高速通信システム用の光多重化
前書き
光伝送は、光ファイバを介してある場所から別の場所に情報を送信するために光のパルスを使用する。 光は電磁搬送波に変換され、電磁搬送波は、光が一方の端からもう一方の端へ伝播するときに情報を伝送するように変調されます。 光ファイバの開発は電気通信業界に革命をもたらしました。 光ファイバは、当初から銅線などの他の伝送媒体に取って代わり、主にコアネットワークの配線に使用されています。 今日、光ファイバは、情報を光パルスとして伝送する新しい高速通信システムを開発するために使用されてきた。その例は、光多重化技術を使用するマルチプレクサ／デマルチプレクサである。
多重化とは
マルチプレクサ（Mux）は、複数のアナログまたはデジタル入力信号を単一の伝送ラインに結合するハードウェアコンポーネントです。 そして受信側では、マルチプレクサはデマルチプレクサ（DeMux）と呼ばれ、マルチプレクサの逆機能を実行します。 したがって、 多重化は、2つ以上の入力信号を単一の送信に結合するプロセスです。 受信機側では、結合された信号は別々の信号に分離されます。 多重化は帯域幅の効率的な使用を強化します。 光合分波の原理を示す図です。
Optical MuxとDeMuxは、さまざまな波長を単一のファイバリンクに多重化および逆多重化するために必要です。 各特定のI / Oは単一の波長に対して使用されます。 1つの光学フィルターシステムは、MuxとDeMuxの両方として機能することができます。 Optical MuxとDeMuxは基本的に受動光フィルタシステムで、トランスポートシステム（通常は光ファイバ）に出入りする特定の波長を処理するように構成されています。 波長をフィルタリングするプロセスは、 プリズム 、 薄膜フィルタ（ＴＦＦ） 、およびダイクロイックフィルタまたは干渉フィルタを使用して実行することができる。 フィルタ材料は、単一波長の光を選択的に反射するが他の全てを透過的に通過させるために使用される。 各フィルタは特定の波長に合わせて調整されています。
光マルチプレクサの構成要素
一般に、光マルチプレクサは、 コンバイナ 、 タップカプラ （アド/ドロップ）、 フィルタ （プリズム、薄膜、またはダイクロイック）、 スプリッタ 、および光ファイバで構成されています。 一般的な光合波器の構造を示す図です。
光多重化技術
単一の光ファイバリンク上に光信号を多重化する際には、主に３つの異なる技術、すなわち光時分割多重化 （ＯＴＤＭ）、 波長分割多重化 （ＷＤＭ）、および符号分割多重化 （ＣＤＭ）がある。
OTDM ：波長を時間的に分離する
WDM ：各チャンネルには固有のキャリア周波数が割り当てられています。 約50GHzのチャネル間隔。 Coarse WDM（CWDM）とDense WDM（DWDM）が含まれています。
CWDM ：DWDMよりも広いチャネル間隔が特徴です。
DWDM ：はるかに狭いチャネル間隔を使用するため、さらに多くの波長がサポートされます。
CDM ：マイクロ波伝送にも使用されます。 各波長のスペクトルには固有の拡散コードが割り当てられています。 チャネルは時間領域と周波数領域の両方でオーバーラップしますが、コードは各波長を導きます。
アプリケーション
電気通信における主要な乏しい資源は帯域幅であり、ユーザはより高速で送信することを望み、サービスプロバイダはより多くのサービスを提供することを望み、したがってより高速でより信頼性のある高速システムの必要性がある。
ハードウェアのコストを削減するために、1つの多重化システムを使用して、ロケーションAからロケーションBに複数の信号を組み合わせて送信することができます。
各波長λは複数の信号を搬送することができる。
Ｍｕｘ ／ ＤｅＭｕｘは、電気通信ならびに他の信号処理および伝送分野における信号の光スイッチングを提供する。
将来の次世代インターネット
利点
高いデータレートとスループット：光伝送で可能なデータレートは通常、各波長でGbpsです。 異なる波長の組み合わせは、単一の通信システムでより多くのスループットを意味します。
低減衰：光通信は他の伝送システムと比較して低減衰です。
伝播遅延が少ない
より多くのサービスが提供されています。
投資収益率（ROI）の向上
低ビット誤り率 （BER）
欠点
ファイバ出力損失と分散：信号はファイバ損失によって減衰され、ファイバ分散によって歪められます。その後、再生器はクリーンな目的を回復するために必要とされます。
現在の顧客宅内機器（CPE）が同じ伝送速度の光伝送システムで受信できない（全光ネットワークを実現する）。
光 - 電気変換オーバーヘッド：光信号は、光検出器を使用して電気信号に変換され、スイッチングされて光に変換されます。 光／電気／光変換は、不必要な時間遅延および電力損失を招く。 エンドツーエンドの光伝送が優れています。
今後の取り組み
光エンドユーザ機器の研究：携帯電話、PC、および光レートで送受信する他のハンドヘルド機器。
減衰信号の高速再生
繊維分散による歪みが少ない。
エンドツーエンドの光学部品：光 - 電気変換器の必要性を排除し、その逆もあります。
結論
光伝送はその減衰が小さく長距離伝送プロファイルであるために他の伝送媒体と比較して優れているが、光多重化は単一のファイバリンクを使用して複数の信号を伝送することによる信号処理および伝送に有用である。 インターネットの成長はより高いスループットを達成するために光ファイバ伝送を必要とするので、光多重化は画像処理および走査用途においても有用である。
