Multiplexación óptica para sistemas de comunicación de alta velocidad

- Apr 07, 2019-

Multiplexación óptica para sistemas de comunicación de alta velocidad


Introducción
La transmisión óptica utiliza pulsos de luz para transmitir información de un lugar a otro a través de una fibra óptica. La luz se convierte en una onda portadora electromagnética, que se modula para transportar información a medida que la luz se propaga de un extremo a otro. El desarrollo de la fibra óptica ha revolucionado la industria de las telecomunicaciones. La fibra óptica ha reemplazado a otros medios de transmisión como el cable de cobre desde su inicio, y se utiliza principalmente para cablear redes centrales. Hoy en día, la fibra óptica se ha utilizado para desarrollar nuevos sistemas de comunicación de alta velocidad que transmiten información en forma de pulsos de luz; algunos ejemplos son multiplexores / demultiplexores que utilizan la tecnología de multiplexado óptico.

¿Qué es la multiplexación?
El multiplexor (Mux) es un componente de hardware que combina múltiples señales de entrada analógicas o digitales en una sola línea de transmisión. Y al final del receptor, el multiplexor se conoce como DeMultiplexer (DeMux), que realiza la función inversa de los multiplexores. Por lo tanto, la multiplexación es el proceso de combinar dos o más señales de entrada en una sola transmisión. Al final del receptor, las señales combinadas se separan en distintas señales separadas. La multiplexación aumenta la eficiencia en el uso del ancho de banda. Aquí hay una figura que muestra el principio de multiplexación óptica / demultiplexación.

Principio de multiplexación óptica y desmultiplexación

Se requiere que Mux óptico y DeMux multiplexen y demultiplexen varias longitudes de onda en un solo enlace de fibra. Cada E / S específica se utilizará para una única longitud de onda. Un sistema de filtro óptico puede actuar como Mux y DeMux. Optical Mux y DeMux son básicamente sistemas de filtro óptico pasivo, que están dispuestos para procesar longitudes de onda específicas dentro y fuera del sistema de transporte (generalmente fibra óptica). El proceso de filtrado de las longitudes de onda se puede realizar utilizando prismas , filtro de película delgada (TFF) y filtros de interferencia o filtros dicroicos . Los materiales filtrantes se utilizan para reflejar de forma selectiva una única longitud de onda de luz, pero pasar todos los demás de forma transparente. Cada filtro está sintonizado para una longitud de onda específica.

Componentes del multiplexor óptico
En general, un multiplexor óptico consta de Combinador , Acopladores de toma (Agregar / Soltar), Filtros (Prismas, Película delgada o Dicroica), Splitter y Fibra óptica . Aquí hay una figura que muestra la estructura de un multiplexor óptico común.

Estructura del multiplexor óptico

Técnicas de multiplexación óptica
Existen principalmente tres técnicas diferentes para multiplexar señales de luz en un solo enlace de fibra óptica: Multiplexación por división de tiempo óptica (OTDM), Multiplexación por división de longitud de onda (WDM) y Multiplexación por división de códigos (CDM).

  1. OTDM : Separando longitudes de onda en el tiempo.

  2. WDM : A cada canal se le asigna una frecuencia de portadora única; Espaciado de canales de aproximadamente 50 GHz; Incluye WDM grueso (CWDM) y WDM denso (DWDM).

    • CWDM : se caracteriza por un espaciado de canales más amplio que el DWDM.

    • DWDM : utiliza un espacio de canal mucho más estrecho, por lo tanto, se admiten muchas más longitudes de onda.

  3. CDM : también se utiliza en la transmisión de microondas; Al espectro de cada longitud de onda se le asigna un código de expansión único; Los canales se superponen en los dominios de tiempo y frecuencia, pero el código guía cada longitud de onda.

Aplicaciones

  • El principal recurso escaso en telecomunicaciones es el ancho de banda: los usuarios desean transmitir a una tasa más alta y los proveedores de servicios desean ofrecer más servicios, por lo tanto, la necesidad de un sistema de alta velocidad más rápido y confiable.

  • Para reducir el costo del hardware, se puede usar un sistema de multiplexación para combinar y transmitir múltiples señales desde la ubicación A a la ubicación B.

  • Cada longitud de onda, λ, puede transportar múltiples señales.

  • Mux / DeMux atienden la conmutación óptica de señales en telecomunicaciones y otros campos de procesamiento y transmisión de señales.

  • Futuro internet de próxima generación.

Ventajas

  • Alta velocidad de datos y rendimiento: las velocidades de datos posibles en la transmisión óptica suelen estar en Gbps en cada longitud de onda; La combinación de diferentes longitudes de onda significa más rendimiento en un solo sistema de comunicación.

  • Baja atenuación: la comunicación óptica tiene una baja atenuación en comparación con otros sistemas de transporte.

  • Menos retraso en la propagación.

  • Más servicios ofrecidos.

  • Aumente el retorno de la inversión (ROI)

  • Baja tasa de error de bits (BER)

Deficiencias

  • Pérdida y dispersión de la salida de la fibra: la señal se atenúa por la pérdida de la fibra y se distorsiona por la dispersión de la fibra, luego se necesita un regenerador para recuperar los propósitos de limpieza.

  • Incapacidad del equipo actual en las instalaciones del cliente (CPE) para recibir a la misma velocidad de transmisión de los sistemas de transmisión óptica (logrando redes completamente ópticas).

  • Gastos generales de conversión de óptico a eléctrico: las señales ópticas se convierten en señales eléctricas mediante detectores de fotos, se conmutan y se convierten de nuevo a ópticas. Las conversiones ópticas / eléctricas / ópticas introducen retrasos de tiempo innecesarios y pérdida de potencia. La transmisión óptica de extremo a extremo será mejor.

Trabajo futuro

  • Investigación en equipos ópticos para usuarios finales: teléfonos móviles, PC y otros dispositivos de mano que reciben y transmiten a velocidad óptica.

  • Rápida regeneración de la señal atenuada.

  • Menos distorsión resultante de la dispersión de la fibra.

  • Componentes ópticos de extremo a extremo: eliminando la necesidad de un convertidor de óptico a eléctrico y viceversa.

Conclusión
Si bien la transmisión óptica es mejor en comparación con otros medios de transmisión debido a su baja atenuación y al perfil de transmisión a larga distancia, la multiplexación óptica es útil en el procesamiento y transmisión de señales al transportar múltiples señales utilizando un solo enlace de fibra. Como el crecimiento de Internet requiere una transmisión de fibra óptica para lograr un mayor rendimiento, la multiplexación óptica también es útil en el procesamiento de imágenes y la aplicación de escaneo.


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