الاتصالات عالية السرعة عبر شبكات الألياف الضوئية

تتضمن معالجة الإشارة الضوئية المستقبلة في شبكة اتصالات بصرية معادلة الإشارة الضوئية المستقبلة لتوفير إشارة متساوية وإزالة تشكيل الإشارة المعادلة وفقًا لتنسيق تعديل (m-ary)؛ لتوفير إشارة تمت إعادة تشكيلها وفك ترميز الإشارة المستخلصة وفقًا لرمز داخلي إلى توفير إشارة مفككة داخليًا، وفك ترميز الإشارة الداخلية وفقًا لرمز خارجي.

أساسيات الاتصالات عالية السرعة عبر شبكات الألياف الضوئية

إنّ ترميز الخط هو عملية يقوم من خلالها بروتوكول الاتصال بترتيب الرموز التي تمثل البيانات الثنائية في نمط معين للإرسال، ويتضمن ترميز الخط التقليدي المستخدم في اتصالات الألياف الضوئية عدم العودة إلى الصفر (NRZ) والعودة إلى الصفر (RZ) والمرحلة ثنائية الطور أو مانشستر.

يمكن تشكيل تيار البت الثنائي المشتق من رموز الخطوط هذه مباشرة على أطوال موجية من الضوء المتولد عن تردد صدى الليزر، كما يوفر الإرسال القائم على التشكيل الثنائي المباشر تقليديًا ميزة فيما يتعلق بنسبة الإشارة إلى الضوضاء المقبولة (SNR) في المستقبل البصري، وهو أحد أسباب استخدام طرق التشكيل الثنائي المباشر في (Datacom Ethernet / IP).

يمكن قياس أداء شبكة الألياف الضوئية من خلال الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات أو سعة نقل المعلومات والحد الأقصى للمسافة بين المصدر والوجهة التي يمكن تحقيقها أو الوصول، وبالنسبة للشبكات الضوئية السلبية (PONs) على وجه الخصوص، فإنّ المقاييس الإضافية للأداء هي الحد الأقصى لعدد وحدات الشبكات الضوئية (ONUs) أو محطات الشبكات الضوئية (ONT) الممكنة على الشبكة، والحد الأدنى والحد الأقصى للمسافة بين فاصل الخط البصري (OLT) و(ONU / ONT).

مقاييس الأداء هذه مقيدة بتدهور السعة والتشوهات الزمنية نتيجة انتقال الضوء عبر الألياف الضوئية، كما يعتبر تدهور السعة إلى حد كبير دالة للطول أو المسافة بين نقطتي نهاية للألياف الضوئية، وتشمل آليات التشويه الزمني التشتت داخل النسق أي اللوني والتشتت المتعدد الوسائط أي النمطي.

إنّ التشتت داخل النسق هو التشتت الزمني السائد على الألياف أحادية النمط (SMF)، بينما التشتت متعدد الوسائط هو المسيطر على الألياف متعددة الأنماط (MMF)، ويتم قياس كلا النوعين من التشوهات الزمنية كوظائف للتردد أو معدل الإرسال، ويشار إليه أيضًا باسم معدل الخط لبروتوكول الاتصال عبر المسافة بالميجاهرتز، وتكون التشوهات الزمنية أكبر وبالتالي تشكل قيدًا على أداء الشبكة مع زيادة إرسال التردد.

ملاحظة:“MMF” هي اختصار لـ “Multi mode Fiber” و”SMF” هي اختصار لـ “Single Mode Fiber”.

ملاحظة: “ONU” هي اختصار لـ “Optical Network Unit” و”ONT” هي اختصار لـ “Optical Network Termination”.

ملاحظة:“SNR” هي اختصار لـ “Signal-to-noise ratio” و”IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

ملاحظة:“NRZ” هي اختصار لـ “Non return to zero” و”PON” هي اختصار لـ “passive optical network”.

كيفية معالجة الإشارة الضوئية المستقبلة في شبكة الاتصال البصري

• تحديد مجموعة أولى من المعاملات لموازنة جزء من الإشارة الضوئية المستلمة عبر ارتباط بصري أول، ولا تستخدم تسلسل تدريب معروف لمعادلة جزء الإشارة الضوئية.

• معادلة جزء الإشارة الضوئية باستخدام المعاملات المحددة.

• إزالة تشكيل الجزء المعادل للإشارة الضوئية وفقًا لصيغة تعديل (m-ary)؛ لتوفير إشارة تمت إعادة تشكيلها.

• معادلة الإشارة الضوئية المستقبلة لتوفير إشارة متساوية.

• فك ترميز الإشارة المستخرجة وفقًا لرمز داخلي لتوفير إشارة مفككة داخليًا، وفك ترميز الإشارة الداخلية وفقًا لرمز خارجي.

مبدأ عمل الاتصالات عالية السرعة عبر شبكات الألياف الضوئية

• يشتمل جزء الإشارة الضوئية على رشقة في فترة زمنية للوصلة الضوئية الأولى، وتتضمن الطريقة تخزين المعاملات المحددة.

