Маъруза кириш. Оптик алоқа тизимлари, асосий таъриф ва тушунчалар, ривожланиш тарихи, тавсифлари, тузилиш принципи ва таснифи

1.3.3. Modulyatsiya formatlari

Optik aloqa tizimini ishlab chiqishda birinchi qadam elektr signalining optik bit oqimiga aylanishini aniqlashdir. Odatda, yarim o‘tkazgichli lazer kabi optik manba chiqishi, elektr signali to‘g‘ridan-to‘g‘ri optik manbaga yoki tashqi modulyatorda qo‘llanilishi orqali modulatsiyalanadi. Olingan optik bit oqimining modulyatsiya formati uchun ikkita variant mavjud. Ular 1.10-rasmda keltirilgan va ular "nolga qaytish" (RZ) va nolga qaytmaslik” (NRZ) formatlari sifatida ma’lum. RZ formatida bit 1 ni ifodalovchi har bir optik impuls bit oralig‘idan ancha qisqa va uning uzunligi tugash muddati tugashidan oldin uning amplitudasi nolga qaytadi. NRZ formatida optik impuls hamma bit oralig‘ida qoladi va uning amplitudasi ikki yoki undan ortiq ketma-ketlikda 1 bit o‘rtasida nolga tushmaydi. Natijada, impuls kengligi bit formatiga qarab o‘zgaradi, lekin RZ formatida u o‘zgarmasdan qoladi. NRZ formatining afzalligi shundaki, bit oqimi bilan bog‘liq bo‘lgan tarmoqli kengligi on-off o‘tishlari kamroq bo‘lganligi tufayli u RZ formatiga qaraganda 2 barobarga kichikroqdir. Shunga qaramasdan, uni ishlatish impuls kengligining yanada qattiq nazoratini talab qiladi va optik impuls signal uzatish vaqtida tarqaladigan bo‘lsa, bit-namunaga bog‘liq ta'sirlarga olib kelishi mumkin. U bilan bog‘liq signal uzatish kengligi kichikroq bo‘lganligi tufayli, NRZ formati ko‘pincha amaliyotda qo‘llaniladi.

Optik domenda RZ formatini ishlatish 1999 yillarda undan foydalanish yuqori hajmdagi yorug‘lik to‘lqin tizimlarini ishlab chiqishda yordam berishi mumkinligi aniqlanganidan keyin diqqatni jalb qila boshladi. Hozirgi vaqtgacha ushbu format deyarli faqat 40 Gbit/s yoki undan ko‘p bo‘lgan WDM kanallari uchun ishlatiladi. RZ formatining foydasi misoli psevdo-liniyali tizimlar deb atalgan tizimlarda ko‘rsatilgan, ular tolali kanallar orqali o‘tgani uchun ko‘p bitli uyalarda tez tarqaladigan nisbatan qisqa optik impulslardan foydalanadi. Ushbu tarqalish yuqori quvvatni checklaydi va aksi zararli bo‘lishi mumkinligini isbotlashi mumkin bo‘lgan bir qator nochiziqli ta’sirlarni kamaytiradi.

1.10- rasm. Raqamli bit oqimi 010110 ... (a) nolga qaytish (RZ) va (b) nolga qaytmaslik (NRZ) formatlarini qo‘llash orqali kodlangan.

Impulslar oxirida dispersiyani boshqarish texnikasi yordamida asl kengliklariga qaytariladi. LChM-impuls; chastota modulatsiyali radio impuls (yoki CRZ) sifatida ma’lum bo‘lgan RZ formatidagi qiziqarli variantni ishlatadi, unda optik impulslar tolaga kiritilishdan oldin impulslangan bo‘ladi. Muhim masala optik tashuvchida ma'lumotlarni kodlash uchun modulyatsiya qilingan fizik o‘zgaruvchni tanlash bilan bog‘liq. Modulyatsiya qilishdan oldin optik tashuvchi to‘lqinning formulasi quyidagi shaklda bo‘ladi:

