یکشنبه ۲۰ خرداد ۹۷ ۱۸:۱۵ ۳۰۳ بازديد
شکستن مرزهای امواج نور
اما این نهایتی است که می توان به آن رسید و گذشتن از این حد با وضعیت فعلی تکنولوژی خیلی ساده نیست. هدف کمیسیون EU به دست آوردن نرخ انتقال ۱۰۰۰TBit/s تا سال ۲۰۲۰ می باشد که قادر باشد نیازهای پهنای باند آینده را برآورده کند. این هدف که کاملاً جاه طلبانه است، بار بیش از حدی بر تکنولوژی جاری می گذارد، مخصوصاً وقتی مجبور است در فاصله چندین کیلومتری عمل کند. فقط فیبرهای تک هسته (سمت چپ را ببینید.) قادر هستند یک سیگنال بدون نویز را در چنین فواصل طولانی منتقل کنند و این فیبرها فقط برای یک سیگنال نور جا دارند، یعنی ۹٫۶Tb/s . این درست است که فیبرهای مالتی مود و چند هسته ای که چند سیگنال نوری موازی را منتشر می کنند، پیش از این هم مورد استفاده قرار گرفته اند، اما آنها فقط در فواصل چند متری کار می کنند؛(حفاظت و پشتیبانی شبکه های داده) در فواصل طولانیتر سیگنالها با هم تداخل می کنند. در حالت استفاده از فیبرهای مالتی مود، امواج نور از زوایای متفاوت وارد می شوند به طوری که به صورتهای متفاوتی روی دیواره های فیبر منعکس شده و هنگامی که توسط گیرنده دریافت شدند می توانند از هم تمیز داده شوند.
در تابستان ۲۰۱۴ گروه بین المللی تحقیقاتی High-Speed Optical Communication Group یک رکورد سرعت جدید ۴۳ Tb/s با نوعی کابل از شرکت مخابراتی ژاپنی NTT ثبت کرد. در این آزمایش یک تک لیزر، سیگنال را به درون یک کابل چند هسته ای با هفت فیبر تزریق می کند. چند ماه بعد، یک تیم بین المللی از محققین هلند و آمریکا یک پرش سرعت به ۲۵۵ Tb/s را اعلام کردند. آنها با کمک ترکیبی از انواع مختلف کابل به این سرعت دست یافتند. آنها نیز از کابلی با هفت فیبر استفاده کردند، اما هر فیبر سه مود برای انتقال دیتا داشت. سوراخهای کوچکی که اطراف این فیبرهای کم – مود حفر شده بود، امواج نور را از یکدیگر محافظت می کرد. ترکیب کابلهای کم – مود و چند هسته ای، ۲۱ سیگنال را به طور همزمان منتقل کرد، که در فاصله یک کیلومتری بدون مشکل دریافت شد.
استفاده از تکنولوژی MIMO در فیبر
انتقال همزمان چندین سیگنال روی فرکانس های یکسان از طریق کابل های مالتی مود و چند هسته ای، مالتی پلکسینگ تقسیم فضایی (SDM) نامیده می شود. این روش معادل قاعده MIMO است که در WLAN و برای LTE استفاده شده است. SDM جایگزین دو روش قدیمی شده است: مالتی پلکسینگ تقسیم زمان و مالتی پلکسینگ تقسیم طول موج (TDM و WDM). TDM این امکان را فراهم می کند که سیگنالهای کند از چندین منبع، یکی پس از دیگری روی یک اتصال فیبر سریع گذاشته شوند و سیگنالها از یک خط سریع به چندین سیگنال کند توزیع شوند.
