การส่งสัญญาณแสงผ่านใยแก้วนํา

ในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงมัลติเพล็กซ์ถือเป็นวิธีการหลักสำหรับการขยายเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่มีอยู่ เนื่องจากข้อมูลออปติคัลสามารถดำเนินการได้โดยใช้มิติทางกายภาพที่แตกต่างกันเช่นเวลาความถี่พื้นที่ขั้ว ฯลฯ เทคนิคการมัลติเพล็กซ์ที่แตกต่างกันสามารถนำมาใช้ในการเพิ่มขีดความสามารถในการรับส่งข้อมูลของใยแก้วนำแสงเดียว ปัจจุบันเทคนิคการทำมัลติเพล็กซ์ถูกใช้ไปแล้วในความก้าวหน้าของนวัตกรรมออพติคอลและบางวิธีก็คิดว่ามีศักยภาพที่จะนำการปรับปรุงมาใช้ในการเร่งความเร็วของข้อมูลมากขึ้น บทความนี้จะกล่าวถึงเทคนิคการทำมัลติเพล็กกิ้งสองวิธีที่สำคัญ ได้แก่ การแบ่งความยาวคลื่นมัลติเพล็กซ์ (WDM) และออพติคัลไทม์มิ่งการหารมัลติเพล็กซ์ (OTDM) ที่ใช้และเทคนิคมัลติเพล็กซิ่ง ในการสื่อสารทางแสง

ปัจจุบันเทคโนโลยีมัลติเพล็กซิ่งได้ใช้หลายมิติเพื่อเพิ่มความสามารถของระบบส่งกำลังแสงผ่านแบนด์วิดธ์คงที่ สองวิธีหลักคือ WDM และ OTDM

WDM เป็นหนึ่งในเทคนิคการมัลติเพล็กซ์ที่เพิ่มแบนด์วิดท์ด้วยการเพิ่มความหลากหลายของสัญญาณพาหะนำแสงเข้าสู่เส้นใยนำแสงเดียวโดยใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน แต่ละสัญญาณที่ความยาวคลื่น WDM เป็นอิสระจากโปรโตคอลใด ๆ และความเร็วใด ๆ เทคโนโลยี WDM ช่วยให้การสื่อสารแบบสองทิศทางพร้อมกันผ่านใยแก้วนำแสงเดียว รากฐานของ WDM ช่วยให้เครือข่ายง่ายขึ้นไปยังเครือข่ายใยแก้วนำแสงเสมือนเดียวแทนที่จะใช้สัญญาณหลายรูปแบบที่มีเส้นใยและบริการที่แตกต่างกัน ด้วยวิธีนี้ WDM เพิ่มแบนด์วิดท์และลดค่าใช้จ่ายเครือข่ายโดยลดไฟเบอร์ที่ต้องการ มีรูปแบบความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสองรูปแบบของระบบ WDM, หยาบ (CWDM) และหนาแน่น (DWDM) CWDM และ DWDM ขึ้นอยู่กับแนวคิดเดียวกันของการใช้ความยาวคลื่นแสงหลาย ๆ เส้นบนเส้นใยเดี่ยว แต่แตกต่างกันในระยะห่างของความยาวคลื่นจำนวนช่องสัญญาณและความสามารถในการขยายสัญญาณมัลติเพล็กซ์ในพื้นที่ออปติคัล ในระบบ WDM สัญญาณแสงที่แตกต่างกันจะรวมกัน (มัลติเพล็กซ์) รวมกันที่ปลายด้านหนึ่งของใยแก้วนำแสงและแยก (demultiplexed) เป็นช่องสัญญาณที่แตกต่างกันที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

ผู้ให้บริการออพติคอล WDM มักถูกมองว่าเป็นเทคนิคแบบอะนาล็อกของการแบ่งความถี่แบบมัลติเพล็กซิ่งซึ่งโดยทั่วไปจะใช้กับผู้ให้บริการวิทยุ อย่างไรก็ตามไม่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขาเนื่องจากพวกเขาสื่อสารข้อมูลเดียวกัน

OTDM เป็นเทคนิคการทำมัลติเพล็กซ์ซึ่งโดยทั่วไปจะทำการเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณออปติคอลอัตราบิตต่ำในโดเมนเวลา ช่องสัญญาณออปติคอลความเร็วต่ำหลายช่องจะทวีคูณเป็นช่วงเวลาของนาฬิกาไฟฟ้าคงที่ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณ สัญญาณแต่ละสัญญาณจะถูกส่งผ่านช่องทางการสื่อสารเดียวโดยแบ่งช่วงเวลาออกเป็นช่อง - หนึ่งช่องสำหรับสัญญาณข้อความแต่ละช่อง ขึ้นอยู่กับเวลาแต่ละช่องสัญญาณความเร็วต่ำจะถูกจัดสรรไปยังตำแหน่งเฉพาะซึ่งจะทำงานในโหมดซิงโครไนซ์ กล่าวคือมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์ได้รับการซิงโครไนซ์ทันเวลาและเปลี่ยนเป็นช่องถัดไปพร้อมกัน

โดยทั่วไปความกว้างพัลส์แสงจะถูกทำให้สั้นลงเพื่อเพิ่มช่องสัญญาณให้มากขึ้นภายในระยะเวลาของนาฬิกาคงที่ นอกจากนี้ความกว้างพัลส์ที่สั้นลงสามารถลด crosstalk ระหว่างแชนเนลได้เนื่องจากมีพื้นที่เหลือในอัตราบิต อย่างไรก็ตามความกว้างพัลส์สั้นส่งผลให้เกิดการกระจายตัวอย่างหนักเมื่อระยะการเดินทางเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เทคนิคการชดเชยพัลส์และการลาดชันแบบกระจาย จำกัด เพื่อลดผลกระทบการกระจายตัวของ OTDM

