Giriş: WDM'nin kapasite sınırı nedir?
Bu sadece teorik bir hesaplama değil, ancak fiberin mevcut spektrumu, tek bir dalga boyunda maksimum iletim hızı ve izin verilen minimum dalga boyu aralığı dahil olmak üzere üç ana faktörün etkileri dikkate alındıktan sonra ulaşılabilecek bir sonuçtur. .
Ascent Optics aşağıdakiler için ürünler sağlayabilir: WDM MUX DEMUX uygulamaları.
WDM kapasitesini tekrar belirtmeden önce, bant genişliği ve iletim hızı kavramlarını anlamak gerekir. Bant genişliği kavramı, sinyal frekans bandının tanımından gelirken, iletim hızı, veri iletişim sistemlerinin kalite göstergelerinin etkinliğindeki bilgi hızına karşılık gelir.
Bant genişliği, sabit bir zamanda iletilebilen veri miktarını, yani iletim boru hattında iletilebilen veri kapasitesini ifade eder.
Dijital cihazlarda, bant genişliği genellikle bit/saniye (bps) olarak ifade edilir.)iletilebilen saniye başına bit sayısını temsil eden; analog cihazlarda, bant genişliği tipik olarak saniye başına döngü veya Hertz (Hz) cinsinden ifade edilir.
“Bant genişliği” (bant genişliği) aşağıdaki iki farklı anlama sahiptir.
1. sinyal frekans bandının genişliğini ifade eder. Bir sinyalin bant genişliği, sinyalde bulunan çeşitli farklı frekans bileşenleri tarafından işgal edilen frekans aralığıdır.
2. Bilgisayar ağlarında bant genişliği, ağın iletişim hatlarının veri iletme kapasitesini belirtmek için kullanılır, bu nedenle ağ bant genişliği, ağdaki bir noktadan diğerine bir birim zamanda geçirilebilecek “maksimum veri hızını” gösterir. .
Bir sinyal için sıfır frekans ile dikkate alınması gereken en yüksek frekans bileşeni arasındaki frekans aralığına bant genişliği denir.
1.1 Sinyalin frekans bandı
(i) Uygulamada, zarf olarak örnekleme işlevine sahip bir spektrum için, sıfır frekansı ile spektral zarfın sıfır noktasının ilk geçişine karşılık gelen frekans arasındaki frekans aralığı, sinyal frekans bandı olarak tanımlanır.
(ii) Genel spektrum için, sıfır frekanstan başlayan frekans aralığı ve genliğin düştüğü frekans 1/10 zarfın maksimum noktası, sinyal frekans bandı olarak tanımlanır.
2.1 Veri iletişim sisteminin kalite göstergeleri
Özetle, birkaç yönü vardır.
Geçerlilik: Bilginin iletim hızını ifade eder.
Güvenilirlik: Bilgi aktarımının kalitesini ifade eder.
Uyarlanabilirlik: çevresel kullanım koşullarını ifade eder.
Standardizasyon: bileşenlerin standart değiştirilebilirliğini ifade eder.
Ekonomi: Maliyet düzeyini ifade eder.
Bakım: kullanım kolaylığı.
Aşağıda açıklanan kavramların tümü, etkinliğin önemli göstergeleridir.
2.2 Kod öğesi oranı
Tanım: Saniyede iletilen sinyal elemanlarının sayısına kod elemanı oranı denir. Birim: Baud (B), R sembolü ile gösterilir.B .
Kod öğesi oranı yalnızca kod öğesi genişliği T tarafından belirlenir. Örneğin, N-ondalık bir sinyalde, kod öğesi genişliği T'dir ve saniyedeki kod öğesi sayısı 1/T'dir, dolayısıyla kod öğesi oranı RB = 1/T baud, kod elemanı hızı aynı zamanda modülasyon hızı olarak da adlandırılır. Modülasyon oranı, sinyal elemanı içindeki en kısa süreyi temsil eder.
2.3 Bilgi oranı
Tanım: Saniyede iletilen bilgi miktarına veri sinyalinin bilgi hızı denir. Birim: R sembolü ile ifade edilen saniyedeki bit sayısı (bit/sn).b.
Bir N-ondalık veri sinyali, vardır Her kod öğesi için N olası durum ve her durumun meydana gelme olasılığı P aynı olsun, yani, P=1/N. Bilgi teorisinde, her bir kod öğesindeki bilgi miktarı şu şekilde tanımlanır:
I=log2 1/P=log2 N(bit)
Bilgi hızına sahip bir N-ondalık veri sinyali
Rb =RB ×I=RB log2 N(bit/sn)
İkili veri sinyalleri için, kod elemanı hızı ve veri bilgi hızı sayısal olarak eşittir, ancak birimleri farklıdır.
