การส่งสัญญาณโอเอฟดีเอ็มทางแสงแบบโคฮีเรนต์ระยะทางไกลยิ่งจุดต่อจุดซึ่งใช้การสังยุคเฟสแสง

Abstract

การสื่อสารทางแสงระยะทางไกลยิ่งในระดับหลายพันกิโลเมตรแบบจุดต่อจุด (point-to-point) ผ่านเส้นใยแสงนั้น จะเกิดผลอันเนื่องมาจากการลดทอนกำลังของสัญญาณ รวมไปถึงความผิดเพี้ยนของสัญญาณอันเนื่องมาจากผลของดิสเพอร์ชัน และความไม่เป็นเชิงเส้นของเส้นใยแสงผ่านปรากฏการณ์เคอร์ อย่างไรก็ตามเราสามารถชดเชยผลอันเนื่องมาจากการลดทอนกำลังของสัญญาณได้ด้วยอุปกรณ์ขยายสัญญาณแสง รวมไปถึงลดผลของดิสเพอร์ชันที่ส่งผลให้เกิดความผิดเพี้ยนของสัญญาณจากการกว้างออกทางด้านแกนเวลา และความไม่เป็นเชิงเส้นของเส้นใยแสงผ่านปรากฎการณ์เคอร์ได้โดยใช้วิธีสังยุคเฟสแสง optical phase conjugation (OPC) นอกเหนือจากนี้เราอาจใช้วิธีมอดูเลตสัญญาณที่มีประสิทธิภาพสูงมาแก้ไขปัญหาความผิดเพี้ยนของสัญญาณร่วมด้วยได้ วีธีมอดูเลตสัญญาณที่สามารถลดปัญหาความผิดเพี้ยนของสัญญาณได้ดีวิธีหนึ่งคือ วิธีการมอดูเลตสัญญาณแบบหลายคลื่นพาห์ หรือการมอดูเลตแบบ coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM) ด้วยอัตราการส่งข้อมูลที่ต่ำต่อหนึ่งคลื่นพาห์ย่อย แต่ใช้คลื่นพาห์ย่อยจำนวนมากในการส่งผ่านข้อมูลไป จึงทำให้เกิดสัญญาณ CO-OFDM ที่มีอัตราเร็วข้อมูลสูงได้ ผลก็คือ ช่องสัญญาณต่าง ๆ จะเป็นอิสระต่อกัน และสามารถทนต่อดิสเพอร์ชันได้ รวมทั้งใช้แบนด์วิดท์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อเพิ่มสมรรถนะของระบบในการส่งสัญญาณให้ดียิ่งขึ้นจึงได้มีการนำเอาเทคนิคมัลติเพล็กซ์สัญญาณแบบ Superchannel มาประยุกต์ร่วมในระบบ ซึ่งก็คือการนำเอาสัญญาณที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกันมามัลติเพล็กซ์รวมกันแล้วส่งสัญญาณไปในเส้นใยแสง โดยที่ความยาวคลื่นของแต่ละช่องสัญญาณจะต้องอยู่ห่างกันมีค่าเท่ากับสองเท่าของความถี่ไนควิสต์ (Nyquist frequency) ข้อดีของการมัลติเพล็กซ์สัญญาณแบบ Superchannel คือช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้แบนด์วิดท์ (bandwidth efficiency) และสามารถใช้แบนด์วิดท์ที่มีอยู่อย่างจำกัดได้อย่างเกิดประโยชน์สูงสุด วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้นำเสนอการส่งผ่านสัญญาณ PDM-CO-OFDM ระยะทางไกลยิ่งจุดต่อจุด ซึ่งใช้การสังยุคเฟสแสง ส่งสัญญาณบนช่วงความถี่ C band จำนวน 10 ช่องสัญญาณ โดยที่แต่ละช่องสัญญาณมีอัตราข้อมูลที่ 100 Gb/s ดังนั้นอัตราข้อมูลรวมของระบบมีค่าเท่ากับ 1 Tb/s รวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยที่ส่งผลต่อขีดจำกัดของระบบส่งสัญญาณ PDM-CO-OFDM เช่น จำนวนคลื่นพาห์ย่อยของสัญญาณ CO-OFDM อัตราข้อมูลต่อคลื่นพาห์ย่อย ความยาวคลื่นของคลื่นพาห์หลัก ระยะห่างระหว่างอุปกรณ์ขยายสัญญาณ ระยะทางที่มากที่สุดที่ส่งไปได้ เป็นต้น จากการจำลองระบบพบว่ามีประสิทธิภาพในการส่งสัญญาณได้ระยะทางไกลที่สุดเท่ากับ 24,600 กิโลเมตร ณ ค่าอัตราบิตผิดพลาดที่ยอมรับได้เท่ากับ 4x10-3