OTDM przy wysokich przepływnościach
Wzrost ruchu w sieciach wymaga zwiększania przepływności pojedynczego włókna. Jedną z metod jest agregowanie kilku wolniejszych strumieni w szybszy strumień. W TDM każdy strumień otrzymuje własne szczeliny czasowe, więc impulsy sygnału zagregowanego pojawiają się częściej. W efekcie każdy bit zajmuje krótszy przedział czasu w sygnale wynikowym. Takie podejście, znane jako , jest metodą organizacji takich strumieni w czasie. Przy prędkościach rzędu 40 Gb/s i większych elektronika potrzebna do łączenia i rozdzielania strumieni oraz do modulacji i detekcji staje się ograniczeniem technicznym i kosztowym. To ograniczenie nazywa się wąskim gardłem elektronicznym. Optyczne TDM (OTDM) przenosi przeplatanie do domeny optycznej.
ETDM i OTDM w torze światłowodowym
W torze światłowodowym TDM można wykonać przed konwersją elektryczno-optyczną albo już na poziomie impulsów optycznych. Pierwszy wariant określa się jako ETDM, a drugi jako OTDM.
Elektryczne TDM (ETDM)
W ETDM kilka wolniejszych elektronicznych strumieni danych jest łączonych przez szybki elektroniczny . Ten strumień steruje jednym laserem o przepływności zagregowanej. Ograniczenie wyznacza najszybszy MUX, DEMUX, modulator i detektor, ponieważ każdy z tych elementów musi obsłużyć połączony strumień.
Optyczne TDM (OTDM)
W OTDM każdy wolniejszy elektroniczny strumień danych najpierw moduluje własny laser. Wynikowe strumienie impulsów optycznych są następnie łączone i przeplatane w dziedzinie optycznej za pomocą multipleksera optycznego. Połączenie z przepływnością zagregowaną odbywa się optycznie, więc tor elektroniczny nie musi zawierać pojedynczego układu pracującego z tą przepływnością. Nadajniki, opóźnienia, multiplekser i odbiornik muszą utrzymywać wspólne taktowanie.
Zasada działania OTDM
OTDM tworzy szybszy strumień przez czasowe przeplatanie impulsów pochodzących z wolniejszych strumieni. Nadajniki, opóźnienia i odbiornik muszą zachować wspólną podstawę czasu, aby impulsy zajmowały właściwe szczeliny.
- Przeplatanie impulsów: Multiplekser OTDM pobiera strumienie impulsów optycznych z kilku kanałów wejściowych, na przykład czterech strumieni 10 Gb/s, i wprowadza do każdego z nich ustalone opóźnienie optyczne. Okres bitowy pojedynczego strumienia 10 Gb/s wynosi 100 ps, natomiast w strumieniu zagregowanym 40 Gb/s odstęp między slotami wynosi 25 ps. Opóźnienia przesuwają fazy strumieni tak, aby impulsy wypełniły kolejne sloty i utworzyły jeden strumień 40 Gb/s.
- Demultipleksacja optyczna: Po stronie odbiorczej demultiplekser wybiera jedną fazę przeplecionych slotów. W przykładzie 40 Gb/s sloty są oddalone o 25 ps. Impulsy wybranego strumienia 10 Gb/s pojawiają się co 100 ps. Sterowanie bramką optyczną jest zsynchronizowane z wybraną fazą i przepuszcza te impulsy, blokując trzy pozostałe fazy.
- Wpływ dyspersji: Jednym z głównych wyzwań dla OTDM jest . OTDM umieszcza impulsy w gęsto upakowanych szczelinach czasowych, więc ich poszerzenie w światłowodzie może prowadzić do interferencji międzysymbolowej i błędów. Wpływ zależy od parametrów włókna, kompensacji i długości łącza.
OTDM i WDM: czas oraz długość fali
OTDM i multipleksacja z podziałem długości fali (WDM) zwiększają pojemność w różnych wymiarach. OTDM przydziela sloty w czasie, a WDM rozdziela kanały według długości fali.
- OTDM dzieli dziedzinę czasu, upychając więcej bitów w tej samej sekundzie na jednym kolorze światła.
- WDM dzieli dziedzinę częstotliwości (widma), wysyłając wiele niezależnych strumieni danych jednocześnie, każdy na innej długości fali (kolorze) światła.
Systemy o dużej pojemności mogą łączyć obie technologie. Przykładowy system DWDM może używać 80 długości fal, a na każdej przenosić sygnał OTDM. Przy przepływności 40 Gb/s na długość fali samo mnożenie daje 3,2 Tb/s przed uwzględnieniem narzutów i ograniczeń toru.