Wielokanałowo przez MPO

Przepustowość systemu optycznego można rozszerzać na wiele sposobów, ale najprostszym jest zwielokrotnienie włókien i jednoczesny transport przez wiele tak poprowadzonych kanałów optycznych między lokalizacjami. Z braku powszechnie dostępnych rozwiązań komercyjnych o przepustowości 100 Gb/s w jednym kanale włókna i na jednej długości fali, w okresie przejściowym stosuje się więc systemy zastępcze w postaci równoległych transmisji poprzez włókna wielomodowe. W takiej transmisji poprzez wielokanałowe kable MPO (Multi-fiber Push On), dane zawsze są nadawane jednocześnie we wszystkich dedykowanych kanałach i odwzorowywane natychmiast do postaci cyfrowej po stronie odbiorczej.

W lokalnych transmisjach wg IEEE 802.3ba (40/100G) stosuje się praktycznie jedynie dwa rodzaje optymalizowanych włókien wielomodowych (OM3 i OM4), przydatnych również do równoległej transmisji przez wiele kanałów optycznych. Do oświetlania obydwu typów włókien korzysta się z ekonomicznych laserów VCSEL, emitujących światło o niewielkiej liczbie modów na fali o długości 850 nm. Liczba kanałów optycznych w kablu MPO jest ustalana fabrycznie, ale może osiągać dyskretne wielkości w dosyć szerokim zakresie (4, 8, 12, 24 lub 48).

Zaawansowane modulacje

Po okresie stagnacji w badaniach przepustowości powyżej 10 Gb/s w pojedynczym włóknie, prowadzonych jednocześnie w wielu laboratoriach teleoptyki, w końcu uzyskano zadowalające wyniki. Od pierwszych wdrożeń zwiększenie przepustowości polegało na stosowaniu wielostanowych schematów modulacji, bazujących na zmianie zarówno fazy, jak i polaryzacji nadawanego sygnału świetlnego oraz zastosowaniu detekcji koherentnej - zintegrowanej z cyfrowym przetwarzaniem i korekcją sygnału po stronie odbiorczej.

W rozwiązaniach optycznych o wysokich przepływnościach (40/100G) popularność zdobyły jedynie niektóre wersje zaawansowanych modulacji sygnału, dające szybką i ekonomicznie racjonalną transmisję o zadowalającej wydajności, czyli ze stosunkowo niewielką zajętością pasma w medium (szczelina 50 GHz). Do często spotykanych należą dwie z nich:

• wariant PDM-BPSK (Polarization Division Multiplexed-BPSK) z detekcją koherentną, przewidywany dla transmisji klasy 40 Gb/s. W tym rozwiązaniu, podwójnie spolaryzowany sygnał optyczny o pojedynczej nośnej, w powiązaniu z kodowaniem duobinarnym BPSK ze skutecznością 1 bit/symbol oraz modulacją o szybkości 20 Gbodów daje oczekiwaną przepustowość kanału optycznego 40 Gb/s (1bx2px20 Gbodów). Wersja ta szczególnie nadaje się do transmisji na długich dystansach, dzięki dobrej odporności na efekty nieliniowe włókna i zgodności transportowej z przekazami niższego rzędu typu ASK NRZ 10 Gb/s.

• wariant PDM-QPSK (Polarization Division Multiplexed-QPSK) z detekcją koherentną przeznaczony dla transmisji 100 Gb/s. Transport podwójnie spolaryzowanego sygnału optycznego o pojedynczej nośnej, w powiązaniu z kodowaniem kwadraturowym QPSK z wydajnością 2 bity/symbol oraz przy podstawowej szybkości modulacji 25 Gbodów zapewnia łączną przepustowość kanału optycznego 100 Gb/s (2bx2px25 Gbodów). Rozwiązanie to stosuje się do transportu danych w systemach metropolitalnych i na dużych dystansach dzięki zgodności z istniejącymi kanałami 10 i 40 Gb/s.

Obiecującym sposobem szybkiego transportu długodystansowego w jednomodowych włóknach przyszłości jest kombinacja kilku niezwykle złożonych i technicznie zaawansowanych technologii optycznych. Na pierwszym planie są to: podwójna polaryzacja strumienia 2P we włóknie, wielostanowa modulacja kwadraturowa QPSK dla sygnału źródłowego, konwersja analogowo-cyfrowa A/C z rozdzielczością najmniej 5 bitów po stronie odbiorczej, detekcja koherentna z korektą parametru PMD (Polarization Mode Dispersion) w odbiorniku liniowym, a przede wszystkim cyfrowe przetwarzanie z korygowaniem informacji za pomocą bardzo szybkich procesorów sygnałowych DSP (Digital Signal Processor) znajdujących się na końcu toru optycznego.