‍

Modulacja amplitudy, fazy czy polaryzacja - zrozumieć transmisję koherentną.

‍

Czy słyszałeś kiedyś o transmisji koherentnej? Czy spotkałeś się z określeniami takimi jak QPSK, 16QAM czy 64QAM? A może 32 Gbaud bądź 64 Gbaud?

Ile razy zastanawiałeś się, co to wszystko znaczy? Być może nawet czułeś dyskomfort w rozmowie na ten temat, ale nie miałeś śmiałości zapytać?

W sieci można znaleźć mnóstwo opracowań dotyczących transmisji koherentnej, niestety większość z nich jest napisana mocno technicznym językiem i nie pomaga w rozwikłaniu tej tajemnicy. Pozwól, że przybliżę Ci to zagadnienie bez używania całej masy skomplikowanych pojęć czy sformułowań. W tym tekście siłą rzeczy pojawi się fachowe słownictwo, jak modulacja amplitudy, modulacja fazy czy polaryzacja, ale ograniczę je do minimum.

‍

A jak to robiliśmy wcześniej? Nie tylko wcześniej, ale i dzisiaj ciągle korzystamy z transmisji optycznej opartej na czymś, co nazywamy on-off keying (OOK). Oznacza to dokładnie tyle, że w celu przesłania danych światło włączamy i wyłączamy.

Długi czas to podejście się sprawdzało, aż w końcu osiągnęliśmy limit szybkości, z jaką możemy włączać i wyłączać światło. Dzięki innowacjom OOK ten limit stopniowo przesuwamy, ale to ciągle za mało. Potrzebowaliśmy skokowego wzrostu przepustowości, udało się go uzyskać poprzez „skomplikowanie” transmisji sygnału.

Na czym owo skomplikowanie polega?

• Modulacja amplitudy

Modulowanie czegoś oznacza, że wywieramy na to wpływ i w jakiś sposób to zmieniamy. Aby łatwiej to sobie wyobrazić, odnieśmy to do bardziej namacalnej rzeczywistości, czyli do fal na morzu. Amplituda fali to będzie jej wysokość.

W systemie komunikacji optycznej opartym na OOK interesowało nas tylko tyle, czy fala jest, czy jej nie ma. Przypuśćmy, że możemy wytworzyć fale w morzu, aby wysłać sygnały, i na przykład fala duża oznacza jedno, a fala mała - co innego. Załóżmy, że potrafimy rozróżnić 4 różne wielkości fali. W ten sposób możemy wysłać znacznie więcej informacji w tym samym czasie.

• Modulacja fazy

Żeby zrozumieć istotę fazy, znów posłużmy się analogią. Weźmy na przykład jakikolwiek projekt. W najprostszym ujęciu będzie on się składał z pomysłu, realizacji i podsumowania. Analogicznie zbliżająca się do Ciebie fala na morzu ma przód, szczyt i tył. Powiedzmy, że najbardziej nas interesuje szczyt oraz to, kiedy on nadejdzie.

‍

Załóżmy, że fale pojawiają się na brzegu w równych odstępach czasu i dokładnie co 60 sekund pojawia się szczyt kolejnej fali. A co, gdyby osoba będąca na przeciwległym brzegu mogła na to wpływać i to zmieniać? Co innego oznaczałoby, gdyby szczyt fali pojawiał się w 0 sekundzie, a co innego, gdy np. w 30. W podobny sposób jak w przypadku amplitudy załóżmy, że mamy zdefiniowane 4 fazy - to oznacza, że szczyt fali może pojawić się w 0, 15, 30 i 45 sekundzie.

• Polaryzacja

Zostając przy analogii do fal morskich, które mogą się unosić i opadać, gdybyśmy obserwowali boje na wodzie, to będzie ona przemieszczać się w górę i w dół – i podobnie rzecz się ma z polaryzacją pionową.

Teraz naszą wyobraźnię trzeba będzie odrobinę wysilić. A gdybyśmy tak wzięli nasze fale morskie i „przewrócili je na bok”, tak aby „falowały” w poziomie, a nie w pionie? W tym przypadku, ktoś, kto stoi na przeciwległym brzegu i spodziewa się morza falującego w pionie, nic by nie zobaczył… To znaczy, że gdybyśmy mogli te obydwa morza - zarówno pionowe, jak i poziome - wykorzystać naraz, to moglibyśmy przenieść 2 razy więcej informacji. ‍

A teraz nadszedł czas na bardzo dobrą wiadomość. Wyobraź sobie, że wszystkie 3 opisane powyżej techniki możemy połączyć. Kiedy więc zestawimy razem kilka wielkości fali (modulacja amplitudy) z kilkoma czasami ich nadejścia (modulacja fazy) i dołożymy do tego dwie płaszczyzny (polaryzacja), to okazuje się, że jesteśmy w stanie przenieść znacznie więcej informacji w tym samym czasie.

‍

Czym więc jest transmisja koherentna?

Mówiąc najprościej, to system, który łączy modulację amplitudy, modulację fazy i polaryzację, aby przesłać większe ilości danych w transmisji optycznej niż w przypadku stosowania prostego systemu OOK.

W zależności od tego, ile poziomów fazy i amplitudy będzie wprowadzać modulacja, możemy mieć 4QAM, 8QAM, 16QAM itp. Często w określeniu typu transmisji koherentnej pojawia się modulacja QPSK, w uproszczeniu możesz myśleć o niej jako o 4QAM.

Kolejnym istotnym parametrem jest Gbaud, który oznacza, ile razy na sekundę światło może się zmieniać. I tak np. 32 Gbaud oznacza, że światło zmienia się 32 miliardy razy na sekundę. I tak łącząc QPSK (4 stany) z możliwością przesłania ich 32 miliardy razy na sekundę, otrzymujemy ponad 100 miliardów bitów na sekundę!  To właśnie jest Gbaud.

Tak oto przebrnęliśmy przez zagadnienia związane z transmisją koherentną. Następnym razem, rozmawiając na temat 16QAM, 64 Gbaud i innych zagadnień, poczujesz się pewnie i bardziej komfortowo.  

Dotarłeś do tego momentu i zastanawiasz się, jak to wykorzystać w praktyce?

Jak transmisja koherentna może pomóc Twojej firmie uzyskać przewagę konkurencyjną czy zoptymalizować koszty? Jak przesłać większe ilości danych w transmisji optycznej? Zapraszamy do kontaktu.

‍

‍

‍