แม้ว่าเทคนิคมัลติเพล็กซิ่งทั้งสองข้างต้นถูกนำมาใช้ในการสื่อสารด้วยแสงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของใยแก้วนำแสง แต่ก็ยังมีข้อ จำกัด ของเทคโนโลยีในปัจจุบันและด้วยความต้องการข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจำเป็นต้องใช้เทคนิคมัลติเพล็กซิ่งใหม่

SDM เป็นเทคโนโลยีที่ใช้มิติเชิงพื้นที่เพื่อส่งกระแสข้อมูลที่แตกต่างพร้อมกันโดยการสร้างช่องสัญญาณเชิงพื้นที่แบบขนาน เทคโนโลยีนี้ใช้กันทั่วไปในระบบมัลติเอาต์พุต (MIMO) MIMO ประกอบด้วยเสาอากาศอย่างน้อยสองเสาที่ด้านเครื่องส่งสัญญาณและเสาอากาศอย่างน้อยสองเสาที่ฝั่งผู้รับ และการประมวลผลสัญญาณ MIMO ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบส่งสัญญาณแสงที่สอดคล้องกันในปัจจุบันพร้อมกับการแบ่งขั้วแบบมัลติโพลิเพล็กซ์ (PDM) ผ่านเส้นใยโหมดเดี่ยวมาตรฐาน เป็นที่เชื่อกันว่าด้วยการนำกลยุทธ์การใช้เส้นใยแบบมัลติคอร์และโหมด mutil มาเป็นไปได้ที่จะบรรลุระยะการส่งสัญญาณระยะไกลและอัตราการส่งข้อมูลความเร็วสูงด้วย SDM ความหนาแน่นสูง

ในบรรดาเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์นั้น WDM นั้นถูกใช้อย่างกว้างขวางที่สุดในการสื่อสารด้วยแสง เนื่องจากเทคนิคการมัลติเพล็กซ์ที่แตกต่างกันมีข้อ จำกัด ในบางด้านจึงมักจะแนะนำให้ใช้มากกว่าหนึ่งเทคนิคในเครือข่ายใยแก้วนำแสงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการส่งสัญญาณที่ดีที่สุด

• มิถุนายน 15, 2021
• Royaltec Admin

สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)

หน้าหลักBlogsสายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)

ใยแก้วนำแสง หรือ ออปติกไฟเบอร์ หรือ ไฟเบอร์ออปติก เป็นแก้วหรือพลาสติกคุณภาพสูง ที่สามารถยืดหยุ่นโค้งงอได้ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 8-10 ไมครอน ซึ่งเล็กกว่าเส้นผมที่มีขนาด 40-120 ไมครอน

ใยแก้วนำแสงนั้นทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการส่งแสงจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง เมื่อนำมาใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคม ทำให้การส่ง-รับข้อมูลได้เร็วมาก สามารถส่ง-รับข้อมูลในระยะทางได้เกิน 100 กม.เนื่องจากแสงเป็นตัวนำส่งข้อมูล จึงทำให้สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก ไม่สามารถรบกวนสัญญาณได้

โครงสร้างของเส้นใยแสงประกอบด้วยส่วนที่แสงเดินทางผ่านเรียกว่า CORE และส่วนที่หุ้มCORE อยู่เรียกว่า CLAD ทั้ง CORE และ CLAD เป็นDIELECTRIC ใส 2 ชนิด (DIELECTRIC หมายถึงสารที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น แก้ว พลาสติก)

ชนิดของใยแก้วนำแสง

1. ชนิด Singlemode

2. ชนิด Multimode

Single-mode (SM)

ออพติคเคเบิลเป็นสีเหลือง ใยแก้วนำแสงบอกขนาด 9/125 หมายถึง ขนาด core เส้นผ่าศูนย์กลาง 9 ไมครอน ขนาดเปลือกหุ้มเส้นผ่านศูนย์กลาง 125 ไมครอน เมื่อ core มีขนาดเล็กมาก ทำให้แสงเดินทางเป็นระเบียบขึ้น ทำให้เกิดการสูญเสียน้อยลง ความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดประมาณ 2,500 ล้านบิทต่อวินาทีต่อหนึ่งความยาวคลื่นแสงที่ 1300 นาโนเมตร ด้วยระยะทางไม่เกิน 20 กม. ระยะทางในการใช้งานจริง ได้ถึง 100 กม. แต่ความเร็วจะลดลง แต่ไม่ต่ำกว่า 1,000 ล้านบิทต่อวินาที ข้อดีของ SM อีกอันหนึ่งก็คือ มันทำงานที่ความยาวคลื่นที่ 1300 นาโนเมตร ซึ่งเป็นช่วงที่มีการลดทอนแสงน้อยที่สุด

Multi-mode (MM)

การกระจายของแสงใน multi-mode

ออพติคเคเบิลมีสีส้ม ใยแก้วนำแสงขนาด 50/125 หมายถึง ขนาด core เส้นผ่าศูนย์กลาง 50 ไมครอน ขนาดเปลือกหุ้มเส้นผ่าศูนย์กลาง 125 ไมครอน เนื่องจากมีขนาด core ใหญ่ ทำให้แสงที่เดินทางกระจัดกระจาย ทำให้แสงเกิดการหักล้างกัน จึงมีการสูญเสียของแสงมาก จึงส่งข้อมูลได้ไม่ไกลเกิน 200 เมตร ความเร็วก็ไม่เกิน 100 ล้านบิทต่อวินาที ที่ความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร เหมาะสำหรับใช้ภายในอาคารเท่านั้น แต่มีข้อดีก็คือ ราคาถูก เพราะ core มีขนาดใหญ่ สามารถผลิตได้ง่ายกว่า