เมื่อความต้องการอัตราการส่งและรับข้อมูลที่สูงขึ้น ประกอบกับความต้องการช่วงการทำงานที่กว้างและหลากหลายขึ้น (operational range) และมีความถี่ในการทำงานสูงขึ้น (bandwidth) จะยังคงเป็นแรงขับเคลื่อนในตลาดเทคโนโลยีการสื่อสารไปอีกสองสามปีข้างหน้า แต่อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ (big data analysis) อาจไม่ได้ใช้ประโยชน์หรือใช้งานได้จริงอย่างเต็มที่ ถึงแม้ว่า จำนวนและขนาดของศูนย์กลางข้อมูลจะเพิ่มขึ้นมากมายแล้วก็ตาม หากมองในด้านหนึ่งแล้ว เราเหมือนจะกำลังเตรียมพร้อมรับมือกับข้อมูลที่จะทะลักเข้ามา ทั้งข้อมูลที่จัดเป็นระบบโครงสร้างและข้อมูลอิสระที่ยังไม่จัดเป็นระบบโครงสร้าง แต่อย่างไรก็ตาม โครงสร้างพื้นฐาน (infrastructure) ภายนอกก็ต้องปรับตัวตามเพื่อให้สามารถรองรับข้อมูลขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ คำถามหลักที่ต้องตอบ ณ ที่นี้ คือ จะเข้าถึงข้อมูลในอัตรา 400 Gb/s และ 1 Tb/s ในเครือข่ายที่มีอยู่ได้อย่างไร งานวิจัยเพื่อหารูปแบบสัญญาณที่เหมาะสม จึงต้องมาพร้อมกับความต้องการทดสอบในระบบใหม่ เพื่อตรวจสอบแนวคิดและการออกแบบเครื่องมือใหม่ๆ ให้อยู่ในสถานการณ์ทางสัญญาณที่เป็นจริงได้
ทำความรู้จักกับระบบส่งข้อมูลนำแสงแบบอาพันธ์ความเร็วสูง (High-Speed Coherent Optical Transmission)
ปัจจุบัน อุตสาหกรรมได้ใช้ระบบสื่อสารส่งข้อมูลนำแสงแบบอาพันธ์ (coherent optical) แล้วเป็นจำนวนมาก ซึ่งต้องใช้การควบสัญญาณ (modulation scheme) ขั้นสูง เพื่อตอบสนองกับความต้องการการส่งข้อมูลที่มากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด วิธีการแก้ปัญหาแบบนี้ ย่อมต้องมาพร้อมกับความต้องการใหม่ๆ ซึ่งเราต้องทำความเข้าใจจุดเชื่อมโยงการสื่อสารทั้งหมด ตั้งแต่เครื่องส่ง (transmitter) ผ่านสายไฟเบอร์ (fiber cable) และองค์ประกอบต่างๆของเครือข่าย (network elements) จนไปถึงเครื่องรับ (receiver) การออกแบบเครือข่ายต้องเสถียร เพื่อไม่ให้ข้อมูลบิดเบือนและเกิดปัญหาระหว่างจุดเชื่อมโยง ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา ชุมชน RF ในอุตสาหกรรมโมบายได้เคยแก้ปัญหาคล้ายกันนี้มาแล้ว ดังนั้นชุมชน optical ก็สามารถนำเทคโนโลยีต่างๆ จาก RF มาใช้เพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการของ optical ที่พิเศษไปกว่าเดิมได้ ทางแก้นั้นก็คือ การกล้ำสัญญาณ (modulation ว่าเดิมได้ ทางแก้นั้นก็คือ ใช้ ่อน ดังนั้นชุมชน ิดปัญหาระหว่างจุดเชื่อมโยง ชุบบนี้ ย่อมต้องมาพร้อมกับความต้องการใหม่ๆscheme) ที่ส่งข้อมูลต่อแบนด์วิธมากกว่าการเปิดปิดแสงซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันโดยทั่วไป (การควบสัญญาณแบบ RZ หรือ ป็นวิธีที่ใช้กันโดยทั่วไป (การกล้ำสัญญาณแบบ NRZ)
ด้วยวิธีการดังกล่าว เราสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและอัตราการส่งข้อมูลได้ แต่ต้องมีค่าใช้จ่ายเรื่องฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนกว่าเดิม และต้องประมวลสัญญาณดิจิตัลเพิ่มเติม ซึ่งหมายความว่า ต้องใช้ระบบทดสอบความถี่สูง ช่วงความถี่กว้างกว่าเดิม และต้องใช้ระบบความเร็วสูง ซึ่งสามารถทำให้เกิดการกล้ำสัญญาณได้ตามที่ต้องการ เพื่อใช้ทดสอบเครื่องมือในสถานการณ์จริง การพัฒนาระบบส่งข้อมูลนำแสงแบบอาพันธ์ (coherent optical) รุ่น 100 G+ และระบบย่อยทั้งหลาย จึงต้องการความคล่องตัวมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้สามารถสร้างสัญญาณกล้ำที่ไม่มีอะไรเจือปน และสัญญาณทดสอบที่บิดเบือนไป
