप्टिकल फाइबर के उपलब्ध स्पेक्ट्रा
उपलब्ध वेवलेंथ रेंज से, WDM सिस्टम कम अंत में फाइबर कटऑफ वेवलेंथ द्वारा सीमित होते हैं, जो मोड शोर से बचाव के लिए विनियमित होते हैं, और सिलिका अवशोषण हानि और फाइबर, केबल क्षीणन और फाइबर फैलाव के उच्च अंत में भी होते हैं। ऑपरेटिंग वेवलेंथ रेंज पर कुछ सीमाएँ।
नवीनतम ITU-T विनिर्देशों के अनुसार, उपलब्ध तरंग दैर्ध्य रेंज लगभग 1260-1675 एनएम है। 1385 एनएम पर फाइबर के पानी के शिखर को घटाकर, कुल उपलब्ध स्पेक्ट्रम लगभग 415 एनएम है, जो लगभग 58 टीएच से मेल खाता है।Z (आमतौर पर लगभग 50 वेंZ )【】 2.
बेशक, डिजाइन प्रणाली प्रकाश स्रोत ऑप्टिकल डिवाइस और अन्य कारकों को भी ध्यान में रखेगी, वास्तविक उपलब्ध स्पेक्ट्रल रेंज थोड़ी कम हो जाएगी।
3.2 एकल तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम संचरण दर
सैद्धांतिक रूप से, एकल तरंग दैर्ध्य की संचरण दर की एक ऊपरी सीमा होती है, जो मुख्य रूप से एकीकृत सर्किट के सिलिकॉन और गैलियम-आर्सेनिक सामग्री की इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के साथ-साथ फैलाव और ध्रुवीकरण मोड के फैलाव जैसे कारकों से विवश होती है। संचरण माध्यम। इसके अतिरिक्त, यह विचार करना आवश्यक है कि क्या विकसित प्रणाली का प्रदर्शन-से-मूल्य अनुपात लागत प्रभावी है और इसका व्यावसायिक आर्थिक मूल्य है।
वर्तमान दृष्टिकोण से, भौतिक मुद्दे मुख्य सीमित कारक नहीं हैं, विशेष रूप से इंडियम फॉस्फाइड सामग्री, जो 40Gbit/s से ऊपर की दर में उत्कृष्ट प्रदर्शन का प्रदर्शन करती है, इसके उच्च इलेक्ट्रॉन और होल गतिशीलता के लिए धन्यवाद। हालाँकि ट्रांसमिशन माध्यम का फैलाव और ध्रुवीकरण मोड फैलाव, सिस्टम के प्रदर्शन अनुपात की सीमाओं के साथ, 40Gbit/s से ऊपर की दर की व्यावहारिक संभावना को बहुत मंद बना देता है। इसलिए, हमारे पास एकल तरंग दैर्ध्य के लिए अधिकतम संचरण दर के रूप में 40Gbit/s पर विचार करने का कारण है।
3.3 स्वीकार्य न्यूनतम तरंग दैर्ध्य अंतर
सिद्धांत रूप में, एक ऑप्टिकल सिग्नल की वास्तविक सूचना बैंडविड्थ संचरित बिट दर से लगभग दोगुनी होती है।
वास्तव में, सिस्टम डिज़ाइन में न्यूनतम तरंग दैर्ध्य रिक्ति आमतौर पर प्रेषित बिट दर के दोगुने से बहुत बड़ी होती है (चूंकि ऑप्टिकल फिल्टर में आदर्श समतलता और पूर्ण स्थिरता नहीं होती है, और प्रकाश स्रोतों में भी पूर्ण स्थिरता की कमी होती है। तरंग दैर्ध्य लॉकिंग तकनीकों के साथ भी, अभी भी होगा तरंग दैर्ध्य बहाव हो)।
रूढ़िवादी दृष्टिकोण से, अधिकतम संचरण क्षमता का अनुमान लगाने के लिए, यह माना जाता है कि 2.5 Gbit/s, 10 Gbit/s और 40 Gbit/s की न्यूनतम तरंग दैर्ध्य रिक्ति कम से कम 5 गुना, 2.5 गुना और 1.25 गुना संचरण बिट दर है। , 12.5 GH की न्यूनतम तरंग दैर्ध्य रिक्ति के अनुरूपZ , 25 जीएचZ और 50 जीएचZ क्रमशः.
3.4 क्षमता सीमा प्रक्षेपण
यह ज्ञात है कि 4000TH के उपलब्ध स्पेक्ट्रम पर 2000Gbit/s, 1000Gbit/s और 2.5Gbit/s की एकल तरंग दैर्ध्य दर के लिए तरंग दैर्ध्य की अधिकतम संख्या 10, 40 और 50 है।Z, क्रमशः।
अधिकतम तरंग दैर्ध्य संख्या = उपलब्ध स्पेक्ट्रम / न्यूनतम तरंगदैर्ध्य अंतर
इससे कुल ट्रांसमिशन क्षमता के आसपास होने का अंदाजा लगाया जा सकता है 10Tbit/s, 20Tbit/s और 40Tbit/s क्रमशः
कुल संचरण क्षमता = तरंग दैर्ध्य की अधिकतम संख्या X एकल तरंग दर
