¿Por qué el límite de capacidad de la fibra no lineal disminuye para relaciones señal-ruido más altas?

disminuciones de la eficiencia espectral después de cierta SNR que se muestra aquíEn la comunicación por fibra óptica, existe el concepto de límite de Shannon no lineal (consulte, por ejemplo, este artículo ), lo que implica que la capacidad de comunicación de una fibra óptica disminuye para una SNR alta. No entiendo este concepto, y especialmente el origen de la disminución de la eficiencia espectral después de cierto aumento de SNR. He leído la publicación ( SNR negativa y teorema de Shannon-Hartley ) sobre el teorema de capacidad de Shannon, pero no aclaró mi concepto.

Necesito esta respuesta para explicar el límite de capacidad de 1 Tbps de la fibra monomodo. Por lo tanto, sería útil para mí si alguien me responde la segunda parte (causa del límite de transmisión de modo único) también

No entiendo lo que estás preguntando. El límite de Shannon ( B = C registro 2 ⁡ ( 1 + S norte R ) ) es una función monótonamente creciente de SNR. No cae después de una cierta SNR. Cae cada vez que disminuye la SNR.
Además, el límite de Shannon toma la tasa de bits del canal (C) como un dato, por lo que no es un buen punto de partida para estimar el ancho de banda de un canal físico.
@ThePhoton No, la no linealidad es la desviación de esa ecuación; se observa cuando realiza transferencias a largas distancias con una potencia de señal alta. El campo eléctrico más fuerte provoca un cambio en el índice de refracción de la sílice en los cables. No puedo encontrar una referencia, pero estoy bastante seguro de que lo he leído en alguna parte.
@Chair que es un límite real en la capacidad de la fibra, pero no se llama "límite de Shannon no lineal".
@ThePhoton: Aparentemente, se llama así: consulte, por ejemplo, ieeexplore.ieee.org/document/7537418 : "muchos trabajos sugieren la existencia de un límite superior, generalmente pero incorrectamente denominado límite no lineal de Shannon, a la velocidad a la que la información puede transmitirse de forma fiable a través del canal de fibra óptica, independientemente de la potencia óptica disponible”
¿Por qué está esta pregunta en espera? Si la pregunta parece poco clara, en realidad es porque el OP no sabe su respuesta (¡de ahí la pregunta!). El concepto de límite de Shanon no lineal es un límite físico ampliamente estudiado de las fibras ópticas y parece estar relacionado con el tema. (Si se reabre la pregunta, prometo una respuesta)
Lo siento por alguna información incompleta. He visto que si SNR aumenta, la eficiencia espectral aumenta hasta cierto límite y luego comienza a disminuir aunque SNR aumenta, lo que quise decir en cuestión de por qué eso disminuye.
Voy a votar para reabrir esta pregunta. @HasanShuvo, agregue algunos detalles a la pregunta, como quizás algunos artículos que indiquen que el límite no lineal de Shannon es un concepto observado formalmente. Estoy bastante seguro de que la falta de información en la pregunta hizo que pareciera aleatoria. Realmente no veo el punto de vincular el artículo de Physics SE sobre SNR negativo ... tal vez algunos extractos de eso ayudarían a aclarar la pregunta ...
en realidad, si pudiera adjuntar el gráfico de lo que estoy diciendo, se borraría para todos, pero no he visto ninguna opción aquí para adjuntar una foto.
He agregado detalles de mi pregunta editando. Aún así, si algo no está claro, dímelo. Y soy nuevo aquí, por lo que puedo haber cometido algún error al seguir las reglas de este sitio. pero por favor necesito la respuesta de la pregunta para mi investigación. Ayúdame @Frédéric Grosshans
Las imágenes de @HasanShuvo serían útiles. Debería haber una opción para adjuntar una imagen junto a las opciones de texto en negrita y cursiva (aunque depende del dispositivo). De lo contrario, puede poner un enlace a una imagen en los comentarios y alguien que esté familiarizado con el sistema podrá editarlo y mostrarle cómo se ve el descuento.
@Chair: He reformulado un poco la pregunta del OP (pero no puedo responderla porque está en espera). E incluyó un enlace a un documento que incluye gráficos de dicha disminución.
@Frédéric Grosshans gracias por editar. Escribí ese documento que ha vinculado y pregunté exactamente sobre esos gráficos. Ahora también agregué ese gráfico en mi pregunta. Pero, ¿cómo se puede reabrir?
@HasanShuvo: la figura es agradable, pero su fuente también debe ser explícita.
@Frédéric Grosshans Lo tomé de una diapositiva cuyo enlace no está disponible para mí ahora. Por cierto, mi pregunta está en espera y quieres responderla. ¿Hay alguna forma (cualquier red social o correo electrónico) por la cual pueda responderla? No sé más sobre las reglas aquí, así que pregunté eso porque necesito mi respuesta desesperadamente.
@FrédéricGrosshans, gracias, ese es un término nuevo para mí. Pero lo que realmente sucede no es que el límite de Shannon se esté modificando, sino que en presencia de un comportamiento no lineal, la SNR no depende linealmente de la potencia de la señal.
Una respuesta breve antes de su pregunta reúne suficientes votos de reapertura: el punto clave, como se muestra en el gráfico con interacciones señal-señal no lineales. Significa que, cuando tiene alta potencia en la fibra, la interacción no lineal induce diafonía entre canales. Lo que significa que la señal en un canal induce más ruido en otro canal, por lo que, más allá de cierto umbral, aumentar la potencia de la señal aumenta el ruido efectivo y, de hecho, disminuye la SNR efectiva y la capacidad.
@ThePhoton: De hecho, pero para saber esto, uno necesita saber efectivamente la respuesta a la pregunta...
@ Frédéric Grosshans Muchas gracias. He buscado y leído tantos archivos. Por fin obtuve algo de razón. Le agradeceré que me diga cómo la fibra multimodo cruza ese límite de Shannon. Así como también tienen más modos individuales disponibles en un núcleo, ¿por esa razón?