เครื่องกำเนิดคลื่น M89196A (arbitrary waveform generator) ให้ความคล่องตัวในการสร้างสัญญาณที่จำเป็นต่อการส่งแบบอาพันธ์ที่มี dual polarization (BPSK, QPSK, PAM4, PAM8, QAM จนถึง QAM256), รวมทั้ง orthogonal frequency division multiplexing หรือ OFDM รวมทั้ง time-domain pulse shaping และอื่นๆ อีก ที่มีอัตราข้อมูลประมาณ 64 GBaud และมากกว่านั้น. นอกจากนี้ ยังสามารถเพิ่มความผิดปกติทั้งแบบ linear และ non-linear ให้กับสัญญาณได้ ด้วยอัตราตัวอย่าง (sample rate) สูงถึง 92 GSa/s กับแบนด์วิธอะนาล็อก 32 GHz (analog bandwidth) และมีช่องสัญญาณมากถึง 4 ช่องพร้อมกันในโมดูล AXIe เดียว เพื่อสร้างสัญญาณ I/Q อิสระ 2 สัญญาณ จึงทำให้ เครื่อง M8196A AWG เป็นเครื่องที่ดีพร้อมสำหรับการทดสอบระบบส่งข้อมูลนำแสงแบบอาพันธ์ความเร็วสูง (high-speed coherent optical transmission). ภาพที่ 1 แสดงให้เห็นถึงวิธีการกำหนดค่าทดสอบสำหรับระบบส่งข้อมูลนำแสงแบบอาพันธ์ความเร็วสูง
เครื่อง M8196A AWG นำมาใช้ในที่นี้ เพื่อสร้างสัญญาณกล้ำแบบซ้ำซ้อน (complex modulated signal) ซึ่งทุกๆ 2 polarization planes จะต้องใช้ I/Q pair 1 ชุด นั่นหมายความว่า ตัวแปลงดิจิตัลไปอนาล็อก (DAC1) และ DAC2 จะขับเคลื่อนเครื่องกล้ำสัญญาณ (modulators) ให้กับขั้วแนว x (แนวนอน) DAC3 และ DAC4 จะใช้เพื่อกระตุ้นเครื่องกล้ำสัญญาณให้กับขั้วแนว y (แนวตั้ง) แต่ก็ต้องมี linear driver amplifier เพิ่มเพื่อเร่งระดับของการส่งออกจากเครื่อง AWG โดยขึ้นอยู่กับว่าเครื่องกล้ำสัญญาณ Mach-Zehnder modulator (MZM) ที่ใช้ในระหว่างตั้งค่า และยังใช้เครื่อง Erbium doped fiber amplifier (EDFA) เพื่อเพิ่มสัญญาณก่อนส่งไปยังเส้นใยแก้วนำแสงที่ยาวกว่าเดิม และอาจจะต้องใช้ fiber amplifier อีกตัวที่ปลายเส้นใยแก้วนำแสงเพื่อเพิ่มสัญญาณและชดเชยกับสัญญาณที่อ่อนลง (ขึ้นอยู่กับความยาวของเส้นใยแก้วด้วย) ในขณะเดียวกัน ตัวรับแบบอาพันธ์ (coherent receiver) ก็ใช้เพื่อรับสัญญาณ และแหล่งเลเซอร์ที่ปรับทูนได้ตัวที่สอง (second tunable laser source) ก็ใช้เป็นเครื่องสร้างกระแสไฟฟ้า (oscillator) ภายในสำหรับเครื่องรับแบบอาพันธ์
เนื่องจากอุปกรณ์และจุดเชื่อมต่อ (interface) มีความเร็วและความซับซ้อนมากกว่าเดิม เครื่อง M8196A AWG จึงเป็นเครื่องที่ให้ความยืดหยุ่นกับคุณในการสร้างสัญญาณที่คุณต้องการสำหรับงานทางด้านดิจิตัลในการสื่อสารแบบไฟฟ้าและแบบใยแก้วนำแสง สามารถคาลิเบทเครื่องด้วยตัวเอง (out-of-the-box and in-situ calibration) และการบิดเบือนสัญญาณก่อน (signal pre-distortion) จะทำให้เกิดสัญญาณที่ไม่มีอะไรเจือปน ถึงแม้ว่าจะใช้อัตราข้อมูลสูงสุดก็ตาม คุณสมบัติในการทำงานนี้เองที่ทำให้วิศวกรสามารถวัดไว้อย่างแม่นยำและวัดซ้ำได้ เมื่อพวกเขาต้องทำงานกับจุดเชื่อมต่อดิจิตัลแบบหลายช่อง หลายระดับ และแบบไบนารี (binary and multilevel, multichannel digital interface) และต้องทำงานกับการสื่อสารแบบแถบกว้าง (wideband) และแบบนำแสงอาพันธ์ (coherent optical)
ความยืดหยุ่นและคุณสมบัติที่มีในเครื่องดังกล่าว ทำให้เราสามารถใช้มันได้หลายอย่าง เมื่อใช้ร่วมกับซอฟต์แวร์ของเครื่องสร้างการกล้ำสัญญาณแบบนำแสง 81195A จะทำให้การจำลองค่าพารามิเตอร์สัญญาณ (signal parameter) และการบิดเบือนเป็นเรื่องง่ายกว่าเดิม