E(t)=ȇacos (ω₀t- ϕ)= ȇRe[a exp(i ϕ - i ω₀t)], (1.6)

bu erda E elektr maydon vektori, yoki polarizatsiya birlik vektori, a –amplituda, - bu tashuvchi chastotasi va ϕ esa fazadır. E ning makonga qaramligi notatsiyasini soddalashtirish uchun qo‘llaniladi. Modulyatsiyalash uchun a –amplituda, - tashuvchi chastotasi yoki 0 faza modulyatsiyalash uchun tanlanishi mumkin. Analog modulyatsiya holatida, uchta modulyatsiyon tanlash amplitudali modulyatsiya (AM), chastotali modulyatsiya (FM) va faza bo‘yicha modulyatsiya (FM) sifatida ma'lumdir. 1.11-rasmda ko‘rsatib o‘tilganidek, xuddi shunday modulatsiya texnikasi raqamli holatda qo‘llanilishi mumkin va ular amplituda almashtirish kalitlari (ASK), chastota almashinish kaliti (FSK) va faza bo‘yicha almashinish kalit (PSK) deb nomlanadi. Tashuvchi to‘lqinining amplitudasi, chastotasi yoki fazasiga bog‘liq holda binar raqamli signalning ikki darajasi o‘rtasida almashinadi. Eng oddiy texnika ikkita sath oralig‘ida signal kuchini oddiygina o‘zgartirishdan iborat, ulardan biri nolga o‘rnatiladi va natijada paydo bo‘ladigan optik signalning yoniq-o‘chiq (on-off) xususiyatini aks ettirish uchun odatda (off-off keying (OOK) amplituda modulatsiyasi deb ataladi. Yaqin vaqtgacha OOK juda ko‘p raqamli yorug‘lik to‘lqinli tizimlar uchun tanlangan format edi.

1.11-rasm. (a) Elektr bit oqimi va (b) ASK, (c) FSK, (d) PSK modulyatsiya formatlari yordamida optik domenga aylantirilganda elektr maydon namunalari paydo bo‘lishi bilan natijalanadi

Zamonaviy WDM tizimi ma'lumotlarning optik tashuvchining amplituda va fazasini qo‘llagan holda kodlangan rivojlangan modulyatsiya formatlarini qo‘llaydi. Yangi 1980-yillarda FSK va PSK formatlarini ishlatish izchil yorug‘lik to‘lqinlari tizimlarida o‘rganilgan bo‘lsa-da, bu formatlar qabul qilishning oxirgi nuqtasida da yuzaga kelgan murakkabliklar tufayli deyarli 1990 yilga qoldirildi. 2000 yildan so‘ng, PSK foydalanish WDM tizimlarining spektr samaradorligini oshirish uchun zarur ekanligini anglab etdi. 2000 yildan keyin, PSK dan foydalanish WDM tizimlarining spektr samaradorligini oshirish uchun zarur ekanligi anglab etilganda bu holat o‘zgardi. Zamonaviy WDM tizimi ilg‘or modulatsiya formatidan foydalanadi, unda ma'lumotlar optik tashuvchining amplituda va fazasini qo‘llagan holda kodlanadi.

Yangi formatlarning asosiy g‘oyasi, (1.6) tenglamadagi elektr maydoni uchun murakkab notatsiyani foydalanish va "phasor" (kompleks amplituda) deb ataladigan A=αe^iϕ ni taqdim etish deb tushunilishi mumkin. A ning haqiqiy va tasavvurdagi qismlari o‘z navbatida x va y o‘qlari bo‘ylab chizilgan chiziqlar jami diagrammadagi to‘rt modulyatsiya formatini ko‘rsatadi.
Birinchi ikkita konfigratsiya ikkita yoki ikkilamchi ASK va PSK formatlarini ifodalaydi, unda elektr maydoni fazasining amplitudasi doira bilan belgilangan ikkita qiymatga ega bo‘ladi. Uchinchisi esa PSK (yoki QPSK) kvadratura formatini ko‘rsatadi, bunda optik faza 4 ta mumkin bo‘lgan qiymatni oladi. Ikki bit har bir vaqt oralig‘ida uzatadi va samarali bit tezligi ikkiga bo‘linadi. Mikro to‘lqinli aloqa terminologiyasidan kirib kelgan, samarali bit tezligi tezlik ramzi (simvoli) (yoki baud) deb ataladi.