Respuestas (1)

La capacidad de un canal de ancho de banda W se sabe desde la década de 1940 que viene dado por el límite de Shannon :

C = W registro ⁡ ( 1 + S norte R ) ,
dónde S norte R es la relación señal/ruido. En una fibra óptica en régimen lineal, el ruido es esencialmente independiente de la señal, y eso significa que solo hay que aumentar la potencia de la señal para aumentar la velocidad. Matemáticamente, una tasa infinita parece posible, pero la dependencia logarítmica hace que el aumento sea realmente costoso. Esa es la razón por la que, históricamente, el aumento de capacidad de las fibras ha estado más enfocado a aumentar el ancho de banda. W ,a través de WDM. Sin embargo, esto W El aumento tiene algunos límites, y la gente también trabaja para aumentar el poder.

La fórmula de Shannon asegura que, para tener un aumento lineal en la capacidad, se necesita un aumento exponencial en S norte R , y por tanto, un aumento exponencial de la potencia óptica. Lo que significa que, en algún momento, los efectos no lineales son notables y crean lo que a veces se denomina " el límite de Shannon no lineal ". El efecto principal es que el canal ya no es un canal aditivo: la señal como salida del canal no puede analizarse como la suma de la señal de entrada y un ruido independiente, y la fórmula anterior ya no es válida. Efectivamente, una parte de la señal actúa como ruido para otras partes de la señal, creando un efecto S norte R que disminuye con el aumento de la potencia de la señal más allá de un umbral de potencia y, por lo tanto, una capacidad decreciente por encima de una potencia de entrada óptima dada (en - 5  dBM ≃ 300  µW en tu gráfico.

Por lo que entendí (este no es mi tema de investigación), el concepto de límite de Shannon no lineal es un tema de investigación activo: no tiene una formulación clara y algunos investigadores afirman que, en contraste con el límite de Shannon, este no es un límite universal. sino un artefacto de las técnicas de codificación actuales.

''alguna parte de la señal actúa como ruido para otras partes de la señal'', ¿por qué? ¿Es porque la señal en un canal induce más ruido en otro canal?
Básicamente, lineal significa que puedes ver la señal como la suma de sus partes y que no interactúan con las demás. No lineal significa que esta suposición ya no es cierta. En su gráfico, la diferencia entre la curva verde (1 canal) y la curva roja (WDM, es decir, múltiples canales) muestra que el efecto dominante es, de hecho, las interacciones entre canales.
¿Por qué el límite de capacidad de la fibra no lineal disminuye para relaciones señal-ruido más altas?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v