Pendahuluan: Berapa batas kapasitas WDM?
Ini bukan hanya perhitungan teoretis, tetapi kesimpulan yang hanya dapat dicapai setelah memperhitungkan efek dari tiga faktor utama, termasuk spektrum serat yang tersedia, laju transmisi maksimum pada panjang gelombang tunggal, dan celah panjang gelombang minimum yang diperbolehkan. .
Optik Pendakian dapat menyediakan produk untuk WDM MUX DEMUX aplikasi.
Sebelum menyatakan kapasitas WDM lagi, perlu dipahami konsep bandwidth dan laju transmisi. Konsep bandwidth berasal dari definisi pita frekuensi sinyal, sedangkan laju transmisi sesuai dengan laju informasi dalam efektivitas indikator kualitas sistem komunikasi data.
Bandwidth mengacu pada jumlah data yang dapat ditransmisikan pada waktu yang tetap, yaitu kapasitas data yang dapat ditransmisikan dalam pipa transmisi.
Pada perangkat digital, bandwidth biasanya dinyatakan dalam bit per detik (bps), yang mewakili jumlah bit per detik yang dapat ditransmisikan; di perangkat analog, bandwidth biasanya dinyatakan dalam siklus per detik atau Hertz (Hz).
"Bandwidth" (bandwidth) memiliki dua arti berbeda berikut.
1. mengacu pada lebar pita frekuensi sinyal. Bandwidth suatu sinyal adalah rentang frekuensi yang ditempati oleh berbagai komponen frekuensi berbeda yang terkandung dalam sinyal.
2. Dalam jaringan komputer, bandwidth digunakan untuk menunjukkan kapasitas jalur komunikasi jaringan untuk mengirimkan data, sehingga bandwidth jaringan menunjukkan “kecepatan data maksimum” yang dapat dilewatkan dari satu titik di jaringan ke titik lainnya dalam satuan waktu .
Untuk sebuah sinyal, rentang frekuensi antara frekuensi nol dan komponen frekuensi tertinggi yang dipertimbangkan disebut bandwidth.
1.1 Pita frekuensi sinyal
(i) Dalam praktiknya, untuk spektrum dengan fungsi pengambilan sampel sebagai selubung, rentang frekuensi antara frekuensi nol dan frekuensi yang bersesuaian dengan persilangan pertama titik nol selubung spektral didefinisikan sebagai pita frekuensi sinyal.
(ii) Untuk spektrum umum, rentang frekuensi dimulai dari frekuensi nol dan frekuensi dimana amplitudonya turun 1/10 dari titik maksimum amplop didefinisikan sebagai pita frekuensi sinyal.
2.1 Indikator kualitas sistem komunikasi data
Singkatnya, ada beberapa aspek.
Validitas: mengacu pada kecepatan transmisi informasi.
Keandalan: mengacu pada kualitas transmisi informasi.
Kemampuan beradaptasi: mengacu pada kondisi penggunaan lingkungan.
Standardisasi: mengacu pada pertukaran komponen standar.
Ekonomi: mengacu pada tingkat biaya.
Pemeliharaan: kemudahan penggunaan.
Konsep-konsep yang dijelaskan di bawah ini semuanya merupakan indikator penting dari keefektifan.
2.2 Laju elemen kode
Definisi: Jumlah elemen sinyal yang ditransmisikan per detik disebut laju elemen kode. Satuan: Baud (B), dilambangkan dengan simbol R.B .
Laju elemen kode semata-mata ditentukan oleh lebar elemen kode T. Misalnya, dalam sinyal N-desimal, lebar elemen kode adalah T, dan jumlah elemen kode per detik adalah 1/T, sehingga laju elemen kode RB = 1/T baud, laju elemen kode disebut juga laju modulasi. Tingkat modulasi mewakili durasi waktu terpendek dalam elemen sinyal.
2.3 Tingkat informasi
Definisi: Jumlah informasi yang dikirimkan per detik disebut laju informasi dari sinyal data. Satuan: bit per detik (bit/s), dinyatakan dengan simbol R.b.
Sinyal data N-desimal, ada N status yang mungkin untuk setiap elemen kode, dan misalkan probabilitas P dari setiap status yang terjadi sama, yaitu P=1/N. Dalam teori informasi, jumlah informasi dalam setiap elemen kode didefinisikan sebagai
I=log2 1/P=log2 N(sedikit)
Sinyal data N-desimal dengan laju informasi sebesar
Rb =RB ×Saya=RB log2 N(bit/dtk)
Untuk sinyal data biner, laju elemen kode dan laju informasi data secara numerik sama, tetapi satuannya berbeda.
