Fiberoptisk digital transmission använder flera kodningsmetoder för att representera digital data (0s och 1s) som variationer i ljussignaler. Valet av kodningsmetod beror på faktorer som överföringsavstånd, bithastighet, obligatorisk bandbredd och kostnad. Här är några vanliga:
1. Binär kodning:
* On-off Keying (OOK): Den enklaste metoden. En lätt puls representerar en '1', och frånvaron av en puls representerar en '0'. Lätt att implementera men mottagliga för brus och kraftfluktuationer. Används ofta i kortdistansapplikationer.
* Return-to-Zero (RZ): En puls representerar en '1', och en återgång till nollnivån (inget ljus) representerar en '0'. Pulsen har en kortare varaktighet än bitperioden. Förbättrad brusimmunitet jämfört med OOK, eftersom "0" -tillståndet uttryckligen definieras.
* icke-return-till-noll (NRZ): Liknar RZ men ljuset kvarstår under hela bitperioden för en '1'. Det är enklare att implementera än RZ men lider potentiellt av lågfrekventa brusfrågor (DC-förspänning). NRZ-L (nivå) och NRZ-I (inverterad) är variationer.
2. Flernivåkodning:
Dessa tekniker använder mer än två nivåer av ljusintensitet eller polarisering för att representera flera bitar per symbol, vilket ökar bandbreddeffektiviteten.
* Multi-nivå pulsamplitudmodulering (PAM): Olika nivåer av ljusintensitet representerar flera bitar. Till exempel kan 4-PAM representera två bitar per symbol (00, 01, 10, 11). PAM med högre ordning (som 8-PAM eller 16-PAM) kan uppnå ännu större bandbreddeffektivitet men är mer känsliga för brus.
* Multi-nivå pulspositionsmodulering (ppm): Positionen för en ljuspuls inom en tidslucka representerar olika bitar. Liknar PAM när det gäller bandbreddeffektivitet, men erbjuder olika brusegenskaper.
3. Differentialkodning:
Dessa metoder kodar information baserat på förändringen mellan på varandra följande bitar snarare än ljusets absoluta nivå. Detta är robust mot långsamma variationer i den optiska kraften.
* Differential Pulse Code Modulation (DPCM): Endast skillnaden mellan på varandra följande bitar överförs. Detta kan förbättra bandbreddeffektiviteten och minska känsligheten för långsamma variationer i den mottagna optiska kraften.
* Differential Fas-Shift Keying (DPSK): Fasen för ljusbäraren skiftas för att koda information. En fasförskjutning representerar en '1', och ingen fasförskjutning representerar en '0'. Robust mot brus och långsamma kraftfluktuationer.
4. Våglängds-division multiplexering (WDM):
Detta är inte strikt en kodningsmetod, utan ett sätt att avsevärt öka kapaciteten genom att överföra flera signaler samtidigt på olika våglängder i en enda fiber. Varje våglängd bär en signal kodad med hjälp av en av de metoder som nämns ovan.
5. Polarisation-division multiplexering (PDM):
Liknar WDM, men använder två ortogonala polarisationer av ljus för att överföra två signaler samtidigt på samma våglängd. Detta fördubblar kapaciteten utan att kräva ytterligare våglängder.
Att välja en kodningsmetod:
Valet beror på många faktorer. Till exempel:
* Avstånd: OOK kan räcka för korta avstånd, medan mer sofistikerade metoder som DPSK behövs för långdistansöverföring.
* bithastighet: Högre bithastigheter kräver ofta mer komplexa kodningsscheman som PAM eller sofistikerade moduleringsformat.
* Kostnad: Enklare metoder som OOK är billigare att implementera.
* Bullerimmunitet: Metoder som DPSK och RZ erbjuder bättre brusimmunitet än OOK.
* Bandbreddeffektivitet: Kodningstekniker för flera nivåer erbjuder högre bandbreddeffektivitet.
Många moderna fiberoptiska system använder sofistikerade kombinationer av dessa metoder, tillsammans med framåtfelkorrigering (FEC) för att förbättra tillförlitligheten och uppnå extremt höga datahastigheter över långa avstånd.
