Dlaczego więc prędkość transmisji komunikacji światłowodowej jest tak duża?Co to jest komunikacja światłowodowa?Jakie są jego zalety i wady w porównaniu z innymi środkami komunikacji?W jakich obszarach technologia jest obecnie wykorzystywana?
Przesyłanie informacji za pomocą światła w włóknie szklanym.
Jako sieć przewodowa komunikacja światłowodowa nie jest w stanie zaspokoić potrzeb urządzeń mobilnych.W życiu codziennym nasza komunikacja mobilna korzysta z sieci bezprzewodowych, a obecność komunikacji optycznej nie wydaje się silna.
„Jednak w rzeczywistości ponad 90% informacji przesyłanych jest światłowodem. Telefon komórkowy łączy się ze stacją bazową za pomocą sieci bezprzewodowej, a transmisja sygnałów pomiędzy stacjami bazowymi opiera się w dużej mierze na światłowodzie.”He Zhixue, zastępca dyrektora Biura Badań nad Systemami Optycznymi Państwowego Kluczowego Laboratorium Technologii Światłowodowych Sieci Komunikacyjnych, powiedział w wywiadzie dla „Science and Technology Daily”.
Światłowód to światłowód cienki jak włos, który można zakopać bezpośrednio, nad głową lub umieścić na dnie morskim. Ze względu na niewielką wagę, wygodę i niski koszt produkcji surowców ostatecznie zastąpił nieporęczny kabel jako główne medium transmisji sygnału.
Mówiąc prościej, komunikacja światłowodowa jest powszechnym zastosowaniem komunikacji optycznej, takiej jak sygnalizacja świetlna w teleskopie itp. Wykorzystują atmosferę do rozprzestrzeniania światła widzialnego, należą do transmisji wizualnej, komunikacja optyczna polega na wykorzystaniu włókna szklanego w świetle informacje o transmisji.
Specjalista ds. komunikacji optycznej powiedział dziennikowi science-tech, że sygnały optyczne zanikają podczas transmisji w mniejszym stopniu niż sygnały elektryczne.Wyjaśnił, że np. sygnał optyczny zanika od 1 do 0,99 już po 100 kilometrach, natomiast sygnał elektryczny zanika od 1 do 0,5 już po 1 kilometrze.
Z założenia podstawowymi elementami materialnymi tworzącymi komunikację światłowodową są światłowodowe źródło światła i detektor optyczny.
Duża pojemność i zdolność transmisji na duże odległości
Według doniesień ostateczną metodą szerokopasmowego dostępu do Internetu jest metoda światłowodowa typu „fibre-to-the-home”, czyli bezpośrednie podłączenie światłowodu do miejsca wymaganego przez użytkownika, tak aby mógł on uzyskać dużą ilość informacji za pomocą błonnik.
„Metoda komunikacji bezprzewodowej jest podatna na zakłócenia elektromagnetyczne, a metoda transmisji kablowej jest kosztowna w układaniu.Natomiast komunikacja światłowodowa ma zalety dużej pojemności, możliwości transmisji na duże odległości, dobrej poufności i dużych możliwości adaptacji.Co więcej, włókno jest niewielkie i łatwe w użyciu.Ceny budowy i utrzymania, surowców również są stosunkowo niskie.”Powiedział Zhixue.
Chociaż komunikacja światłowodowa ma powyższe zalety, nie można pominąć jej własnej krótkiej płyty.Na przykład włókno jest kruche i łatwo pęka.Ponadto przecięcie lub połączenie światłowodu wymaga użycia specjalnego urządzenia.Należy zauważyć, że budownictwo miejskie lub klęski żywiołowe mogą łatwo spowodować awarie linii światłowodowych.