Mempertimbangkan uraian di atas, pertimbangkan, misalnya, bandwidth yang tersedia dari sinyal dengan kecepatan 155 Mbit/s[1] , yang secara numerik harus sama dengan 155MHZ. Untuk sinyal data biner, kita dapat menetapkan korespondensi antara laju nomor transmisi dan lebar pita.
Tiga faktor utama dibahas, termasuk spektrum serat yang tersedia, tingkat transmisi maksimum pada panjang gelombang tunggal, dan jarak panjang gelombang minimum yang diperbolehkan, untuk mendapatkan batas kapasitas yang mungkin dari satu pasang serat di bawah kendala teknologi saat ini. Akhirnya, batas teoretis dari kemungkinan kapasitas sepasang serat disajikan sekali lagi.
3.1 Spektrum serat optik yang tersedia
Dari rentang panjang gelombang yang tersedia, sistem WDM dibatasi pada ujung bawah oleh panjang gelombang cutoff serat yang diatur untuk melindungi dari kebisingan mode, dan pada ujung atas oleh hilangnya penyerapan silika dan hilangnya tekukan serat, pelemahan kabel dan dispersi serat juga memiliki beberapa batasan pada rentang panjang gelombang operasi.
Menurut spesifikasi ITU-T terbaru, kisaran panjang gelombang yang tersedia kira-kira 1260-1675 nm. Dikurangi puncak air dari serat pada 1385 nm, total spektrum yang tersedia adalah sekitar 415 nm, yang setara dengan sekitar 58 THZ (biasanya sekitar 50 THZ )【2】.
Tentu saja, sistem desain juga akan memperhitungkan perangkat optik sumber cahaya dan faktor lainnya, rentang spektral aktual yang tersedia akan sedikit berkurang.
3.2 Laju transmisi maksimum pada panjang gelombang tunggal
Secara teoritis, ada batas atas laju transmisi panjang gelombang tunggal, terutama dibatasi oleh faktor-faktor seperti mobilitas elektron bahan silikon dan galium-arsenik dari sirkuit terpadu, serta mode dispersi dan polarisasi dispersi media transmisi. Selain itu, perlu dipertimbangkan apakah rasio kinerja terhadap harga sistem yang dikembangkan hemat biaya dan memiliki nilai ekonomi komersial.
Dari sudut pandang saat ini, masalah material bukanlah faktor pembatas utama, terutama material indium phosphide yang menunjukkan kinerja luar biasa pada kecepatan di atas 40Gbit/dtk, berkat mobilitas elektron dan lubangnya yang tinggi. Namun dispersi mode dispersi dan polarisasi dari media transmisi, bersama dengan batasan rasio kinerja sistem, membuat prospek praktis dari kecepatan di atas 40Gbit/s sangat redup. Oleh karena itu, kami memiliki alasan untuk menganggap 40Gbit/dtk sebagai laju transmisi maksimum untuk panjang gelombang tunggal.
3.3 Kesenjangan panjang gelombang minimum yang diperbolehkan
Secara teori, bandwidth informasi sebenarnya dari sinyal optik kira-kira dua kali kecepatan bit yang ditransmisikan.
Bahkan, jarak panjang gelombang minimum dalam desain sistem biasanya jauh lebih besar dari dua kali kecepatan bit yang ditransmisikan (karena filter optik tidak memiliki kerataan ideal dan stabilitas absolut, dan sumber cahaya juga tidak memiliki stabilitas absolut. Bahkan dengan teknik penguncian panjang gelombang, masih akan ada menjadi pergeseran panjang gelombang).
Dari perspektif konservatif, untuk memperkirakan kapasitas transmisi maksimum, diasumsikan jarak panjang gelombang minimum 2.5 Gbit/dtk, 10 Gbit/dtk, dan 40 Gbit/dtk setidaknya 5 kali, 2.5 kali, dan 1.25 kali kecepatan bit transmisi , sesuai dengan jarak panjang gelombang minimum 12.5 GHZ , 25GHZ dan 50GHZ masing.
3.4 Proyeksi batas kapasitas
Diketahui bahwa jumlah maksimum panjang gelombang adalah 4000, 2000 dan 1000 untuk laju panjang gelombang tunggal 2.5Gbit/s, 10Gbit/s dan 40Gbit/s pada spektrum yang tersedia dari 50THZ, Masing-masing.
Jumlah panjang gelombang maksimum = spektrum yang tersedia / celah panjang gelombang minimum
Dari sini, total kapasitas transmisi dapat diperkenalkan menjadi sekitar Masing-masing 10Tbit/dtk, 20Tbit/dtk, dan 40Tbit/dtk
Total kapasitas transmisi = jumlah maksimum panjang gelombang X laju gelombang tunggal
