소개: WDM의 용량 제한은 무엇입니까?
이는 단순한 이론적인 계산이 아니라 광섬유의 가용 스펙트럼, 단일 파장에서의 최대 전송률, 최소 허용 파장 갭 등 세 가지 주요 요인의 영향을 고려한 후에야 도달할 수 있는 결론입니다. .
Ascent Optics는 다음에 대한 제품을 제공할 수 있습니다. WDM MUX 디먹스 분야의 다양한 어플리케이션에서 사용됩니다.
WDM 용량을 다시 언급하기 전에 대역폭과 전송률의 개념을 이해할 필요가 있습니다. 대역폭의 개념은 신호 주파수 대역의 정의에서 비롯되며 전송 속도는 데이터 통신 시스템의 품질 지표 효율성에서 정보 속도에 해당합니다.
대역폭은 정해진 시간에 전송할 수 있는 데이터의 양, 즉 전송 파이프라인에서 전송할 수 있는 데이터의 용량을 의미합니다.
디지털 장치에서 대역폭은 일반적으로 초당 비트(bps)로 표시됩니다.), 전송할 수 있는 초당 비트 수를 나타냅니다. 아날로그 장치에서 대역폭은 일반적으로 초당 주기 또는 헤르츠(Hz)로 표시됩니다.
"대역폭"(대역폭)에는 다음 두 가지 의미가 있습니다.
1. 신호 주파수 대역의 폭을 나타냅니다. 신호의 대역폭은 신호에 포함된 다양한 주파수 성분이 차지하는 주파수 범위입니다.
2. 컴퓨터 네트워크에서 대역폭은 네트워크의 통신 회선이 데이터를 전송할 수 있는 용량을 나타내는 데 사용되므로 네트워크 대역폭은 네트워크의 한 지점에서 다른 지점으로 단위 시간에 전달할 수 있는 "최대 데이터 속도"를 나타냅니다. .
신호의 경우 제로 주파수와 고려해야 할 가장 높은 주파수 성분 사이의 주파수 범위를 대역폭이라고 합니다.
1.1 신호의 주파수 대역
(i) 실제로 포락선으로 샘플링 기능을 갖는 스펙트럼의 경우 영 주파수와 스펙트럼 포락선의 영점의 첫 번째 교차점에 해당하는 주파수 사이의 주파수 범위를 신호 주파수 대역으로 정의합니다.
(ii) 일반 스펙트럼의 경우 제로 주파수에서 시작하여 진폭이 감소하는 주파수 범위 1/10 포락선의 최대 지점의 신호 주파수 대역으로 정의됩니다.
2.1 데이터 통신 시스템의 품질 지표
요약하면 여러 측면이 있습니다.
유효성: 정보 전송 속도를 나타냅니다.
신뢰성: 정보 전송의 품질을 나타냅니다.
적응성: 환경 사용 조건을 나타냅니다.
표준화: 구성 요소의 표준 호환성을 나타냅니다.
경제: 비용 수준을 나타냅니다.
유지 보수: 사용 용이성.
아래에 설명된 개념은 모두 효율성의 중요한 지표입니다.
2.2 코드 요소 비율
정의: 초당 전송된 신호 요소의 수를 코드 요소 속도라고 합니다. 단위: Baud(B), 기호 R로 표시.B .
코드 요소 비율은 코드 요소 폭 T에 의해서만 결정됩니다. 예를 들어, N-십진수 신호에서 코드 요소 폭은 T이고 초당 코드 요소 수는 1/T이므로 코드 요소 비율 RB = 1/T 보드, 코드 요소 속도는 변조 속도라고도 합니다. 변조율은 신호 요소 내에서 가장 짧은 시간 지속 시간을 나타냅니다.
2.3 정보율
정의: 초당 전송되는 정보의 양을 데이터 신호의 정보 속도라고 합니다. 단위: 초당 비트 수(bit/s), 기호 R로 표시.ㄴ .
N-decimal 데이터 신호에는 다음이 있습니다. 각 코드 요소에 대한 N개의 가능한 상태, 발생하는 각 상태의 확률 P가 동일하다고 가정합니다(예: P=1/N). 정보 이론에서 각 코드 요소의 정보량은 다음과 같이 정의됩니다.
I=log2 1/P=log2 N(비트)
정보율이 다음과 같은 N-십진수 데이터 신호
Rb =RB ×I=RB log2 N(비트/초)
이진 데이터 신호의 경우 코드 요소 속도와 데이터 정보 속도는 수치적으로 동일하지만 단위가 다릅니다.
