Digitale glasvezeltransmissie maakt gebruik van verschillende coderingsmethoden om digitale gegevens (0s en 1s) weer te geven als variaties in lichtsignalen. De keuze van de coderingsmethode hangt af van factoren zoals transmissieafstand, bitsnelheid, vereiste bandbreedte en kosten. Hier zijn enkele veelvoorkomende:
1. Binaire codering:
* Aan-uit-toetsing (OOK): De eenvoudigste methode. Een lichtpuls vertegenwoordigt een '1' en de afwezigheid van een puls vertegenwoordigt een '0'. Eenvoudig te implementeren, maar gevoelig voor ruis en stroomschommelingen. Vaak gebruikt in toepassingen op korte afstand.
* Terug naar nul (RZ): Een puls vertegenwoordigt een '1', en een terugkeer naar het nulniveau (geen licht) vertegenwoordigt een '0'. De puls heeft een kortere duur dan de bitperiode. Verbeterde ruisimmuniteit vergeleken met OOK, omdat de '0'-status expliciet is gedefinieerd.
* Non-Return-to-Nul (NRZ): Vergelijkbaar met RZ, maar het lampje blijft de hele bitperiode branden voor een '1'. Het is eenvoudiger te implementeren dan RZ, maar heeft mogelijk last van laagfrequente ruisproblemen (DC-bias). NRZ-L (niveau) en NRZ-I (omgekeerd) zijn variaties.
2. Codering op meerdere niveaus:
Deze technieken gebruiken meer dan twee niveaus van lichtintensiteit of polarisatie om meerdere bits per symbool weer te geven, waardoor de bandbreedte-efficiëntie toeneemt.
* Pulsamplitudemodulatie op meerdere niveaus (PAM): Verschillende niveaus van lichtintensiteit vertegenwoordigen meerdere bits. 4-PAM zou bijvoorbeeld twee bits per symbool kunnen vertegenwoordigen (00, 01, 10, 11). PAM van hogere orde (zoals 8-PAM of 16-PAM) kan een nog grotere bandbreedte-efficiëntie bereiken, maar is gevoeliger voor ruis.
* Pulsepositiemodulatie op meerdere niveaus (PPM): De positie van een lichtpuls binnen een tijdslot vertegenwoordigt verschillende bits. Vergelijkbaar met PAM in termen van bandbreedte-efficiëntie, maar biedt andere ruiskarakteristieken.
3. Differentiële codering:
Deze methoden coderen informatie op basis van de verandering tussen opeenvolgende bits, in plaats van het absolute niveau van het licht. Dit is robuust tegen langzame variaties in het optische vermogen.
* Differentiële pulscodemodulatie (DPCM): Alleen het verschil tussen opeenvolgende bits wordt verzonden. Dit kan de bandbreedte-efficiëntie verbeteren en de gevoeligheid voor langzame variaties in het ontvangen optische vermogen verminderen.
* Differentiële Phase-Shift Keying (DPSK): De fase van de lichtdrager wordt verschoven om informatie te coderen. Een faseverschuiving vertegenwoordigt een '1', en geen enkele faseverschuiving vertegenwoordigt een '0'. Robuust tegen lawaai en langzame stroomschommelingen.
4. Golflengteverdelingsmultiplexing (WDM):
Dit is niet strikt een coderingsmethode, maar een manier om de capaciteit aanzienlijk te vergroten door meerdere signalen tegelijkertijd op verschillende golflengten van licht binnen één enkele vezel te verzenden. Elke golflengte draagt een signaal dat is gecodeerd met behulp van een van de hierboven genoemde methoden.
5. Polarisatie-Division Multiplexing (PDM):
Vergelijkbaar met WDM, maar gebruikt twee orthogonale polarisaties van licht om twee signalen tegelijkertijd op dezelfde golflengte uit te zenden. Dit verdubbelt de capaciteit zonder dat er extra golflengten nodig zijn.
Een coderingsmethode kiezen:
De selectie is afhankelijk van veel factoren. Bijvoorbeeld:
* Afstand: OOK kan volstaan voor korte afstanden, terwijl voor transmissie over lange afstanden meer geavanceerde methoden zoals DPSK nodig zijn.
* Bitsnelheid: Hogere bitsnelheden vereisen vaak complexere coderingsschema's zoals PAM of geavanceerde modulatieformaten.
* Kosten: Eenvoudigere methoden zoals OOK zijn goedkoper te implementeren.
* Geluidsimmuniteit: Methoden zoals DPSK en RZ bieden een betere ruisimmuniteit dan OOK.
* Bandbreedte-efficiëntie: Coderingstechnieken op meerdere niveaus bieden een hogere bandbreedte-efficiëntie.
Veel moderne glasvezelsystemen maken gebruik van geavanceerde combinaties van deze methoden, samen met voorwaartse foutcorrectie (FEC) om de betrouwbaarheid te verbeteren en extreem hoge datasnelheden over lange afstanden te bereiken. |