Почему ограничение пропускной способности нелинейного волокна снижается при более высоких отношениях сигнал/шум?

снижение спектральной эффективности после определенного SNR показано здесьВ волоконно-оптической связи существует концепция нелинейного предела Шеннона (см., например, эту статью ), подразумевающая, что пропускная способность оптического волокна уменьшается при высоком ОСШ. Я не понимаю эту концепцию, и особенно причину снижения спектральной эффективности после некоторого увеличения SNR. Я прочитал сообщение ( Отрицательное SNR и теорема Шеннона-Хартли ) о теореме Шеннона о мощности, но это не прояснило мою концепцию.

Мне нужен этот ответ, чтобы объяснить ограничение пропускной способности одномодового волокна в 1 Тбит/с. Так что мне будет полезно, если кто-нибудь ответит мне и на вторую часть (причина ограничения одномодовой передачи)

Я не понимаю, о чем ты спрашиваешь. Предел Шеннона ( Б "=" С бревно 2 ⁡ ( 1 + С Н р ) ) является монотонно возрастающей функцией ОСШ. Он не падает после определенного SNR. Он падает всякий раз, когда вы уменьшаете SNR.
Кроме того, предел Шеннона принимает скорость передачи данных канала (C) как заданную, так что это не лучшее место для начала при оценке пропускной способности физического канала.
@ThePhoton Нет, нелинейность - это отклонение от этого уравнения; это наблюдается при передаче на большие расстояния с высокой мощностью сигнала. Более сильное электрическое поле вызывает изменение показателя преломления кремнезема в проволоках. Не могу найти ссылку, но я совершенно уверен, что где-то это читал.
@Chair, это реальный предел пропускной способности волокна, но он не называется «нелинейным пределом Шеннона».
@ThePhoton : По-видимому, это так и называется: см., например, ieeexplore.ieee.org/document/7537418 : «многие работы предполагают существование верхнего предела — обычно, но неправильно называемого нелинейным пределом Шеннона — скорости, с которой информация может надежно передаваться по оптоволоконному каналу независимо от доступной оптической мощности».
Почему этот вопрос отложен. Если вопрос кажется неясным, на самом деле это потому, что ОП не знает своего ответа (отсюда и вопрос!). Концепция нелинейного предела Шеннона является широко изученным физическим пределом оптических волокон и кажется актуальной. (Если вопрос будет открыт, я обещаю ответить)
Извините за неполную информацию. Я видел, что если SNR увеличивается, спектральная эффективность увеличивается до определенного предела, а затем начинает уменьшаться, хотя SNR увеличивается, что я имел в виду, почему это уменьшается
Я голосую за повторное открытие этого вопроса. @HasanShuvo, пожалуйста, добавьте несколько деталей к вопросу, например, некоторые статьи, в которых указывается, что нелинейный предел Шеннона является формально наблюдаемой концепцией. Я совершенно уверен, что отсутствие информации в вопросе сделало его случайным. Я действительно не вижу смысла связывать статью Physics SE об отрицательном SNR ... возможно, некоторые выдержки из нее помогут прояснить вопрос ...
на самом деле, если бы я мог прикрепить график того, что я говорю, это было бы ясно для всех, но я не видел здесь возможности прикрепить фото.
Я добавил детали своего вопроса, отредактировав. тем не менее, если что-то неясно, скажите мне. И я здесь новичок, поэтому я могу совершить какую-то ошибку, следуя правилам этого сайта. но, пожалуйста, мне нужен ответ на вопрос для моего исследования. Помогите мне @Frédéric Grosshans
@HasanShuvo Изображения были бы полезны. Должна быть возможность прикрепить изображение рядом с вариантами полужирного и курсивного текста (хотя это зависит от устройства). В противном случае вы можете поместить ссылку на изображение в комментарии, и кто-то, кто знаком с системой, сможет отредактировать его и показать вам, как выглядит уценка для этого.
@Chair: я немного переформулировал вопрос ОП (но я не могу ответить на него, потому что он приостановлен). И включил ссылку на документ, который включает графики такого снижения.
@Frédéric Grosshans, спасибо за редактирование. Я написал ту статью, на которую вы ссылаетесь, и я точно спросил об этом графике. Теперь я также добавил такой график в свой вопрос. Но как его снова открыть?
@HasanShuvo: Фигура красивая, но ее источник тоже должен быть явным.
@Frédéric Grosshans Я взял это со слайда, ссылка на который мне сейчас недоступна. Кстати, поскольку мой вопрос отложен, и вы хотите ответить на него. Есть ли способ (любые социальные сети или электронная почта), с помощью которого вы могли бы ответить на него. Я не знаю больше о правилах здесь, поэтому спросил, так как мне очень нужен мой ответ
@FrédéricGrosshans, спасибо, это новый термин для меня. Но на самом деле происходит не то, что предел Шеннона изменяется — скорее, при наличии нелинейного поведения ОСШ не зависит линейно от мощности сигнала.
Короткий ответ перед тем, как ваш вопрос соберет достаточное количество голосов повторного открытия: ключевой момент, как показано на графике нелинейных взаимодействий сигнал-сигнал. Это означает, что при подаче в волокно высокой мощности нелинейное взаимодействие вызывает перекрестные помехи между каналами. Это означает, что сигнал в одном канале вызывает больше шума в другом канале, поэтому после некоторого порога увеличение мощности сигнала увеличивает эффективный шум и фактически снижает эффективное отношение сигнал-шум и пропускную способность.
@ThePhoton: Действительно, но чтобы знать это, нужно эффективно знать ответ на вопрос...
@ Фредерик Гроссханс Большое вам спасибо. Я искал и читал так много файлов. Наконец-то понял. Я буду признателен, если вы расскажете мне, как многомодовое волокно преодолевает этот предел Шеннона? так как они также имеют больше одиночных режимов, доступных в одном ядре, по этой причине?

