Podwójna polaryzacja

Zasadniczy postęp w przekraczaniu granicy 10 Gb/s, potrzebnej do wdrażania aplikacji 40/100G, uzyskano za pomocą nowatorskiego sposobu kodowania optycznego o podwójnej polaryzacji PDM (Polarization Division Multiplexed) wraz z modulacją kwadraturową QPSK, zwykle przy podstawowej szybkości łącza optycznego wynoszącej 10 Gbodów. W tym schemacie, do transmisji wykorzystuje się jednocześnie dwa strumienie świetlne znajdujące się w ortogonalnych polaryzacjach optycznych. Ortogonalnych, a więc łatwo rozróżnialnych przy odbiorze sygnału.

Dwa spolaryzowane strumienie optyczne z kodowaniem QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), które względem siebie mają polaryzację ortogonalną (2P) nie przeszkadzają sobie wzajemnie ani w kodowaniu informacji ani w jej transmisji i odbiorze. Dwa bity informacji przypadające na każdy symbol QPSK w polaryzacji X oraz dwa inne bity w ortogonalnej polaryzacji Y, pozwalają na jednoczesny przekaz czterech bitów informacyjnych na jeden symbol, co w przypadku znormalizowanej modulacji 10 Gbodów daje maksymalną i oczekiwaną przepustowość 40 Gb/s (2 bity/symbol x 2 polaryzacje x 10 Gbodów = 40 Gb/s).

Detekcja koherentna

W optycznej detekcji koherentnej wykorzystuje się informacje zakodowane w fazie, amplitudzie i polaryzacji sygnału optycznego, a ich translacja do postaci cyfrowej dokonuje się za pomocą ultra szybkich algorytmów operujących na procesorze sygnałowym DSP. W tego typu modulacjach stosuje się układy odbiorcze czułe na światło koherentne (spójne), które po zmieszaniu z lokalnym generatorem laserowym daje dwa odrębne kanały niosące symbole z informacją kodowaną duobinarnie (BPSK) lub kwadraturowo przez QPSK. Przekaz w podwójnej polaryzacji z kodowaniem kwadraturowym QPSK jest obecnie jedynym z najbardziej rozpoznanych sposobów podnoszenia przepustowości 10 Gb/s do szybkości 40/100 Gb/s. Złożona metoda kodowania sygnału świetlnego ma szereg zalet, istotnych we wdrażaniu całkowicie optycznego systemu komunikacyjnego.

Po pierwsze, urządzenia zarządzające transmisją optyczną są podobne do tych, które stosuje się w klasycznych systemach optycznych 10 Gb/s, a więc są one już dobrze sprawdzone. Po drugie, procesor sygnałowy DSP przeznaczony do cyfrowej korekcji sygnału optycznego może dynamicznie reagować w bardzo szerokich granicach dla elektronicznej kompensacji chromatycznej (+/- 50 000 ps/nm). W rezultacie system komunikacyjny jest odporny nawet na silną degradację dyspersji chromatycznej sygnału, a więc nadaje się do transmisji w torach rzeczywiście długich. Po trzecie, elektroniczna korekta procesorem sygnałowym DSP pozwala także regulować dyspersję polaryzacyjną PMD (Polarization Mode Dispersion) o precyzji nie osiąganej dotąd w tradycyjnych przekazach 10 Gb/s.

Cechy te, zaimplementowane od pierwszych aplikacji 40 Gb/s z podwójną polaryzacją światła, pozwoliły uzyskiwać zasięgi zbliżone do instalacji 10 Gb/s, a często nawet na dwukrotnie większym dystansie (do 2000 km). Ponieważ w rozwiązaniach tych stosuje się wiele elementów wspólnych z powszechnie używaną technologią 10 Gb/s, pozyskiwanie nowych modułów 40 Gb/s jest konkurencyjne cenowo i możliwe w realizacji od wielu dostawców. Aż do czasu kolejnego skoku technologicznego przygotowywanego na gigabitowy transport optyczny 400 Gb/s lub 1Tb/s.

Polecamy Networld Guide 02/2012, z którego pochodzi niniejszy artykuł.