منصة الرسائل والاطاريح: التعويض البصري في الألياف الضوئية اللاخطية في نظام فائق السعة

الخلاصة

نمت الاتصالات الضوئية بشكل ملحوظ بسبب ارتفاع معدلات البيانات ومسافات الإرسال الطويلة. البنية التحتية الحالية للألياف تحد من الأداء، وتتطلب تكنولوجيا جديدة لتلبية الطلب المستقبلي. يمكن لاستراتيجية التخفيف من ضعف الألياف أن تزيد من سعة شبكة الاتصالات الضوئية وتقلل من معدل خطأ البت. ركزت هذه الأطروحة على التعويض في اللاخطية متعددة القنوات باستخدام تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف مع تباعد بين القنوات يبلغ 50 جيجا هرتز. تنقسم الأطروحة إلى قسمين رئيسيين على أساس تقنية التعويض المستخدمة. في الجزء الأول، تمت دراسة اقتران الطور في الألياف غير الخطية لتكوينين مختلفين؛ عملية اقتران الطور البصري (OPC) المتوسط والمتعدد. تم التحقيق في هذا العمل باستخدام ثلاث طرق؛ تقليدي، هجين مع ألياف تعويض التشتت، وهجين مع مضخم رامان. في الجزء الثاني، تم استخدام أسلوب التعلم الآلي بالاعتماد على خوارزميتين عصبيتين مختلفتين؛ الشبكة العصبية التلافيفية (CNN) والانحدار التلقائي غير الخطي مع المدخلات الخارجية (NARX). أظهرت النتائج أن OPC الهجين مع مضخم رامان هو الأمثل لمسافة تزيد عن 800 كم وأن OPC المتعدد أفضل من المتوسط لـستة عشر قناة. يمكن أن يصل عامل جودة الاشارة إلى 12.29 ديسيبل بمعدل نقل بيانات كلي يبلغ 800 جيجابت/ثانية لنظام تضمين نوع (DP-NRZ-OOK). أدى استخدام (SP-8QAM) بمعدل بيانات 1.72 تيرا بايت/ثانية إلى زيادة جودة الإشارة، حيث وصل معدل الخطأ في البت إلى 1.3×10-3. وأخيرًا، حققت طريقة التعويض (DP-16QAM) بمعدل 3.58 تيرابايت/ثانية زيادة قدرها 5 ديسيبل في قوة الإطلاق وعامل جودة قدره 13 ديسيبل. في المقابل، أظهرت نتائج الشبكات العصبية أن خوارزمية NARX تتفوق على CNN في المعالجة والأداء وسهولة التدريب على مسافة تزيد عن 5000 كم بمعدل بيانات (16×120) جيجابت/ثانية. خوارزمية NARX حسنت عامل الجودة ومعدل الخطأ في البت إلى 11.15 ديسيبل و-610 في SP-16 QAM وفي SP-64 QAM إلى 10.29 ديسيبل و-410 متجاوزًا تصحيح الخطأ المسماة (HD-FEC). تم تنفيذ المحاكاة الضوئية باستخدام برنامج Optisys (V.19) وتم تنفيذ ومحاكاة خوارزميات الذكاء الاصطناعي باستخدام MATLAB (V.2022b). وتم ربط البرنامجين باستخدام المحاكاة المشتركة للتأكد من صحة النتائج التي تم الحصول عليها.