Ответы (1)

Пропускная способность канала пропускной способности Вт Известно, что с 1940-х годов он определяется пределом Шеннона :

С "=" Вт бревно ⁡ ( 1 + С Н р ) ,
где С Н р есть отношение сигнал/шум. В оптическом волокне в линейном режиме шум практически не зависит от сигнала, а значит, для увеличения скорости достаточно увеличить мощность сигнала. Математически бесконечная ставка кажется возможной, но логарифмическая зависимость делает увеличение действительно дорогостоящим. Именно по этой причине исторически увеличение пропускной способности волокон было в большей степени сосредоточено на увеличении пропускной способности. Вт ,через WDM. Однако это Вт увеличение имеет некоторые пределы, и люди тоже работают над увеличением мощности.

Формула Шеннона гарантирует, что для линейного увеличения емкости требуется экспоненциальное увеличение емкости. С Н р , а следовательно, экспоненциальное увеличение оптической мощности. Это означает, что в какой-то момент нелинейные эффекты становятся заметными и создают то, что иногда называют « нелинейным пределом Шеннона ». Основной эффект заключается в том, что канал больше не является аддитивным каналом: сигнал на выходе канала не может быть проанализирован как сложение входного сигнала и независимого шума, и приведенная выше формула больше не действует. По сути, некоторая часть сигнала действует как шум на другие части сигнала, создавая эффективную помеху. С Н р которая уменьшается с увеличением мощности сигнала выше порога мощности и, следовательно, уменьшается пропускная способность выше заданной оптимальной входной мощности (при - 5  дБм ≃ 300  мкВт на вашем графике.

Насколько я понял (это не тема моего исследования), понятие нелинейного предела Шеннона является активной исследовательской темой: у него нет четкой формулировки, и некоторые исследователи утверждают, что, в отличие от предела Шеннона, это не универсальный предел но артефакт текущих методов кодирования.

''некоторая часть сигнала действует как шум по отношению к другим частям сигнала'' - почему? Это потому, что сигнал в одном канале вызывает больше шума в другом канале
По сути, линейный означает, что вы можете рассматривать сигнал как сумму его частей, и что они не взаимодействуют с другими. Нелинейный означает, что это предположение больше не верно. На вашем графике разница между зеленой кривой (1 канал) и красной кривой (WDM, то есть несколько каналов) показывает, что доминирующим эффектом действительно являются межканальные взаимодействия.
Почему ограничение пропускной способности нелинейного волокна снижается при более высоких отношениях сигнал/шум?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v