• تتضمن الطريقة استرجاع المعاملات المخزنة لمعادلة الجزء الثاني من الإشارة الضوئية المقابلة لجزء مُستقبل من نفس المصدر مثل الجزء الأول من الإشارة الضوئية.

• يتم استرجاع المعاملات بين رشقات الإشارة على الوصلة البصرية الأولى.

• يتم استرداد المعاملات المخزنة للأجزاء المعنية من الإشارات الضوئية التي تتوافق مع مصادر الإشارة المعنية.

• يتضمن الارتباط البصري الأول ارتباطًا في شبكة ضوئية منفعلة من نقطة إلى عدة نقاط.

• يتم اختيار نسق التشكيل (m-ary) من المجموعة التي تتكون من تعديل اتساع التربيع ومفتاح إزاحة الطور التربيعي وتعدد إرسال بتقسيم التردد المتعامد، وتشكيل اتساع النبضة، تتضمن الطريقة إزالة تشكيل تدفق البيانات الأول المستقبَل وإزالة تشكيل تدفق البيانات الثاني المستقبَل في الإشارة الضوئية، وتعدد إرسال تدفقات البيانات الأولى والثانية.

معدات الاتصالات عالية السرعة عبر شبكات الألياف الضوئية

• جهاز إرسال واستقبال مقترن بشبكة ضوئية بجهاز إرسال واستقبال ثاني وجهاز إرسال واستقبال ثالث.

• جهاز الإرسال والاستقبال الذي يشتمل على كتلة معادلة وكتلة تعديل.

• وكتلة التعادل قابلة للتشغيل لتحديد المجموعة الأولى من المعاملات؛ لموازنة جزء من الإشارة الضوئية المستلمة عبر الشبكة الضوئية من جهاز الإرسال والاستقبال الثاني ومجموعة ثانية من المعاملات لموازنة جزء من الإشارة الضوئية المستلمة عبر الشبكة الضوئية من جهاز الإرسال والاستقبال الثالث.

• كتلة التعادل بما في ذلك روتين المعادلة الأعمى الذي لا يستخدم تسلسل تدريب معروف لمعادلة أجزاء الإشارة الضوئية.

• كتلة التعادل القابلة للتشغيل لموازنة أجزاء الإشارة الضوئية باستخدام المعاملات المحددة.

• كتلة التعديل القابلة للتشغيل لإزالة تشكيل الأجزاء المتساوية من الإشارة الضوئية وفقًا لتنسيق تعديل (m-ary).

سمات الاتصالات عالية السرعة عبر شبكات الألياف الضوئية

تتضمن الشبكة الضوئية رابطًا ضوئيًا أولًا لاقتران جهازي الإرسال والاستقبال الأول والثاني ورابطًا ضوئيًا ثانيًا لاقتران جهازي الإرسال والاستقبال الأول والثالث، وحيث تكون كتلة التعادل قابلة للتشغيل لتحديد مجموعة المعاملات الأولى أو الثانية بناءً على المصدر معادلة جزء الإشارة الضوئية.

• يمكن تشغيل كتلة المعادلة لتخزين المجموعتين الأولى والثانية من المعاملات لاسترجاعها لاحقًا واستخدامها لموازنة أجزاء من الإشارة الضوئية.

• يشتمل جزء الإشارة الضوئية على رشقة خلال فترة زمنية على الشبكة الضوئية.

• يمكن تشغيل كتلة المعادلة لاسترداد مجموعات المعاملات بين رشقات الإشارة على الشبكة الضوئية.

• تتضمن الشبكة الضوئية ارتباطًا في شبكة ضوئية منفعلة من نقطة إلى عدة نقاط.

• يشتمل النظام على مُعدِّد إرسال وكتلة التشكيل قابلة للتشغيل لإزالة تشكيل دفق بيانات أول مُستقبل ودفق بيانات ثاني مُستقبل في الإشارة الضوئية، ومُعدِّد إرسال قابل للتشغيل لتعدد إرسال تدفقات البيانات الأولى والثانية.

• يشتمل النظام على كتلة طبقة تقارب الإرسال لمعالجة تدفقات البيانات التي يستقبلها جهاز الإرسال والاستقبال الأول، وكتلة طبقة تقارب الإرسال القابلة للتشغيل للتحكم في فك تعدد إرسال تدفقات البيانات بما في ذلك التحكم في مُعدِّد الإرسال.

• الشبكة الضوئية هي شبكة توزيع بصرية، وأول جهاز إرسال واستقبال هو فاصل خط بصري وأجهزة الإرسال والاستقبال الثانية والثالثة هي محطات شبكة ضوئية أو وحدات شبكة ضوئية.

في النهاية، تشمل الاتصالات عالية السرعة عبر شبكات الألياف الضوئية ميزات مثل معادلة قناة بصرية بما في ذلك تخزين خصائص القناة للقناة الضوئية المرتبطة بعميل، وتحميل خصائص القناة المخزنة خلال فترة الانتظار بين الدفعات على القناة.