Fiber Optik Şanzıman Çoklama Teknikleri
Fiber optik haberleşmede, çoğullamanın mevcut fiber ağ mühendisliğinin genişlemesi için temel araç olduğu düşünülmektedir. Optik veriler, zaman, frekans, boşluk, polarite vb. Gibi farklı fiziksel boyutlar kullanılarak taşınabildiğinden, tek bir optik fiberin veri taşıma kapasitesini arttırmada farklı çoğullama teknikleri kullanılabilir. Günümüzde, optik yeniliğin ilerlemesinde bazı çoğullama teknikleri zaten kullanılmaktadır ve bazı yaklaşımların daha fazla bilgiyi hızlandırmada daha fazla gelişme sağlama potansiyeli olduğu düşünülmektedir. Bu makalede, iki ana çoğullama tekniği - dalga boyu bölmeli çoğullama (WDM) ve optik zaman bölmeli çoğullama (OTDM) - kullanılmış ve potansiyel çoğullama teknikleri - uzay bölmeli çoğullama (SDM) ve alt taşıyıcı bölme çoğullama - yaygın olarak kullanılmamış optik iletişimde
Günümüzde çoklama teknolojileri, optik iletim sistemi kapasitesini sabit bir bant genişliği üzerinden artırmak için birçok boyut kullandı. İki ana yöntem WDM ve OTDM'dir.
WDM, farklı dalga boylarını kullanarak çeşitli optik taşıyıcı sinyalleri tek bir optik fiber üzerine çarparak bant genişliğini artıran çoklama tekniklerinden biridir. WDM dalga boylarındaki her sinyal, herhangi bir protokolden ve herhangi bir hızdan bağımsızdır. WDM teknolojisi, tek bir optik fiber üzerinden aynı anda çift yönlü iletişime izin verir. WDM'nin kuruluşu, ağı, farklı fiber ve hizmetler içeren birden fazla sinyal formunu kullanmak yerine, tek bir sanal optik fiber ağına basitleştirir. Bu şekilde WDM, bant genişliğini arttırır ve gerekli elyafları azaltarak ağ maliyetini düşürür. Kaba (CWDM) ve yoğun (DWDM) olmak üzere, WDM sistemlerinin iki farklı dalga boyu modeli vardır. CWDM ve DWDM, tek bir fiberde birden fazla ışık dalga boyu kullanma aynı kavramı temel alır, ancak dalga boylarının mesafesi, kanal sayısı ve çoğaltılmış sinyalleri optik alanda büyütme kabiliyeti bakımından farklılık gösterir. Bir WDM sisteminde, optik fiberin bir ucunda farklı optik sinyaller bir araya getirilir (çoğullanır) ve diğer ucunda farklı kanallara ayrılır (ayrıştırılır).
Optik taşıyıcı WDM, genellikle bir radyo taşıyıcısı için geçerli olan benzer bir frekans bölmeli çoğullama tekniği olarak kabul edilir. Ancak, aynı bilgiyi ilettikleri için aralarında önemli bir fark yoktur.
OTDM, zaman alanındaki bir dizi düşük bit hızlı optik kanalı temelde çoğaltan bir çoğullama tekniğidir. Birkaç düşük hızlı optik kanal, sabit bir elektrik saat periyodunda çoğullanır, böylece iletim hızını arttırır. Her sinyal, zaman dilimi slotlara bölünerek tek bir iletişim kanalı üzerinden iletilir - her mesaj sinyali için bir slot. Zamana bağlı olarak, her düşük hızlı kanal, senkronize modda çalıştığı belirli bir konuma tahsis edilir. Başka bir deyişle, çoklayıcı ve çoklayıcı birleştirici zamanında senkronize edilir ve aynı anda bir sonraki kanala geçer.
Genellikle, sabit saat periyodu içerisinde daha fazla kanalı çoğaltmak için optik darbe genişliği kısaltılır. Ek olarak, kısaltılmış darbe genişliği, bit hızında daha fazla alan kaldığından kanallar arasındaki karışma riskini azaltabilir. Bununla birlikte, kısa darbe genişliği, hareket mesafesi arttıkça ağır dağılma ile sonuçlanır. Bu nedenle, OTDM üzerindeki dağılım etkisini azaltmak için dönüşümü sınırlı puls ve dağılım eğimi kompanzasyon tekniği kullanılmalıdır.
Optik fiberin performansını optimize etmek için yukarıdaki iki multipleksleme tekniğinin optik iletişimde kullanılmasına rağmen, mevcut teknolojilerde hala sınırlamalar vardır ve sürekli artan veri talebi ile yeni multipleksleme teknikleri gerekmektedir.
SDM, paralel uzamsal kanallar oluşturarak aynı anda farklı veri akışları sunmak için uzamsal boyutu kullanan bir teknolojidir. Bu teknoloji, çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) sisteminde yaygın olarak kullanılır. MIMO, verici tarafında en az iki anten ve alıcı tarafında en az iki anten içerir. Ve MIMO sinyal işleme, standart tek-modlu fiberler üzerine polarizasyon bölmeli çoğullama (PDM) ile mevcut uyumlu optik iletim sistemlerinde zaten yaygın şekilde kullanılmaktadır. Çok çekirdekli ve çok modlu fiberleri kullanan stratejileri benimseyerek, yüksek yoğunluklu SDM ile uzun mesafeli iletim mesafesini ve yüksek hızlı veri hızlarını elde etmenin mümkün olduğuna inanılmaktadır.
Tüm çoklayıcı teknolojiler arasında, WDM optik iletişimde en yaygın kullanılanıdır. Farklı çoğullama tekniklerinin bazı yönlerinde sınırlamaları olduğundan, en iyi iletim performansını elde etmek için genellikle fiber optik ağlarda birden fazla teknik kullanılması önerilmektedir.