Applicazione dello Space Division Multiplexing (SDM) nel Cavo Ottico Sottomarino

Nell'era dei big data, la trasmissione dei dati è diventata un collegamento critico per lo sviluppo sociale ed economico. Con la crescente domanda di trasmissione dati, la tecnologia di comunicazione in fibra ottica è in costante miglioramento e sviluppo. L'emergere della tecnologia di multiplazione a divisione spaziale fornisce una nuova direzione di sviluppo per il miglioramento della capacità dei sistemi di trasmissione via cavo ottico. Negli ultimi anni, si sta ricercando e applicando costantemente ai cavi ottici sottomarini per espandere la capacità di trasmissione.

Che cos'è la divisione spaziale multipla?

La tecnologia di multiplazione a divisione spaziale, o in breve SDM, si riferisce a un modo per realizzare la multiplazione della fibra ottica utilizzando la divisione spaziale. Il principio principale è quello di combinare più cavi in fibra in un fascio per realizzare il multiplexing a divisione spaziale o realizzare il multiplexing a divisione spaziale nello stesso cavo in fibra. La ricerca di esperti dimostra che la trasmissione via cavo ottico sottomarino a lunga distanza è uno degli scenari di applicazione più promettenti della tecnologia di multiplazione a divisione spaziale.

Il motivo per cui la tecnologia di multiplazione a divisione spaziale svolge un ruolo importante nel settore sottomarino cavo ottico trasmissione è che il segnale ottico viene limitato dal sistema di alimentazione a entrambe le estremità e non può aumentare la capacità di trasmissione aumentando la potenza e il numero di amplificatori nel sistema sottomarino. Il sistema di cavi sottomarini che utilizza la tecnologia SDM può ottenere il minor consumo di energia per bit.

Tre Sistemi di Trasmissione della Tecnologia SDM

Sulla base della ricerca della tecnologia SDM nell'applicazione del cavo ottico sottomarino, la tecnologia di multiplazione a divisione spaziale può essere suddivisa in tre sistemi di trasmissione: trasmissione in fibra a nucleo singolo in banda C, trasmissione in fibra a nucleo singolo in banda C+L, trasmissione in fibra multicore in banda C. Ecco un diagramma del percorso della luce dei tre sistemi.

Nella trasmissione via cavo ottico sottomarino, il sistema di trasmissione in fibra a nucleo singolo in banda C è dotato solo di apparecchiature EDFA per migliorare il segnale. Il sistema di trasmissione in fibra a singolo nucleo in banda C+L necessita di due EDFA per migliorare rispettivamente i due segnali di banda. Il sistema di trasmissione in fibra multicore in banda C è più complicato e deve estrarre a ventaglio ogni nucleo di fibra e immetterlo nell'amplificatore di segnale, per poi estendere il segnale dell'amplificatore nel cavo in fibra multicore.

Analisi del Rapporto Segnale/Rumore di Tre Sistemi di Trasmissione SDM

Quando il rapporto segnale/rumore (SNR) del sistema di trasmissione a tre canali è di 9,5 dB, il sistema di trasmissione in fibra unipolare in banda C+L richiede 37 coppie di fibre ottiche per ottenere la massima capacità di trasmissione del cavo ottico. Il sistema di trasmissione in fibra multicore in banda C richiede 19-20 coppie di fibre (di solito 7 o 4 coppie di cavi in fibra multicore) per ottenere la massima capacità di trasmissione. Il sistema di trasmissione in fibra unipolare in banda C+L necessita solo di 13 coppie di cavi in fibra per trasmettere la massima capacità, ma la sua capacità massima è solo il 70% della trasmissione in fibra unipolare in banda C. Come mostrato nella figura seguente, il numero di nuclei di fibra ottica che i cavi ottici sottomarini possono supportare a diverse distanze di trasmissione.

Capacità Massima del Cavo Ottico Sottomarino con Valori SNR Diversi

Qui, ogni distanza del cavo ottico sottomarino è impostata a 60 km per misurare le tensioni richieste dai tre sistemi di trasmissione nella tecnologia space division multiplexing. La banda C e la banda C+L a nucleo singolo richiedono tensioni inferiori, con una tensione massima di 15 kV. Rispetto ai sistemi di trasmissione in fibra ottica multi-linea, le loro tensioni sono inferiori. Il motivo principale è che i sistemi di trasmissione in fibra ottica multi-core richiedono amplificatori aggiuntivi per completare la trasmissione.

Per riassumere, possiamo sapere che nei tre sistemi di trasmissione in multiplazione a divisione spaziale, la capacità di trasmissione della fibra a nucleo singolo in banda C+L e della fibra a nucleo multiplo in banda C è inferiore a quella della trasmissione in fibra a nucleo singolo in banda C. I sistemi in fibra a nucleo singolo in banda C e in banda C+L possono utilizzare tensioni e consumi inferiori rispetto ai sistemi multi-core, se la stessa capacità è raggiungibile con il multi-core.

Sommario

La tecnologia di multiplazione a divisione spaziale è conforme alla tendenza di sviluppo della comunicazione in fibra ottica. Si tratta di un'innovazione importante e di una direzione di sviluppo della tecnologia di comunicazione in fibra ottica. Confrontando le tre configurazioni di capacità di trasmissione, il sistema a nucleo singolo in banda C presenta vantaggi significativi in termini di capacità e un consumo energetico inferiore per bit rispetto al nucleo singolo in banda C+L e al nucleo multiplo in banda C nelle applicazioni di cavi ottici sottomarini.