光ファイバー伝送多重化技術 - 展示会

光ファイバ伝送多重化技術

光ファイバ通信では、多重化は既存のファイバネットワークエンジニアリングを拡張するための主要な手段と考えられています。時間、周波数、空間、極性などのような異なる物理的寸法を使用することによって光データを搬送することができるので、単一の光ファイバのデータ搬送容量を増大させる際に異なる多重化技術を使用することが可能である。現在、いくつかの多重化技術は光学的革新の進歩において既に使用されており、そしていくつかのアプローチはより多くの情報をスピードアップすることにおいてさらなる改良をもたらす可能性があると考えられている。この記事では、波長分割多重（WDM）と光時分割多重（OTDM）の2つの主要な多重化技術と、広く使用されていない潜在的な多重化技術（空間分割多重（SDM）およびサブキャリア分割多重）について説明します。光通信

現在使用されている多重化技術

現在、多重化技術は、固定帯域幅にわたって光伝送システムの容量を増やすために多くの次元を使用してきた。 2つの主要な方法はWDMとOTDMです。

波長分割多重

ＷＤＭは、異なる波長を使用することによって様々な光搬送波信号を単一の光ファイバに多重化することによって帯域幅を増加させる多重化技術の１つである。 WDM波長の各信号は、プロトコルや速度に依存しません。ＷＤＭ技術は、単一の光ファイバを介して同時に双方向通信を可能にする。ＷＤＭの基礎は、異なるファイバおよびサービスを有する複数の形式の信号を使用する代わりに、ネットワークを単一の仮想光ファイバネットワークに単純化する。このように、WDMは必要なファイバを減らすことで帯域幅を広げ、ネットワークコストを削減します。 WDMシステムには、粗い（CWDM）と密な（DWDM）の2種類の波長パターンがあります。 CWDMとDWDMは、単一のファイバで複数の光波長を使用するという同じ概念に基づいていますが、波長の間隔、チャネル数、および光空間内の多重化信号を増幅する機能が異なります。ＷＤＭシステムでは、異なる光信号が光ファイバの一端で一緒に結合（多重化）され、他端で異なるチャネルに分離（逆多重化）される。

光搬送波ＷＤＭは、通常無線搬送波に適用される周波数分割多重化の類似の技術と見なされることが多い。ただし、それらが同じ情報を伝達するので、それらの間に本質的な違いはありません。

光時分割多重

ＯＴＤＭは、基本的に時間領域で多数の低ビットレート光チャネルを多重化する多重化技術である。いくつかの低速光チャネルが固定電気クロック周期に多重化され、それによって伝送速度が向上する。各信号は、タイムフレームをスロット（メッセージ信号ごとに1スロット）に分割することで、単一の通信チャネルで送信されます。時間に基づいて、各低速チャネルは特定の位置に割り当てられ、そこで同期モードで動作します。つまり、マルチプレクサとデマルチプレクサはタイムリーに同期され、同時に次のチャネルに切り替えられます。

通常、固定クロック周期内により多くのチャネルを多重化するために、光パルス幅は短くされる。さらに、パルス幅を短くすると、ビットレートに余裕ができるため、チャンネル間のクロストークを減らすことができます。ただし、パルス幅が短いと、移動距離が長くなるにつれて分散が大きくなります。それ故、ＯＴＤＭに対する分散効果を減少させるために、変換制限パルス及び分散スロープ補償技術が使用される必要がある。

将来の潜在的な多重化技術

上記の２つの多重化技術は、光ファイバの性能を最適化するために光通信に使用されてきたが、現在の技術には依然として制限があり、データ需要が絶えず増加しているので、新しい多重化技術が必要である。

空間分割多重

ＳＤＭは、空間的次元を利用して、並列空間チャネルを作成することによって同時に異なるデータストリームを配信する技術である。この技術は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムで一般的に使用されている。ＭＩＭＯは、送信機側に少なくとも２つのアンテナと受信機側に少なくとも２つのアンテナとを組み込む。そして、ＭＩＭＯ信号処理は、標準シングルモードファイバを介した偏光分割多重（ＰＤＭ）を用いた現在のコヒーレント光伝送システムにおいて既に広く使用されている。マルチコアおよびマルチモードファイバを使用する戦略を採用することによって、高密度ＳＤＭを用いて長距離伝送距離および高速データレートを達成することが可能であると考えられている。