Yukarıdaki açıklamayı dikkate alarak, örneğin 155 Mbit/s hızında bir sinyalin kullanılabilir bant genişliğini göz önünde bulundurun.[1] , sayısal olarak 155MHZ'ye eşit olmalıdır. İkili veri sinyalleri için, iletim numarası oranı ile bant genişliği arasında bir karşılık gelebilir.
Mevcut teknolojik kısıtlamalar altında tek bir fiber çiftinin olası kapasite sınırını türetmek için fiberin mevcut spektrumu, tek bir dalga boyunda maksimum iletim hızı ve izin verilen minimum dalga boyu aralığı dahil olmak üzere üç ana faktör tartışılmaktadır. Son olarak, tek bir lif çiftinin olası kapasitesinin teorik sınırı bir kez daha sunulmaktadır.
3.1 Optik fiberlerin mevcut spektrumları
Mevcut dalga boyu aralığından, WDM sistemleri düşük uçta mod gürültüsüne karşı koruma sağlamak için düzenlenen fiber kesme dalga boyları ile ve yüksek uçta fiberin silika absorpsiyon kaybı ve bükülme kaybı, kablo zayıflaması ve fiber dağılımı ile sınırlıdır. çalışma dalga boyu aralığında bazı sınırlamalar.
En son ITU-T spesifikasyonlarına göre, mevcut dalga boyu aralığı kabaca 1260-1675 nm'dir. 1385 nm'de fiberin su tepe noktası çıkarıldığında, toplam kullanılabilir spektrum yaklaşık 415 nm'dir, bu da yaklaşık olarak 58 TH'ye karşılık gelir.Z (genellikle kabaca 50 THZ )【2】.
Tabii ki, tasarım sistemi ışık kaynağı optik cihazını ve diğer faktörleri de hesaba katacak, gerçek mevcut spektral aralık biraz azalacaktır.
3.2 Tek bir dalga boyunda maksimum iletim hızı
Teorik olarak, tek bir dalga boyunun iletim hızına yönelik bir üst sınır vardır ve bu, öncelikle entegre devrenin silikon ve galyum-arsenik malzemelerinin elektron hareketliliği ve ayrıca dispersiyon ve polarizasyon modu dağılımı gibi faktörler tarafından kısıtlanır. iletim ortamı. Ayrıca, geliştirilen sistemin performans-fiyat oranının uygun maliyetli olup olmadığı ve ticari ekonomik değere sahip olup olmadığı da dikkate alınmalıdır.
Mevcut bakış açısından, malzeme sorunları ana sınırlayıcı faktörler değildir, özellikle yüksek elektron ve delik hareketliliği sayesinde 40Gbit/s'nin üzerinde mükemmel performans sergileyen indiyum fosfit malzemesi. Bununla birlikte, iletim ortamının dağılımı ve polarizasyon modu dağılımı, sistemin performans oranı sınırlamaları ile birlikte, 40Gbit/s'nin üzerindeki hızın pratik beklentisini çok sönük hale getirir. Bu nedenle, tek bir dalga boyu için maksimum iletim hızı olarak 40 Gbit/sn'yi dikkate almak için nedenlerimiz var.
3.3 İzin verilen minimum dalga boyu aralığı
Teorik olarak, bir optik sinyalin gerçek bilgi bant genişliği, iletilen bit hızının yaklaşık iki katıdır.
Aslında, sistem tasarımındaki minimum dalga boyu aralığı genellikle iletilen bit hızının iki katından çok daha büyüktür (çünkü optik filtreler ideal düzlüğe ve mutlak kararlılığa sahip değildir ve ışık kaynakları da mutlak kararlılığa sahip değildir. Dalga boyu kilitleme tekniklerinde bile, yine de dalga boyu kayması olmak).
Muhafazakar bir bakış açısıyla, maksimum iletim kapasitesini tahmin etmek için, 2.5 Gbit/sn, 10 Gbit/sn ve 40 Gbit/sn'lik minimum dalga boyu aralığının iletim bit hızının en az 5 katı, 2.5 katı ve 1.25 katı olduğu varsayılır. 12.5 GH'lik minimum dalga boyu aralıklarına karşılık gelenZ , 25 GHZ ve 50 GHZ respectivamente.
3.4 Kapasite sınırı projeksiyonu
Mevcut 4000TH spektrumunda 2000Gbit/s, 1000Gbit/s ve 2.5Gbit/s tek dalga boyu hızı için maksimum dalga boyu sayısının 10, 40 ve 50 olduğu bilinmektedir.Z, Sırasıyla.
Maksimum dalga boyu sayısı = kullanılabilir spektrum / minimum dalga boyu aralığı
Bundan, toplam iletim kapasitesi yaklaşık olarak tanıtılabilir. Sırasıyla 10Tbit/sn, 20Tbit/sn ve 40Tbit/sn
Toplam iletim kapasitesi = maksimum dalga boyu sayısı X tek dalga hızı