W praktycznych zastosowaniach realizacja transmisji światłowodowej zależy głównie od optycznej maszyny końcowej nadawczej i optycznej maszyny końcowej odbiorczej.Optyczne urządzenie końcowe do transmisji może skutecznie regulować i konwertować sygnał elektrooptyczny, przekształcając w ten sposób sygnał elektryczny na sygnał optyczny przenoszony przez światłowód.Optyczny koniec odbiorczy dokonuje konwersji odwrotnej i może również demodulować sygnał elektryczny. Optyczny koniec odbiorczy i optyczny koniec nadawczy są połączone złączem z kablem optycznym w celu realizacji transmisji, transmisji, odbioru i wyświetlania informacji.
Powiązany, wysokiej klasy sprzęt produkcyjny opiera się na imporcie
Powszechnie stosowanymi światłowodami są głównie standardowe światłowody jednomodowe.Teoretycznie prędkość transmisji informacji w jednostce czasu wynosi około 140 Tbit/s.Jeśli prędkość przesyłania informacji osiągnie ten limit, spowoduje to przeciążenie informacyjne.Światłowód jednomodowy to zazwyczaj włókno, które może transmitować tylko jeden mod.
Obecnie standardowa jednomodowa komunikacja światłowodowa jest jedną z metod komunikacji powszechnie stosowanych przez operatorów.Przepustowość tego trybu wynosi 16 Tbit/s, co nie osiągnęło jeszcze teoretycznej wartości granicznej.„Nowy rekord 1,06 Pbit/s, który wydrukowano na początku tego roku, jest efektem przełomu w technologii komunikacji światłowodowej jednomodowej, jednak taką prędkość trudno osiągnąć w zastosowaniach komercyjnych w krótkim okresie czas."Powiedział Zhixue.
Technicznie rzecz biorąc, w porównaniu z trybem jednomodowym, wielordzeniowy tryb transmisji światłowodowej ma większe zalety w osiąganiu dużych prędkości, ale ten tryb nadal znajduje się w czołówce i potrzebne są dalsze przełomy w podstawowych technologiach, kluczowych komponentach i urządzeniach sprzętowych..
Po 5–10 latach, pod wpływem wymagań aplikacyjnych, kluczowe technologie jednomodowego wielordzeniowego systemu transmisji światłowodowej o bardzo dużej przepustowości 1,06 Pbit/s mogą zostać po raz pierwszy zastosowane w niektórych specjalnych scenariuszach, takich jak transmisja transoceaniczna i niektóre wielkoskalowe centrum danych.”Powiedział Zhixue.
Obecnie chińska technologia komunikacji optycznej może konkurować z międzynarodowym poziomem zaawansowanym, ale nadal napotyka wiele trudności.Na przykład odpowiednia baza przemysłowa jest słaba, brakuje jej oryginalności i autonomii technologii oraz niewystarczających surowców światłowodowych.„Obecnie wysokiej klasy sprzęt potrzebny do produkcji materiałów włóknistych, takich jak ciągnienie drutu i nawijanie włókien, jest zależny od importu”.Powiedział Zhixue.
Jednocześnie wysokiej klasy urządzenia i chipy związane z komunikacją światłowodową są kontrolowane głównie przez kraje rozwinięte, takie jak Stany Zjednoczone i Japonia.
W związku z tym He Zhixue zasugerował, że konieczne jest wzmocnienie odpowiednich podstawowych badań teoretycznych, dobre wykonanie długoterminowego układu kluczowych technologii, przewidzenie trendu rozwojowego technologii i wyskoczenie z technicznego cyklu iteracji „śledzenia -ponowne śledzenie opóźnień i zacofanie".
Ponadto He Zhixue podkreślił, że konieczne jest zwiększenie inwestycji w badania i rozwój, projektowanie i przetwarzanie wysokiej klasy chipów i urządzeń z najwyższej półki, pobudzanie entuzjazmu talentów badawczo-rozwojowych i skupienie się na ochronie oryginalnych osiągnięć.„W szczególności musimy opracować projekt na najwyższym poziomie, osiągnąć synergię i innowacje w zakresie siły roboczej, infrastruktury i polityki, a także poprawić możliwości wsparcia odpowiednich branż” – powiedział.