위의 설명을 고려하여 예를 들어 155Mbit/s 속도의 신호에서 사용 가능한 대역폭을 고려하십시오.[1] , 이는 수치적으로 155MHZ와 같아야 합니다. 이진 데이터 신호의 경우 전송 횟수와 대역폭 간의 대응 관계를 설정할 수 있습니다.
현재의 기술적 제약 하에서 한 쌍의 광섬유에 가능한 용량 한계를 도출하기 위해 광섬유의 가용 스펙트럼, 단일 파장에서의 최대 전송 속도 및 최소 허용 파장 간격을 포함한 세 가지 주요 요인에 대해 논의합니다. 마지막으로, 단일 광섬유 쌍의 가능한 용량의 이론적 한계가 다시 한 번 제시됩니다.
3.1 광섬유의 사용 가능한 스펙트럼
사용 가능한 파장 범위에서 WDM 시스템은 모드 노이즈를 방지하기 위해 규제되는 광섬유 컷오프 파장에 의해 로우엔드에서 제한되고, 광섬유의 실리카 흡수 손실 및 굽힘 손실에 의해 하이엔드에서 케이블 감쇠 및 광섬유 분산도 제한됩니다. 작동 파장 범위에 대한 몇 가지 제한 사항.
최신 ITU-T 사양에 따르면 사용 가능한 파장 범위는 대략 1260-1675nm입니다. 1385nm에서 섬유의 물 피크를 빼면 사용 가능한 총 스펙트럼은 약 415nm이며 이는 약 58TH에 해당합니다.Z (보통 대략 50THZ )[2].
물론 설계 시스템은 광원 광학 장치 및 기타 요인도 고려하므로 실제 사용 가능한 스펙트럼 범위는 약간 줄어들 것입니다.
3.2 단일 파장에서 최대 전송률
이론적으로 단일 파장의 전송 속도에는 상한선이 있으며, 주로 집적 회로의 실리콘 및 갈륨-비소 재료의 전자 이동성과 같은 요인에 의해 제한되고 분산 및 편광 모드 분산에 의해 제한됩니다. 전송 매체. 또한 개발된 시스템의 가격 대비 성능이 비용 대비 효과적이고 상업적인 경제적 가치가 있는지 고려해야 합니다.
현재의 관점에서 볼 때 재료 문제는 주요 제한 요인이 아니며, 특히 인듐 인화물 재료는 높은 전자 및 정공 이동도 덕분에 40Gbit/s 이상의 속도에서 우수한 성능을 나타냅니다. 그러나 전송 매체의 분산 및 편파 모드 분산은 시스템의 성능 비율 제한과 함께 40Gbit/s 이상의 속도에 대한 실질적인 전망을 매우 어둡게 만듭니다. 따라서 단일 파장에 대한 최대 전송 속도로 40Gbit/s를 고려할 이유가 있습니다.
3.3 허용 가능한 최소 파장 간격
이론적으로 광 신호의 실제 정보 대역폭은 전송된 비트 전송률의 약 두 배입니다.
실제로 시스템 설계의 최소 파장 간격은 일반적으로 전송된 비트 전송률의 두 배보다 훨씬 큽니다(광학 필터는 이상적인 평탄도와 절대적인 안정성이 없고 광원도 절대적인 안정성이 부족하기 때문입니다. 파장 잠금 기술을 사용하더라도 여전히 파장 드리프트).
보수적인 관점에서 최대 전송 용량을 추정하기 위해 2.5Gbit/s, 10Gbit/s 및 40Gbit/s의 최소 파장 간격이 전송 비트율의 최소 5배, 2.5배 및 1.25배라고 가정합니다. , 12.5GH의 최소 파장 간격에 해당Z , 25GHZ 및 50GHZ 각각.
3.4 용량 제한 예측
최대 파장 수는 4000TH의 사용 가능한 스펙트럼에서 2000Gbit/s, 1000Gbit/s 및 2.5Gbit/s의 단일 파장 속도에 대해 10, 40 및 50인 것으로 알려져 있습니다.Z각각.
최대 파장 수 = 사용 가능한 스펙트럼 / 최소 파장 간격
이로부터 총 전송 용량은 약 각각 10Tbit/s, 20Tbit/s 및 40Tbit/s
총 전송 용량 = 최대 파장 수 X 단일 파장 속도