اگر پروژه ۵G قرار است پیاده شود، این کافی نیست که فقط پهنای باند بیشتر برای شبکه زیرساخت فراهم شود. همچنین لازم است که تحویل دیتا نیز بهینه شود. تا کنون شبکه های پسیو نوری برای این توزیع استفاده شده اند، یک GPON (Gigabit Passive Optical Network) سیگنالهای ورودی را از طریق TDM تقسیم کرده و آنها را به دستگاههای انتهایی مناسب منتقل می کند. از آنجا که فقط TDM استفاده شده است، پورتهای مجزای مشترکین اغلب فقط به حداکثر ۱۰GBit/s دسترسی دارند. این سرعت می تواند با اضافه کردن WDM یعنی انتقال موازی کانالهای چند رنگ به یک پورت به طور قابل ملاحظه ای افزایش یابد. بر حسب دستگاه خروجی، فرد همچنین می تواند محدوده فرکانسی این کانالها را تعریف کند. فرکانسهای بالاتر به معنای نرخهای بالاتر دیتا و فاصله کمتر هستند. در ماه فوریه، هوآوی یک چنین WDM-PON و یکپارچگی آن در شبکه LTE را تست کرد. این WDM-PON 32 کانال ۱۰GBit/s برای ارسال دیتا به دستگاههای انتهایی داشت. (پشتیبانی از شبکه های دیتا آینده) ساخت چندین کانال، نرخ دیتا را در یک اقدام ضربتی چند برابر می کند. این نرخ انتقال به مشتری نهایی می رسد. این اقدام نیز ضروری است؛ در غیر اینصورت رادیوی ۵G توسط خود شبکه زیرساخت پس زده خواهد شد.
MIMO توده ای با ۱۰۰ آنتن
انتقال ۵G در فرکانسهای بالا انجام می شود. این به معنای یک فاصله کم است. به خاطر طول موجهای کوچک، اندازه بهینه آنتن نیز کوچک است. این موضوع اجازه نصب صدها آنتن در یک دستگاه گیرنده را برای افزایش فاصله می دهد. دانشگاه Lund یک نمونه از این دستگاه توسعه داده است.
ساختار فیزیکی یک کابل فیبر نوری
هسته شیشه ای نور را هدایت می کند. این هسته شاخص انکساری بالاتری از شیشه روکش هسته دارد و بنابراین نور نیز می تواند اغلب بدون تلفات به زاویه ها هدایت شود. تعداد سیگنال ها، یعنی امواج نور که می توانند به صورت همزمان فرستاده شوند به نوع کابل بستگی دارد.
رکورد کابل مالتی مود و چند هسته ای
در سال ۲۰۱۴، یک تیم بین المللی از محققین، حداکثر نرخ دیتا را تا ۲۵۵ Tb/s بالا بردند. آنها برای این کار کابلی با هفت فیبر را مورد استفاده قرار دادند. هر فیبر کم مود، سه مود را منتقل می کرد. حفره های ریز هوای اطراف فیبرها سیگنالها را از تداخل محافظت می کنند.
ارسال سیگنالهای نور از طریق مالتی پلکسینگ
در حالت مالتی پلکسینگ زمان، چندین سیگنال کند یکی پس از دیگری روی یک سیگنال سریع گذاشته می شوند. WDM به طرز مؤثرتری باند فرکانسی را به کانالهای رنگ تقسیم کرده و می تواند آنها را همزمان ارسال کند.
استفاده از کانالهای فرکانسی باریکتر
از مدتها قبل کانالهای WDM با عرضی بین ۵۰ و ۱۰۰ GHz استفاده شده اند. در یک آزمایش میدانی توسط بریتیش تلکام در سال ۲۰۱۴، عرض آنها به ۳۵GHz کاهش یافت. این کار نرخ انتقال دیتا را افزایش داد.
سرعت مناسب برای هر پورت
تاکنون شبکه های نوری پسیو (GPON) دیتا را از طریق TDM توزیع کرده اند. در آینده این کار توسط تجهیزات WDM-PON انجام خواهد شد، که برای هر سناریوی خروجی، فرکانسهایی با نرخهای انتقال متفاوت فراهم خواهند کرد.
- ۹۶ ۹۹
- ۰ نظر
