A transmissão digital de fibra óptica usa vários métodos de codificação para representar dados digitais (0s e 1s) como variações em sinais de luz. A escolha do método de codificação depende de fatores como distância de transmissão, taxa de bits, largura de banda necessária e custo. Aqui estão alguns comuns:
1. Codificação binária: *
Keying (OOK): O método mais simples. Um pulso de luz representa um '1' e a ausência de um pulso representa um '0'. Fácil de implementar, mas suscetível a flutuações de ruído e energia. Frequentemente usado em aplicações de curto alcance.
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Retornar a zero (RZ): Um pulso representa um '1' e um retorno ao nível zero (sem luz) representa um '0'. O pulso tem uma duração mais curta que o período de bits. A imunidade de ruído aprimorada em comparação com o OOK, pois o estado '0' é explicitamente definido.
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não-retorno-para-zero (NRZ): Semelhante ao RZ, mas a luz permanece acesa durante todo o período de um '1'. É mais simples de implementar do que a RZ, mas potencialmente sofre de problemas de ruído de baixa frequência (viés de CC). NRZ-L (nível) e NRZ-I (invertido) são variações.
2. Codificação de vários níveis: Essas técnicas usam mais de dois níveis de intensidade ou polarização da luz para representar vários bits por símbolo, aumentando a eficiência da largura de banda.
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Modulação de amplitude de pulso de vários níveis (PAM): Diferentes níveis de intensidade da luz representam vários bits. Por exemplo, 4-Pam pode representar dois bits por símbolo (00, 01, 10, 11). O PAM de ordem superior (como 8 PAM ou 16 PAM) pode obter uma eficiência de largura de banda ainda maior, mas é mais sensível ao ruído.
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Modulação de posição de pulso de vários níveis (ppm): A posição de um pulso de luz dentro de um slot de tempo representa diferentes bits. Semelhante ao PAM em termos de eficiência da largura de banda, mas oferece diferentes características de ruído.
3. Codificação diferencial: Esses métodos codificam informações com base na alteração entre bits consecutivos, e não no nível absoluto da luz. Isso é robusto contra variações lentas na potência óptica.
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Modulação de código de pulso diferencial (DPCM): Somente a diferença entre bits sucessivos é transmitida. Isso pode melhorar a eficiência da largura de banda e reduzir a sensibilidade a variações lentas na potência óptica recebida.
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Keying diferencial de mudança de fase (DPSK): A fase do transportador de luz é deslocada para codificar informações. Uma mudança de fase representa um '1' e nenhuma mudança de fase representa um '0'. Robusto contra o ruído e as flutuações lentas de energia.
4. Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM): Isso não é estritamente um método de codificação, mas uma maneira de aumentar significativamente a capacidade, transmitindo vários sinais simultaneamente em diferentes comprimentos de onda da luz dentro de uma única fibra. Cada comprimento de onda carrega um sinal codificado usando um dos métodos mencionados acima.
5. Multiplexação por polarização-divisão (PDM): Semelhante ao WDM, mas usa duas polarizações ortogonais de luz para transmitir dois sinais simultaneamente no mesmo comprimento de onda. Isso dobra a capacidade sem exigir comprimentos de onda adicionais.
Escolhendo um método de codificação: A seleção depende de muitos fatores. Por exemplo:
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Distância: OOK pode ser suficiente para distâncias curtas, enquanto métodos mais sofisticados como o DPSK são necessários para a transmissão de longo curso.
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Taxa de bit: Taxas de bits mais altas geralmente requerem esquemas de codificação mais complexos, como PAM ou formatos sofisticados de modulação.
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Custo: Métodos mais simples como o OOK são mais baratos de implementar.
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Imunidade de ruído: Métodos como DPSK e RZ oferecem melhor imunidade ao ruído que o OOK.
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Eficiência da largura de banda: Técnicas de codificação de vários níveis oferecem maior eficiência de largura de banda.
Muitos sistemas modernos de fibra óptica utilizam combinações sofisticadas desses métodos, juntamente com a Correção de Erros Avanços (FEC) para melhorar a confiabilidade e alcançar taxas de dados extremamente altas em longas distâncias.
